آمازون تله

رزین های اپوکسی متداولترین نوع رزین های دوجزئی هستند. این رزین ها از نوع ترموست اند و حین واکنش رزین و هاردنر پلیمریزاسیون تکمیل می شود. این رزین به دلیل وجود حلقه آروماتیک و پیوندهای اتر فنولیکی مقاومت شیمیایی خوبی دارند. به دلیل وجود عوامل هیدرواکسیل، چسبندگی آنها به انواع زیرآیندهای فلزی، چوبی، سیمان، سنگ، سفال و برخی پلاستیک ها عالی است.

سه نوع پر مصرف رزین اپوکسی، اپوکسی اتر-گلیسیدی، اولفین های اپوکسی و اپوکسی استرها هستند.

در تهیه رزین اپوکسی از بیسفنول A یا دی فنیل پروپان و اپی کلروهیدرین، مطابق فرمولاسیون شکل 2، استفاده می شود. نسبت بیسفنل به اپی کلروهیدرین در کوچکترین فرمول یک به دو است. هرچه این نسبت به یک نزدیک تر شود، امکان افزایش جرم مولکولی بیش تر می شود. در برخی فرمول ها این نسبت تا 14 به 15 نیز رسیده است.

روش تهیه رزین اپوکسی از نوع اولفین های اپوکسی و اپوکسی استر است (شکل 1).

وجود عوامل هیدروکسیل در ساختار مولکولی رزین اپوکسی از دو نظر اهمیت دارد:

1-به دلیل قطبیت، چسبندگی به سطوح فلزی در نقاط آندی و کاتدی آن را بیش تر می کند

2- در صورت سخت شدن اپوکسی با انیدریدها، با آنها واکنش می دهد و اسید استری تولید می شود که خود محصول با گروه اپوکسی استر با گروه اپوکسی استر هیدروکسیلی تولید می کند.

شکل 1- شکل کلی سنتز پیوند اپوکسی

در رزین های اپوکسی، موجودی هیدروکسیل را به صورت گروه هیدروکسیل Hydroxyl Content موجود در یک کیلو رزین اندازه گیری و اعلام می کنند.

عوامل اپوکسی در سخت شدن اپوکسی با هاردنر اهمیت فراوان دارند. این مفهوم با عنوان محتوای اپوکسی بیان می شود و معادل میلی مول گروه های اپوکسی در یک کیلو رزین (EGC) است. البته اصطلاح جرم مولی اپوکسی Epoxy Molecular Mass (EMM)، با تعریف وزنی از رزین که معادل یک مول اپوکسی باشد، هم مبین همین مطلب و ارتباط آن به صورت زیر است:

EGC(m.mol/kg) = 10⁶/EMM(gr/mol)

هرچه تعداد این عامل در رزین اپوکسی بیش تر باشد، واکنش های سخت شدن و اتصالات در پوشش نهایی Cross Link بیش تراند، ضمنا ً چسبندگی به سطح فلز بهتر می شود و سختی نیز افزایش می یابد.

عوامل فنلی در ساختار مولکولی: وجود این عوامل در ساختار مولکولی باعث تقویت خواص مقاومت در برابر نفوذ یون ها می شود.

خواص رزین های اپوکسی با توجه به بزرگی ساختار مولکولی آن متغیراند. در زیر چگونگی برخی از خواص را با بزرگی پلیمر می بینیم. هرچه ساختار بزرگ تر باشد، حالت رزین از مایع به جامد نزدیک تر می شود. همچنین جرم مولی اپوکسی بیشتر و محتوای اپوکسی و درصد جامد رنگ کم تر خواهد شد.

تأثیر عوامل موجود در ساختار مولکولی رزین اپوکسی بسیار مهم است. وجود حلقه بنزنی درون ساختار مولکولی باعث تقویت خواص مقاومت در برابر نفوذ یون ها می شود. عوامل OH به دلیل قطبیت زیاد عامل مهم چسبندگی قطبی به نقاط آندی و کاتدی فلزاند، لذا پوشش به آماده سازی سطح تا حد Sa3 نیاز ندارد و چسبندگی خوبی نیز در سطوح Sa2 ½ نشان می دهد. عامل اپوکسی در سخت شدن اپوکسی به هاردنر آمین بسیار کمک می کند. همچنین در واکنش های اولیه پلیمریزاسیون اپوکسی موثر است. مولکول هرچه طویل تر باشد، خواص آن از حالت مایع به حالت جامد تغییر می کنند.

مکانیسم سخت شدن رزین های اپوکسی یک نکته مهم دیگر است که باید کاملا شناخته شود. رزین اپوکسی غالبا ً با استفاده از هاردنرهای مختلف مانند آمین ها، فنول، اوره فرمالیید و ایزوسیانات سخت می شود. نحوه سخت شدن رزین اپوکسی با آمین ها به دلیل توسعه کاربرد آن توضیح داده می شود.

واکنش رزین اپوکسی با هاردنرهای آمینی به اختلاط اولیه دو جزء رنگ اپوکسی و گذشت زمانی کوتاه نیاز دارد. به دلیل فعالیت زیاد هیدروژن در گروه آمین، بخش قابل توجه آن با اپوکسی واکنش می دهد و باعث توسعه شبکه ای شدن پلیمر می شود، بنابراین با توجه به موجودی گروه اپوکسی EGC و تعداد هیدروژن آمین، نسبت های استوکیومتری بین هاردنر و اپوکسی را باید رعایت کرد. بدیهی است هرچه در گروه هاردنر عوامل غیر فعال تر (R) در زنجیر بیش تر باشند، سرعت سخت شدن کم تر و محصول نهایی منعطف تر خواهد بود، ولی برعکس، مقدار نفوذ یون های خورنده از درون بستر فیلم خشک نهایی افزون تر می شود.

درصد جامد، گران روی در محلول، جرم مولی اپوکسی EMM، نقطه ذوب و سنگینی ویژه از مشخصات فنی مهم رزین های اپوکسی هستند. اپوکسی در بوتیل استات نرمال و MEK کاملا ً محلول است. در زایلین و نرمال بوتانول نسبتا ً محلول و در وایت اسپریت نا محلول است. این رزین با رزین های آلکید روغن کوتاه اصلاح شده با روغن بذرک، رزین اوره فرمالدیید بوتیل دار و رزین ملامین فرمالدیید بوتیل دار سازگار است.

فرایند پخت رزین های اپوکسی با هاردنر آمین آلیفاتیک در شکل زیر دیده می شود. بیش تر پوشش های صنعتی که خواص مقاومت خوردگی خوب دارند با این واکنش تهیه می شوند. این واکنش در دمای اطاق انجام می شود. بسته به نوع آمین، واکنش می تواند بسیار سریع و انفجاری و یا آرام باشد. همچنین واکنش به دما بسیار حساس است.

شکل 2- واکنش منجر به پخت اپوکسی آمین

فرآیند پخت رزین های اپوکسی با هاردنر آمین دو یا سه عامل به توسعه شبکه ای شدن پلیمرها منجر خواهد شد، مثلا ً واکنش دی اتیلن تری آمین در پخت رزین اپوکسی را در شکل 3 ببینید.

فرایند پخت رزین های اپوکسی با هاردنر پلی آمید اساس اولیه بسیاری از پوشش های مقاوم خوردگی است. پلی آمیدها خود پلیمرهایی با شاخه بلند تر و حاوی دو عامل آمینی در طرفین پلیمر هستند، بدین شکل هم توسعه شبکه عرضی پلیمری ممکن خواهد بود و هم، به دلیل طولانی تر بودن فواصل آمینی، سرعت واکنش آرام تر و فیلم نهایی کمی منعطف تر می شود.

سخت شدن اپوکسی همچنین با استفاده از کتیمین ممکن است. برای تهیه کتیمین، یک آمین اولیه با کتن واکنش می دهد. در شکل 4 این واکنش دیده می شود. در این واکننش هیدروژن فعال از دی آمین اولیه حذف شده و نتیجه به صورت کیتامین در می آید که دیگر فعال نیست و به اصطلاح بلوکه شده است. تا وقتی که بخار آب از هوا جذب کتیمین نشده و آن را به شکل کتن و آمین در نیاورده است، فعالیت آن شروع نمی شود. در صورت جذب آب و تشکیل آمین از کتن، ادامه کار دوباره مشابه واکنش قبل خواهد بود. این پدیده ساخت پوشش های خمیری قابل اعمال را بر سطوح خیس یا مغروق ممکن می کند.

شکل 3- واکنش دی اتیلن تری آمین در پخت رزین اپوکسی

شکل 4- فرمول تهیه کتیمین (عامل پخت) از یک آمین نوع اول و یک کتن

محصول Eastman™ Chlorinated Polyolefin CPO 343-3  به عنوان ماده اولیه جهت تولید آستری مخصوص پلاستیک برای قطعات پلاستیکی که نیاز به رنگ آمیزی دارند جهت جلوگیری از پوسیده شدن رنگ استفاده می شود.از ویژگیهای Eastman™ Chlorinated Polyolefin CPO 343-3 انعطاف پذیری ، رنگ پذیری و چسبندگی فوق العاده می باشد. Eastman™ Chlorinated Polyolefin CPO 343-3 برای آماده سازی سطوح پلاستیکی مثل قاب آینه و سپر اتومبیل برای رنگ آمیزی به کار گرفته می شود. از آنجاییکه چسبندگی کافی بین سطوح پلاستیک و رنگ ایجاد نمی شود، پوشش روی سطح پلاستیکی پوسته پوسته می شود به همین دلیل قبل از رنگ آمیزی سطح پلاستیکی باید از رزین Eastman™ Chlorinated Polyolefin CPO 343-3  پلاستیک استفاده کرد. سطح پلاستیک که بوسیله رزین Eastman™ Chlorinated Polyolefin CPO 343-3   پوشش داده شده است، قابلیت رنگ آمیزی با انواع رنگ را دارد. رزین Eastman™ Chlorinated Polyolefin CPO 343-3   برای انواع پلاستیک ها از جمله پلی یورتان (PUR )، پلی استایرن (PS) پلی آمید (PA) و EPDM - ABS و بسیاری از پلاستیکها قابل استفاده است.

رزین های سیلیکونی

رزین های سیلیکونی مواد پلیمری با جرم مولکولی پایین با گروه های عاملی واکنش پذیر می باشند که در زمان کاربرد با تشکیل شبکه سه بعدی زنجیره های پلیمری ( واکنش پخت)، نقش خود را ایفا می کنند. رزین های سیلیکونی که قابلیت تشکیل فیلم محافظ را ایجاد می کنند به صورت مواد پلیمری سیلوکسانی با ذرات سیلیس اصلاح شده، یافت می شوند که امروزه کاربردهای متنوع تری یافته و خواص قابل توجهی را ارائه می دهند. رزین های سیلوکسانی شامل پلی دی متیل سیلوکسان، پلی دی فنیل سیلوکسان و یا متیل فنیل سیلوکسان می باشند. رزین های سیلیکونی و یا الیگومرهای واکنش پذیر می توانند به عنوان اصلاح کننده خواص رزین های پر مصرف دیگر به کار روند. اکثر رزین های پر مصرف نظیر اپوکسی و نووالاک و پلی استرها خواص ضربه پذیری و مقاومت مکانیکی قابل قبولی ندارند و از خواص نرم کنندگی رزین های سیلیکونی و مواد قابل ترکیب و سازگار با سامانه های رزینی می توان در اصلاح آنها استفاده کرد که پلیمرهای حاصل تحت عنوان هیبرید پلیمری شناخته شده اند (شکل 1). رز ین های سیلیکونی ساختار شاخه ای دارند و در سنتز آنها از منومرهای متیل تری کلرو سیلان استفاده می شود. برای افزایش سازگاری و افزایش پایداری حرارتی رزین سیلیکون از منومرهای فنیل و اتیل سیلوکسان در طراحی رزین استفاده می شود 

شکل 1- سنتز رزین های سیلیکونی و رزین های هیبرید سیلیکونی از منومرها سیلانی

منومرهای سیلانی اصلاح شده با گروه های آلکوکسی که قابلیت فرآیند آبکافت و تراکم را دارا می باشند تحت عنوان پوشش های تبدیلی اتیل سیلیکات (یا پوشش های مقاوم حرارتی) مورد استفاده قرار می گیرند. این پوشش دارای درصد بالایی از رنگدانه روی می باشند و با رطوبت و اسید محیط، فرآیند آبکافت – تراکم توسعه یافته و در نهایت فیلم شبکه ای محافظ را ایجاد می نماید. رزین اتیل سیلیکات معمولا در سه نوع اتیل سیلیکات 28، اتیل سیلیکات 40 و اتیل سیلیکات 48 به طور تجاری وجود دارد که این اعداد بیانگر درصد وزنی سیلیکا موجود در سیستم است. سرعت واکنش آبکافت و تراکم به ترتیب برای سیلان های متوکسی، اتوکسی و پروپوکسی کاهش می یابد (شکل 3).

شکل 2- ساختار شاخه ای رزین های سیلیکونی

شکل 3- واکنش به کار گیری پوشش های فعال اتیل سیلیکات

کومارون رزین ها

کومارون رزین چیست؟

قطران زغال سنگ در دمای بالا، مواد اولیه تولید رزین های کومارون رزین ها  است؛ که قدیمی ترین منبع تعداد زیادی از ترکیبات آروماتیکی که آغازی برای صنایع شیمیایی اند می باشند.ایندن – کومارون توسط شیمیدان های آلمانی، کرامر و اسپیلکر Kramer-Spilker در سال 1890 کشف شدند. رزین های IC برای اولین بار، در مقیاس تجاری در سال 1910تولید شدند. قطران زغال سنگ یکی از محصولات جانبی فرایند کربونیزاسیون زغال سنگ است. در فرایند کک سازی افقی شناخته شده، زغال سنگ سخت در اتاقک افقی کوره کک پزی که در آن باتری ها در دمای 2000-1000 درجه سانتی گراد قرار دارند، دستخوش یک تبدیل پیرولیتیک می شود. البته محصول اصلی کک Coke (زغال سنگ سوخته) است، اما اغلب تعدادی محصول جانبی نیز وجود دارد. برخی از آن ها در دمای معمولی مایع بوده و بخشی توسط تراکم و استخراج Extraction (شستن) از ترکیبات گازی آزاد شده در حین کربونیزاسیون قابل بازیابی هستند. مهم ترین محصولات و متوسط مقادیر به دست آمده در فرایند کک سازی، عبارتند از (درصد وزنی):

- کک                          75

- قیرخام(Crude tar)       3

- بنزن خام                    1

به دلایل اقتصادی قطران زغال سنگ در پالاشگاه مرکزی جهت به روزرسانی و تقطیر برای بازیابی ترکیبات آروماتیکی، جمع آوری می شود. در مرحله اول تقطیر قطران زغال سنگ، آب و روغن به اصطلاح سبک قطران زغال سنگ (3- 0/5 درصد از کل قطران) می دهد. این برش و برش بعدی، یعنی کربولیک Carbolic oil، بعد از استخراج از فنل ها و بازها، منابع عمده ترکیبات آروماتیکی غیر اشباع قابل پلیمریزه شدن هستند که در تولید کومارون رزین مورد استفاده قرار می گیرند.

مقادیر محصولات مختلف تقطیر اولیه حاصل از قطران زغال سنگ در دمای بالا (درصد وزنی) تشکیل شده است از:

- روغن سبک          3-0/5

- روغن کربولیک      3-2

- روغن نفتالین         12-10

- روغن شستشو        8-7

- روغن آنتراسین      28-22

- قیرقطران            55-50

محدوده جوش برش روغن سبک قطران 700-200 درجه سانتیگراد و دارای دانسیته 0/96-0/91 است و علاوه بر بنزن، تولوئن و زایلن، حاوی 40-10 درصد آروماتیک های غیر اشباع، 10-3 درصد فنول ها و 7-2 درصد بازهای پیریدین است. ترکیبات یک نمونه جریان خوراکی ایندن – کومارون (درصدوزنی) عبارت است از:

- استایرن                   2/0

- a-متیل استایرن         1/0

- آلکیل بنزن ها             30/0

- وینیل تولوئن              4/0

- دی سیکلو پنتادی ان      5/0

- کومارون                   7/0

- ایندن                        48/0

- متیل ایندن ها و متیل کومارون ها           3/0

ساختار رزین در روغن قطران زغال سنگ:

هیدروکربن های اضافی غیر اشباع با دمای جوش بالاتر، به طور عمده ایندن و متیل ایندن، ممکن است از روغن کربولیک و نفتالین، بعد از جداسازی نفتالین توسط تبلور و جز به جز کردن مایع زیر صافی، بازیابی شوند. (روغن سبک قطران ثانویه)

نقطه جوش ترکیبات غیر اشباع بازیابی شده، شامل موارد زیر می باشد:

-استیرن                              145/1

- 2-وینیل تولوئن                   169/8

- دی سیکلو پنتادی ان             170/0

- کومارون                         171/4

- a-متیل استیرن                  172/173

- ایندن                             182/4

- 7-متیل                          209/0

- 4و6-دی کومارون             190/191

- 6و4و5-متیل کومارون        192/199

- 4-متیل ایندن متیل ایندن       212/0

- 4و5-دی متیل ایندن            220/0

با وجود این افت و خیزها در تولید جهانی کک، موضوع مرتبط با تولید فولاد، فراهم بودن قیر خام به عنوان ماده خام برای کومارون رزین ها جهت برآورده کردن تقاضا کفایت می کند.