رزین اپوکسی

خانواده بزرگ رزین های اپوکسی شامل رزین هایی با بالاترین کارایی در بین رزین های موجود می‌شود. اصطلاح “اپوکسی” به یک گروه شیمیایی متشکل از یک اتم اکسیژن متصل به دو اتم کربن که قبلاً به نحوی پیوند دارند، اشاره دارد.

ساده ترین اپوکسی یک ساختار حلقه سه عضوی است که با اصطلاح “آلفا اپوکسی” یا “1،2-اپوکسی” شناخته می شود. در زیر، ساختار شیمیایی ایده آل را نشان دادیم. این ساختار،ساده ترین مشخصه هر مولکول اپوکسی است.

رزین های اپوکسی از یک ساختار مولکولی با زنجیره بلند شبیه به وینیل استر با گروه‌های عاملی واکنشی در دو انتها تشکیل می شوند. در رزین اپوکسی، مکان‌های واکنش‌پذیر به جای گروه‌های استری توسط گروه‌های اپوکسی تشکیل می‌شوند.

 

عدم وجود گروه‌های استر به این معنی است که رزین اپوکسی مقاومت خوبی در برابر آب دارد. مولکول اپوکسی همچنین دارای دو گروه حلقوی در مرکز خود است که می‌توانند تنش‌های مکانیکی و حرارتی را بهتر از گروه‌های خطی جذب کنند. و به همین دلیل به آن سفتی، چقرمگی و خواص بسیار خوبی در برابر حرارت می‌دهند.

 

شکل زیر ساختار شیمیایی ایده آل یک اپوکسی معمولی را نشان می دهد. به عدم وجود گروه های استر در زنجیره مولکولی توجه کنید.

کاربرد و خواص رزین اپوکسی:

این رزین ها که معمولاً با رنگ مشخص کهربایی یا قهوه ای خود قابل شناسایی هستند، دارای ویژگی‌های مفیدی هستند.  اپوکسی ها عموماً از نظر خواص مکانیکی و حرارتی و مقاومت در برابر تخریب محیطی از اکثر انواع رزین های دیگر بهتر عمل می کنند. که منجر به استفاده تقریباً انحصاری آنها در اجزای هواپیما می شود.

یکی از سودمندترین خواص اپوکسی ها، انقباض کم آن ها در حین پخت است که باعث به حداقل رساندن فشارهای درونی قطعه و کاهش فشار می شود. استحکام چسبندگی بالا، خواص مکانیکی بالا، خواص عایق الکتریکی بالا و مقاومت شیمیایی خوب از جمله دیگر خواص مورد بحث است.

به عنوان یک رزین لایه‌گذاری، افزایش خواص چسبندگی و مقاومت در برابر تخریب آب، این رزین ها را برای استفاده در کاربردهایی مانند قایق سازی ایده آل می کند.

در اینجا اپوکسی ها به طور گسترده ای به عنوان یک ماده ساختاری اولیه برای قایق های با کارایی بالا. و یا به عنوان یک کاربرد ثانویه برای پوشاندن بدنه.

یا جایگزینی رزین های پلی استر تخریب در آب و پوشش های ژلی استفاده می شوند. از اپوکسی ها به عنوان چسب، آمیزه درزبندی، آمیزه ریخته گری، درزگیرها، لاک ها و رنگ ها استفاده می شود. همچنین رزین های لایه‌چینی در انواع کاربردها استفاده دارند.

پخت رزین های اپوکسی:

هم رزین مایع و هم عوامل پخت، سیستم هایی با ویسکوزیته کم را تشکیل می دهند که به راحتی فرآیند می شوند. رزین های اپوکسی در هر دمایی از 5 درجه سانتی گراد تا 150 درجه سانتی گراد پخت می شوند. این مورد به عامل پخت بستگی دارد.

تفاوت اپوکسی ها با رزین های پلی استر این است که به جای کاتالیزور، توسط یک سخت کننده (Hardner) پخت می شوند. “سخت‌کننده، اغلب یک آمین است. که برای پخت اپوکسی یک واکنش افزایشی انجام می‌دهد که در آن، هر دو ماده در واکنش شیمیایی وارد می‌شوند.”

شیمی این واکنش به این معنی است که معمولاً دو محل اپوکسی به هر محل آمین متصل می شود. این یک ساختار مولکولی “سه بعدی و پیچیده” را تشکیل می دهد. که در شکل زیر نشان داده شده است:

 

از آنجایی که مولکول های آمین با مولکول های اپوکسی در یک نسبت ثابت واکنش می دهند. ضروری است که نسبت اختلاط صحیح بین رزین و سخت کننده به دست آید.تا اطمینان حاصل شود که یک واکنش کامل انجام می شود.

به این عدد، نسبت استوکیومتری می‌گویند که توسط شرکت تامین کننده آزمایش و اعلام می‌شود.

اگر آمین و اپوکسی در نسبت های صحیح با هم مخلوط نشوند، رزین یا هاردنر واکنش نداده در ماتریس باقی می ماند و بر خواص نهایی پس از پخت تأثیر می گذارد.

برای کمک به اختلاط دقیق رزین و هاردنر، سازندگان معمولاً اجزاء را فرموله می کنند تا نسبت مخلوط ساده ای به دست آورند که به راحتی با اندازه گیری وزن یا حجم به دست می آید.