مقالات

انواع رزین ها و کاربردشان

انواع رزین ها و کاربردشان

دو گروه اصلی از رزین ها که مواد پلیمری را تشکیل می دهند ترموست ها و ترموپلاستیک ها هستند. این رزین ها از پلیمرها (مولکول های بزرگی که از زنجیره های بلند مولکول های کوچکتر یا مونومرها ساخته شده اند) مختلف ساخته شده اند.

رزین های ترموست بیشترین کاربرد را در ساخت کامپوزیت ها دارند. این رزین ها از طریق فرآیندی به نام پلیمریزاسیون یا پیوند متقابل از مایع به جامد تبدیل می شوند. رزین های ترموست مادامی که برای تولید کالاهای نهایی استفاده می شوند، با استفاده از یک کاتالیزور، گرما یا ترکیبی از این دو “پخت” می شوند. پس از پخت، این رزین های جامد نمی توانند به شکل مایع اولیه خود تبدیل شوند. ترموست های رایج عبارتند از پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و پلی اورتان.

پلی استر: انواع رزین ها و کاربردشان پلی استر غیر اشباع (UPR) در صنعت کامپوزیت ها بیشترین استفاده را دارند به این صورت که حدود 75 درصد از رزین های مصرفی را شامل می شوند. طیف وسیعی از مواد خام و تکنیک های پردازش برای دستیابی به خواص مطلوب در رزین پلی استر فرموله شده یا فرآوری شده وجود دارد. پلی استرها به دلیل ظرفیت آنها برای اصلاح یا طراحی در طول ساخت زنجیره های پلیمری همه کاره محسوب می شوند. مشخص شده است که آنها تقریباً در تمام بخش های صنعت کامپوزیت کاربردهای بیشمار دارند. مزیت های ویژه این رزین ها تعادل خواص (از جمله مکانیکی، شیمیایی و الکتریکی) پایداری ابعادی، هزینه و سهولت کار یا پردازش است. تولیدکنندگان این رزین نشان داده اند که مایل اند و می توانند رزین هایی را با خواص لازم برای برآوردن نیازهای کاربردهای خاص کاربر نهایی ارائه دهند. این رزین ها را می توان فرموله و از نظر شیمیایی طراحی کرد تا خواص و سازگاری فرآیند را بهتر ارائه دهد.

برای جلوگیری از هرگونه سردرگمی، خوانندگان باید بدانند که خانواده ای از پلی استرهای ترموپلاستیک هستند که بیشتر به دلیل استفاده از آنها به عنوان الیاف برای منسوجات و لباس شناخته می شوند. پلی استرهای ترموست از پلیمریزاسیون تراکمی اسیدهای دی کربوکسیلیک و الکل های دو عامل (گلیکول) ساخته می شوند. همچنین، پلی استرهای غیر اشباع شامل مواد غیراشباع مانند انیدرید مالئیک یا اسید فوماریک به عنوان بخشی از ترکیب اسید دی کربوکسیلیک هستند. پلیمر تمام شده در یک مونومر واکنش پذیر مانند استایرن حل شده تا مایعی با ویسکوزیته پایین تولید کند. هنگامی که این رزین پخت می‌شود، مونومر با موقعیت ‌های غیراشباع روی پلیمر واکنش داده و به یک ساختار گرماسخت جامد تبدیل می شود.

پلی استرهای غیر اشباع با توجه به ساختار بلوک های ساختمانی اصلی خود به کلاس هایی تفکیک می شوند. به عنوان مثال نمونه‌های رایج رزین‌های ارتوفتالیک (“اورتو”)، ایزوفتالیک (“ایزو”)، دی سیکلوپنتادین (“DCPD”) و رزین‌های فومارات بیسفنول A (Bisphenol A fumarate) هستند. علاوه بر این، رزین های پلی استر بر اساس کاربرد نهایی بیشتر به عنوان کاربرد عمومی (GP) یا تخصصی مانند بازدارنده آتش (FR) طبقه بندی می شوند.

شرکت فراسطح زرفام در پروژه های که فشار داخلی و نیروهای وارد بر لوله ها و مخازن زیاد نباشد و همچنین در معرض خورندگی زیاد نباشند از این رزین برای تقویت استفاده می کند.

انواع رزین ها و کاربردشان

اپوکسی: رزین‌های اپوکسی در گستره وسیعی از قطعات کامپوزیت، سازه‌ها و تعمیرات بتن استفاده می شوند. ساختار رزین را می توان طوری مهندسی کرد که تعدادی از محصولات مختلف با سطوح مختلف کارایی تولید شوند. مزیت اصلی رزین های اپوکسی نسبت به رزین های پلی استر غیر اشباع، ثبات ابعادی بهتر آنهاست. رزین های اپوکسی همچنین توانایی فرموله شدن با مواد مختلف را دارند یا با رزین های اپوکسی دیگر برای دستیابی به ویژگی های خاص ترکیب شوند. اپوکسی ها عمدتاً برای ساخت کامپوزیت های با کارایی بالا با خواص مکانیکی برتر، مقاومت در برابر مایعات و محیط های خورنده، خواص الکتریکی برتر، عملکرد خوب در دماهای بالا، چسبندگی خوب به زیرلایه یا ترکیبی از این مزایا بکار می روند. با این حال رزین های اپوکسی مقاومت زیادی در برابر اشعه ماوراء بنفش ندارند.

نرخ پخت را می توان برای مطابقت با نیازهای فرآیند از طریق انتخاب مناسب سخت کننده ها و/یا سیستم های کاتالیزور حین کار مدیریت کرد. به طور کلی، پخت اپوکسی ها با افزودن یک انیدرید یا یک سخت کننده آمین به عنوان یک سیستم دو جزئی است. سخت کننده های مختلف و همچنین نوع سخت کننده، مشخصات پخت متفاوتی به وجود می آورد و خواص متفاوتی به کامپوزیت های نهایی خواهد داد. از آنجایی که ویسکوزیته اپوکسی بسیار بالاتر از بیشتر رزین های پلی استر موجود است، برای به دست آوردن خواص مکانیکی نهایی نیاز به پخت در حرارت بالاتر را دارد که استفاده از اپوکسی ها را سخت تر می کند. با این حال، اپوکسی ها در مقایسه با پلی استرها بوی کمی منتشر می کنند.

رزین های اپوکسی با تعدادی از مواد تقویت کننده فیبری از جمله شیشه، کربن و آرامید می توان استفاده کرد. بدلیل هزینه های زیاد، ترکیب اپوکسی با این تقویت کننده ها معمولاً برای برآورده کردن الزامات استحکام و/یا سختی بالا است. اپوکسی‌ها با اکثر فرآیندهای تولید کامپوزیت‌ها، به‌ویژه LRTM، قالب‌گیری اتوکلاو، RTM، VRTM، Filament winding و لایه چینی دستی سازگار هستند.

شرکت فراسطح زرفام از این رزین بدلیل استحکام مکانیکی زیاد در پروژه های که مخازن و لوله ها تحت فشار و بارگذاری شدید هستند بهره می برد.

وینیل استر: وینیل استرها برای ترکیب مزایای رزین های اپوکسی با کارکرد بهتر/سریع تر، که برای رزین های پلی استر غیر اشباع معمول است، تولید شدند. این رزین ها از واکنش رزین اپوکسی با اسید اکریلیک (Acrylic) یا متاکریلیک (Methacrylic) تولید شده اند. این فرآیند یک وضعیت غیر اشباع ایجاد می کند و بسیار مشابه به آن چیزی است که در رزین های پلی استر هنگام استفاده از انیدرید مالئیک ( Maleic Anhydride) تولید می شود. ماده حاصل در استایرن حل شده تا مایعی شبیه رزین پلی استر به دست آید. وینیل استرهای نیز با پراکسیدهای آلی معمولی که با رزین های پلی استر نیز استفاده می شوند، پخت می شوند. وینیل استرهای دارای چقرمگی مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی عالی هستند. این خواص ارتقا یافته بدون فرآیند پیچیده ساخت و کنترل مرسوم در ساخت رزین های اپوکسی بدست می آیند.

ویژگی منحصر بفرد وینیل استرها مقاومت عالی آن ها در مقابل خوردگی در حین داشتن استحکام مکانیکی خوب است. به همین دلیل شرکت فراسطح زرفام از این رزین ها در تقویت لوله ها و مخازنی که در شرایط اسیدی و بازی شدید و فشار زیاد قرار دارند استفاده می کند.

فنولیک: فنولیک ها دسته ای از رزین ها اند که معمولاً بر پایه فنل (اسید کربولیک) هستند. فنولیک ها رزین های ترموستی اند که از طریق یک واکنش تراکم پخته شده و آب تولید می کنند که باید در طول فرآیند حذف شود. کامپوزیت های فنلی دارای ویژگی های عملکرد مطلوب و کاربردی بسیاری مانند مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خزش، عایق حرارتی عالی و خواص میرایی صدا، مقاومت در برابر خوردگی و آتش و دود سمی هستند. فنولیک ها به عنوان چسب یا چسب ماتریس در چوب های مهندسی شده (پلای وود)، لنت های ترمز، صفحات کلاچ، تخته های مدار نیز کاربرد دارند.

فنولیک ها عایق های حرارتی خوبی هستند به همین دلیل در پروژه های که نیاز به عایق حرارتی باشد شرکت فراسطح زرفام از این رزین ها بهره می برد.

پلی یورتان: پلی یورتان خانواده ای از پلیمرها با خواص و کاربردهای زیادی اند که همگی بر اساس واکنش گرمازا پلی ایزوسیانات های (Polyisocyanates) آلی با پلی ال ها (Polyols) (الکلی حاوی بیش از یک گروه هیدروکسیل) است. برای تولید طیف وسیعی از مواد پلی یورتان از چند ماده اولیه با وزن‌های مولکولی و عملکردهای مختلف بکار می رود. پلی یورتان ها در اشکال شگفت انگیزی ظاهر می شوند. این مواد خیلی فراوان در اطراف ما هستند و نسبت به پلیمرهای دیگر نقش مهمی در بیشتر جنبه های زندگی روزمره ما ایفا می کنند. آنها به عنوان پوشش، الاستومر، فوم یا چسب بکار می روند. هنگامی که پلی یورتان ها به عنوان پوشش در نمای بیرونی یا داخلی بکار می روند، سخت، انعطاف پذیر، مقاوم در برابر مواد شیمیایی و دارای سرعت پخت هستند. پلی یورتان ها به عنوان یک الاستومر دارای چقرمگی و سایش عالی در کاربردهایی مانند تایرهای جامد، چرخ ها، اجزای سپر یا عایق استفاده می شوند. فرمول های بسیاری از فوم پلی یورتان برای بهینه سازی چگالی عایق، ساختار ساندویچ پانل ها و اجزای معماری وجود دارند. پلی یورتان ها اغلب برای اتصال ساختارهای کامپوزیتی به یکدیگر استفاده می شوند. مزایای چسب های پلی اورتان به این صورت است که مقاومت خوبی در برابر ضربه دارند، این رزین ها به سرعت عمل می کنند و به خوبی به سطوح مختلف مانند بتن می چسبد.

در بعضی از شرایط کاری لوله ها و مخازن تحت خمش (Bending) هستند لذا لازم سطح ممان اینرسی سطح با حداقل وزن افزایش یابد تا سازه خمش را بهتر تحمل کند. شرکت فراسطح زرفام در این نوع پروژه ها از پلی یورتان ها به عنوان هسته ساندویچ پانل استفاده می کند.

از طرف دیگر، رزین های ترموپلاستیک دارای پیوند متقاطع نیستند و بنابراین آنها را می توان ذوب، تشکیل، دوباره ذوب و دوباره تشکیل داد. رزین های ترموپلاستیک شامل موادی مانند ABS، پلی اتیلن، پلی استایرن و پلی کربنات است.

انواع رزین ها و کاربردشان  با قابلیت شکل‌دهی یا قالب‌گیری در حالت نیمه سیال گرم شده را دارند و هنگام سرد شدن جامد می‌شوند. اطراف ما با لوازم خانگی روزمره ساخته شده از ترموپلاستیک احاطه شده است.

از ترموپلاستیک ها بیشتر در فرآیند های تزریق پلاستیک، پرینتر سه بعدی (3D Printing)، وکیوم فرمینگ (Vacuum Forming) و … استفاده می شود.

انتخاب نوع رزین با توجه به شرایط کاری و عملکردی است. شرکت فراسطح با دانش و تجربه ای که در انتخاب رزین دارد بسته به نوع پروژه رزین مناسب با آن را انتخاب می کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *