انواع رزین های اپوکسی و کاربردهای شگفت انگیز آن ها

در این مقاله سعی شده است درباره انواع رزین های اپوکسی و کاربردهای شگفت انگیز آن ها به طور کامل بحث شود برای بهره مندی از آن با دقت آن را مطالعه کنید.

انواع زیادی از رزین های اپوکسی وجود دارد ، و انواع جدیدی در حال ساخته شدن هستند ، بنابراین هنوز روش طبقه بندی روشنی وجود ندارد.

اپوکسی ها از طریق واکنش یک رزین اپوکسی و یک سخت کننده با واکنش خود رزین ها ایجاد می شوند. اکثریت قریب به اتفاق رزین های اپوکسی تولیدی صنعتی هستند که از نفت حاصل می شوند و همچنین نتیجه یک واکنش واکنشی اپوکسید هستند. بسته به نوع واکنشی که برای تولید آن ها ایجاد شده است ، رزین های اپوکسی می توانند مانند عسل ، یا چیزی بسیار چسبناک تر باشند. وزن مولکولی واقعی آن ها کاربردهایی را که می توان از آن ها استفاده کرد تعیین می کند.

انواع طبقه بندی رزین های اپوکسی

رزین های اپوکسی در دمای اتاق بسیار پایدار هستند و فقط هنگام واکنش با نوعی ماده پخت کننده ، پخت می شوند. اپوکسی ها رایج ترین پوشش مورد استفاده در زمینه های مختلف هستند. اینها براساس واکنش هایی است که با واکنش های بعدی انجام می شود. اکنون نگاهی خواهیم انداخت به انواع مختلف اپوکسی که وجود دارد.

رزین های اپوکسی

۱- طبقه بندی با توجه به ساختار شیمیایی:

با توجه به تفاوت در ترکیب شیمیایی ، رزین اپوکسی را می توان به دو دسته رزین اپوکسی گلیسیدیل و رزین اپوکسی غیر گلیسیدیل تقسیم کرد. گلیسیدیل رزین اپوکسی را می توان از مشتقات گلیسیدول در نظر گرفت. به طور عمده سه نوع گلیسیدیل اتر ، گلیسیدیل لیپید و گلیسیدیل آمین ها وجود دارد. رزین های اپوکسی غیر گلیسیدیل عمدتاً با واکنش یک ماده اکسید کننده مانند اسید پراکتیک با پیوند کربن-کربن بدست می آید. که به طور عمده به رزین های اپوکسی آلیفاتیک ، الفین های اپوکسی و برخی از رزین های اپوکسی جدید اشاره دارد.

۲- طبقه بندی با توجه به تعداد گروه های عملکردی در مولکول:

رزین اپوکسی را می توان به رزین اپوکسی دوتایی و رزین اپوکسی چند منظوره تقسیم کرد. برای رزینهای واکنشی ، تأثیر تعداد گروههای عملکردی بسیار مهم است. نوع رزین اپوکسی نوع A بیسفنول A است و رزین اپوکسی فنولیک متعلق به رزین اپوکسی گروه دوتایی است. رزین های اپوکسی چند منظوره رزین های اپوکسی هستند که شامل دو یا چند گروه اپوکسی در مولکول آن ها هستند.

۳- طبقه بندی بر اساس حالت:

طبق وضعیت موجود در دمای اتاق ، رزین اپوکسی را می توان به رزین اپوکسی مایع و رزین اپوکسی جامد تقسیم کرد. رزین مایع به رزین های وزن مولکولی نسبتاً کم اشاره دارد و می تواند به عنوان غیر چسبنده و چسبنده استفاده شود. رزین جامد یک رزین اپوکسی با وزن مولکولی نسبتاً بالایی است که یک الیگومر جامد با حرارت است که می تواند در پوشش های پودری و مواد جامد ریخته گری مورد استفاده قرار گیرد.

رزین های اپوکسی حاوی دو ماده رزین و سفت کننده هستند که در صورت ترکیب ماده ای با دوام باورنکردنی تشکیل می شوند. آن ها انواع مختلفی دارند که برای چسبندگی ، ریخته گری و پوشش استفاده می شوند.

کاربردهای شگفت انگیز انواع رزین اپوکسی

رزین های اپوکسی دارای انواع مختلفی هستند و کاربردهای بسیاری دارند. در این قسمت کاربردهای شگفت انگیز انواع رزین اپوکسی مورد بررسی قرار می گیرد.

کاربردهای رزین اپوکسی به عنوان چسب

اپوکسی معمولاً به عنوان چسب استفاده می شود. چسب های رزین اپوکسی به عنوان ماده اتصال بسیار قدرتمند در نظر گرفته شده است که به دو جسم امکان می دهد تا به یکدیگر متصل شوند. به دلیل توانایی پیوستن تقریباً به هر نوع مواد بطور دائم ، چسب فوق العاده یا سوپر چسب خوانده می شود. این اپوکسی ها قابل استفاده در چوب ، شیشه ، سنگ ، فلز و پلاستیک است. خانه ها و مشاغل از این نوع اپوکسی استفاده می کنند. تعمیر یک شیء شکسته در خانه و ساخت ماشین و مبلمان فقط برخی از کاربردهای بسیار زیاد اپوکسی به عنوان چسب است.

کاربردهای رزین اپوکسی به عنوان چسب

از طرف دیگر ، پوشش اپوکسی برای مواردی که به شدت آسیب دیده اند ، اعمال می شود. استفاده می شود که یک شیء شکسته نه تنها باید به هم وصل شود ، بلکه فضاهای مورد نیاز برای پر شدن وجود دارد. آنها ضد آب هستند و در برابر نشت شیمیایی و آتش سوزی مقاوم هستند.

  کاربردهای رزین اپوکسی در صنعت ساختمان

 از ترکیب چسب برای پر کردن ترک های بتونی ، روکش سیمانی ، ستون ها و صفحات بتونی تقویت شده استفاده می شود که باعث تقویت کل ساختار می شود. برای اتصال عناصر آهن و بتن در پل و قسمت های چسب اپوکسی صفحات ساختمانی استفاده می شود. این خاصیت عایق ، از بین رفتن گرما را کاهش می دهد ، در پنل های عایق سفتی ایجاد می کند ؛ در حین اتمام کار با کاشی و معرق از مخلوط اپوکسی به عنوان محلول چسب استفاده می شود که به سرعت متصل شده و دارای خواص ضد آب می باشد.

کاربردهای رزین اپوکسی در صنعت ساختمان

   کاربردهای اپوکسی رزین در صنعت خودرو

در تولید لنت های ترمز چسب اپوکسی ، سطوح پلاستیکی و فلزی متصل شده است ، که در کارهای ترمیم اتومبیل برای فلزات و پلاستیک ها استفاده می شود. این کمک می کند تا نقص موجود در کمر و مخزن گاز ، به ترمیم پوست کمک کند.

    کاربردهای انواع رزین اپوکسی در ساخت کشتی و هواپیما

در طول ساخت مخازن آبی با ترکیب اپوکسی ، این ساختار برای انتقال خاصیت ضد بخار آب به مواد ، که از آن برای پیوستن به قسمت های فایبرگلاس استفاده می شود ، و برای شناسایی اجزای فن آوری استفاده می شود. هنگام مونتاژ هواپیمای چسب اپوکسی عناصر سپر حرارتی متصل شده است. اپوکسی برای تولید و رفع سلولهای خورشیدی استفاده می شود.

کاربردهای انواع رزین اپوکسی در ساخت کشتی و هواپیما

     سایر کاربردهای اپوکسی در زندگی روزمره

    در زندگی روزمره با کمک اپوکسی می توانید مبلمان ، کفش ، پلاستیک ، قطعات فلزی و چوبی دکوراسیون و فناوری را تعمیر کنید. می توانید ترک آکواریوم را آب بندی کرده و قطعاتی از گلدان شیشه ای یا سقف جمع کنید. اپوکسی سرامیکی پاره شده باعث می شود شکاف کاشی های سرامیکی چسبیده و بسته شود ، قلاب ها و دیوارها به خوبی محکم شود.کاربرد اپوکسی برای آب بندی فاضلاب ، لوله های آب و عناصر گرمایشی مناسب است. اپوکسی برای ایجاد صنایع دستی و سوغات به طور گسترده ای استفاده می شود. برای اتصال وسایل تزئینی در جواهرات و لوازم جانبی آن کاربرد دارد.

کاربردهای اپوکسی در زندگی روزمره

انواع رزین های اپوکسی

۱- رزین های اپوکسی DGEBA

دیگسیلیدیل اتر بیسفنول A که به عنوان رزین های اپوکسی DGEBA نیز شناخته می شود ، نه تنها قدیمی ترین نوع رزین های اپوکسی بلکه در فرمول های چسبنده با ارزش ترین هستند. رزین های اپوکسی DGEBA را می توان به موارد زیر تقسیم کرد:

۱- مایعات با وزن مولکولی کم

 ۲- مواد نیمه جامد و جامد با وزن مولکولی بالا  

۳- رزین های برمیده

ویژگی های رزین های اپوکسی DGEBA

دلایل اصلی محبوبیت آن ها هزینه نسبتاً کم مواد اولیه مورد استفاده در سنتز این رزین ها و همچنین قابلیت ترمیم تعداد زیادی از عوامل مختلف اتصال متقابل در دمای اتاق و درجه حرارت بالا است.

رزینهای اپوکسی برمیده شده محصول واکنش اپی کلروهیدرین و بیسفنول A برمیده هستند که در درجه اول در مواردی کاربرد دارند که مقاومت در برابر احتراق الزامی مانند تخته های مدار چاپی و سایر محصولاتی است که باید شعله ور شوند.

رزین های برم حاصل در درجه اول به عنوان نیمه جامد یا مواد جامد در محلول های حلال در دسترس هستند. آن ها دارای خواصی مشابه با سایر رزین های اپوکسی DGEBA هستند به جز اینکه میزان بالای برم (۱۸-۲۱٪) در رزین های پایان یافته مقاومت قابل توجهی در برابر احتراق در برابر شعله ایجاد می کند. رزین های اپوکسی برمیده شده معمولاً با سایر رزین های اپوکسی ترکیب می شوند تا غلظت برم مورد نیاز برای تأمین مقاومت در برابر دمای احتراق را تأمین کنند. همچنین از آن ها به عنوان مواد افزودنی مقاوم در برابر شعله در ترکیبات گرمانرم استفاده شده است.

بیسفنول A بیشترین کاربرد رزین در هنگام پوشش اپوکسی است. اینها در طیف بسیار وسیعی از وزن های مولکولی موجود است که باعث می شود هنگام استفاده از اپوکسی ها ، آن ها متناسب با یکدیگر باشند.

این ماده با استفاده از انواع مختلف پخت کننده در دمای محیط مناسب پخت می شود. به دلیل گرانروی بالا و کاربردهای دشوار آن ، به طور سنتی رقیق کننده هایی به فرمول افزوده شده اند.
رقیق کننده های واکنشی می توانند در رقیق کردن اپوکسی تأثیر خوبی داشته باشند اما می توانند در سایر جنبه های اپوکسی نیز اثرات منفی داشته باشند.

۲ – رزین اپوکسی نوولاک (Novolac)

اپوکسی های نوولاک (Novolac) از بعضی جهات با اپوکسی های بیسفنول F به شکلی که هر دو شکل می گیرند مشابه هستند. بیسفنول اف در واقع ساده ترین شکل رزین های نوولاک است. با این حال نوولاک در زیر گروه خود دارای گروههای واکنشی بیشتری است و نسبت به بیسفنول A و بیسفنول اف بسیار متقاطع است. باید توجه داشته باشید که نوولاک به طور کلی درجه حرارت پخت بالاتری دارد و نسبت به برخی دیگر از محصولات اپوکسی ظریف است.

اپوکسی های نوولاک چسبناک تر از سایرین هستند  و این منجر به آنچه عملکرد بالاتر می شود ، می شود. رزینهای بیسفنول F از عملکرد کمی بالاتر از رزین های بیسفنول A برخوردار هستند ، بنابراین به طور کلی نسبت به تعداد بیشتری از مواد شیمیایی مقاومت بهتری دارند. در کنار این ، مقاومت شیمیایی رزین های بیس فنول F به دلیل گرانروی پایین تر در مقایسه با رزین های بیس فنول A بهتر است.

    رزین های نوولاک اپوکسی تجاری از رزین های نیمه جامد تا جامد با EEW در محدوده ۱۷۰ تا ۲۳۰ هستند.

هنگامی که با هر یک از پخت کننده های پودر کننده اپوکسی معمولی پخت می شود ، رزین های نووالاک اپوکسی محصولی را با عملکرد بهتر دما ، مقاومت شیمیایی و چسبندگی بهتر از رزین های مبتنی بر بیسفنول A تولید می کنند.

به منظور توسعه خواص رزین های نوولاک اپوکسی تا حد کامل ، یک درمان درجه حرارت بالا ضروری است. با درمان دمای اتاق ، خواص محصول نهایی مشابه سیستم های DGEBA معمولی است. پایداری حرارتی اکثر رزین های نوولایی اپوکسی به میزان قابل توجهی با طول چرخه پخت تحت تأثیر قرار می گیرد.

۳ – رزین های اپوکسی انعطاف پذیر

انعطاف پذیری را می توان از طریق ترکیبات رزین اپوکسی با ترکیب گروه های بزرگی در زنجیره مولکولی ، که باعث افزایش فاصله بین خطوط اتصال می شود فراهم کرد. رزین های اپوکسی آلیفاتیک زنجیره بلند مولکول های قابل انعطاف با کشیدگی بالا هستند اما مقاومت کمی دارند. به دلیل عدم ثبات هیدرولیتیک و عدم استحکام ، رزین های اپوکسی انعطاف پذیر به طور کلی به تنهایی مورد استفاده قرار نمی گیرند بلکه به عنوان اصلاح کننده با سایر رزین های اپوکسی ترکیب می شوند.

هنگامی که در محدوده غلظت ۱۰-۳۰٪ استفاده می شود ، رزین های اپوکسی قابل انعطاف باعث بهبود انعطاف پذیری می شوند بدون اینکه به سایر خواص آسیب برساند.

کاربردهای رزین های اپوکسی انعطاف پذیر:

استفاده به عنوان چسب برای ایمنی شیشه ها

استفاده به عنوان چسب ها و درزگیرها برای سست شدن لرزش و صدا علاوه بر تأمین اتصال

استفاده به عنوان عایق برای قطعات الکتریکی و سایر اجزای ظریف که در آن حرارت پیش بینی می شود.

اترهای گلیسیدیل پلیولهای آلیفاتیک مبتنی بر پلی گلیکول ، گلیسیرین و سایر پلیولها ، رزین های اپوکسی انعطاف پذیر هستند. آن ها به عنوان رقیق کننده های واکنش پذیر و انعطاف پذیر برای فرمولاسیون رزین اپوکسی بدون حلال استفاده می شوند.

۴ – رزین های اپوکسی مبتنی بر آب

رزین های اپوکسی از نظر ماهیت دارای خاصیت آبگریزی هستند. با این حال ، پراکندگی آب را می توان با دو روش کلی اصلاح شیمیایی رزین اپوکسی یا از طریق فرایند امولسیون به رزین های اپوکسی منتقل کرد.

اصلاح شیمیایی رزین اپوکسی به طور کلی شامل اتصال گروه های آبگریزی به رزین اپوکسی یا اتصال رزین اپوکسی به پلیمرهای آبدوست است. روش امولسیون در درجه اول برای سیستم های چسب رزین اپوکسی ناشی از آب استفاده می شود. رزین اپوکسی با تقسیم رزین اپوکسی در آب پراکنده می شود و به طور موثری رزین را از آب جدا می کند. امولسیون با یک سورفاکتانت مناسب حاصل می شود. انتخاب پارامترهای سورفکتانت و پردازش ، پایداری مکانیکی و شیمیایی طولانی مدت پراکندگی را تعیین می کند.

امولسیون های رزین اپوکسی از چندین منبع تجاری در دسترس هستند. به عنوان یک گروه ، اندازه ذرات معمولی پراکندگی در محدوده ۰٫۵-۳٫۰ میکرون است. جامدات به طور معمول بین ۵۰-۶۵٪ و ویسکوزیته از ۱۰،۰۰۰-۱۲،۰۰۰ سی سی متغیر هستند.

۵ – رزین های اکریلیک اپوکسی

در اصل دو نوع رزین آکریلات اپوکسی وجود دارد که در فرمولاسیون سیستم های چسب استفاده می شود. یکی رزین وینیل استر است که در فرمولاسیون چسب کامل مانند رزین اپوکسی DGEBA استفاده می شود. مورد دیگر نوع خاصی از رزین است که در فرآیندهای اشعه درمانی استفاده می شود. این نوع آکریلات اپوکسی هیچ گروه اپوکسی آزاد ندارد اما از طریق اشباع آن واکنش نشان می دهد.

تولید رزین های اپوکسی آکریلات

رزین های اکریلات اپوکسی یا استرهای وینیل از استری شدن رزین اپوکسی ساخته می شوند. پلیمر حاصل معمولاً در یک مونومر واکنشی مانند استایرن حل می شود. این رزین های اکریلات اپوکسی بیشتر از رزین های اپوکسی مانند رزین های پلی استر عمل می کنند. آن ها به راحتی پردازش می شوند ، سرعت پخت سریع در دمای اتاق دارند و با پراکسیدها قابل پخت هستند.

استرهای وینیل به صورت چهار ضلعی مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی بسیار خوبی در هر دو دمای اتاق و دمای بالا دارند. در سیستم های چسب رزین های اکریلات اپوکسی نسبت به رزین های اپوکسی نوع DGEBA ، ویسکوزیته ، انعطاف پذیری و ویژگی های خیس کننده بالایی را نشان می دهند. با این حال ، کوچک شدن آن ها از هر نوع رزین اپوکسی معمولی بیشتر است و اغلب فرمول ساز مجبور است این کار را خنثی کند.

رزین های آکریلات اپوکسی همچنین به عنوان الیگومرها در چسب های پرتودرمانی استفاده می شوند. با این حال ، نام آن ها اغلب به سردرگمی منجر می شود. در اکثر موارد ، این آکریلات های اپوکسی هیچ گروه اپوکسی آزاد باقی نمی گذارند اما از طریق اشباع آن ها واکنش نشان می دهند. رزین های آکریلات اپوکسی با استفاده از فوتوینیاتورها جهت پخت از طریق اشعه ماوراء بنفش (UV) یا پرتو الکترونی (EB) تهیه می شوند. مکانیسم واکنش به طور کلی توسط رادیکال های آزاد یا توسط کاتیون ها در یک سیستم فوتو کاتیونی آغاز می شود.

۶ – سایر انواع رزین های اپوکسی

بیسفنول F

این اپوکسی ها به مراتب چسبناک تر از اپوکسی های بیسفنول A هستند. آن ها همچنین مقاومت شیمیایی خوبی در حلال دارند. این اپوکسی های کم چسبناک بسیار گران تر از اپوکسی های بیسفنول A هستند. از آن ها می توان در طیف گسترده ای از موارد ها استفاده کرد.

رزین های اپوکسی بیسفنولF  با تراکم فنل با فرمالدئید تولید می شوند. رزین های اپوکسی بیسفنولF  از نظر وزن همان مولکولی دارای ویسکوزیته کمتری نسبت به DGEBA هستند. رزین های بیسفنول F به دلیل هزینه نسبتاً بالای محصول بیس فنول F اغلب با رزین های اپوکسی DGEBA معمولی مخلوط می شوند. هنگامی که با رزین های بیسفنول A مخلوط شوند ، دو نوع رزین بدون تبلور از ویسکوزیته متوسط ​​تشکیل می شود.

تتراگلیسیدیل اتر تترا فنول اتان

اتر تتراگلیسیدیل اتر تترا فنول اتان یک رزین اپوکسی است که برای درجه حرارت بالا و مقاومت در برابر رطوبت بالا تولید شده است. این نوع اپوکسی ساختار متقابل بسیار متراکم از خود نشان می دهد. رزین از نظر تجاری به عنوان جامد در دسترس است. این نوع رزین می تواند با یک آمین معطر یا یک ماده پخت کننده کاتالیزوری به هم وصل شود. درجه حرارت بالا برای بروز این واکنش ها لازم است.

دیگسیلیدیل اتر از رزورسینول

دیگسیلیدیل اتر رزین های رزین اپوکسی مبتنی بر رزورسینول بالاترین عملکرد را در دی اکسید معطر ایجاد می کند. این یکی از روان ترین مایعات رزین های اپوکسی است. از آنجا که از قابلیت های بالایی برخوردار است ، یک رزین بسیار واکنش پذیر بوده و با سرعت بیشتری نسبت به اپوکسی DGEBA پخته می شود.

رزین های اپوکسی سیکلوآلیفاتیک

رزین های اپوکسی سیکلوآلیفاتیک از مقاومت بیشتری در برابر آب و هوا نسبت به رزین های اپوکسی معطر برخوردار هستند. این رزین ها دارای خواص الکتریکی عالی هستند و اغلب در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از آنها در سیستم های چسب محدود است زیرا نسبتاً شکننده و دارای هزینه بالاتری نسبت به رزین های معطر هستند. با این حال ، رزین های اپوکسی سیکلوآلیفاتیک در فرمولاسیون چسب رزین اپوکسی کاتیونی (EB و UV) استفاده می شود.

گلیسیدیل آمین

رزین های گلیسیدیل آمین اپوکسی محصولات واکنش آمین های معطر و اپی کلرو هیدرین هستند. آن ها دارای مدول و دمای انتقال شیشه ای بالا هستند. این رزین ها در کامپوزیت های مخصوص هوافضا و فرمولاسیون چسب دمای بالا استفاده می کنند. رزین های اپوکسی بیو بر پایه رزین های اپوکسی مبتنی بر منابع کشاورزی مانند گلیکول مشتق شده از گیاه است که در ساخت اپی کلروهیدرین استفاده می شود. در غیر این صورت خصوصیات آن ها مشابه رزین های اپوکسی سنتز شده نفتی هستند.