پاورپوینت رزین و کاربرد های آن

به نام خدا
موضوع:
تاثیر انواع افزودنی­ها بر مکانیزم پلیمرهای صنعتی
و بهبود خواص مکانیکی و شیمیایی آنها

فهرست
مقدمه
انواع رزین ها
رزین های پلی استر غیر اشباع
رزین های بیسفنلی
رزین های وینیل استر
رزین های اپوکسی
رزین های فنلی
دیگر رزین ها
انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین
مراجع

مقدمه
رزین چیست؟

رزین ترکیبی طبیعی یا مصنوعی است که بسیار چسبناک است و تحت شرایطی سخت می شود. معمولاً در الکل قابل حل است اما در آب حل نمی شود. این ترکیب به طرق گوناگون طبقه بندی می شود که بستگی به ترکیب شیمیایی و مورد مصرف آن دارد. همچنین کاربردهای زیادی در هنر، تولید پلیمر و غیره دارد و مصرف کنندگان زیادی روزانه با محصولات حاوی رزین سر و کار دارند.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
طبقه بندی رزین ها:
رزین ها بر حسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می شوند:
رزین های کاتیونی قوی،
رزین های کاتیونی ضعیف،
رزین های آنیونی قوی،
رزین های آمونیونی ضعیف.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
کاربرد رزین ها:
دومین جزء اصلی یک کامپوزیت، رزین می­باشد. در اینجا منظور از رزین هر نوع پلیمری است که به عنوان زمینه یا فاز پیوسته کامپوزیت استفاده می­شود. نقش رزین­ها در کامپوزیت­های لیفی عبارت است از:
نگهداری الیاف در کنار یکدیگر،
انتقال تنش به الیاف،
محافظت از الیاف در مقابل عوامل محیطی (نظیر رطوبت)،
حفاظت سطح الیاف از سایش.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
رزین های پلی استر غیر اشباع
رزین پلی استر غیراشباع پرمصرف ترین رزین در صنعت کامپوزیت می باشد. این رزین ها از واکنش
یک یا چند الکل دو یا چند عاملی با یک یا چند اسید دو یا چند عاملی تهیه می شوند.
به طور کلی رزین های پلی استر یعنی رزین هایی که حاوی گروه استری اند، شامل انواع ذیل می باشند:
رزین های آلکیدی (پلی استر اشباع حاوی روغن خشک شونده)،
رزین های پلی استر اشباع عاری از روغن خشک شونده،
رزین های پلی استر گرمانرم، مثل پلی اتیلن ترفتالات،
رزین های پلی استر غیر اشباع، شامل پلی استرهای غیر اشباع ایزو و ارتو، رزین های بیسفنلی و رزین های وینیل استر.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
کاربرد رزین های پلی استر غیر اشباع

دو دسته اول در صنایع رنگ و پوشش های سطح استفاده می­شوند و از پر مصرف ترین این رزین­ها در این صنعت می باشند،
دسته سوم در صنعت پلاستیک و الیاف،
ودسته چهارم، رزین هایی هستند که در صنعت کامپوزیت مصرف می شوند که به جهت اختصار به آنها رزین های پلی استر گویند.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
رزین های بیسفنلی

رزین های پلی استر با کارایی بالا به دو دسته­ی رزین های بر پایه بیسفنل A (یا رزین های بیسفنلی) و رزین های وینیل استر تقسیم می شوند. رزینهای بیسفنلی، از واکنش پروپیلن گلایکول/ بیسفنل A و فوماریک اسید یا مالئیک انیدرید حاصل شده و سپس در منومر استایرین حل می شوند.
کاتالیزورها و شتاب دهنده های مورد استفاده برای رزین های بیسفنلی مشابه موارد قبلی است و از نظر فرآورش نیز تفاوتی با رزین های پلی استر غیر اشباع ندارند.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
رزین های وینیل استر

رزین های وینیل استر از واکنش یک کربوکسیلیک اسید غیر اشباع (نظیر آکریلیک یا متاکریلیک اسید) و یک واحد رزین اپوکسی تهیه می گردند. رایج ترین رزین های وینیل استر غالباً از واکنش متاکریلیک اسید و دی گلیسیدیل اتر بیسفنلA تهیه می شوند. این رزین ها در برابر اسیدها و بازها مقاومت خوبی دارند و الیاف شیشه را به خوبی آغشته می­سازند.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
انواع رزین های وینیل استر و کاربرد آنها

وینیل استر بر پایه بیسفنل A؛
وینیل استر بر پایه اپوکسی نووالاک؛ این رزینها از نظر HDT، خواص مکانیکی، مقاومت در برابر اسیدها و بازها و نیز حلال ها، بهترین کارایی را دارند و در کاربردهایی که دوام خوب در دمای بالا مورد انتظار است، استفاده می شوند.
وینیل استر بر پایه اپوکسی برومه شده؛ که در برابرآتش مقاومند و سرعت گسترش آتش در آنها کمتر از سایر رزین هاست.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
رزین های اپوکسی

عبارت اپوکسی پیشوندی است که به یک پل اکسیژنی که اتم اکسیژن از دوطرف به دو گروه دیگر متصل باشد اطلاق می گردد. رزین های اپوکسی که از سال 1947 به صورت تجاری در آمریکا تولید شدند، حاوی دو حلقه در دو انتهای زنجیرند که معروف به اپوکساید(Epoxide) یا اکسیران (Oxirane) می باشند. این گروه عاملی قابلیت اتصال به بسیاری از ترکیبات آلی را دارا می باشد.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
ویژگی رزین های اپوکسی
خواص مکانیکی خوب؛ مانند چقرمگی (toughness)، سختی ومقاومت سایشی بالا،
عایق الکتریکی خوب،
مقاومت حرارتی عالی،
چسبندگی عالی به بسیاری از مواد؛ مانند فلزات، چوب، بتن، شیشه، سرامیک ها و بسیاری از پلاستیک­ها. این ویژگی ناشی از وجود گروه های اپوکسی و هیدروکسیل در زنجیره است.
مقاومت شیمیایی خوب به ویژه در محیط های قلیایی؛ این ویژگی ناشی از حضور حلقه های بنزنی در زنجیره اصلی و پایداری شیمیایی خوب اتصالات فنلی –اتر می باشد.
جمع شدگی(shrinkage) کم پس از واکنشهای پخت؛ این خاصیت امکان ساخت قطعاتی با ابعاد دقیق را فراهم می کند و تنش های پسماند در قطعه کم خواهد بود.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
رزین های فنلی
رزینی است که از واکنش فنل یا مشتقات آن، با یک آلدئید به دست می آید که معمولاً آلدئید مصرفی فرمالدئید می باشد. تولید این رزین در سال 1905 توسـط بیکلند آغاز شد. گرچه واکنش بین فنل و آلدئیدها مدت ها قبل از این تاریخ شناخته شده بود ولی او با افزودن پرکننده های معدنی و پودر چوب به رزین، موادی مناسب قالبگیری تهیه کرد و آنها را تحت فشار و دما قالبگیری نمود و اولین کمپانی ساخت این مواد را تحت نام باکلیت (Bakelite)در سال 1910 در آلمان افتتاح کرد.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
کاربرد رزین های فنلی

رزینهای فنلی با توجه به ساختار و مواد تشکیل دهنده، دارای مزایاو معایب زیر هستند:
مزایا:
مقاومت حرارتی عالی،
مقاومت شیمیایی خوب،
عایق الکتریکی عالی،
خواص مکانیکی مطلوب،
قیمت پایین.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
کاربرد رزین های فنلی

رزینهای فنلی با توجه به ساختار و مواد تشکیل دهنده، دارای مزایاو معایب زیر هستند:
معایب:
مقاومت ضربه کم یا شکنندگی رزین خالص،
نیاز به دما و فشار بالا برای پخت،
رنگ تیره محصولات فنلی،
جمع شدگی زیاد به هنگام پخت.

انواع رزین ها و کاربرد آنها
مقایسه رزین ها

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

در برخی اوقات ویژگی خود رزین جواب گوی نیاز ما نبوده و می بایست رزین مصرفی با استفاده از افزودنی هایی (Addetive) تقویت شود تا خواسته کاربر را تامین نماید.
از این رو با اضافه کردن برخی مواد سعی بر بالا بردن خاصیت مورد نظر می نماییم. البته در برخی موارد افزودن یک ادتیو موجب کاهش برخی ویژگی های ذاتی خود رزین می شود که باید به این موضوع توجه داشته باشیم.
در اسلایدهای بعدی به معرفی برخی از این ادتیوها که بیشترین کاربرد را دارند می پردازیم.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

مقاومت در برابر شعله (flame retardant)؛

آلمینیوم تری هیدروکساید(ATH) با درصد بالا مثل 30-25 درصد،
تری اکسید آنتی­موان 5-3 درصد،
هیدرات­های منیزیم و فسفات ها،
برخی از ترکیبات بروم هم نقش خود خاموش کن به رزین می­دهند که مانع رسیدن هوا به شعله می­شوند و شعله خاموش می­شود،
همچنین FRT 5000 SILTECH مقاومت حرارتی رزین پلی­استر و اپوکسی را بالا می برد.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

مقاومت در برابر اشعه خورشید (Anti UV)؛
افزودن تیتان تا 2%، تیتان مانند رنگدانه عمل کرده و رزین را سفید نیز می­کند،
در مواردی که رنگ قطعه نهایی مهم نیست از دوده نیز می­توان جهت آنتی یووی کردن قطعه استفاده کرد،
افزودن 1- 0.3 درصد یووی 326 (UV326) محصول شرکت سیبا سویس با نام تجاری تیناوین 326 (Tinuvin 326) ،
در قطعات کامپوزیتی اپوکسی، استفاده از تاپ کوت پلی یورتان باعث مقاومت قطعه به یووی خواهد شد.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

مقاومت در برابر سایش و ضد خش ؛

ترکیبات
سیلیکات آلومینیوم،
سیلیکون کارباید،
گلاس فلیک،
پودر شیشه،
تا حدود زیادی سطح نهایی قطعه را مقاوم به خش می­کند.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

تیکسوتروپ کننده­ها یا حجم دهنده­ها؛

اروزیل (Aerosil): رایج­ترین فیلر موجود با حد مجاز ماکزیمم 4% ،
میکرو بالن،
پودر تالک به میزان 2% ،
فیومد سیلیکا (زایسیل-Xysil 200) ،
فیلر سبُک سیلسل (SIL-CELL) ،
موادی همچون گارومایت که از خانواده بنتونیتها است و همچنین تیکسین که از جنس روغن کرچک می­باشد نیز موجب افزایش خاصیت تیکسوتروپیک رزین می­شوند.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

مقاومت شیمیایی؛

کلا رزین ونیل­استر خواص شیمیایی و مکانیکی بهتری نسبت به پلی­استر دارد،
پودر گلس فلیک عموما برای ارتقای مقاومت شیمیایی و ضدخوردگی به رزین افزوده می­گردد،
پودر سیلیس میکرونیزه در افزایش مقـاومت فیـزیکی تاثیر دارد و با ایجاد خواص سرامیکی مقاومت شیمیایی قطعه را بالا می برند،
همچنین اگر بتوانید ژل­کوت را پست­کیور کنید مقاومت­های فیزیکی و شیمیایی بسته به نوع رزین بین 15 الی 50 درصد افزایش پیدا می­کند.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

روان­کننده­ها؛

رقیق کننده­های دو عاملی مانند ١و٤ دی بوتیل گلیسیدیل دی اتر باعث بهبود خواص رزین می­شود و از آنجا که دوعاملی هستند علاوه بر بالا بردن سختی قطعه، درصد کراس لینک را نیز بالا می­برند. این نوع افزودنی خیلی بهتر از کاردورا بوده و مبلغ پایین تری نسبت به آن دارد.

انواع افزودنی ها و تاثیر آن بر رزین

پودرهای فلزی و گرافیت؛

نقش فلزات رسانا بودن قطعه مانند دانه بندی مس می­باشد، این افزودنی­ها باعث افزایش هدایت الکتریکی و در بعضی موارد وظیفه کنترل الکتریسته ساکن را به عهده دارند. به طور مثال در قالب­های وکیوم فرمینگ نقش پودر آلومینیوم یا مس برای انتقال حرارت مهم است. البته توجه به این نکته حائز اهمیت است که هرچه داخل رزین از دانه­هاى جامد بیشترى استفاده کنیم از خواص مکانیکى و استحکام رزین کاسته مى­شود.

مراجع
F. L. Mattews and R. D. Rawling, Composite materials:
engineering and science – 1st ed., Chapman and Hall, London, 1994.
T. G. P. Gutowski, Advanced Composites Manufacturing, John-Wiley & Sons, New York, 1997.
Polymer Engineering Course, Thermoplastic Composites, University of Notttingham.
R. G. Weatherhead, FRP Technology, Applied Science Publishers Ltd., London, 1980.
Polyester Handbook, Scott Bader Co. Ltd., UK, 1994.
H. F. Mark, Encyclopedia of Polymer Science and Eng. V.8, John Wiley and Sons Inc., 1985.
A. Knop, L.A. Pilato, Phenolic Resins: Chemistry, Applications and Performance, Speringer Verlag, Berlin, 1985.

از حسن توجه شما
کمال تشکر را دارم