فرمولاسیون چسب اپوکسی

در واقع چسب اپوکسی یک چسب پلیمری می باشد که کاربرد های چون صنعت الکترونیک،وصنعت مبلمان وغیره دارد که برای تولید این نوع چسب
از فرمولاسیون خاصی استفاده می شود که در این مقاله فرمولاسیون چسب اپوکسی از سری مقالات فرمول 3 به آن پرداخته ایم.

چسب اپوکسی عموماً از دو بخش تشکیل می‌شود: رزین اپوکسی و ماده‌ی تصلیب کننده (hardener). این دو بخش در زمان استفاده ترکیب
می‌شوند و فرایند تصلیب (curing) را آغاز می‌کنند. این فرایند تصلیب به دلیل واکنش شیمیایی بین رزین و تصلیب کننده، باعث تشکیل اتصال
دائمی و محکمی میان سطح‌های چسبنده می‌شود.

ویژگی‌های چسب اپوکسی عبارتند از:

1. مقاومت بالا: چسب اپوکسی دارای مقاومت بالا در برابر فشار، حرارت، شوک مکانیکی، حلال‌ها، رطوبت و مواد شیمیایی
   است.
2. چسبندگی عالی: چسب اپوکسی دارای چسبندگی بسیار قوی به سطوح مختلف مانند فلزات، چوب، سرامیک، پلاستیک و غیره
   است.
3. سختی و مقاومت مکانیکی: چسب اپوکسی پس از تصلیب، سختی بالا و مقاومت مکانیکی قابل توجهی را به سطح چسبنده
   می‌بخشد.
4. عایق‌بندی: چسب اپوکسی به دلیل خواص عایق‌بندی خود، می‌تواند برای عایق‌بندی قطعات الکتریکی و الکترونیکی استفاده
   شود.

فرمولاسیون چسب اپوکسی:

فرمولاسیون چسب اپوکسی ممکن است بسته به تولید کننده و نوع کاربرد متفاوت باشد. اما به طور کلی، چسب اپوکسی از دو ماده اصلی
تشکیل شده است: رزین اپوکسی و تصلیب کننده (هاردنر). در ادامه می‌توانید یک فرمولاسیون معمول چسب اپوکسی را مشاهده کنید:

1. رزین اپوکسی: رزین اپوکسی ماده‌ای پلیمری است که از ترکیب بخشی که شامل اپوکسید و بخشی که شامل رزین اپوکسی است
   تشکیل شده است.
2. تصلیب کننده (هاردنر): تصلیب کننده یا هاردنر، ماده‌ای است که با رزین اپوکسی واکنش شیمیایی دارد و باعث تصلیب چسب می‌شود.
   انتخاب تصلیب کننده ممکن است بسته به نوع کاربرد، زمان تصلیب مورد نیاز و خواص نهایی چسب متفاوت باشد. برخی از انواع تصلیب
   کننده‌ها شامل آمین‌ها، انیدریدها و مواد آلی معدنی می‌شوند.
3. مواد پرکننده: برخی از فرمولاسیون‌های چسب اپوکسی شامل مواد پرکننده هستند. این مواد به چسب سفتگیری و ضخامت بیشتر
   می‌بخشند و ممکن است شامل پودرهای معدنی مانند سیلیکا، تالک، گرافیت و غیره باشد.
4. مواد افزودنی: به منظور بهبود ویژگی‌های چسب اپوکسی، مواد افزودنی می‌توانند به فرمولاسیون اضافه شوند. این مواد شامل مواد
   ممتص واکنش، مواد آنتی‌اکسیدان، مواد ضدحرارت و مواد اصلاح‌کننده ممکن است.

کاربرد های چسب اپوکسی؟

چسب اپوکسی به دلیل ویژگی‌های خاص خود، در انواع مختلف صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از کاربردهای رایج چسب اپوکسی
عبارتند از:

• تعمیرات و ترمیمات: چسب اپوکسی برای تعمیر و ترمیم اجسام شکسته و خراب شده، مانند قطعات فلزی، پلاستیکی، سرامیکی و
  چوبی استفاده می‌شود. این چسب قادر به ایجاد اتصال دائمی و محکمی بین قطعات می باشد و به دلیل مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالا،
  مناسب برای تعمیرات سنگین است.
• ساخت و ساز: چسب اپوکسی در صنعت ساخت و ساز برای چسباندن و نصب قطعات ساختمانی، مانند بتن، سنگ، سرامیک، پلاستیک
  و فلزات استفاده می‌شود. همچنین، در ترمیم و تثبیت اجزای سازه‌ها و درزهای ساختمانی نیز استفاده می‌شود.
• صنعت خودروسازی: در صنعت خودروسازی، چسب اپوکسی برای چسباندن قطعات فلزی و پلاستیکی خودرو، ترمیمات بدنه خودرو، تعمیرات
  و اتصالات محکم استفاده می‌شود. این چسب مقاوم در برابر تنش‌های مکانیکی و حرارتی است و قادر به ایجاد اتصالات بسیار قوی و محکم
  در قطعات خودرو است.
• صنعت الکترونیک و الکتریک: در صنعت الکترونیک و الکتریک، چسب اپوکسی برای نصب و چسباندن قطعات الکترونیکی مانند باتری‌ها،
  مدارها، سنسورها، الکترودها و قطعات مختلف استفاده می‌شود.
• صنایع هوا و فضا: در صنایع هوا و فضا، چسب اپوکسی به دلیل مقاومت بالا در برابر شرایط سخت محیطی، حرارت و فشار، استفاده می‌شود.
  از آن برای نصب و تعمیر قطعات فضایی، سیستم‌های جداره‌بندی، تعمیرات حرارتی و ایجاد اتصالات محکم استفاده
  می‌شود.

• صنایع شیمیایی و نفت و گاز: در صنایع شیمیایی و نفت و گاز، چسب اپوکسی به دلیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی، حرارت و فشار،
  استفاده می‌شود. از آن برای تعمیر و نصب لوله‌ها، تانک‌ها، تجهیزات شیمیایی و نفتی استفاده می‌شود.
• صنعت ماشین‌آلات و ابزار دقیق: چسب اپوکسی در صنعت ماشین‌آلات و ابزار دقیق برای تعمیرات، ترمیمات و تعمیرات دقیق قطعات و
  اجزای ماشین‌آلات استفاده می‌شود. این چسب به دلیل مقاومت مکانیکی و عایق‌بندی بالا، برای تثبیت و تعمیر قطعات پیچیده و
  حساس استفاده می‌شود.
• صنعت مبلمان و چوب: در صنعت مبلمان و چوب، چسب اپوکسی برای تعمیرات و ترمیمات قطعات چوبی، اتصال قطعات مبلمان و تولید
  قطعات چوبی پیچیده مانند پارکت و مصنوعات چوبی استفاده می‌شود.

سخن پایانی:

در مقاله بالا در ارتباط باچسب اپوکسی وفرمولاسیون وهمین طور کاربردهایی که این چسب دارد. اما برای تهیه فرمولاسیون این چسب می توانید
با قسمت پشتیبانی تماس حاصل فرمایید.

اپوکسی خانواده اجزای اصلی یا محصولات نهایی پخته شده رزین های اپوکسی است . رزین های اپوکسی که به پلی اپوکسیدها نیز معروف هستند ، دسته ای از پیش پلیمرها و پلیمرهای واکنش پذیر هستند که حاوی گروه های اپوکسید هستند . گروه عاملی اپوکسید نیز در مجموع اپوکسی نامیده می شود . ^[1] نام IUPAC برای گروه اپوکسید اکسیران است .

یک سرنگ از چسب اپوکسی “5 دقیقه ای”، حاوی محفظه های جداگانه برای رزین اپوکسی و سخت کنندهساختار گروه اپوکسید ، یک گروه عملکردی واکنشی موجود در تمام رزین های اپوکسی

رزین های اپوکسی ممکن است از طریق هموپلیمریزاسیون کاتالیزوری یا با طیف وسیعی از واکنش دهنده ها از جمله آمین های چند عملکردی، اسیدها (و انیدریدهای اسید)، فنل ها، الکل ها و تیول ها (که گاهی مرکاپتان نامیده می شوند) با خودشان واکنش دهند (به هم متصل شوند ). این واکنش‌دهنده‌های مشترک اغلب به عنوان سخت‌کننده یا درمان‌کننده نامیده می‌شوند، و واکنش پیوند متقابل معمولاً به عنوان پخت نامیده می‌شود .

واکنش پلی اپوکسیدها با خود یا با سخت‌کننده‌های چندکاره، یک پلیمر ترموست را تشکیل می‌دهد که اغلب دارای خواص مکانیکی مطلوب و مقاومت حرارتی و شیمیایی بالا است. اپوکسی کاربردهای گسترده ای دارد، از جمله پوشش های فلزی ، کامپوزیت ها، ^[2] استفاده در الکترونیک، قطعات الکتریکی (به عنوان مثال برای تراشه های روی برد )، LED ها، عایق های الکتریکی با فشار بالا ، ساخت قلم مو ، مواد پلاستیکی تقویت شده با الیاف ، و چسب ها . برای اهداف ساختاری ^[3] و اهداف دیگر. ^[4] [5]

خطرات سلامتی مرتبط با قرار گرفتن در معرض ترکیبات رزین اپوکسی شامل درماتیت تماسی و واکنش های آلرژیک، و همچنین مشکلات تنفسی ناشی از تنفس بخار و گرد و غبار، به ویژه زمانی که به طور کامل درمان نشده باشد، می باشد. ^{[6] [7] [8]}

تراکم اپوکسیدها و آمین ها برای اولین بار توسط پل شلاک آلمانی در سال 1934 گزارش و ثبت شد. ^[9] ادعاهایی مبنی بر کشف رزین های اپوکسی مبتنی بر بیسفنول-A شامل Pierre Castan ^[10] در سال 1943 است. کار کاستان توسط Ciba , Ltd. سوئیس، که به یکی از سه تولید کننده عمده رزین اپوکسی در سراسر جهان تبدیل شد. تجارت اپوکسی Ciba در اواخر دهه 1990 با نام Vantico منحل شد که متعاقباً در سال 2003 فروخته شد و تبدیل به واحد تجاری Advanced Materials شرکت Huntsman در ایالات متحده شد. در سال 1946، سیلوان گرینلی، که برای شرکت Devoe & Raynolds کار می کرد، رزین مشتق شده از بیسفنول-A و اپی کلروهیدرین را به ثبت رساند . ^[11] Devoe & Raynolds که در روزهای اولیه صنعت رزین اپوکسی فعال بود، به Shell Chemical فروخته شد . بخش درگیر در این کار در نهایت فروخته شد و از طریق یک سری معاملات شرکتی دیگر اکنون بخشی از Hexion Inc. ^[12]

علم شیمیویرایش کنید

واکنش جفت شدن یک گروه هیدروکسی با اپی کلروهیدرین و به دنبال آن هیدروهالوژناسیون

بیشتر مونومرهای اپوکسی مورد استفاده تجاری از واکنش یک ترکیب با گروه های هیدروکسی اسیدی و اپی کلروهیدرین تولید می شوند . ابتدا یک گروه هیدروکسی در یک واکنش کوپلینگ با اپی کلروهیدرین و به دنبال آن هیدروهالوژناسیون واکنش نشان می دهد . رزین های اپوکسی تولید شده از این گونه مونومرهای اپوکسی، رزین های اپوکسی بر پایه گلیسیدیل نامیده می شوند . گروه هیدروکسی ممکن است از دیول‌های آلیفاتیک ، پلی‌ال‌ها (پلی‌ال‌های پلی‌اتر)، ترکیبات فنولیک یا اسیدهای دی کربوکسیلیک مشتق شوند . فنل ها می توانند ترکیباتی مانند بیسفنول A و نوولاک باشند . پلی ال ها می توانند ترکیباتی مانند 1،4-بوتاندیول باشند . دی و پلی ال ها منجر به گلیسیدیل اترها می شوند . اسیدهای دی کربوکسیلیک مانند اسید هگزا هیدروفتالیک برای رزین های استر دی گلیسید استفاده می شود. به جای یک گروه هیدروکسی، همچنین اتم نیتروژن یک آمین یا آمید را می توان با اپی کلروهیدرین واکنش داد.

سنتز اپوکسید با استفاده از پراسید

راه دیگر تولید رزین‌های اپوکسی، تبدیل آلکن‌های آلیفاتیک یا سیکلوآلیفاتیک با پراسیدها است : ^[13] [14] برخلاف رزین‌های اپوکسی مبتنی بر گلیسیدیل، تولید چنین مونومرهای اپوکسی به یک اتم هیدروژن اسیدی نیاز ندارد، بلکه به یک اتم دوگانه آلیفاتیک نیاز دارد. رابطه، رشته.

گروه اپوکسید نیز گاهی اوقات به عنوان گروه اکسیران نامیده می شود .

بر پایه بیسفنولویرایش کنید

سنتز بیسفنول دی گلیسیدیل اتر

متداول ترین رزین های اپوکسی بر اساس واکنش اپی کلروهیدرین (ECH) با بیسفنول A هستند که منجر به یک ماده شیمیایی متفاوت به نام بیسفنول A دی گلیسیدیل اتر (که معمولاً با نام BADGE یا DGEBA شناخته می شود) می شود. رزین های مبتنی بر بیسفنول A گسترده ترین رزین های تجاری هستند، اما سایر بیسفنول ها نیز به طور مشابه با اپی کلروهیدرین واکنش می دهند، به عنوان مثال بیسفنول F.

در این واکنش دو مرحله ای، ابتدا اپی کلروهیدرین به بیس فنل A اضافه می شود (بیس(3-کلرو-2-هیدروکسی پروپوکسی)بیسفنول A تشکیل می شود)، سپس در یک واکنش تراکمی با مقدار استوکیومتری هیدروکسید سدیم، یک بی سپوکسید تشکیل می شود. اتم کلر به صورت کلرید سدیم (NaCl) و اتم هیدروژن به صورت آب آزاد می شود.

دی گلیسیدیل اترهای با وزن مولکولی بالاتر (n ≥ 1) از واکنش بیسفنل A دی گلیسیدیل اتر تشکیل شده با بیسفنول A بیشتر تشکیل می شود که به آن پیش پلیمریزاسیون می گویند:

سنتز بیسفنول-A-دی گلیسیدیل اتر با جرم مولی بالا

محصولی متشکل از چند واحد تکرار ( n =1 تا 2) یک مایع چسبناک و شفاف است. به این رزین اپوکسی مایع می گویند. محصولی که دارای واحدهای تکرار شونده بیشتری است ( n =2 تا 30) در دمای اتاق یک جامد بی رنگ است که به ترتیب رزین اپوکسی جامد نامیده می شود.

به جای بیسفنول A، بیسفنول های دیگر (به ویژه بیسفنول F ) یا بیسفنول های بروم دار (مثلا تترابرومبیسفنول A ) می توانند برای اپوکسیداسیون و پیش پلیمریزاسیون مذکور استفاده شوند . بیسفنول F ممکن است به شکلی مشابه بیسفنول A تحت تشکیل رزین اپوکسی قرار گیرد. این رزین ها معمولاً ویسکوزیته کمتر و میانگین محتوای اپوکسی در هر گرم نسبت به رزین های بیسفنول A دارند که (پس از پخت) مقاومت شیمیایی آنها را افزایش می دهد.

رزین های اپوکسی مهم از ترکیب اپی کلروهیدرین و بیسفنول A برای تولید بیسفنول A دی گلیسیدیل اترها تولید می شوند .

ساختار رزین اپوکسی دی گلیسیدیل اتر بیسفنول-A: n تعداد زیر واحدهای پلیمریزه شده را نشان می دهد و معمولاً در محدوده 0 تا 25 قرار دارد.

افزایش نسبت بیسفنول A به اپی کلروهیدرین در طول ساخت، پلی‌اترهای خطی با وزن مولکولی بالاتر با گروه‌های انتهایی گلیسیدیل تولید می‌کند که بسته به وزن مولکولی به دست آمده در دمای اتاق، مواد بلوری نیمه جامد تا سخت هستند. این مسیر سنتز به عنوان فرآیند “تافی” شناخته می شود. مسیر معمول برای رسیدن به رزین‌های اپوکسی با وزن مولکولی بالاتر، شروع با رزین اپوکسی مایع (LER) و اضافه کردن مقدار محاسبه‌شده بیسفنول A است و سپس یک کاتالیزور اضافه می‌شود و واکنش تا حدود 160 درجه سانتی‌گراد (320 درجه فارنهایت) گرم می‌شود. این فرآیند به عنوان “پیشرفت” شناخته می شود. ^[15] با افزایش وزن مولکولی رزین، محتوای اپوکسید کاهش می‌یابد و ماده بیشتر و بیشتر شبیه یک ترموپلاستیک رفتار می‌کند . پلی کندانسات با وزن مولکولی بسیار بالا (حدود 30000-70000 گرم در مول) کلاسی را تشکیل می دهند که به عنوان رزین فنوکسی شناخته می شود و عملاً هیچ گروه اپوکسیدی ندارند (زیرا گروه های اپوکسی انتهایی در مقایسه با اندازه کل مولکول ناچیز هستند). با این حال، این رزین ها حاوی گروه های هیدروکسیل در سرتاسر ستون فقرات هستند که ممکن است تحت واکنش های پیوند متقابل دیگری نیز قرار گیرند، به عنوان مثال با آمینوپلاست ها، فنوپلاست ها و ایزوسیانات ها .

رزین های اپوکسی مواد پلیمری یا نیمه پلیمری یا یک الیگومر هستند و به ندرت به عنوان مواد خالص وجود دارند، زیرا طول زنجیره متغیر ناشی از واکنش پلیمریزاسیون مورد استفاده برای تولید آنهاست. درجه خلوص بالا را می توان برای کاربردهای خاصی تولید کرد، به عنوان مثال با استفاده از فرآیند تصفیه تقطیر. یکی از نکات منفی گریدهای مایع با خلوص بالا، تمایل آنها به تشکیل جامدات کریستالی به دلیل ساختار بسیار منظم آنها است که پس از آن برای فعال کردن پردازش نیاز به ذوب دارند.

یک معیار مهم برای رزین های اپوکسی، مقدار اپوکسی است که به محتوای گروه اپوکسید متصل است. این به عنوان ” وزن معادل اپوکسید ” بیان می شود، که نسبت بین وزن مولکولی Rorar و تعداد گروه های اپوکسید است. این پارامتر برای محاسبه جرم هم واکنش دهنده (سخت کننده) مورد استفاده در هنگام پخت رزین های اپوکسی استفاده می شود. اپوکسی ها معمولاً با مقادیر استوکیومتری یا نزدیک به استوکیومتری سخت کننده پخت می شوند تا به بهترین خواص فیزیکی دست یابند.

نوولاک هاویرایش کنید

ساختار کلی اپوکسی فنول نوولاک با n معمولاً در محدوده 0 تا 4 است. این ترکیب به شکل ایزومرهای مختلف تشکیل شده است .

نوولاک ها از واکنش فنل با متانال (فرمالدئید) تولید می شوند. واکنش اپی کلروهیدرین و نوولاک ها باعث تولید نوولاک هایی با باقی مانده های گلیسیدیل می شود ، مانند اپوکسی فنول نوولاک (EPN) یا اپوکسی کرزول نوولاک (ECN). این رزین های بسیار چسبناک تا جامد معمولاً 2 تا 6 گروه اپوکسی را در هر مولکول حمل می کنند. با پخت، پلیمرهایی با اتصالات عرضی بالا با مقاومت شیمیایی و دما بالا اما انعطاف مکانیکی پایین به دلیل عملکرد بالا و در نتیجه چگالی اتصال عرضی بالا این رزین ها تشکیل می شود. ^[13]

آلیفاتیکویرایش کنید

فرمول ساختاری 3،4-اپوکسی سیکلوهگزیل متیل-3’،4′-اپوکسی سیکلوهگزان کربوکسیلات

دو نوع متداول رزین اپوکسی آلیفاتیک وجود دارد: آنهایی که از اپوکسیداسیون پیوندهای دوگانه (اپوکسیدهای سیکلولیفاتیک و روغن‌های گیاهی اپوکسید شده ) به دست می‌آیند و آنهایی که از واکنش با اپی کلروهیدرین (گلیسیدیل اترها و استرها) تشکیل می‌شوند.

اپوکسیدهای سیکلوآلیفاتیک حاوی یک یا چند حلقه آلیفاتیک در مولکولی هستند که حلقه اکسیران روی آن قرار دارد (به عنوان مثال 3،4-اپوکسی سیکلوهگزیل متیل-3’،4′-اپوکسی سیکلوهگزان کربوکسیلات ). آنها از واکنش یک آلکن حلقوی با یک پراسید تولید می شوند (به بالا مراجعه کنید). ^[16] اپوکسیدهای سیکلوآلیفاتیک با ساختار آلیفاتیک، محتوای اکسیران بالا و عدم وجود کلر مشخص می‌شوند که منجر به ویسکوزیته کم و (پس از پخت) مقاومت در برابر آب و هوا، ثابت دی الکتریک پایین و Tg بالا _{می‌شود} . با این حال، رزین های اپوکسی آلیفاتیک در دمای اتاق بسیار آهسته پلیمریزه می شوند، بنابراین معمولاً دماهای بالاتر و شتاب دهنده های مناسب مورد نیاز است. از آنجایی که اپوکسی‌های آلیفاتیک چگالی الکترونی کمتری نسبت به آروماتیک دارند، اپوکسی‌های سیکلوآلیفاتیک نسبت به رزین‌های اپوکسی مبتنی بر بیسفنول A (که دارای گروه‌های اتر معطر هستند) آسان‌تر با هسته‌دوست‌ها واکنش نشان می‌دهند. این بدان معنی است که سخت کننده های نوکلئوفیل معمولی مانند آمین ها به سختی برای اتصال عرضی مناسب هستند. بنابراین اپوکسیدهای سیکلوآلیفاتیک معمولاً به صورت حرارتی یا UV در یک واکنش الکتروفیلی یا کاتیونی هموپلیمریزه می شوند. به دلیل ثابت‌های دی‌الکتریک پایین و عدم وجود کلر، اپوکسیدهای سیکلوآلیفاتیک اغلب برای محصور کردن سیستم‌های الکترونیکی مانند ریزتراشه‌ها یا LEDها استفاده می‌شوند. آنها همچنین برای رنگ ها و لاک های خشک شده با تشعشع استفاده می شوند. با این حال، به دلیل قیمت بالای آنها، استفاده از آنها تا کنون به چنین کاربردهایی محدود شده است. ^[13]

روغن‌های گیاهی اپوکسید شده از اپوکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع در واکنش با پراسیدها تشکیل می‌شوند. در این حالت، پراسیدها نیز می توانند در محل از واکنش اسیدهای کربوکسیلیک با پراکسید هیدروژن تشکیل شوند. در مقایسه با LER ها (رزین های اپوکسی مایع) ویسکوزیته بسیار پایینی دارند. با این حال، اگر آنها در نسبت های بزرگتر به عنوان رقیق کننده های واکنشی استفاده شوند ، این اغلب منجر به کاهش مقاومت شیمیایی و حرارتی و خواص مکانیکی ضعیف تر اپوکسیدهای پخت می شود. روغن‌های گیاهی اپوکسید شده در مقیاس بزرگ مانند سویا و روغن‌های عدسی اپوکسید شده تا حد زیادی به عنوان نرم‌کننده‌های ثانویه و تثبیت‌کننده هزینه برای PVC استفاده می‌شوند . ^[13]

رزین های اپوکسی گلیسیدیل آلیفاتیک با جرم مولی کم (مونو، دو یا چند عاملی) از واکنش اپی کلروهیدرین با الکل های آلیفاتیک یا پلی ال ها (تشکیل گلیسیدیل اترها) یا با اسیدهای کربوکسیلیک آلیفاتیک (استرهای گلیسیدیل تشکیل می شوند) تشکیل می شوند. این واکنش در حضور پایه ای مانند هیدروکسید سدیم، مشابه با تشکیل بیسفنول A-دی گلیسیدیل اتر انجام می شود. همچنین رزین های اپوکسی آلیفاتیک گلیسیدیل معمولاً ویسکوزیته پایینی در مقایسه با رزین های اپوکسی آروماتیک دارند. بنابراین آنها به عنوان رقیق کننده های واکنشی یا به عنوان تقویت کننده چسبندگی به سایر رزین های اپوکسی اضافه می شوند . رزین های اپوکسی ساخته شده از پلی ال های (زنجیره بلند) نیز برای بهبود استحکام کششی و استحکام ضربه اضافه می شوند.

یک کلاس مرتبط رزین اپوکسی سیکلوآلیفاتیک است که حاوی یک یا چند حلقه سیکلوآلیفاتیک در مولکول است (به عنوان مثال 3،4-epoxycyclohexylmethyl-3،4-epoxycyclohexane carboxylate). این کلاس همچنین ویسکوزیته کمتری را در دمای اتاق نشان می دهد، اما مقاومت دمایی قابل توجهی بالاتری نسبت به رقیق کننده های اپوکسی آلیفاتیک دارد. با این حال، واکنش پذیری در مقایسه با سایر کلاس های رزین اپوکسی بسیار کم است و معمولاً به پخت در دمای بالا با استفاده از شتاب دهنده های مناسب نیاز است. از آنجایی که آروماتیک بودن در این مواد مانند رزین های بیسفنول A و F وجود ندارد، پایداری UV به طور قابل توجهی بهبود می یابد.

هالوژنه شدهویرایش کنید

رزین های اپوکسی هالوژنه برای خواص ویژه مخلوط می شوند، به ویژه از رزین های اپوکسی برومه و فلوئوردار استفاده می شود. ^[13]

بیسفنول A برومه شده در مواقعی استفاده می شود که به خواص بازدارنده شعله نیاز باشد، مانند برخی کاربردهای الکتریکی (مثلاً بردهای مدار چاپی ). بیسفنول A تترابرومینه (TBBPA، 2،2-bis(3،5-dibromophenyl)propane) یا دی گلیسیدیل اتر آن، 2،2-bis[3،5-dibromo-4-(2،3-epoxypropoxy)phenyl]propane را می توان به فرمولاسیون اپوکسی اضافه کرد . سپس فرمولاسیون ممکن است به همان روش بیسفنول A خالص واکنش داده شود. برخی از رزین های اپوکسی (بدون پیوند) با جرم مولی بسیار بالا به ترموپلاستیک های مهندسی اضافه می شوند تا دوباره به خواص بازدارنده شعله دست یابند.

رزین های اپوکسی فلوئوردار برای برخی کاربردهای با کارایی بالا ، مانند دی گلیسیدتر فلوئوردار 5-هپتافلوئوروپروپیل-1،3-بیس[2-(2،3-اپوکسی پروپوکسی)هگزافلورو-2-پروپیل]بنزن مورد بررسی قرار گرفته اند . از آنجایی که کشش سطحی کمی دارد، به عنوان یک عامل مرطوب کننده (سورفکتانت) برای تماس با الیاف شیشه اضافه می شود. واکنش پذیری آن به سختی گیرها با بیسفنول A قابل مقایسه است. رزین اپوکسی هنگام پخت به پلاستیک گرما سخت با مقاومت شیمیایی بالا و جذب آب کم منجر می شود. با این حال، استفاده تجاری از رزین های اپوکسی فلوئوردار به دلیل هزینه بالا و Tg پایین آنها محدود شده _است .

رقیق کننده هاویرایش کنید

رقیق کننده های رزین های اپوکسی معمولاً از گلیسیدیلاسیون الکل های آلیفاتیک یا پلی ال ها و همچنین الکل های معطر تشکیل می شوند. ^[17] [18] مواد حاصل ممکن است تک عملکردی (مانند دودکانول گلیسیدیل اتر)، دو عملکردی ( 1،4-Butanediol دی گلیسیدیل اتر )، یا عملکرد بالاتر (مانند تری متیلول پروپان تری گلیسیدیل اتر ) باشند. این رزین ها معمولاً ویسکوزیته پایینی را در دمای اتاق نشان می دهند (10-200 mPa.s) و اغلب به عنوان رقیق کننده های واکنشی شناخته می شوند. ^[19] آنها به ندرت به تنهایی استفاده می شوند، اما بیشتر برای اصلاح (کاهش) ویسکوزیته سایر رزین های اپوکسی استفاده می شوند. ^[20] این منجر به اصطلاح “رزین اپوکسی اصلاح شده” شده است تا به آنهایی که حاوی رقیق کننده های واکنشی کاهنده ویسکوزیته هستند اشاره کند. ^[21] استفاده از رقیق کننده بر خواص مکانیکی و ریزساختار رزین های اپوکسی تأثیر می گذارد. ^[22] خواص مکانیکی رزین‌های اپوکسی معمولاً با استفاده از رقیق‌کننده‌ها بهبود نمی‌یابد. ^[23] رقیق کننده های اپوکسی مبتنی بر بیولوژیک نیز در دسترس هستند. ^[24]

گلیسیدیلامینویرایش کنید

رزین های اپوکسی گلیسیدیل آمین اپوکسی هایی با عملکرد بالاتر هستند که هنگام واکنش آمین های آروماتیک با اپی کلروهیدرین تشکیل می شوند . گریدهای صنعتی مهم عبارتند از تری گلیسیدیل- p- آمینوفنول (عملکرد 3) و N , N , N ‘, N’ -tetraglycidyl-bis-(4-aminophenyl)-metan (عملکرد 4). رزین ها در دمای اتاق دارای ویسکوزیته کم تا متوسط ​​هستند که پردازش آنها را آسان تر از رزین های EPN یا ECN می کند. این به همراه واکنش پذیری بالا، به علاوه مقاومت در برابر دمای بالا و خواص مکانیکی شبکه پخت حاصل، آنها را به مواد مهمی برای کاربردهای کامپوزیت هوافضا تبدیل می کند .

پختویرایش کنید

ساختار یک چسب اپوکسی پخته شده. هاردنر تریامین با رنگ قرمز و رزین با رنگ مشکی نشان داده شده است. گروه های اپوکسید رزین با هاردنر واکنش داده اند و دیگر وجود ندارند. این ماده به شدت دارای پیوند متقابل است و حاوی بسیاری از گروه های OH است که خاصیت چسبندگی ایجاد می کند

چندین ماده شیمیایی وجود دارد که می توان برای درمان اپوکسی استفاده کرد، از جمله آمین ها ، ایمیدازول ها، انیدریدها و مواد شیمیایی حساس به نور. ^[25] مطالعه پخت اپوکسی معمولا با استفاده از کالریمتری اسکن تفاضلی انجام می شود . ^[26]

به طور کلی، رزین های اپوکسی پخته نشده تنها خواص مکانیکی، شیمیایی و مقاومت حرارتی ضعیفی دارند. ^[27] با این حال، خواص خوب با واکنش رزین اپوکسی خطی با مواد درمانی مناسب برای تشکیل ساختارهای ترموست سه بعدی با پیوند متقابل بدست می آید. این فرآیند معمولاً به عنوان فرآیند پخت یا ژل شدن نامیده می شود. ^[28] پخت رزین های اپوکسی یک واکنش گرمازا است و در برخی موارد گرمای کافی برای ایجاد تخریب حرارتی در صورت عدم کنترل تولید می کند. ^[29] عمل آوری باعث ایجاد تنش پسماند در سیستم های اپوکسی می شود که مورد مطالعه قرار گرفته اند. ^[30] آنها ممکن است با انعطاف‌کننده‌ها کاهش یابند.

عمل آوری ممکن است با واکنش یک اپوکسی با خود (هموپلیمریزاسیون) یا با تشکیل یک کوپلیمر با مواد درمانی چند کاره یا سخت کننده ها حاصل شود . این عمل آوری همان چیزی است که باعث ایجاد کیفیت های ماده مانند مقاومت، دوام، تطبیق پذیری و چسبندگی می شود. در اصل، هر مولکولی حاوی هیدروژن فعال ممکن است با گروه های اپوکسید رزین اپوکسی واکنش دهد. کلاس های رایج سخت کننده ها برای رزین های اپوکسی شامل آمین ها، اسیدها، انیدریدهای اسیدی، فنل ها، الکل ها و تیول ها می باشد. واکنش نسبی (اول کمترین) تقریباً به ترتیب است: فنل < انیدرید < آمین معطر < آمین سیکلوآلیفاتیک < آمین آلیفاتیک < تیول.

در حالی که برخی از ترکیبات رزین اپوکسی/سخت‌کننده در دمای محیط عمل می‌کنند، بسیاری از آن‌ها به گرما نیاز دارند، با دمای تا 150 درجه سانتی‌گراد (302 درجه فارنهایت) معمول و تا 200 درجه سانتی‌گراد (392 درجه فارنهایت) برای برخی از سیستم‌های تخصصی. گرمای ناکافی در طول پخت منجر به شبکه ای با پلیمریزاسیون ناقص و در نتیجه کاهش مقاومت مکانیکی، شیمیایی و حرارتی می شود. دمای پخت معمولاً باید به دمای انتقال شیشه ای (Tg ₎ شبکه کاملا پخته شده برسد تا به حداکثر خواص دست یابد. برای کنترل سرعت پخت و جلوگیری از ایجاد گرمای بیش از حد در اثر واکنش گرمازا، گاهی اوقات دما به صورت گام به گام افزایش می یابد.

سخت کننده هایی که در دمای محیط فقط واکنش پذیری کم یا محدودی از خود نشان می دهند، اما در دمای بالا با رزین های اپوکسی واکنش می دهند، سخت کننده های نهفته نامیده می شوند . هنگام استفاده از سختی گیرهای نهان، رزین اپوکسی و هاردنر ممکن است برای مدتی قبل از استفاده مخلوط شده و ذخیره شوند، که برای بسیاری از فرآیندهای صنعتی سودمند است. سختی گیرهای بسیار نهفته امکان تولید محصولات یک جزئی (1K) را فراهم می کنند، به موجب آن رزین و هاردنر از قبل مخلوط شده در اختیار کاربر نهایی قرار می گیرند و فقط برای شروع عمل آوری به گرما نیاز دارند. محصولات یک جزئی عموماً دارای ماندگاری کوتاه‌تری نسبت به سیستم‌های استاندارد دو جزئی هستند و محصولات ممکن است نیاز به نگهداری و حمل و نقل سرد داشته باشند.

واکنش پخت اپوکسی ممکن است با افزودن مقادیر کمی از شتاب دهنده ها تسریع شود . آمین های سوم، اسیدهای کربوکسیلیک و الکل ها (به ویژه فنل ها) شتاب دهنده های موثری هستند. بیسفنول A یک شتاب دهنده بسیار موثر و پرکاربرد است، اما اکنون به دلیل نگرانی های بهداشتی با این ماده به طور فزاینده ای جایگزین می شود.

هموپلیمریزاسیونویرایش کنید

رزین اپوکسی ممکن است در حضور یک کاتالیزور آنیونی (یک پایه لوئیس مانند آمین های سوم یا ایمیدازول ها) یا یک کاتالیزور کاتیونی (یک اسید لوئیس مانند یک کمپلکس تری فلوراید بور) با خود واکنش داده و یک شبکه پخت را تشکیل دهد. این فرآیند به عنوان هموپلیمریزاسیون کاتالیزوری شناخته می شود. شبکه حاصل فقط شامل پل‌های اتری است و مقاومت حرارتی و شیمیایی بالایی از خود نشان می‌دهد، اما شکننده است و اغلب برای فرآیند پخت به دمای بالا نیاز دارد، بنابراین فقط کاربردهای ویژه‌ای در صنعت پیدا می‌کند. هموپلیمریزاسیون اپوکسی اغلب زمانی استفاده می شود که نیاز به عمل آوری UV وجود داشته باشد، زیرا ممکن است از کاتالیزورهای UV کاتیونی استفاده شود (به عنوان مثال برای پوشش های UV ).

آمین هاویرایش کنید

آمین های اولیه چند کاره دسته مهمی از سخت کننده های اپوکسی را تشکیل می دهند. آمین های اولیه تحت واکنش افزودن با گروه اپوکسید قرار می گیرند تا یک گروه هیدروکسیل و یک آمین ثانویه تشکیل دهند. آمین ثانویه می تواند بیشتر با یک اپوکسید واکنش داده و یک آمین سوم و یک گروه هیدروکسیل اضافی را تشکیل دهد. مطالعات جنبشی نشان داده است که واکنش آمین اولیه تقریباً دو برابر آمین ثانویه است. استفاده از یک آمین چند منظوره یا چند منظوره یک شبکه سه بعدی متقاطع را تشکیل می دهد. آمین های آلیفاتیک، سیکلوالیفاتیک و آروماتیک همگی به عنوان سخت کننده اپوکسی استفاده می شوند. سخت‌کننده‌های نوع آمین، هم ویژگی‌های پردازش (ویسکوزیته، واکنش‌پذیری) و هم خواص نهایی (مکانیکی، دما و مقاومت حرارتی) شبکه کوپلیمر پخته‌شده را تغییر می‌دهند. بنابراین ساختار آمین معمولاً با توجه به کاربرد انتخاب می شود. پتانسیل واکنش پذیری کلی برای سخت کننده های مختلف را می توان تقریباً سفارش داد. آمین های آلیفاتیک > آمین های سیکلوالیفاتیک > آمین های معطر، اگرچه آمین های آلیفاتیک با مانع فضایی در نزدیکی گروه های آمینه ممکن است به کندی برخی از آمین های آروماتیک واکنش نشان دهند. واکنش آهسته تر، زمان کار طولانی تری را برای پردازنده ها فراهم می کند. مقاومت در برابر دما معمولاً به همان ترتیب افزایش می یابد، زیرا آمین های معطر ساختارهای بسیار سفت تری نسبت به آمین های آلیفاتیک تشکیل می دهند. آمین های آروماتیک به طور گسترده ای به عنوان سخت کننده رزین اپوکسی مورد استفاده قرار می گیرند، به دلیل خواص انتهایی عالی در هنگام مخلوط شدن با رزین اصلی. در طول چند دهه گذشته نگرانی در مورد اثرات نامطلوب احتمالی بسیاری از آمین های معطر بر سلامتی منجر به افزایش استفاده از جایگزین های آمین آلیفاتیک یا سیکلوآلیفاتیک شده است. آمین ها نیز برای تغییر خواص مخلوط، افزوده شده و واکنش نشان می دهند و این رزین های آمینی بیشتر از آمین های خالص مانند TETA برای پخت رزین های اپوکسی استفاده می شوند. به طور فزاینده ای از پلی آمین های مبتنی بر آب نیز برای کمک به کاهش مشخصات سمیت در میان دلایل دیگر استفاده می شود. ^[ نیازمند منبع ^]

ساختار TETA ، یک سخت کننده معمولی. گروه های آمین (NH2) با گروه های اپوکسید رزین در طی پلیمریزاسیون واکنش می دهند.

انیدریدهاویرایش کنید

رزین های اپوکسی ممکن است با انیدریدها به صورت حرارتی پخت شوند تا پلیمرهایی با حفظ خاصیت قابل توجه در دماهای بالا برای مدت زمان طولانی ایجاد شود. واکنش و اتصال عرضی متعاقب آن تنها پس از باز شدن حلقه انیدرید رخ می دهد، به عنوان مثال توسط گروه های هیدروکسیل ثانویه در رزین اپوکسی. هموپلیمریزاسیون ممکن است بین گروه های اپوکسید و هیدروکسیل نیز رخ دهد. تأخیر زیاد سخت کننده های انیدریدی آنها را برای سیستم های پردازشی که نیاز به افزودن پرکننده های معدنی قبل از پخت دارند، مناسب می کند، به عنوان مثال برای عایق های الکتریکی با ولتاژ بالا. سرعت پخت را می توان با تطبیق انیدریدها با شتاب دهنده های مناسب بهبود بخشید. برای دی ان هیدریدها، و تا حدی کمتر، مونوآنیدریدها، اغلب از تعیین های غیر استوکیومتری و تجربی برای بهینه سازی سطوح دوز استفاده می شود. در برخی موارد، ترکیب دی‌انی هیدریدها و مونوآنیدریدها می‌توانند اندازه‌گیری و اختلاط با رزین‌های اپوکسی مایع را بهبود بخشند. ^[31]

فنل هاویرایش کنید

پلی فنول ها مانند بیسفنول A یا نوولاک ها می توانند با رزین های اپوکسی در دماهای بالا (130-180 درجه سانتی گراد، 266-356 درجه فارنهایت)، معمولاً در حضور کاتالیزور واکنش دهند. ماده به دست آمده دارای پیوندهای اتری است و مقاومت شیمیایی و اکسیداسیون بالاتری نسبت به عمل آوری با آمین ها یا انیدریدها نشان می دهد. از آنجایی که بسیاری از نوولاک ها جامد هستند، این دسته از سخت کننده ها اغلب برای پوشش های پودری استفاده می شوند .

تیول هاویرایش کنید

تیول ها که به عنوان مرکاپتان ها نیز شناخته می شوند، حاوی گوگردی هستند که به آسانی با گروه اپوکسید، حتی در دمای محیط یا زیر محیط، واکنش نشان می دهد. در حالی که شبکه حاصل معمولاً دمای بالا یا مقاومت شیمیایی را نشان نمی‌دهد، واکنش‌پذیری بالای گروه تیول باعث می‌شود برای کاربردهایی مفید باشد که در آن عملیات حرارتی امکان‌پذیر نیست، یا پخت بسیار سریع مورد نیاز است، به عنوان مثال برای چسب‌های DIY خانگی و لنگرهای بولت سنگ شیمیایی . تیول ها بوی مشخصی دارند که می توان آن را در بسیاری از چسب های خانگی دو جزئی تشخیص داد.

برنامه های کاربردیویرایش کنید

کاربردهای مواد مبتنی بر اپوکسی گسترده است و آنها بسیار متنوع در نظر گرفته می شوند. ^[32] کاربردها شامل پوشش‌ها، چسب‌ها ^[33] [34] و مواد کامپوزیتی مانند آن‌هایی که از فیبر کربن و تقویت‌کننده‌های فایبرگلاس استفاده می‌کنند (اگرچه پلی‌استر ، وینیل استر و سایر رزین‌های ترموست نیز برای پلاستیک‌های تقویت‌شده با شیشه استفاده می‌شوند). شیمی اپوکسی ها و طیف وسیعی از تغییرات تجاری موجود، اجازه می دهد تا پلیمرهای پخت با طیف وسیعی از خواص تولید شوند. آنها به طور گسترده ای با سیستم های بتنی و سیمانی استفاده شده اند. ^[35] به طور کلی، اپوکسی ها به دلیل چسبندگی عالی، مقاومت شیمیایی و حرارتی، خواص مکانیکی خوب تا عالی و خواص عایق الکتریکی بسیار خوب شناخته شده اند . بسیاری از خواص اپوکسی ها را می توان اصلاح کرد (به عنوان مثال اپوکسی های پر شده با نقره با هدایت الکتریکی خوب در دسترس هستند، اگرچه اپوکسی ها معمولاً عایق الکتریکی هستند). تغییراتی که عایق حرارتی بالا یا هدایت حرارتی همراه با مقاومت الکتریکی بالا برای کاربردهای الکترونیکی را ارائه می دهند، در دسترس هستند. ^[36]

مانند سایر کلاس‌های مواد پلیمری ترموست، ترکیب درجات مختلف رزین اپوکسی و همچنین استفاده از مواد افزودنی، نرم‌کننده‌ها یا پرکننده‌ها برای دستیابی به خواص فرآوری یا نهایی مطلوب یا کاهش هزینه رایج است. استفاده از ترکیب، افزودنی ها و پرکننده ها اغلب به عنوان فرمولاسیون شناخته می شود .

همه مقادیر مخلوط گرمای خود را تولید می کنند زیرا واکنش گرمازا است. مقادیر زیاد گرمای بیشتری تولید می کند و در نتیجه سرعت واکنش را تا حد زیادی افزایش می دهد و بنابراین زمان کار (عمر گلدان) را کاهش می دهد. بنابراین تمرین خوبی است که مقادیر کمتری را با هم مخلوط کنید که می‌تواند به سرعت استفاده شود تا از ضایعات جلوگیری شود و ایمن‌تر باشد. روش های مختلفی برای سفت کردن آنها وجود دارد، زیرا ممکن است شکننده باشند. ^[37] سفت کردن لاستیک یک فن آوری کلیدی است که برای سخت کردن استفاده می شود. ^[38] [39]

رنگ و پوششویرایش کنید

پوشش‌های اپوکسی دو قسمتی برای سرویس‌های سنگین روی بسترهای فلزی ساخته شده‌اند و انرژی کمتری نسبت به پوشش‌های پودری حرارت‌دیده مصرف می‌کنند . این سیستم ها پوششی محکم و محافظ با سختی عالی ارائه می دهند. پوشش های اپوکسی یک قسمتی به صورت امولسیون در آب فرموله می شوند و می توانند بدون حلال تمیز شوند.

پوشش‌های اپوکسی اغلب در مصارف صنعتی و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا نسبت به رنگ‌های مبتنی بر لاتکس و آلکید در برابر حرارت مقاوم‌تر هستند. رنگ های اپوکسی به دلیل قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش تمایل به خراب شدن دارند، که به عنوان “گچ کردن” شناخته می شود. ^[40] پوشش‌های اپوکسی در کاربردهای آب آشامیدنی نیز مورد استفاده قرار گرفته‌اند. ^[41] پوشش‌های اپوکسی به دلیل خواص حفاظتی عالی‌شان برای محافظت از فولادهای ملایم و سایر فولادها کاربرد زیادی پیدا می‌کنند. ^[42]

تغییر رنگ، که به عنوان زرد شدن شناخته می شود، یک پدیده رایج برای مواد اپوکسی است و اغلب در کاربردهای هنری و حفاظتی مورد توجه است. رزین های اپوکسی با گذشت زمان زرد می شوند، حتی زمانی که در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار نگیرند. پیشرفت های قابل توجهی در درک زرد شدن اپوکسی ها توسط داون ابتدا در سال 1984 (پیری تاریک طبیعی) ^[43] و بعداً در سال 1986 (پیری نور با شدت بالا) به دست آمد . ^[44] داون انواع چسب‌های رزین اپوکسی با دمای اتاق را که برای استفاده در حفاظت از شیشه مناسب هستند، بررسی کرد و تمایل آن‌ها به رنگ زرد را آزمایش کرد. زمانی که Krauklis و Echtermeyer منشأ مکانیکی زرد شدن را در رزین اپوکسی آمینی که در سال 2018 منتشر شد، کشف کردند که در سال 2018 منتشر شد، درک مولکولی بنیادی حاصل شد ^. گروه های کربونیل در ستون فقرات کربن-کربن پلیمری از طریق یک حمله رادیکال هسته دوست.

اپوکسی های پلی استر به عنوان پوشش پودری برای واشر، خشک کن و سایر “کالاهای سفید” استفاده می شود . پوشش های پودری اپوکسی پیوندی فیوژن (FBE) به طور گسترده برای محافظت در برابر خوردگی لوله ها و اتصالات فولادی مورد استفاده در صنعت نفت و گاز، خطوط لوله انتقال آب آشامیدنی (فولاد) و میلگردهای تقویت کننده بتن استفاده می شود . پوشش‌های اپوکسی نیز به‌طور گسترده‌ای به‌عنوان آستر برای بهبود چسبندگی رنگ‌های خودرو و رنگ‌های دریایی به‌ویژه روی سطوح فلزی که مقاومت در برابر خوردگی (زنگ‌زدگی) مهم است، استفاده می‌شوند. قوطی‌ها و ظروف فلزی اغلب با اپوکسی پوشانده می‌شوند تا از زنگ‌زدگی جلوگیری شود، مخصوصاً برای غذاهایی مانند گوجه‌فرنگی که اسیدی هستند . رزین های اپوکسی همچنین برای کاربردهای کفپوش های تزئینی مانند کفپوش های ترازو ، کفپوش های تراشه ای و کف سنگدانه های رنگی استفاده می شوند.

اپوکسی ها به روش های مختلفی اصلاح شده اند، از جمله واکنش با اسیدهای چرب به دست آمده از روغن ها برای تولید استرهای اپوکسی، که مانند آلکیدها پخت می شوند. آنهایی که معمولی L8 (80٪ دانه کتان) و D4 (40٪ روغن کرچک دهیدراته). اینها اغلب با استایرن واکنش دادند تا استرهای اپوکسی استایرن شده به عنوان پرایمر بسازند. کیورینگ با فنولیک برای ساخت آستر درام، کیورینگ استرها با رزین های آمین و اپوکسی های پیش کیورینگ با رزین های آمینه برای ساخت روکش های مقاوم. زنجیره های آلی ممکن است برای اصلاح آبگریز رزین های اپوکسی و تغییر خواص آنها استفاده شود. اثر طول زنجیره اصلاح کننده ها بررسی شده است. ^[46]

چسب هاویرایش کنید

اپوکسی ویژه به اندازه کافی قوی است که نیروهای بین باله تخته موج سواری و پایه باله را تحمل کند. این اپوکسی ضد آب بوده و قابلیت پخت در زیر آب را دارد. اپوکسی آبی رنگ سمت چپ هنوز در حال پخت است

چسب‌های اپوکسی بخش عمده‌ای از دسته چسب‌ها به نام چسب‌های ساختاری یا چسب‌های مهندسی هستند (که شامل پلی‌اورتان ، اکریلیک ، سیانواکریلات و سایر مواد شیمیایی می‌شود.) این چسب‌های با کارایی بالا در ساخت هواپیما، خودرو، دوچرخه، قایق، چوب گلف، اسکی، اسنوبرد، و سایر کاربردهایی که در آن اتصالات با استحکام بالا مورد نیاز است. چسب های اپوکسی را می توان به گونه ای توسعه داد که تقریباً برای هر کاربرد مناسب باشد. می توان از آنها به عنوان چسب برای چوب، فلز، شیشه، سنگ و برخی پلاستیک ها استفاده کرد. آنها را می توان انعطاف پذیر یا سفت، شفاف یا مات / رنگی، تنظیم سریع یا تنظیم کند ساخت. چسب های اپوکسی از نظر حرارت و مقاومت شیمیایی بهتر از سایر چسب های رایج هستند. به طور کلی، چسب های اپوکسی که با گرما عمل می کنند، در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاوم تر از آن هایی هستند که در دمای اتاق عمل می کنند. استحکام چسب های اپوکسی در دماهای بالاتر از 350 درجه فارنهایت (177 درجه سانتیگراد) کاهش می یابد. ^[47]

برخی از اپوکسی ها با قرار گرفتن در معرض نور فرابنفش درمان می شوند . چنین اپوکسی ها معمولاً در اپتیک ، فیبر نوری و اپتوالکترونیک استفاده می شوند .

ابزارآلات صنعتی و کامپوزیتویرایش کنید

سیستم‌های اپوکسی در کاربردهای ابزارسازی صنعتی برای تولید قالب‌ها ، مدل‌های اصلی، لمینت‌ها ، ریخته‌گری‌ها ، فیکسچرها و سایر وسایل کمکی تولید صنعتی استفاده می‌شوند. این “ابزار پلاستیکی” جایگزین فلز، چوب و سایر مواد سنتی می شود و به طور کلی کارایی را بهبود می بخشد و هزینه کلی را کاهش می دهد یا زمان انجام بسیاری از فرآیندهای صنعتی را کوتاه می کند. اپوکسی ها همچنین در تولید قطعات تقویت شده با الیاف یا کامپوزیت استفاده می شوند. آنها گران تر از رزین های پلی استر و رزین های وینیل استر هستند، اما معمولا قطعات کامپوزیتی ماتریکس پلیمری ترموست قوی تر و مقاوم تر در برابر دما تولید می کنند . بستر ماشینی برای غلبه بر ارتعاشات استفاده ای به شکل گرانیت اپوکسی است .

کامپوزیت های فن آوری توربین بادیویرایش کنید

رزین‌های اپوکسی به‌عنوان ماتریس پیوند همراه با پارچه‌های شیشه یا فیبر کربن برای تولید کامپوزیت‌هایی با ویژگی‌های استحکام نسبت به وزن بسیار بالا استفاده می‌شوند که امکان تولید پره‌های روتور طولانی‌تر و کارآمدتر را فراهم می‌کند. ^[48] ​​علاوه بر این، برای تاسیسات انرژی باد در دریا و خشکی، رزین های اپوکسی به عنوان پوشش محافظ بر روی برج های فولادی، پایه های پایه و پایه های بتنی استفاده می شود. روکش های پلی اورتان آلیفاتیک در بالا اعمال می شود تا از محافظت کامل در برابر اشعه ماوراء بنفش، طولانی شدن طول عمر عملیاتی و کاهش هزینه های نگهداری اطمینان حاصل شود. ژنراتورهای الکتریکی که از طریق پیشرانه با پره های روتور متصل می شوند، انرژی مکانیکی باد را به انرژی الکتریکی قابل استفاده تبدیل می کنند و به عایق الکتریکی اپوکسی و خواص مقاومت حرارتی بالا متکی هستند. همین امر در مورد ترانسفورماتورها، بوشینگ ها، اسپیسرها و کابل های کامپوزیت که آسیاب های بادی را به شبکه متصل می کنند نیز صدق می کند. در اروپا، قطعات انرژی بادی بیشترین بخش کاربردهای اپوکسی را به خود اختصاص داده اند، حدود 27 درصد از بازار. ^[49]

سیستم های برق و الکترونیکویرایش کنید

یک مدار هیبریدی محصور شده اپوکسی بر روی برد مدار چاپی .فضای داخلی ماشین حساب جیبی. توده تیره اپوکسی در مرکز تراشه پردازنده را می پوشاند

فرمول‌های رزین اپوکسی در صنعت الکترونیک مهم هستند و در موتورها، ژنراتورها، ترانسفورماتورها، تابلو برق، بوشینگ‌ها، عایق‌ها، تابلوهای سیم‌کشی چاپی (PWB) و کپسول‌های نیمه‌رسانا استفاده می‌شوند. رزین های اپوکسی عایق های الکتریکی عالی هستند و از قطعات الکتریکی در برابر اتصال کوتاه، گرد و غبار و رطوبت محافظت می کنند. در صنعت الکترونیک رزین های اپوکسی رزین اولیه هستند که در قالب گیری بیش از حد مدارهای مجتمع ، ترانزیستورها و مدارهای هیبریدی و ساخت بردهای مدار چاپی استفاده می شود . بزرگترین نوع برد مدار – یک ” برد FR-4 ” – یک ساندویچ از لایه های پارچه شیشه ای است که توسط یک رزین اپوکسی به یک کامپوزیت چسبانده شده است. رزین های اپوکسی برای چسباندن فویل مسی به بسترهای مدار استفاده می شود و جزئی از ماسک لحیم کاری در بسیاری از بردهای مدار است.

رزین های اپوکسی انعطاف پذیر برای ترانسفورماتورها و سلف های گلدانی استفاده می شود. با استفاده از آغشته سازی خلاء روی اپوکسی پخته نشده، حفره های هوای سیم پیچ به سیم پیچ، سیم پیچ به هسته و سیم پیچ به عایق از بین می روند. اپوکسی پخت یک عایق الکتریکی و رسانای بسیار بهتر گرما نسبت به هوا است. نقاط داغ ترانسفورماتور و سلف تا حد زیادی کاهش می‌یابد و به قطعه عمر پایدار و طولانی‌تری نسبت به محصول بدون گلدان می‌دهد.

رزین های اپوکسی با استفاده از فن آوری رزین پخش استفاده می شوند .

نفت و پتروشیمیویرایش کنید

اپوکسی ها را می توان برای بستن لایه های انتخابی در یک مخزن که آب نمک بیش از حد تولید می کنند استفاده کرد. این تکنیک “تصفیه قطع آب” نام دارد. ^[28]

کاربردهای مصرف کننده و دریاییویرایش کنید

اپوکسی ها در فروشگاه های سخت افزاری به فروش می رسند، معمولاً به صورت بسته ای حاوی رزین و هاردنر جداگانه که باید بلافاصله قبل از استفاده مخلوط شوند. آنها همچنین در قایق فروشی ها به عنوان رزین های تعمیری برای کاربردهای دریایی فروخته می شوند. اپوکسی ها معمولاً در لایه بیرونی قایق استفاده نمی شوند زیرا در اثر قرار گرفتن در معرض نور UV خراب می شوند. آنها اغلب در طول تعمیر و مونتاژ قایق استفاده می شوند و سپس با رنگ پلی اورتان معمولی یا دو بخشی یا لاک های دریایی که محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش را فراهم می کنند، بیش از حد پوشش داده می شوند.

دو حوزه اصلی استفاده از دریا وجود دارد. به دلیل خواص مکانیکی بهتر نسبت به رزین های پلی استر رایج تر ، اپوکسی ها برای تولید تجاری قطعاتی که در آن نسبت استحکام/وزن بالا مورد نیاز است استفاده می شود. حوزه دوم این است که استحکام، خواص پرکننده شکاف و چسبندگی عالی آنها به بسیاری از مواد از جمله چوب باعث رونق پروژه های ساختمانی آماتور از جمله هواپیما و قایق شده است.

ژل کت معمولی که برای استفاده با رزین های پلی استر و رزین های وینیل استر فرموله شده است، به سطوح اپوکسی نمی چسبد، اگرچه اپوکسی در صورت اعمال روی سطوح رزین پلی استر بسیار خوب می چسبد. “Flocoat” که معمولاً برای پوشش داخلی قایق‌های پلی استر فایبرگلاس استفاده می‌شود با اپوکسی‌ها نیز سازگار است.

مواد اپوکسی تمایل دارند تا حدودی به تدریج سخت شوند، در حالی که مواد پلی استر به سرعت سخت می شوند، به خصوص اگر کاتالیزور زیادی استفاده شود. ^[50] واکنش های شیمیایی در هر دو مورد گرمازا هستند.

در حالی که ترکیب رزین های پلی استر و رزین های اپوکسی معمول است، خواص آنها به اندازه ای متفاوت است که به درستی به عنوان مواد متمایز در نظر گرفته می شوند. رزین های پلی استر معمولاً استحکام کمی دارند مگر اینکه با مواد تقویت کننده مانند الیاف شیشه استفاده شوند، نسبتاً شکننده هستند مگر اینکه تقویت شوند و چسبندگی کمی دارند. در مقابل، اپوکسی ها ذاتا قوی، تا حدودی انعطاف پذیر و چسبندگی عالی هستند. با این حال، رزین های پلی استر بسیار ارزان تر هستند.

رزین های اپوکسی معمولاً به ترکیب دقیقی از دو جزء نیاز دارند که یک ماده شیمیایی سوم را تشکیل می دهند تا خواص ذکر شده را بدست آورند. بسته به خواص مورد نیاز، نسبت ممکن است از 1:1 یا بیش از 10:1 باشد، اما معمولاً باید دقیقاً مخلوط شوند. سپس محصول نهایی یک پلاستیک گرماسخت دقیق است. تا زمانی که با هم مخلوط نشوند، دو عنصر نسبتاً بی اثر هستند، اگرچه “سخت کننده ها” از نظر شیمیایی فعال تر هستند و باید از جو و رطوبت محافظت شوند. سرعت واکنش را می توان با استفاده از سخت کننده های مختلف تغییر داد که ممکن است ماهیت محصول نهایی را تغییر دهد یا با کنترل دما.

در مقابل، رزین های پلی استر معمولاً به شکل «ترویج» در دسترس هستند، به طوری که پیشرفت رزین های قبلاً مخلوط شده از مایع به جامد در حال انجام است، البته بسیار کند. تنها متغیری که در دسترس کاربر است تغییر سرعت این فرآیند با استفاده از یک کاتالیزور، اغلب متیل-اتیل-کتون-پراکسید ( MEKP ) است که بسیار سمی است. وجود کاتالیزور در محصول نهایی در واقع از خواص مطلوب می کاهد، به طوری که تا زمانی که سخت شدن با سرعت قابل قبولی انجام شود، مقادیر کم کاتالیزور ارجحیت دارد. بنابراین سرعت پخت پلی استرها را می توان با مقدار و نوع کاتالیزور و همچنین دما کنترل کرد.

به عنوان چسب، اپوکسی ها به سه طریق به هم متصل می شوند: الف) به صورت مکانیکی، زیرا سطوح چسبنده زبر هستند. ب) در مجاورت، زیرا رزین های پخت شده از نظر فیزیکی به قدری به سطوح پیوند نزدیک هستند که به سختی جدا می شوند. ج) از نظر یونی، زیرا رزین های اپوکسی در سطح اتمی با سطوح پیوند پیوند یونی تشکیل می دهند. این آخرین به طور قابل ملاحظه ای قوی ترین از این سه است. ^[51] در مقابل، رزین‌های پلی استر فقط با استفاده از دو مورد اول می‌توانند به هم بچسبند، که کاربرد آنها را به‌عنوان چسب و در تعمیرات دریایی بسیار کاهش می‌دهد.

کاربردهای ساخت و سازویرایش کنید

چند دهه است که اپوکسی ها برای ساخت و ساز مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند. ^[52] اگرچه آنها هنگام استفاده به عنوان افزودنی هزینه ملات و بتن را افزایش می دهند، اما خواص آنها را افزایش می دهند. تحقیقات برای بررسی استفاده از اپوکسی ها و سایر پلاستیک های بازیافتی در ملات ها برای بهبود خواص و بازیافت زباله ها ادامه دارد. متراکم کردن مواد پلاستیکی مانند PET و کیسه های پلاستیکی و سپس استفاده از آنها برای جایگزینی جزئی سنگدانه ها و پلیمریزاسیون PET برای استفاده به عنوان چسب پلیمری علاوه بر اپوکسی برای تقویت بتن به طور فعال در حال مطالعه هستند. ^[53]

کاربردهای هوافضاویرایش کنید

در صنعت هوافضا، اپوکسی به عنوان ماده ماتریس ساختاری استفاده می شود که سپس توسط فیبر تقویت می شود. تقویت کننده های الیافی معمولی شامل شیشه ، کربن ، کولار و بور است . از اپوکسی ها به عنوان چسب ساختاری نیز استفاده می شود . موادی مانند چوب و سایر موادی که دارای فناوری پایین هستند با رزین اپوکسی چسبانده می شوند. اپوکسی ها معمولاً از نظر خواص مکانیکی و مقاومت در برابر تخریب محیطی از سایر انواع رزین بهتر عمل می کنند. ^[54]

زیست شناسیویرایش کنید

اپوکسی‌های محلول در آب مانند دورکوپان ^[55] [56] معمولاً برای جاسازی نمونه‌های میکروسکوپ الکترونی در پلاستیک استفاده می‌شوند، بنابراین ممکن است با میکروتوم برش داده شوند (نازک بریده شوند) و سپس تصویربرداری شوند. ^[57]

هنرویرایش کنید

رزین اپوکسی، مخلوط با رنگدانه ، می تواند به عنوان یک ماده رنگ آمیزی استفاده شود ، با ریختن لایه ها روی یکدیگر برای ایجاد یک تصویر کامل. ^[58] همچنین در جواهرات، به عنوان رزین گنبدی برای تزئینات و برچسب‌ها، و در کاربردهای نوع دکوپاژ برای هنر، میز و میز استفاده می‌شود. ^[59] روکش بدون درز و براق آن، همراه با توانایی آن در قالب‌گیری به اشکال مختلف، رزین اپوکسی را به گزینه‌ای مطلوب برای ایجاد قطعات مینیمالیستی و برجسته در طراحی مبلمان مدرن ^[60] و سبک‌های مختلف طراحی دیگر، از جمله صنعتی، روستایی تبدیل می‌کند. و حتی التقاطی. برای حفظ آثار هنری و بناهای تاریخی مورد استفاده و مطالعه قرار گرفته است. ^{[61] [62] [63]}

تولیدویرایش کنید

بازار جهانی رزین اپوکسی در سال 2016 تقریباً 8 میلیارد دلار ارزش داشت. بازار رزین اپوکسی تحت سلطه منطقه آسیا و اقیانوسیه است که 55.2٪ از کل سهم بازار را شامل می شود. چین بزرگترین تولید کننده و مصرف کننده در سطح جهان است و تقریباً 35 درصد از تولید رزین جهانی را مصرف می کند. بازار جهانی از حدود 50 تا 100 تولید کننده رزین و سخت کننده اپوکسی پایه یا کالا تشکیل شده است. در اروپا، حدود 323000 تن رزین اپوکسی در سال 2017 تولید شد که حدود 1055 میلیون یورو فروش داشت. آلمان ^[49] بزرگترین بازار رزین های اپوکسی در اروپا است و پس از آن ایتالیا، فرانسه، انگلستان، اسپانیا، هلند و اتریش قرار دارند.

این تولیدکنندگان اپوکسی کالایی که در بالا ذکر شد، معمولاً رزین های اپوکسی را به شکل قابل استفاده برای کاربران نهایی کوچکتر نمی فروشند، بنابراین گروه دیگری از شرکت ها وجود دارند که مواد اولیه اپوکسی را از تولیدکنندگان عمده خریداری می کنند و سپس اپوکسی را ترکیب می کنند (ترکیب می کنند، اصلاح می کنند، یا سفارشی می کنند). سیستم های از این مواد خام . این شرکت ها به «فرمولاتور» معروف هستند. اکثر سیستم های اپوکسی فروخته شده توسط این فرمول سازها تولید می شوند و بیش از 60 درصد ارزش دلاری بازار اپوکسی را تشکیل می دهند. صدها روش وجود دارد که این فرمولاتورها می توانند اپوکسی ها را اصلاح کنند – با افزودن پرکننده های معدنی ( تالک ، سیلیس ، آلومینا و غیره)، با افزودن انعطاف پذیرها، کاهش دهنده های ویسکوزیته ، رنگ ها ، ضخیم کننده ها، شتاب دهنده ها، تقویت کننده های چسبندگی و غیره. کاهش هزینه ها، بهبود عملکرد و بهبود راحتی پردازش. در نتیجه، یک فرمول‌ساز معمولی ده‌ها یا حتی هزاران فرمولاسیون را به فروش می‌رساند که هر کدام متناسب با نیازهای یک برنامه یا بازار خاص است.

مواد خام برای تولید رزین اپوکسی امروزه عمدتاً از نفت مشتق شده است، اگرچه برخی از منابع گیاهی در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس هستند (مثلاً گلیسرول مشتق شده از گیاه که برای ساخت اپی کلروهیدرین استفاده می شود ).

اپوکسی قابل تجدید، بازیافتی، آب و پایه زیستیویرایش کنید

از آنجایی که گرایش کلی به منابع تجدیدپذیر و “سبز” و استفاده بیشتر از مواد زیستی وجود دارد، تحقیقات در زمینه اپوکسی نیز ادامه دارد. ^{[64] [65] [66] [67]} رنگ‌های اپوکسی موجود در آب از دهه 1970 وجود داشته و تحقیقات در حال انجام است. ^[68] همچنین حرکتی برای استفاده از زباله و همچنین مواد خام بازیافتی در صورت امکان وجود دارد. براده های گرانیت زباله در صنعت معدن تولید می شود. تحقیقات بر روی راه حل های نوآورانه مانند استفاده از پودرهای گرانیت ضایعاتی در رزین های اپوکسی و طراحی بایندر برای پوشش ها بر این اساس در حال انجام است. ^[69] کار دیگری برای تولید اپوکسی و پوشش‌های مبتنی بر اپوکسی از مواد خام بازیافتی از جمله بطری‌های PET ادامه دارد . ^[70]

خطرات سلامتیویرایش کنید

رزین های اپوکسی مایع در حالت پخته نشده خود عمدتاً به عنوان محرک برای چشم و پوست و همچنین برای موجودات آبزی سمی طبقه بندی می شوند. ^[71] رزین های اپوکسی جامد به طور کلی ایمن تر از رزین های اپوکسی مایع هستند و بسیاری از آنها مواد غیر خطرناک طبقه بندی می شوند. یکی از خطرات خاص مرتبط با رزین های اپوکسی، حساس شدن است. نشان داده شده است که این خطر در رزین های اپوکسی حاوی رقیق کننده های اپوکسی با وزن مولکولی پایین بیشتر است. ^[72] قرار گرفتن در معرض رزین های اپوکسی می تواند به مرور زمان باعث ایجاد واکنش آلرژیک شود . حساسیت عموماً به دلیل قرار گرفتن در معرض مکرر (مثلاً از طریق بهداشت نامناسب کار یا کمبود تجهیزات حفاظتی) در یک دوره زمانی طولانی رخ می دهد. واکنش آلرژیک گاهی اوقات در زمانی رخ می دهد که چند روز پس از قرار گرفتن در معرض آن به تاخیر افتاده است. واکنش آلرژیک اغلب به شکل درماتیت قابل مشاهده است ، به ویژه در مناطقی که در معرض بیشترین قرار گرفتن بوده است (معمولا دست ها و ساعد). استفاده از اپوکسی منبع اصلی آسم شغلی در بین مصرف کنندگان پلاستیک است. ^[73] دفع ایمن نیز نیاز به بررسی دارد، اما معمولاً شامل پخت عمدی برای تولید ضایعات جامد به جای مایع است. ^[74]

ایمیل:

Shimis.alizadeh@gmail.com

آدرس: