1399-11-09

رزین

نویسنده : کربلایی موضوع : قیر بدون دیدگاه
Spread the love
رزین

رزین چیست؟

این مواد (resins) ترکیبات آلی مصنوعی و یا طبیعی هستند که ویسکوزیته ی (گرانروی) بالایی دارند. نوع طبیعی آنها شفاف است و قابلیت اشتعال زایی زیادی دارند و دارای رنگی مابین زرد تا قهوه ای می باشند. این مواد به راحتی در حلال های آلی مانند اتر حل می گردند اما در آب نامحلول می باشند. تنها تفاوت نوع مصنوعی با نوع طبیعی آن ها، از نظر خواص شیمیایی و طریقه ی ساختشان می باشد. این ماده به صورت طبیعی از ترشحات درختانی مانند کاج و در اثر آسیب به پوست آنها در حین آتش سوزی، باد، رعد و برق و … به دست می آید که احتمالا شما هم با آنها برخورد داشته باشید.

عمر رزین بیشتر از عمر انسان است

تمام دستاوردهای بشر از طبیعت گرفته شده ،و خلاقیت در رفع نیازها موجب اکتشافات و اختراعات گردیده است .
شیره درختان به ویژه درخت کاج با خصلت چسبندگی و غلظتی که دارند . کنجکاوی انسان را برانگیخت .
این ویژگی موجب شد ، موارد مصرف آنرا شناسایی کنند .
 آببندی قایقهای چوبی ، مومیایی اجساد موارد مصرف اولیه این مواد بودند .
با روشن شدن ویژگی فساد ناپذیری و غیرسمی بودن شیره درختان ،  حفاظت مواد غذایی کاربرد گسترده ایی پیدا کرد .
در دورانهای مختلف زمین شناسی که درختان و جانوران با خاکستر های آتشفشانی مدفون گردیدند. و تبدیل به نفت و کانیهای مختلف گشتند .
این صمغها نیز بر اثر فشار لایه های فوقانی و حرارت هسته مرکزی زمین  به سنگ کهربا مبدل شدند . از طرفی حشراتی درون این صمغها (شیره درختان) گرفتار شدند . که برای دانشمندان علوم طبیعی بسیار با ارزشند .

انواع رزین

  •  رزین‌ پلی‌استر
  •  رزین اپوکسی
  •  رزین‌ وینیل‌استر
  •  رزین فنولیک
  •  سایر رزین‌ها

رزین‌ پلی‌استر

رزین‌های پلی استر غیر اشباع بطور گسترده در سراسر دنیا استفاده می شوند. زنجیر اصلی پلیمری این رزین دارای اتصالات استری می‌باشد که از واکنش تراکمی یک ترکیب الکلی چند عاملی و یک اسید چند عاملی مانند گلیکول و اسید فوماریک تهیه می‌شود. بنابراین با طراحی فرمول و کنترل اسیدهای اشباع و غیر اشباع، کاتالیستها، دما و زمان واکنش، مجموعه کاملی از رزین‌ها را می‌توان تولید نمود که برای کاربردهای مختلف مناسب باشند.
پلی استر غیر اشباع با استایرن مخلوط می‌شود و می‌تواند از طریق پیوندهای دوگانه موجود در هر دو جزء، شبکه‌ای شود. معمولا رزین به هنگام مصرف با استایرن مخلوط بوده و برای رسیدن به خواص مختلف دارای اجزای ذیل می‌تواند باشد:
– سیستم پخت؛ به منظور شروع و تسریع واکنش شبکه ای شدن، در دمای محیط یا دمای بالا
– عوامل کنترل جریان پذیری؛ به منظور کنترل جریان رزین و جلوگیری از شُرّه کردن رزین در لایه گذاری سطوح عمودی و ریخته گری رزین
– جاذب uv به منظور افزایش مقاومت در برابر نور خورشید – فیلر به منظور کاهش جمع شدگی و قیمت و ایجاد خواصی چون مقاومت شعله و آتش
– پیگمنت؛ به منظور رنگ دادن به قطعه و زیبایی آن
– تغلیظ کننده‌ها؛ به منظور تغلیظ کردن فرمولاسیونهای مورد استفاده در SMC و BMC
– عوامل آغشته سازی؛ به منظور بهبود آغشته سازی فیلرها و الیاف با رزین به منظور حصول چسبندگی مناسب
– ضد حباب؛ به منظور سهولت در خروج حباب از رزین و کاهش حفره در محصول نهایی
– جداکننده قالب؛ به منظور تسهیل جدا شدن قطعه از قالب و جلوگیری از تابیدگی و صدمه به سطح قطعه رزین‌های پلی استردر فرایندهای مختلفی از قبیل لایه گذاری دستی، پاشش رزین، RTM، ریخته گری، پولتروژن، SMC و BMC
کامپوزتهای پلی استر-شیشه به لحاظ حجم مصرف، بیشترین اهمیت را دارا هستند و یافتن نمونه هایی از این مواد در محل کار و زندگی ما بسیار آسان است.کامپوزیتهای پلی استری تا دمای حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد مقاومند ولی مداومت حضور در این دما و دماهای بالاتر موجب افت خواص آن می‌شود. همچنین بعد از پخت، حدود ۵ تا ۸ % حجمی جمع شدگی (Shrinkage) دارند. در مورد کاربرد الیاف شیشه به همراه رزین پلی استر باید از ژل کوت مناسب استفاده کرد تا از نفوذ رطوبت به فصل مشترک الیاف و رزین جلوگیری شود. بدلیل طبیعت قطبی ساختار پلیمری، کاربرد آنها در نزدیکی وسایل الکتریکی با فرکانس بالا محدودیت دارد.

رزین اپوکسی

مهمترین رزین ، خانواده رزینها رزین اپوکسی است .
اصطلاح اپوکسی به مواد شیمایی اطلاق میشود ، که در ساختار ملکولی آنها یک اتم اکسیژن با دو اتم کربن دیگر که به نوعی به هم پیوند خورده اند وجود داشته باشد .
 از واکنش بین اپی کلروهیدرین (epichlorohydrin)با بیسفنول ای (bisphenol A) رزین اپوکسی تولید میگردد.
رزین اپوکسی بیرنگ و در مواردی متمایل به زرد میباشند .

جامد سازی رزین اپوکسی

رزین اپوکسی از نقطه نظر روش جامد شدن به دو نوع تقسیم میشوند . که شامل رزینهای اپوکسی یک و دو جزیی است .
رزینهای یک جزیی به نوغ یا دسته ایی اطلاق میشوند ، که در مجاورت هوا خشک یا جامد میگردند .
این قبیل رزینهای اپوکسی در صتایع چسب و رنگ کاربرد فراوان دارند .

رزین‌ وینیل‌ استر

وینیل استرها محصول واکنش رزین‌های اپوکسی با اسیدهای غیر اشباع اتیلنی می‌باشند.بجز حالات خاص، معمولا رزین‌های وینیل استر دارای انتهای غیر اشباع می‌باشند. این انتها میتواند واکنش شبکه ای شدن را انجام دهد و نیز میتواند پلیمریزاسیون زنجیرهای وینیل استر را انجام دهد و یا اینکه به همراه استایرن کوپلیمر شود.
اکثر وینیل استرهای مرسوم با استریفیکاسیون یک رزین دی اپوکسید با یک اسید مونوکربوکسیلیک غیر اشباع، ساخته می‌شوند. می‌توان آنها را به تنهایی با واکنش رادیکال آزاد پخت نمود و یا در مونومری مانند استایرن حل نمود و رزین مایع بدست آورد. در این صورت، وینیل استر را می‌توان مانند رزین پلی استر استفاده نمود.
رزین‌های وینیل استر خواص چقرمگی و مقاومت شیمیایی بسیار بهتری نسبت به رزین‌های پلی استر دارند. زنجیر اصلی اپوکسی سازنده وینیل استر، موجب پیدایش چقرمگی و ازدیاد طول کششی بالاتر می‌شود. جرم مولکولی رزین‌های وینیل استر به انتخاب نوع اپوکسی بکار رفته بستگی دارد. به این دلیل، استحکام کششی، ازدیاد طول، نقطه نرمی و واکنش پذیری رزین نهایی توسط جرم مولکولی و ساختار اولیه تعیین می‌شود. این موضوع، این امکان را بوجود می‌آورد که برای کاربردهای مختلف خواص مختلف طراحی شود.
رزین‌های وینیل استر در مقایسه با پلی استرهای غیر اشباع مقاومت شیمیایی خوبی دارند.
بخشی از این ویژگی مربوط به عدم حضور پیوندهای استری در زنجیره اپوکسی می‌باشد. اتصالات اجزاء پلیمر، توسط پیوندهای فنیل استری انجام می‌گیرد. این اتصالات در مقایسه با اتصالات استری در برابر اکثر محیط های شیمیایی بویژه در شرایط قلیایی شدید مقاوم ترند.
اتصال استری تنها در انتهای زنجیر وینیل استر وجود دارد. این امر حملات عوامل شیمیایی را به حداقل می‌رساند.

رزین فنولیک

رزین‌های فنولیک از واکنش تراکمی فنلها و فرم آلدهید تهیه می‌شوند. مکانیزم واکنش بین فنل و فرم آلدهید هنوز بطور کامل شناخته شده نیست. با این وجود این مشخص است که واکنش شروع توسط فعال شدن حلقه بنزنی با گروههای هیدروکسیل مانند متیلول صورت می‌گیرد. در واکنش فنل-فرم آلدهید سه مرحله اصلی وجود دارد:
مرحله A: اغلب محصولات اولیه تراکم، الکلها هستند. رزین در این مرحله، گرمانرم است و در حلال های غیر آلی (معدنی) حل می‌شود.
مرحله B : پیشرفت بیشتر واکنش تراکمی و شبکهای شدن جزئی به همراه افزایش جرم مولکولی و ویسکوزیته و کاهش انحلال. در این حالت رزین پخت کامل نشده و گرمانرم و ذوب می‌شود ولی به هنگام سرد شدن، سخت و شکننده می‌شود.
مرحله C : میزان پلیمریزاسیون و شبکه ای شدن بسیار زیاد است. رزین غیر قابل ذوب و انحلال می‌باشد.
این واکنش دو نوع رزین فنولیک تولید می‌کند که رزول و نوالاک نامیده می‌شوند. رزین‌های رزول در حضور یک کاتالیست قلیایی مانند آمونیاک، کربنات سدیم یا هیدروکسید سدیم تولید می‌شوند. واکنش پخت محصول توسط گرما دادن در یک قالب با دمای بالاتر از نقطه ژل قابل انجام است. رزین‌های رزول دارای گروه های فعال متیلول و هیدروکسیل هستند.
در دمای بالاتر، رزولها بدون افزودن عامل پخت، مولکولهای بزرگتر و با شبکه های متیلنی تشکیل می‌دهند. در این حالت واکنش فنل- آلدهید یک نوع واکنش تراکمی است چون آب به عنوان محصول جانبی خارج می‌شود.
پلیمریزاسیون فنل- فرم آلدهید به رزین نوالاک با حضور یک کاتالیست اسیدی انجام می‌شود. اسید اکسالیک و اسید سولفوریک دو کاتالیست مرسوم در این واکنش هستند. معمول است که نسبت فنل به فرم آلدهید ۱ به ۸ /۰ باشد، محصول مذاب حاصل سرد می‌شود و به تدریج شیشه ای میگردد. این ماده شیشه ای به دقت خرد شده، پودر حاصل با کاتالیست پخت هگزامتیلن تترامین (HMTA )، فیلر و تقویت کننده مخلوط می‌گردد تا یک ترکیب قالبگیری بدست آید.
رزین‌های فنولیک معمولا کدر هستند و رنگ آنها از کهربایی (amber) کم رنگ و قهوهای تیره تا سیاه تغییر می‌کند. رنگ تیره رزین‌های فنولیک کاربرد آنها را محدود می‌کند. رزین‌های فنولیک در اشکال پولک، فیلم مایع و پودر موجودند.
رزین‌های فنولیک جزء رزین‌های با کاربرد عمومی محسوب می‌شوند ولی می‌توان آنها را برای سازه های مهندسی آمیزه سازی نمود. فنولیک ها دومین رتبه را در رزین‌های گرما سخت پر مصرف دارا هستند.
رزین‌های فنولیک بدون فیلرها شکننده هستند و کاربرد فیلرها و سایر افزودنیها به منظور ایجاد خواص مطلوب در آنها عادی است. رزین‌های فنولیک بدلیل تفاوتهای فیزیکی و شیمیایی اجزاء خواص متنوعی را در بر میگیرند.