پخت رزین (Resin Curing) چیست و عوامل تاثیرگذار بر آن

پخت رزین (Resin Curing) مکانیسمی است که در آن یک ماده ( تک مولکول یا بخشی از یک اولیگومر، پیش پلیمر یا پلیمر) در طول فرآیند پلیمریزاسیون با سایر عناصر مورد موجود در سیستم زنجیره ای پلیمری جدید واکنش نشان می دهد. روش های مختلفی برای پخت یا درمان رزین وجود دارد و عوامل پخت می توانند مکانیسم پلیمریزاسیون را بهبود ببخشند. گاهی اوقات، عوامل پخت به طور کامل مورد نیاز است تا به ویژگی های نهایی مورد نظر برسند.

اپوکسی ها مواد شیمیایی پلیمری هستند که به سطوح سخت تبدیل می شوند. اپوکسی ممکن است به عنوان بخشی از چسب ها یا به عنوان روکش سطوح استفاده شود. اپوکسی سبک بوده و قابلیت ضد خوردگی دارد. این رزین دارای ویژگی های مکانیکی مفید دیگری است که آن را به یک ماده با ارزش برای استفاده در هواپیما، خودرو، ساخت و ساز، تعمیر سطح بتن، تقویت سازه برق آبی و دستگاه های الکترونیکی تبدیل می کند.

با وجود این مسائل، اپوکسی های مدرن را می توان با افزودن برخی از عوامل پخت دهنده برای مقاومت در برابر درجه حرارت بالا تقویت کرد. در ادامه مقاله در نشریه جهان شیمی فیزیک توضیحات بیشتری در این رابطه ارائه می گردد لطفا همراه ما باشید.

پخت رزین (Resin Curing) در تولید اپوکسی

رزین های اپوکسی عامل اتصال دهنده فلزات، چوب، پلاستیک و سایر مواد هستند. در حالی که اپوکسی در اکثر شرایط روزمره ماندگار است، تخریب ماتریس پلیمری آن می تواند به دلیل گرمای زیاد همراه با رطوبت رخ می دهد.

رزین های اپوکسی با ساختار میله ای نسبت به آنهایی که دارای ساختارهای انعطاف پذیر هستند، بیش از حد دما را تحمل می کنند. کامپوزیت های اپوکسی تقویت شده با الیاف کربن می توانند گرمای قابل توجهی تا ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد را تحمل کنند، که برای اجزای هواپیما بسیار ارزشمند است.

شیمی رزین، از جمله اپوکسی ها، فنولیک ها و فوران ها، به طور گسترده ای در برنامه های مختلف در ساخت، تکمیل و تولید محصولات مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. این طبقه وسیع از پلیمرهای حرارتی از نظر فیزیکی به عنوان محلول های پلیمری با جریان آزاد شناخته می شوند که می توانند به طور برگشت ناپذیر بر روی جامدات سخت تنظیم شوند.

بهتر است بدانید:

این نوع از رزین ها برای یکپارچگی خوب طراحی شده اند و پخت رزین (Resin Curing) می تواند ویژگی های رزین معمولی مانند چسبندگی بالا، مقاومت در برابر بسیاری از مواد شیمیایی خورنده، خواص مکانیکی، ویسکوزیته پایین در حالت مایع و انعطاف پذیری را بهبود ببخشد. در طول فرآیند پخت رزین، پلیمری با ساختار قوی متقاطع که به آن ترموست نیز گفته می شود، تشکیل خواهد شد.

پلیمرها عموما رسانایی حرارتی پایینی دارند. به خصوص در مورد اجزای دیواره ضخیم، این ویژگی منجر به توزیع ناهمگن دما می شود. این امر خطر تخریب پلیمرها را افزایش می دهد. به عنوان مثال، مقاومت آنها را کاهش می دهد، تخلخل را افزایش می دهد یا حتی باعث شعله ور شدن آنها می شود. علاوه بر این، واکنش پخت متقابل رزین های اپوکسی با انقباض حجمی مواد همراه است. این امر گاهی باعث ایجاد تنش های مکانیکی قوی در مواد می شود که می تواند منجر به خرابی قطعه قبل از بارگذاری بر روی محصول شود. پخت رزین (Resin Curing) به رفع این عیوب در پلیمرها کمک خواهد کرد.

عوامل پخت رزین (Resin Curing)

امروزه بسیاری از پوشش های نهایی از طریق واکنش متقاطع تشکیل می شود. این فیلم نهایی از واکنش بین پلیمر اصلی و عامل اتصال دهنده یا پخت حاصل می شود. عامل پخت می تواند به عنوان یک ماده، قادر به شرکت در واکنش شیمیایی چندباره، برای رسیدن به فرآیند پلیمریزاسیون است.

این بدان معنی است که عامل پخت توسط این واکنش مصرف می شود. در نتیجه، در فیلم نهایی باقی می ماند و در خواص شیمیایی و مکانیکی محصول شرکت می کند. عامل پخت به ایجاد شبکه سه بعدی کمک می کند. این مکانیسم را می توان با استفاده از کاتالیزور بیشتر اصلاح کرد .

انواع عوامل پخت در پوشش ها

انتخاب یک عامل پخت بسیار مهم است. این عوامل می توانند به اکثر سیستم های پوشش اضافه شوند. پلیمرهای مختلف ممکن است عملکردی مشابهی داشته باشند. بنابراین، ما بر ویژگی های عوامل پخت تمرکز می کنیم و نه بر روی نوع پلیمر اصلی. انتخاب نوع مناسب عامل پخت، کلید دستیابی به پوشش های با کیفیت بالا است. انواع مختلفی از عوامل پخت رزین مورد استفاده در فرمولاسیون پوشش ها عبارتند از:

• انواع آمین
• انواع آمید
• انواع سیلانی ها
• انواع ایزوسیانات ها
• سایر عوامل درمانی (آریزیدین، ​​مرکاپتو و …)
• خطوط ارتباطی برای سیستم های مبتنی بر آب

عوامل پخت نوع آمین

عوامل پخت نوع آمین مشتق شده از آمونیاک (NH3) هستند. نام آنها بر اساس تعداد آمین در یک مولکول، مانند مونو، دی، تری و پلی آمین طبقه بندی می شود. با توجه به نوع هیدروکربن مورد استفاده، این عوامل به شرح زیر طبقه بندی می شوند.

آلیفاتیک – عوامل پخت آلیفاتیک آمین را می توان برای افزایش مقاومت شیمیایی انتخاب کرد. این مواد به طور کلی چسبندگی کمی دارند و تاثیر کمی بر روی رنگ فیلم می گذارند. این عوامل امکان پخت سریع حتی در دمای اتاق را نیز فراهم می کنند. چند نوع از این عوامل پخت عبارتند از:

• آمینو اتیل پیپرازین
• دی اتیلن تریامین
• تری اتیلن تترامین

عوامل پخت پلی آمید از واکنش بین اسید چرب و پلی آمین تشکیل می شوند. آنها حاوی آمین های اولیه و ثانویه واکنشی در مولکول های خود هستند. پلی آمیدهای کلاسیک فیلم های انعطاف پذیرتری با چسبندگی بسیار خوب و مقاومت در برابر آب ارائه می دهند. این خانواده تقریبا در همه انواع پوشش ها، از جمله پوشش های پودری (عوامل مبتنی بر دیسیاندی آمید) قابل استفاده هستند.

پلی آمید آمین با رزین اپوکسی واکنش می دهد تا در دمای معمولی یا کمتر از آن با تولید حرارت متوسط، ​​پخت یا درمان صورت بگیرد. سرعت پخت آهسته باعث عمر طولانی تر رزین می شود.

عوامل پخت نوع سیلان

عوامل پخت سیلان بر اساس ترکیبات سیلان تولید می شوند. براساس اتم سیلیکون، این عوامل معمولا دو نوع عملکرد را ارائه می دهند.

گروه قابل هیدرولیز – در این گروه عامل پخت معمولا آلکوکسی، آسیلوکسی، هالوژن یا آمین است. به دنبال فرایند هیدرولیز، یک گروه سیلانول واکنشی ایجاد می شود که می تواند با مواد معدنی مانند شیشه یا فلز پیوندهای شیمیایی ایجاد کند.

گروه واکنشی غیر هیدرولیز پذیر– در این گروه عامل پخت معمولا گروه آمینو، اپوکسی یا وینیل است. این ماده با مواد آلی مانند رزین ها پیوند ایجاد می کند تا ویژگی های خاصی را بدست آورد.

سیلان های آمینو به عنوان عوامل پخت کلاسیک آمین برای رزین های اپوکسی استفاده می شوند. آنها پخت خوبی در دمای پایین ارائه می دهند و می توانند مقاومت شیمیایی و خوردگی را افزایش داده و چسبندگی بستر را بهبود بخشند. سیلان به عنوان عامل پخت می تواند چسبندگی بستر را بهبود بخشد. سیلان های هیدرولیز شده اغلب به عنوان عامل پخت رزین (Resin Curing) اپوکسی در آب استفاده می شوند.

عوامل پخت نوع ایزوسیانات

پلی ایزوسیانات ها عوامل پخت رزین (Resin Curing) بسیار موثری هستند. این عوامل همه کاره هستند و با واکنش هیدروکسیل یا آمین می توانند زنجیره های پلی اورتان یا پلی اوره را تشکیل دهند. متاسفانه این عوامل به رطوبت حساس هستند. در صورت عدم انسداد آنها سریع واکنش نشان می دهند و عمر رزین را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند.

مراحل پخت رزین (Resin Curing)

برای پخت رزین (Resin Curing) معمولا مراحل مختلفی وجود دارد. رزین اپوکسی سه مرحله پخت را پشت سر می گذارد که با ترکیب سخت کننده های اپوکسی و رزین اپوکسی با یکدیگر شروع می شوند. این مراحل عبارتند از:

مرحله اول

مرحله اول زمان باز نامیده می شود که در طی آن رزین اپوکسی در حالت مایع است. در این مرحله، سخت کننده و رزین مخلوط می شوند تا واکنش شیمیایی شروع شود. این مخلوط به صورت مایع باقی می ماند و در اولین مرحله پخت قابل اجرا است. هرگونه بستن و مونتاژ مورد نیاز باید در این مرحله انجام شود تا در پایان از اتصال محکم اطمینان حاصل شود.

در مرحله بعدی فرآیند پخت اپوکسی، ترکیب رزین اپوکسی شما شروع به ژله شدن می کند. به عبارت دیگر تا حدی پخته یا درمان می شود.

مرحله دوم

در مرحله دوم، رزین اپوکسی شما دیگر قابل دستکاری نیست. در عوض، قوام آن به سرعت از حالت چسبناک به حالت سفت و سخت، مانند لاستیک تبدیل می شود. در واقع، اگر بخواهید انگشت خود را روی اپوکسی فشار دهید، یک خراش در مواد ایجاد خواهید کرد.

مرحله نهایی فرآیند پخت رزین اپوکسی جایی است که رزین به صورت جامد در می آید. در این مرحله، چون واکنش شیمیایی به پایان رسیده است، می توانید به راحتی رزین خود را خشک کرده و شکل دهید.

مرحله سوم

در مرحله نهایی، شما نباید بتوانید مانند مرحله دوم به رزین خود شکل دهید. در این مرحله رزین شما دیگر سفت شده است. همچنین، اگر می خواهید رزین اپوکسی اضافی روی آن بمالید، قبل از استفاده از یک لایه جدید باید آن را سنباده بزنید تا یک پیوند ثانویه قوی ایجاد شود.

زمان مورد نیاز پخت رزین (Resin Curing)

صرف نظر از نوع صنعت، مدت زمان طولانی درمان یا پخت رزین می تواند منجر به ایجاد مشکلات در برنامه های شما شود. در نتیجه باعث متضرر شدن کسب و کار شما می شود. خوشبختانه، استفاده از گرمای اضافی در خارج از دمای اتاق می تواند سرعت پخت رزین را کاهش دهد.

همچنین در مورد عمل آوری رزین در شرایط دمایی نسبتا گرم بهتر است از سخت کننده های آهسته رزین استفاده کنید. در همین حال، اگر با رزین اپوکسی در شرایط سرد کار می کنید، بهتر است از یک سخت کننده سریع استفاده کنید. از طرف دیگر، می توانید از گرمای اضافی برای افزایش دمای رزین نیز استفاده کرد. دمای مواد باید از حداقل دمای توصیه شده برای سخت کننده رزین فراتر باشد. اگر سعی می کنید رزین را در دمای اتاق درمان کنید، گرمای اضافی نیز می تواند برای دستیابی به درمان سریع مفید باشد.

دمای مناسب پخت رزین (Resin Curing)

به عنوان یک قاعده کلی، دمای بالاتر منجر به زمان پخت یا درمان سریع تر رزین می شود. زیرا گرما راهی برای تسریع واکنش شیمیایی اجزای رزین است. با توجه به این موارد، به احتمال زیاد متوجه خواهید شد که اکثر رزین های اپوکسی که با آنها برخورد می کنید برای پخت نیاز به درجه حرارت بالا دارند.

همچنین توجه داشته باشید که مقدار گرمای تولید شده از این واکنش بستگی به ضخامت لایه رزین شما دارد. اگر جرم مورد استفاده شما نسبتا ضخیم باشد، رزین گرمای بیشتری را حفظ می کند. این به نوبه خود منجر به واکنش سریع تر همراه با گرمای بیشتر می شود.

علاوه بر این به خاطر داشته باشید که شکل ظرفی که برای رزین خود استفاده می کنید، همراه با میزان رزینی که با آن کار می کنید، بر میزان گرمای تولید شده تاثیر می گذارد. به بیان ساده تر، هرچه لایه رزین شما نازک تر باشد، گرمای تولید شده تاثیر کمتری بر روی آن خواهد داشت. در نتیجه، بسیار کندتر پخت می شود.

نکته:

در بین عوامل زیادی که هنگام کار با رزین باید در نظر بگیرید، دمای محیط کار شما در حین فرآیند پخت یا درمان بسیار مهم است. از آنجا که رزین در دمای خیلی گرم یا خیلی سرد سفت نمی شود، ضروری است که در طول فرآیند، فضای کاری خود را در دمای ایده آل نگه دارید.

به طور کلی، دمای ایده آل پخت رزین ها ۷۵ تا ۸۵ درجه فارنهایت یا ۲۴ تا ۳۰ درجه سانتی گراد است. این دما کمی گرمتر از دمای اتاق است. رزین واقعی بیشتر از این گرم می شود و دمای آن معمولا به ۱۲۰ درجه فارنهایت نیز می رسد.

علاوه بر نگه داشتن دمای فضای کار بین ۷۵ تا ۸۵ درجه فارنهایت، مهم است که فقط از رزین در دمای اتاق استفاده کنید. از آنجا که رزین سرد می تواند ضخیم باشد و کار با آن دشوار است، بهتر است از رزینی استفاده کنید که زمان گرم شدن لایه نازکی داشته باشد. اگر هنوز کنجکاو هستید که دما چگونه روی رزین اپوکسی تاثیر می گذارد ادامه مطلب را مطالعه کنید تا اهمیت حفظ دمای ایمن در طول فرآیند پخت رزین را دریابید.

دمای ایده آل برای پخت رزین (Resin Curing) چقدر است؟

در مورد پخت رزین اپوکسی، درجه حرارت بسیار مهم است. وقتی درجه حرارت خیلی پایین بیاید، سخت شدن رزین بسیار بیشتر طول می کشد. با این حال، هنگامی که دمای محیط از ۸۵ درجه فارنهایت بالاتر می رود، پروژه در معرض پخت یا درمان سریع قرار می گیرد. برای اطمینان از بهبود پروژه، حفظ درجه حرارت ایمن در محیط کار در حین فرآیند اختلاط و پخت بسیار مهم است.

در حالت ایده آل، دمای پخت رزین باید بین ۷۵ تا ۸۵ درجه فارنهایت (۲۴ تا ۳۰ درجه سانتی گراد) باشد. علاوه بر این، بهتر است سطح رطوبت ۵۰ تا ۸۰ درصد حفظ شود. برای تسریع زمان پخت مناسب، مطمئن شوید که فضای کار شما در ۲۴ ساعت اول که از رزین استفاده می کنید، دمای ثابت خود را حفظ می کند.

۲۴ ساعت اول پخت رزین برای پروژه شما بسیار مهم است. بدون دمای پایدار اتاق، کل پروژه در معرض عدم پخت مناسب قرار می گیرد. برای اطمینان از عدم کاهش دما، از انتقال پروژه خود به مکان های مختلف خودداری کنید. این عمل نه تنها می تواند روند پخت را کندتر کند، بلکه می تواند قطعه شما را با نواقص زیادی مواجه کند.

نکته:

نوسانات دما اغلب زمانی رخ می دهد که قطعات رزینی در نزدیک پنجره ها قرار گیرند. اگرچه ممکن است خورشید در طول روز به خشک شدن رزین کمک کند، اما دمای پایین شب می تواند بر توانایی رزین برای تیمار تاثیر بگذارد. در نتیجه، رزین ممکن است ترک بخورد، حباب بزند یا هرگز کاملا پخته یا درمان نشود.

یکی دیگر از عواملی که باید از آن آگاه باشید دمای رزین است. قبل از کار با رزین اپوکسی، حتما رزین را در دمای اتاق قرار دهید. از آنجا که رزین سرد می تواند حباب های ریزی سطح پروژه شما ایجاد کند، مهم است که قبل از استفاده از رزین، آن را به درستی گرم کنید. اگر رزین هنوز برای کار بسیار سرد است، ممکن است لازم باشد بطری های رزین را به مدت ۱۵ دقیقه در آب گرم قرار دهید.

آیا رزین اپوکسی در دمای سرد پخت می شود؟

در حالی که امکان پخت رزین های اپوکسی در دمای سرد نیز وجود دارد، بهتر است دمای محیط کار را ۷۵ تا ۸۵ درجه فارنهایت حفظ کنید. شما باید دما را کمتر از ۷۲ درجه فارنهایت نگه دارید، زیرا دمای سردتر از این می تواند روند پخت یا درمان رزین را آهسته کند. هنگامی که این اتفاق می افتد، رزین برای چند روز چسبناک باقی می ماند. در برخی موارد، رزین ممکن است به هیچ وجه درمان نشود، به ویژه اگر دمای اتاق کاهش یابد. به همین دلیل، بهتر است فقط با رزین ها در دمای اتاق کار کنید.

هنگام کار با رزین ها در زمستان، از بخاری و وسایل گرمایشی برای گرم کردن فضای کار خود استفاده کنید. حتما از رزین موجود دمای اتاق استفاده کنید، زیرا رزین سردتر ممکن است باعث ایجاد حباب در قطعات شما شود.

سخن آخر

در حالی که استفاده از رزین اپوکسی ممکن است برای برخی افراد دلهره آور به نظر برسد، اما اگر رزین به درستی درمان شود، مشکلات کمی پیش می آید. با ایجاد دمای متعادل در محیط کار خود، می توانید زمان پخت مناسب را برای پروژه های خود ارتقا دهید. در نتیجه، می توانید اطمینان حاصل کنید که قطعات رزین شما برای سال های آینده با دوام، کاربردی و زیبا باقی خواهند ماند. امیدواریم از مطالعه ایمن مقاله در مورد پخت رزین (Resin Curing)  لذت برده باشید.