رزین چیست؟

رزین ترکیبی طبیعی یا مصنوع دارد که معمولاً در الکل قابل حل است اما در آب حل نمی شود و بسیار چسبناک است و تحت یک سری شرایط سفت و سخت می شود. این ترکیب به گونه های مختلف طبقه بندی می شود که بستگی به موارد مصرف و ترکیب شیمیایی آن دارد و کاربردهای دیگر زیادی در تولید پلیمر، هنر و غیره دارد.

رزین طبیعی از گیاهان بدست می آید

رزین طبیعی از گیاهان بدست می آید و بهترین نمونه از آن شیره درختان کاج است که به شدت چسبناک هستند و بوی تندی دارند. گیاهان دیگر نیز رزین تولید می کنند و این مواد سالهای زیادی است که مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بعضی گیاهان ماده ای دیگر به نام صمغ دارند که با آب واکنش نشان نمی دهد و انعطاف پذیرتر و نرم تر هستند.رنگ رزین گیاهی از روشن شفاف طور تا قهوه ای تیره متغیر است و میزان سفتی و سختی و کدورت آنها متفاوت است.

تاریخچه استفاده از رزین

بعضی از آنها حاوی ترکیبات نا پایدارند و پایدار نیستند. اشتباه در تشخیص درختانی که رزین دارند گاهی می توانند باعث ایجاد حوادث ناگوار شوند، چون بعضی از آنها حاوی ماده ای به نام هپتان هستند که قابل اشتعال و آتش زا و انفجار است. ماده زینتی و تزئینی و معروف کهربا نیز در اثر سفت شدن رزین گیاهی بدست می آید و اکثرا به رنگ طلایی تیره یافت می شوند که رنگ معمولی رزین‌های گیاهی است. کهربا در رنگهای کمیاب و نادر دیگری همانند آبی نیز دیده می شود.

سال های زیادی است که انسان ها از رزین‌های طبیعی استفاده می کنند. رزین کاج برای ساخت لاک و جواهر ، میز ،ساعت ،ظروف ، عطر ، مومیایی کردن اجساد ، درزگیری قایقها و مصارف دیگر استفاده شده است. با پیشرفت تکنولوژی، انسانها پی بردند که این ماده طبیعی می تواند به پلیمر تبدیل شود و مدتی بعد رزین‌های مصنوعی کشف شدند. در بیشتر موارد پلیمرها با رزین‌های مصنوعی ساخته می شوند چون که تصفیه آنها راحت تر است و ارزانتر هستند.رزین ها در آزمایشگاه ها از طریق ترکیب کردن مواد شیمیایی ساخته می شوند و نتیجه این آزمایش تشکیل مواد چسبناک است. این ماده می تواند در تولید رنگ و پلاستیک و بسیاری از ترکیبات مشابه بجای رزین طبیعی مصرف شود.

انواع رزین: .

انواع رزین‌های مصنوعی قابل پیش بینی تر، یکنواخت تر، پایدارتر و محکم تر از رزین‌های طبیعی هستند چون ناخالصی در آن وجود ندارد و تحت شرایط کنترل شده ای ساخته می شوند.

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

رزین اپوکسی

نام دیگر رزین‌ اپوکسی ، رزین‌ اپوکسید است.این رزین‌ها بیش از یک گروه اپوکسی در ساختار مولکولی دارند. در شرایط مناسب واکنش، گروه اپوکسی میتواند با اسیدها و الکل و … واکنش بدهد. این واکنش ها امکان افزایش طول زنجیر را بدون آزاد کردن مولکولهای کوچک مثل آب فراهم کند. محصولات اپوکسی در مقایسه با اکثر رزین‌های دیگر گرما و جمع شدگی کمتری در اثر پخت نشان می‌دهند. رزین‌های اپوکسی و محصولات زنجیره آن بسیار متنوع هستند.

رزین‌های اپوکسی در ساختار شیمیایی خود دارای اپوکسی و هاردنر می‌باشد. بخش هاردنر ممکن است هیدروکربن ، آلیفاتیک و سیلکوآلیفاتیک شدیداَ زیادی باشد. این محصولات ۸۰ تا ۹۰% از بازار را به خود اختصاص داده‌اند.
قبلا رزین اپوکسی تقریبا به تنهایی به عنوان پوشش سطح یا لایه رویی کار استفاده می‌شد. قبل از جنگ جهانی دوم، به دلیل بالا بودن هزینه های تولید اپی کلروهیدرین و بیس فنل A مانع از تجاری شدن رزین اپوکسی شده بود.بعد ها با تلاش هایی که کردند توانستند ثابت کنند که رزین بسیار اقتصادی است. اکنون نیمی از رزین‌های تولید شده به عنوان روکش سطح استفاده می‌شوند. باقیمانده در صنایع الکترونیک و الکتریکی و ساختمان و هوا فضا و سایر استفاده می‌شوند. مصرف اپوکسی حدود یک دهم پلی استر می‌باشد.

اپوکسی گروههای عاملی فعال زیادی دارد و می‌تواند در حضور عوامل پخت و هاردنرها، یک ساختار زنجیره ای را تشکیل داد. خواص محصولات پخت شده اپوکسی بستگی دارد به:
– نوع اپوکسی
– طبیعت و حجم مواد افزودنی
– نوع و مقدار هاردنر
– میزان زنجیره ای شدن
در بازار عوامل پخت متنوعی با ویژگیهای طول عمر، انعطاف پذیر بودن ، پخت سریع وجود دارند.
خواص رزین پخت شده و ساختار مولکولی ، بستگی به طبیعت و نوع سیستم پخت دارد. اگر چه سیستم های پخت مختلفی وجود دارد ولی می‌توانند به دو گروه آمینها و انیدریدها تقسیم شوند.

رزین‌های اپوکسی و عوامل پخت آنها تنها اجزاء یک فرمولاسیون نیستند بلکه برای برخی کاربردها، ممکن است اپوکسی اصلاح نشده باشد آنها گران قیمت باشند یا دارای خواص نامناسبی از قبیل ویسکوزیته بالا و مقاومت ضربه پایین در برخی کاربردهای خاص باشد. بنابراین در اکثر موارد ممکن است توسط موادی چون رقیق کننده ، فیلر و تقویت کننده همراه شوند. انتخاب مناسب و به جا رزین ، هاردنر و افزودنی ها اجازه می‌دهد که خواصی که میخواهیم تامین شوند. این تنوع عامل اصلی و عمده رشد پایه اپوکسی ها در طولانی مدت میشود.

علاوه بر این ساختار متنوع، اپوکسی ها دارای این ویژگی های خاص هستند:

• چسبندگی عالی
• مقاومت شیمیایی عالی و زیاد
• پایین بودن جمع شدگی چسبیدن موقع پخت
• پایداری ابعادی
• استحکام فشاری و کششی
• عایق عالی مناسب الکتریسیته
• قابلیت پخته شدن در دماهای مختلف با درجه های متفاوت
• مقاومت خستگی عالی
• دوام بالا در مدت طولانی استفاده از آن و شرایط سخت محیطی
• بی مزه و طعم و بی بو

رزین‌های اپوکسی در موارد مختلفی از جمله روکش ، پوشش سطح، چسب، ابزار سازی و کامپوزیتها، استفاده می‌شوند.
رزین‌های اپوکسی به صورت گسترده ای به همراه الیاف برای ساخت ملخ های هلی کوپتر استفاده می‌شود.لمینت های اپوکسی در صنایع هواپیما سازی از اهمیت خارق العاده ای برخوردارند. بسیاری از قطعات ساختاری از جنس الیاف کربن و رزین اپوکسی جایگزین آلیاژهای فلزی نتایج مطلوبی نیز داشته اند. همچنین از این رزین به همراه الیاف ، در ساخت موتور راکت و کپسول های تحت فشار هوا به روش رشته پیچی استفاده می‌شود.
علاوه بر آن در ساخت قایق ها به جای استفاده از پلی استر- شیشه از رزین‌های اپوکسی تقویت شده با آرامید و الیاف کربن برای حفظ وزن، استفاده بیشتر ازفضا استفاده می‌شوند و در کلاه خودهای جنگی از کامپوزیت های آرامید اپوکسی برای جایگزین فولاد استفاده می‌شوند.

رزین‌ پلی‌استر

رزین‌های پلی استر بطور گسترده در همه جای دنیا مورد استفاده قرار می گیرد. با طراحی فرمول مواد اولیه و زمان واکنش و کنترل اسیدهای اشباع و غیر اشباع ، کاتالیستها، اندازه دما ، میتوان رزین های متنوعی را تولید نمود که برای کاربردهای متفاوت و مختلف مناسب باشند.
پلی استر غیر اشباع را میتوان با استایرن مخلوط کرد معمولا رزین به هنگام مصرف با استایرن مخلوط بوده و باید دارای اجزای زیر باشد:

– عوامل کنترل = برای جلوگیری از ریختن رزین به لایه های زیرین و لایه های عمودی
– نوع و مدل پخت= به منظور شروع و سرعت بخشیدن برای واکنش زنجیره ای شدن، در دمای دمای بالا
–مقاومت در برابر نور خورشید= فیلرایجاد خاصیتی مانند مقاومت شعله و آتش به منظور کاهش جمع شدگی و قیمت محصول
– پیگمنت= برای رنگ دادن به قطعه و زیبایی بخشیدن به آن

– عوامل آغشته سازی =برای چسبندگی بهتر این بهتر است که فیلر ها و الیاف ها را با رزین آغشته کنیم .
– گرما دادن برای ضد حبابی بودن = به منظور کم کردن حفره و حباب در محصول و سهولت در خارج کردن حباب
– جدا سازی قالب = برای راحت جدا کردن قطعه از قالب و جلوگیری از صدمه به سطح محصول رزین‌های پلی استر در فرایند های مختلفی از قبیل لایه گذاری دستی، نوع پاشیدن رزین، SMC و ریخته گری ، پولتروژن، و BMC

کامپوزیت های پلی استر- اهمیت زیادی دارند به دلیل حجم مصرف و استفاده عموم شیشه به لحاظ حجم مصرف ، بیشترین اهمیت را دارا هستند و اینها را به راحتی در محل کار و خانه میتوان پیدا کرد. کامپوزیت های پلی استری تا دمای حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد می توانند مقاومت کنند ولی دمای بیشتر از آن و یا طولانی تر ماندن در آن دما باعث افت خواص رزین میشود . در مورد کاربرد رزین پلی استرهمراه با الیاف شیشه باید از ژل کوت متناسب استفاده کرد تا از نفوذ کردن رطوبت به فاصله بین الیاف و رزین جلوگیری شود.کاربرد رزین پلی استر در نزدیکی وسایل الکتریکی با فرکانس بالا محدودیت دارد بدلیل طبیعت قطبی ساختار پلیمری آن.

رزین‌ وینیل‌ استر

با واکنش رزین‌های اپوکسی با اسیدهای غیر اشباع وینیل استرها بوجود می آیند. رزین‌های وینیل استرمعمولات بجز موارد و حالات خاص دارای انتهای غیر اشباع می‌باشند. این انتها میتواند باعث زنجیره ای و شبکه ای شدن آنها شود نیز میتوانند روی زنجیرهای وینیل استر پلیمریزاسیون را انجام دهند و یا اینکه کوپلیم به همراه استایرنر شوند.

استریفیکاسیون یک رزین دی اپوکسید با یک اسید مونوکربوکسیلیک غیر اشباع،باعث ساخت اکثر وینیل استرهای مرسوم می‌شوند. آنها را می‌توان به تنهایی با واکنش رادیکال آزاد ساخت و یا مانند استایرن در مونومری حل کرد و رزین مایع ساخت. این گونه ، وینیل استر را می‌توان مانند رزین پلی استر استفاده کرد.
رزین‌های وینیل استر خواص سختی و چقرمگی و مقاومت شیمیایی بسیار کمتری نسبت به رزین‌های پلی استر دارند. وینیل استر که زنجیره اصلی رزین اپوکسی هست ، موجب پیدایش چقرمگی وسختی و میزان شدت کشش بالاتری می‌شوند. با انتخاب نوع اپوکسی جرم مولکولی رزین های وینیا استر تغییر میکند.. به همین دلایل،ازدیاد شدت طول، مقاومت کششی، نقطه نرمی و واکنش پذیری رزین نهایی توسط جرم مولکولی و ساختار اولیه تعیین می‌شود . با این تفاسیر، با خواص مختلف کاربردهای مختلفی طراحی می شوند.

پلی استرهای غیر اشباع مقاومت شیمیایی کمتری نسبت به رزین‌های وینیل استر دارند.
بخشی از این ویژگی مربوط به عدم حضور پیوندهای استری در زنجیره اپوکسی می‌باشد.

به واسطه ی پیوندهای فنیل استری اتصالات اجزاء پلیمر انجام می‌گیرد و اتصالات اجزای پلیمردر مقایسه با اتصالات استری در بیشتر محیط های شیمیایی بخصوص در شرایط قلیایی شدید مقاوم تر هستند.
اتصال استری تنها در انتهای زنجیر وینیل استر وجود دارد . با توجه به این که اتصال استری در انتهای زنجیر وینیل استر وجود دارد باعث کاهش حملات عوامل شیمیایی می شوند.