انواع رزین و بررسی خواص آنها

رزین چیست؟

رزین‌ها مایع پلیمری و ویسکوزی(با ویسکوزیته بالا) هستند که منشأ ارگانیک یا مصنوعی دارند. خواص این ماده شگفت‌انگیز متمرکز بر توانایی آن در تبدیل شدن از حالت مایع (liquid) به جامدهایی قابل سفارشی سازی (customizable solids) و ایجاد یک ساختار همگن (homogeneous) است.

در شیمی پلیمری و علم مواد، رزین یک ماده صلب (solid) یا یک ماده‌ی با ویسکوزیته‌ی بالا (highly viscous) که از گیاهان یا منابع سنتتیک نشأت می‌گیرد شناخته می‌شود.

گیاهان رزین‌ را برای اهداف حفاظتی خود در پاسخ به آسیب‌ها و صدمه‌های وارد شده در سلول‌ها و بافت‌های خود ترشح می‌کنند. رزین تولید شده گیاه را از گزند حشرات و پاتوژن‌ها(موجودات زنده‌ی بسیار ریز بیماری‌زا همانند باکتری‌ها و ویروس‌ها) محافظت می‌کند. یک مثال روشن از دوام و پایایی رزین‌ها، کپسوله کردن حشراتی است که در کهربا (amber) نگهداری می‌شوند.

امروزه بسیاری از این دسته از رزین‌های طبیعی، کاربردهای فراوانی از جمله برای مقاصد حفاظتی و نگهداری دارند. رزین‌های معادل آنها نیز (با خواص مشابه) در صنایع پتروشیمی تولید می‌گردند که کاربردهایی در تولید رنگ‌ها و پوشش‌ها، پوشش‌ها و ملات‌های ترمیم کننده، چسب‌های صنعتی و سازه‌ای و ... .  

کاربرد رزین تنها، به عنوان یک ساختار همگن، همانطور که در پوشش‌های محافظتی و لاینینگ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، به طور معمول در شکل قالب‌ها نیز استفاده می‌شود.

پلیمرها خود موادی تشکیل شده از شمار زیادی ساختارهایی مشابه(مونومرها) هستند که به یکدیگر متصل شده‌اند. یک مثال همیشگی و ثابت از پلیمرهای سنتتیک رزین‌ها و پلاستیک‌ها هستند.

 به طور کلی دو مدل اصلی از رزین‌ها موجود است:

1. رزین‌های ترموست (Thermoset Resins)
2. رزین‌های ترموپلاستیک (Thermoplastic Resins)

 انواع رزین

رزین‌ ترموست (Thermoset Resin):

رزین‌های ترموست به گونه‌ای طراحی شده‌اند که طی یک واکنش شیمیایی، پس از عمل انحلال، یک شبکه‌ی سه‌بعدی را تشکیل دهند. رزین‌های ترموست همچنین به یک عامل پخت (curing agent) نیاز دارند تا پیش از اشباع شدن برای مقاوم کردن اضافه گردند. نتیجه‌ی بدست آمده از پخت این ماده یک ساختار صلب است که نمی‌تواند دوباره ذوب شود یا تغییر شکل دوباره دهد. (منظور از پخت ماده، رسیدن ماده به بالاترین مقدار مقاومت خود و گرفتن شکل نهایی پس از سخت شدن است)

برای کامپوزیت‌های مقاوم شده، ترکیبات آنها معمولا شامل یک سیستم رزینی (عامل پخت، هاردنر، بازدارنده) و پُرکننده / مقاوم‌کننده است.

کامپوزیت‌هایی که با رزین‌های ترموست به وجود می‌آیند دارای پایداری ابعادی بالا، مقاومت دمایی بالا و به علت ساختار سه بُعدی شبکه‌ی مولکولی آنها (که به صورت ضربدری به هم وصل شده اند)، مقاومت خوبی در برابر حلال‌ها (solvents) دارند. معروف‌ترین رزین‌های ترموست عبارتند از پلی‌استرها (polyesters)، وینیل استر (vinyl esters)، اپوکسی‌ها (epoxies)، فنولیک‌ها (phenolics)، پلی‌آمیدها (PA) و بیسمالمیدها (BMI) است.

رزین‌ ترموپلاستیک (Thermoplastic Resin):

ترموپلاستیک‌ها بخش کوچکتری از صنعت رزین را در بر می‌گیرند. این رزین‌ها به شکل جامدهای غیر-واکنشی(non-reactive solids) فروخته می‌شوند، در نتیجه هیچ واکنش شیمیایی به هنگام پردازش در آنها رخ نمی‌دهد. بر خلاف رزین‌های ترموست، در این رزین‌ها برای ساختن و فرم دادن شکل نهایی به فشار و حرارت نیاز است. حرارت مجدد و دوباره ذوب کردن ماده‌ی ساخته شده نیز امکان پذیر است.

رزین‌های ترموپلاستیک هنگامی که در معرض حرارت باشند، قابلیت نرم شدن و تبدیل به مایعاتی با ویسکوزیته بالا را دارند. همچنین این مواد تحت عمل سرد شدن به یک ماده‌ی صلب تبدیل می‌شوند. از آنجا که فرآیند پخت این دسته از رزین‌ها مستقل از واکنش شیمیایی آنهاست، یکی از مزیت‌های کلیدی رزین ترموپلاستیک به توانایی آن به علت چرخه قالب‌گیری سریع محسوب می‌شود. از محصولات تولید شده با رزین ترموپلاستیک می‌توان به نوارهای واتراستاپ اشاره کرد. اگر چه در این مقاله تمرکز اصلی بر رزین‌های ترموست است؛ دسته‌ای از رزین‌ها با کاربردهای گوناگون در ساخت و ساز، صنعت هوافضا، سازه‌های دریایی و ماشین‌سازی‌ها.

نمونه‌هایی از رزین ترموست

پلی‌استر (Polyesters):

دو نوع رایج از رزین پلی‌استر: اشباع شده (saturated) و پلی‌استر اشباع نشده (unsaturated).

نام پلی‌استر اشباع نشده به پلی‌استری اتلاق می‌شود که یک رزین ماکرومولکول است با وزن مولکولی محدوده بین 1000 تا 3000 کیلودالتون (kDa).

این ماده حاصل واکنش پلیمریزاسیون(polycondensation) است که دی‌کربوکسیلیک اسیدها و دی‌الکل‌ها را تبدیل می‌کند. بخشی از دی‌کربوکسیلیک اسیدها حاوی پیوند دوگانه‌ی کربن-کربن و در نتیجه غیراشباع است. رزین پلی‌استر در حالت خشک نشده و در دمای اتاق، ویسکوزیته‌ی بالایی دارد و بخش عمده‌ی آن به رنگ صورتی شفاف وجود دارد.

اصطلاح «رزین پلی‌استر» در واقع کوتاه شده‌ی «رزین پلی‌استر اشباع نشده» است. رزین پلی‌استر به طور معمول برای لایه‌سازی فایبرگلس استفاده می‌شود. فیبر شیشه‌ای (Glass fiber) به عنوان یک مادۀ مقاوم‌کننده برای ساخت فایبرگلس‌ها که آنها نیز برای احداث سقف‌های صاف، تعمیرات کشتی‌ها و قایق‌ها و خیلی موارد دیگر استفاده می‌شوند.

اپوکسی (Epoxy):

استفاده‌ی رزین اپوکسی در یک کامپوزیت با هدف ایجاد و ارتقاء مقاومت، داوم بخشی و مقاومت شیمیایی انجام می‌گیرد. این مواد عملکرد بالایی را در محیط‌های مرطوب و خشک و در دماهای بالا (تا دمای 121 درجه سانتی‌گراد) ارائه می‌دهند.

اپوکسی‌ها به حالت‌های مایع، جامد و نیمه جامد یافت می‌شوند. این نوع رزین‌ها معمولا از طریق واکنش با آمین‌ها یا آنی‌هیدرات‌ها به عمل‌آوری می‌رسند.

اپوکسی‌ها برخلاف پلی‌استرها برای پخت و عمل‌آوری به کاتالیست نیاز ندارند. اگرچه ترکیب رزین اپوکسی با هاردنر (hardener) یا عامل پخت (curing agent) برای رسیدن آن به اپوکسی عمل‌آورده شده اجتناب ناپذیر است. به عبارت دیگر هاردنر (جزء B) طی یک «واکنش افزایشی» با پایه رزینی خود (جزء A) با نسبت‌ مشخصی واکنش می‌دهد. 

انجام یک میکس صحیح و با نسبت‌های تعیین شده توسط کارخانه‌ی سازنده، یک امر ضروری برای کسب اطمینان از مؤثر بودن عمل پخت ماده است.

برای دریافت مشاوره و اطلاعات بیشتر لطفا با کارشناسان پشتیبانی آبادگران در ارتباط باشید.