مفهوم کلی رزین اپوکسی

رزین اپوکسی از خانواده رزین های دو جزیی است که شامل رزین و هاردنر می باشد. این دو جزء باید به نسبت مشخصی که بنا به فرمولاسیون و کاربرد آن متفاوت است با یک دیگر مخلوط شده و سپس روی سطح یا قالب مورد نظر ریخته شود. رزین های اپوکسی در جهان به عنوان رزین های مناسب برای کارهای هنری و دست ساخت دسته بندی شده اند. این رزین ها عوارض سمی بسیار کمتری داشته و در اتاق کارهایی با تهویه مناسب به راحتی می توان از آنها استفاده کرد. از رزین های اپوکسی برای ساخت زیورآلات مصنوعی استفاده می شود. یکی از دغدغه های اصلی هنرمندان سفت شدن رزین است که با دقت در نسبت تخلیط هاردنر و اپوکسی برطرف می شود.

این رزین ها برای سفت شدن به کوره (پخته شدن) نیاز ندارند. آنها در مجاورت هوا به تدریج سفت می شود.این ماده بعد از گذشت 1 روز کاملاً خشک شده ولی 3 تا 7 روز طول می کشد تا به نهایت سختی خود برسد و پیوندهای بین رزین و هاردنر استحکام یابد.

رزین اپوکسی

همانطور که اشاره شد این ماده از دو ماده تشکیل شده است: رزین و هاردنر (سخت کننده). این دو بخش باید با نسبت دقیقی، که توسط تولید کننده مشخص می شود، مخلوط شوند. رزین اپوکسی نسبت به رزین پلی استر بسیار گرانتر است اما به همان دلیل سمی بودن، برای پروژه های خانگی بسیار مناسب تر است.

این رزین را همیشه با دقت زیاد استفاده کنید. و به توصیه های ایمنی و نکات بهداشتی ارائه شده توسط کارخانه های تولیدی توجه کنید. بعد از اینکه رزین اپوکسی روی یک سطح ریخته و خشک شود، سطحی شفاف، شیشه ای و صیقلی روی کار ایجاد می شود.

کاربرد های رزین اپوکسی

کاربرد های رزین اپوکسی

از جمله مهم ترین کاربردها می توان به موارد زیر اشاره کرد

  • کفپوش: صنعتی، ورزشی، بیمارستانی، آنتی استاتیک، سه بعدی
  • فرآوری سنگ: اسلب، تایل
  • فرآوری چوب: میز رزینی، زیورآلات ترکیبی با چوب
  • ساخت زیورآلات: با قالب، بدون قالب، قالب سیلیکون

ویژگی های رزین اپوکسی

ویژگی های رزین اپوکسی

در زیر مهم ترین ویژگی ها و مزایا برشمرده شده است:

  • مقاومت مکانیکی بسیار بالا
  • تحمل 5 تن فشار لاستیک در هر سانتی متر مربع
  • بهتر است آن را در داخل ساختمان استفاده کنید.
  • رزین اپوکسی آتش زا نیست ؛ ولی ضد حریق هم نیست.
  • مقاومت شیمیایی خوب در برابر اسیدها
  • نوع خاصی از رزین اپوکسی میتواند هادی الکتریسیته ساکن باشد.
  • چسبندگی عالی به سطح
  • رسانا نیست و تا حدودی عایق جریان الکتریسیته است (البته می توان آن را رسانا کرد)
  • جرم نمی گیرد،چربی و انواع آلودگی از روی آن به راحتی پاک می شود.
  • مقاومت دمایی رزین اپوکسی پس از خشک شدن خوب است. به طوری که تا60 درجه به صورت مداوم و نهایتاً 80 درجه به صورت لحظه ای می تواند تحمل کند و ذوب نشود.
  • سر بودن (لیز شدن سطح) کمتر از کاشی و سرامیک است.
  • تنوع رنگی نامحدود دارد و میتواند با محیط سازگاری کامل پیدا کند.

خصوصیات رزین اپوکسی برای ساخت زیورآلات

  • حباب های آن به راحتی از آن خارج شوند.
  •  غلظت آن کنترل و تنظیم شده باشد.
  •  کاملاً شفاف و بی رنگ باشد.
  •  نیازی به حرارت دادن و گرم کردن قبل از کار نداشته باشد.
  • بدلیجات رزینی ساخته شده با آن استحکام بسیار بالایی داشته باشند.
  • نه آن قدر رقیق باشد که حالت گنبدی را ایجاد نکند و نه آن قدر غلیظ باشد که حباب در آن حبس شود.
  • نیازی به ویبره کردن نداشته باشد.
  • سطح صاف و بدون موج با براقیت عالی داشته باشد.

ضعف ها

  • قابلیت پولیش دارد ولی ضد خش نیست.
  • رزین اپوکسی ضد آب نیست ، اگر آب به طور مداوم روی سطح آن باشد از خود ضعف نشان می دهد (البته رزین های اپوکسی هم وجود دارد که در مقابل آب مقاوم باشد و کاربرد خاص دارند)
  • کار با رزین اپوکسی نیاز به دقت عمل بالایی دارد وباید نکات خاص آن را به طور کامل رعایت کرد.
  • رزین اپوکسی در مقابل UV آفتاب مقاومت خوبی ندارد و رنگ آن زرد می شود. (می توان رزین اپوکسی را نسبت به UV مقاوم کرد اما هزینه تمام شده بسیار بالاتری نسبت به نمونه های موجود در بازار دارد)

این چهارمورد مواردی هستند که اکثر فروشندگان به عنوان ویژگی های رزین اپوکسی مطرح می کنند. در حالی که این تصور کاملاً اشتباه است و از ضعف های رزین اپوکسی محسوب می شود.

غلظت

غلظت رزین های اپوکسی

افزایش دما باعث کاهش ویسکوزیته (غلظت) رزین های اپوکسی می شود در نتیجه هرچه رزین اپوکسی رقیق تر باشد:

  • کار کردن با آن راحت تر بوده.
  • با هاردنر بهتر مخلوط می شود.
  • سبب جلوگیری از افزایش حباب در هنگام هم زدن با هاردنر می شود.
  • برای کاهش غلظت میتوان ظرف حاوی رزین اپوکسی را قبل از مصرف 10 الی 30 دقیقه درون آب داغ قرار داد.

خواص شیمیایی

رزین اپوکسی از جرم مولی ۲۰۰ تا ۲۷۰۰ متغیر است و با تغییر جرم مولی ویسکوزیته رزین و حالت رزین از مایع تا رزین جامد با نقطه ذوب بالا تغییر می‌کند.
با افزایش طول زنجیره ها در رزین اپوکسی میزان گروه های عاملی در زنجیره افزایش یافته و میزان گروه های اپوکسید کاهش می یابد که همین موضوع روی خواص مکانیکی شیمیایی رزین اثر دارد.

ترکیبات ساختاری رزینهای اپوکسی

رزین اپوکسی یک رزین ترموست است و بیش از 85 درصد رزین های اپوکسی موجود از واکنش اپی کلروهیدرین و دی فنیلول پروپان (با نام تجاری بیس فنول A) حاصل می شوند.
واکنش یک مول بیس فنول A با حداقل دو مول اپی کلروهیدرین در محیط قلیایی و با از بین رفتن گروه‌های فنولی و تشکیل گروه های هیدروکسی تولید ماده واسط کلریدرین می کند که با ادامه واکنش محصول دی گلیسیدیل اتر بیس فنول A به دست می آید.
دی گلیسیدیل اتر بیس فنول A می تواند مجددا با گروه فعال بیس فنول A موجود در محیط واکنش داده، پلی اتر خطی با جرم مولکولی بالا ایجاد کند.
در صورت افزایش مقدار زیادی از اپی کلروهیدرین و کنترل واکنش می توان دی گلیسیدیل اتر بیس فنول A را با درصد خلوص بالای 90 درصد به دست آورد.
رزین حاصل از واکنش اپی کلروهیدرین و دی فنیلول پروپان(بیس فنل A)
واکنش تولید ماده واسطه کلریدرین و در ادامه واکنش تولید دی گلیسیدیل اتر بیس فنول

انتخاب میزان مناسب

انتخاب میزان مناسب از رزین اپوکسی و مخلوط کردن با درصدی از هاردنر، متناسب با دستورالعمل تولید کننده بسیار حایز اهمیت است.
بهتر است هم زدن به آرامی صورت گیرد تا از افزایش حباب جلوگیری شود. برای اطمینان بیشتر از خوب مخلوط شدن رزین با هارنر، مخلوط را درون ظرف دیگری ریخته و مجدداً مخلوط شود (روش دابل میکس)

گرم کردن

گرم کردن رزین اپوکسی

گرم کردن رزین اپوکسی اکثراً در جاهایی که سرعت خشک شدن اپوکسی بسیار تاثیرگذار باشد، کاربرد دارد .
مثلاً در کارخانجات سنگبری برای این که تعداد اسلب بیشتری اپوکسی شود، میان کوره های طبقاتی روی خط طراحی می کنند که به محض اپوکسی شدن، سنگ وارد کوره با دمای حداکثر 50 درجه شود ، طی مدت زمان مشخصی خارج شود و اپوکسی هم cure شده باشد.
رزین اپوکسی به خودی خود غلیظ تر از هاردنر می باشد و ممکن است در فصل زمستان برای بعضی از صنایع مثل سنگبری ها که فضای کار با اپوکسی باز است و مواد در هوای آزاد نگه داری می شوند، گرم کردن غیر مستقیم تا حدودی به خارج کردن مواد از بشکه کمک کند؛ ولی در کل کار غیر استانداردی است و به هیچ وجه توصیه نمی شود.
اگر قصد شما از گرم کردن، رقیق شدن اپوکسی ، پخش شدن و نفوذ بهتر است توصیه می شود که از رزین اپوکسی با غلظت کمتر استفاده کنید تا این مشکل به صورت طبیعی حل شود.

مراحل پخت(سخت شدن)

اختلاط هاردنر و رزین اپوکسی آغاز یک واکنش شیمیایی است که آن را از حالت مایع به جامد تبدیل می‌کند. کل این زمان واکنش شیمیایی را ‌ curing time یا زمان سخت(پخت) شدن می‌گویند. وضعیت ژل شدن نیز حالتی است که در حد فاصل بین حالت مایع و سخت شدن اتفاق می‌افتد و مطابق شکل 1می‌باشد. پخت اپوکسی در سه مرحله زیر خلاصه می‌شود:

  • زمان قابل اعمال(حالت مایع)
  • پخت اولیه(حالت ژل)
  • پخت نهایی(حالت جامد)

سخت کردن انواع رزینهای اپوکسی با اشعه یو وی

سخت کردن انواع رزین های اپوکسی با اشعه یو وی

برخی از انواع رزینهای اپوکسی را می توان با اشعه یو وی سخت کرد. روبرت لیسکا (سرپرست تیم تحقیقاتی دانشگاه صنعتی وین) و تیم همکاران او بطور متمرکز روی این گونه رزین ها و روش سخت کردن کارمی کنند . نامبرده در این خصوص معتقد است که “این گونه رزینها و این روش سخت کردن در حال حاضر نیزرایج است با این تفاوت که کاربرد آن فقط در لایه های نازک و دارای اهداف عمدتاً دکوراتیوی بوده و در صورت وجود محصولات دارای عمق بیشتر مانند قطعات ریخته گری و مشابه فاقد کارائی است”.

روشی جدید در سخت کردن

در یک سیستم اپوکسی (خاص) می توان با اشعه یو وی واکنشی (زنجیره ای) را استارت کرد که به سرعت گسترش یافته ‌و رزین اپوکسی موجود (درعمق) را نیز در زمانی نسبتاً کوتاه بطور کامل سخت کند. 
این روش در دانشگاه صنعتی وین (اتریش) توسط ‌یک ‌تیم تحقیقاتی به سرپرستی  پروفسور روبرت لیسکا ابداع گردیده است. 
 رزین استفاده شده در این فرمولاسیون، مایعی است شفاف و نسبتاً ویسکوز که به مجرد قرارگرفتن هر نقطه از آن تحت تأثیر اشعه یو وی، بلافاصله دچار تغییرات اساسی می گردد. این مکانیزم (سخت شدن) بسرعت گسترش یافته و کل رزین موجود فقط در چند دقیقه کاملاً سخت می گردد.

این رزین و نحوه سخت شدن آن کاربردهای متنوعی خواهد داشت، از بتونه ها و پرکننده های تعمیراتی در صنایع مختلف گرفته  تا ساخت قطعات مورد نیاز درصنایع هوافضا، در توربینهای بادی و همچنین در “های تک” الکترونیک و… 

رنگ کردن

رنگ هایی که برای این منظور کاربرد دارند به ۳ دسته پودری، مایع و خمیری تقسیم بندی می شوند. این رنگ ها را می بایست موقع مخلوط کردن رزین و هاردنر، یعنی زمانی که هنوز مایع هستند، به مخلوط اضافه کنید.

انواع رنگ های سازگار

رنگهای سازگار با رزین اپوکسی به ۲ دسته اصلی تقسیم می شوند:

  • رنگ پودری (پیگمنت اپوکسی)
  • رنگ جوهری شفاف

رزین های اپوکسی چوب

رزین های اپوکسی چوب برای استفاده بر روی چوب در مصارف خارج از فضای ساختمان و محیط های مرطوب استفاده می شود که باید سطح را برای مقابله با این شرایط محیطی آماده کرد. محلول آبگریز نانو که بر روی چوب استفاده می شود علاوه بر ایجاد یک لایه پوشش نفوذی بر روی چوب یک لایه محافظ بر روی سطح چوب در برابر آب و رطوبت نیز ایجاد می کند که مانع جذب گرد وغبار و سایر آلاینده های محیطی بر روی چوب می شود.

ظروف مورد استفاده

رزین ها را داخل ظروف زیر می توان ریخت و مخلوط کرد:

  • ظروف شیشه ای
  • ظروف پلی اتیلن
  • ظروف استیل
  •  ظروف آلومینیومی
  •  ظروف فلزی روکش دار (گالوانیزه)