رزین پلی استر غیر اشباع (UPR) چیست و چه کاربردی دارد؟
رزین پلی استر غیر اشباع ماده‌ای صنعتی است که در بازار خرید و فروش با نام اختصاری (UPR) نیز شناخته می‌شود. این ماده به شکل مایعی روغنی یا بی‌رنگ است. طرز تهیه رزین پلی استر غیر اشباع از واکنش پلی تراکم بین پلی اسیدها و پلی الکل‌ها حاصل می آید. از خواص رزین پلی استر غیر اشباع در صنعت می توان به نسبت استحکام به وزن بالای آن اشاره کرد. تولید کنندگان رزین پلی استر غیر اشباع در ایران و کشور های دیگر اقدام به تولید این محصول با قیمت بالا نموده اند. برای خرید رزین پلی استر غیر اشباع می توان به سایت های معتبر فروش مواد شیمیایی صنعتی مراجعه نمود. قیمت رزین پلی استر غیر اشباع با توجه به برند تجاری محصول متفاوت خواهد بود. کاربرد رزین پلی استر غیر اشباع در صنعت موجب استفاده های روز افزون این ماده شده است.
در ادامه این مطلب از جهان شیمی فیزیک به بررسی نحوه استفاده از رزین پلی استر غیر اشباع و کاربرد های آن در صنعت می پردازیم. با ما همراه باشید تا بیشتر با این ماده صنعتی آشنا شوید.
پلی استر چیست
پلی استرها درواقع دسته بزرگی از رزین های سنتزی بوده و به دو گروه پلی استر های اشباع (ترموپلاستیک) و پلی استر های غیر اشباع (ترموست) طبقه بندی شده اند. انواع اشباع یا گرمانرم ها مولکول هایی خطی هستند که شاخه های جانبی کمی دارند. این ترکیبات هنگام حرارت دهی ذوب و در هنگام سرد کردن به فرم جامد در خواهند آمد. اما پلی استرهای غیر اشباع ترکیباتی هستند که در هنگام حرارت دهی ذوب نشده و به صورت برگشت ناپذیر در دماهای خیلی بالا تجزیه می شوند. پلی استرهای غیراشباع ترکیباتی پلیمری محسوب شده و مایعات ویسکوز با وزن مولکولی متوسط و پایین همراه با اتصالات عرضی، پیش پلیمرهای آن ها هستند.
رزین پلی استر غیر اشباع (UPR) چیست
رزینهای پلی استر غیر اشباع رزین هایی گرما سخت هستند که قابلیت پخت از حالت مایع به جامد را در صورت فراهم بودن شرایط مطلوب دارند. انواع رزین های پلی استر غیر اشباع از پر مصرف ترین انواع رزین در دنیا محسوب می شوند. در این رزین ها زنجیر اصلی پلیمری از اتصالات استری تشکیل شده است و از واکنش تراکمی ترکیب الکلی و اسیدی چند عاملی به دست می آیند. مجموعه کاملی از انواع رزین ها که برای کاربردهای مختلف مناسب هستند توسط کنترل طراحی، کنترل اسیدهای اشباع و غیر اشباع، کاتالیست، شرایط دما و زمان واکنش تولید می شوند. این رزین با مونومر استایرن رقیق شده و خود نیز در فرآیند پخت شرکت می کند و به ایجاد اتصالات عرضی منجر می گردد.
طرز تهیه رزین پلی استر غیر اشباع (UPR)
پخت رزینهای پلی استر غیر اشباع درواقع نوعی پلیمریزاسیون رادیکالی است که طی آن پراکسایدهای آلی به عنوان شروع کننده رادیکالی مورد استفاده قرار گرفته و با تجزیه پراکسایدها، رادیکال های آزاد حاصل می آیند. تجزیه پراکسایدها از طریق شتاب‌دهنده یا حرارت یا هر دو آن‌ها باهم رخ خواهد داد. شتاب‌دهنده‌ها محلولی از نمک فلزاتی چون اکتوات کبالت (Cobalt Octoate) با غلظت ۱ تا ۱۰ هستند. یون های کبالت با پراکسایدها در یک واکنش کاهشی وارد واکنش شده و آن را به رادیکال آزاد تبدیل می نمایند.
پخت رزین پلی استر غیر اشباع (UPR)
پس از مخلوط شتاب‌دهنده ها و شروع کننده، مولکول رادیکالی شده به پیوند های دوگانه مولکول استایرن یا پیوندهای دوگانه پلیمر رزین حمله کرده و موجب رادیکالی شدن مولکول های پلیمری خواهد شد. در ادامه این مولکول ها با هم واکنش داده و شبکه ای سه بعدی ایجاد خواهند نمود. بعد از گذشت مدت زمانی رزین به حالت ژله ای نزدیک می گردد. توجه شود که پیش از رسیدن به حالت ژله ای، رزین قابل استفاده و فرآیند پذیر است. اما پس از این نقطه قابلیت فرآیند پذیری خود را از دست داده و به حالت جامد نزدیک می شود. این واکنش یک فرآیند گرما زا است و بنابراین دمای مخلوط به تدریج پس از افزودن شتاب‌دهنده و شروع‌کننده زیادتر می شود.
این فرآیند تا زمانی که رزین به پیک دمایی خود برسد ادامه می یابد. پس از رسیدن به پیک گرمایی دمای رزین رو به کاهش می نهد. درواقع این پلیمریزاسیون به قدری آهسته است که سرعت تولید حرارت از سرعت انتقال آن کندتر است. توجه شود که این پایان فرآیند پخت نبوده و فرآیند پخت همچنان ادامه خواهد یافت. این فرآیند به تدریج آهسته تر شده تا شبکه پلیمری نهایی تشکیل و محصول جامد به دست آید. فرآیند پخت پلی استر غیر اشباع را می توان به دو نوع تقسیم بندی نمود.
پخت در دمای محیط
نحوه پخت پلی استر غیراشباع در دمای محیط به دو روش زیر صورت می پذیرد.
- در روش اول کبالت به عنوان شتاب‌دهنده و متیل اتیل کتون پراکساید به عنوان شروع کننده مورد استفاده قرار می گیرد.
- در روش دوم به عنوان شتاب‌دهنده از یک آمین نوع سوم همچون دی متیل آنیلین، دی متیل پارا تولوئیدین و.. استفاده می شود. بنزوئیل پراکساید نیز در این روش به عنوان شروع کننده به کار می‌رود.
پخت پلی استر غیر اشباع در دمای بالا
استفاده از دماهای بالا یعنی ۸۰ تا ۱۶۰ درجه سانتی گراد دیگر روش پخت پلی استر غیراشباع است که برای تجزیه پراکساید لازم است. در این روش از پراکسایدهایی استفاده می شود که در دمای بالا فعال خواهند شد. این پراکسایدها می‌توانند از خانواده Preester یا preketal باشند. از شتاب‌دهنده کبالت می‌توان برای کمک به پخت رزین و تسریع آن استفاده نمود. اغلب ترکیب پلی استر غیر اشباع با این پراکسایدها عمر مفید قابل قبولی را در دمای محیط ارائه می دهد. در شرایطی که لازم باشد رزین با پراکساید مخلوط شود و مدتی در انبار بماند، می توان از این پراکسایدها استفاده کرد.
انواع رزین پلی استر غیر اشباع (UPR)
در بازار جهانی رزینهای پلی استر غیراشباع به سه نوع اورتوفتالیک، ایزوفتالیک و دی سیکلوپنتادیین (DCPD) طبقه بندی شده اند. بخش اورتوفتالیک در سال ۲۰۱۹ به دلیل خواص سودمندی همانند مقاومت شیمیایی مطلوب، مقاومت در مقابل خوردگی، انعطاف‌پذیری و دوام مناسب در بازار برتری یافته است. از این انواع در صنایع خودروسازی، صنایع دریایی و ساختمانی بسیار استفاده می‌شود.
درواقع گسترش صنایع خودروسازی، دریایی و هوافضا موجب رشد بازار رزینهای پلی استر غیر اشباع شده و به گونه ای از آن حمایت می کنند.
انواع ایزوفتالیک از تقاضای بالایی در بازار برخوردار بوده و برای تولید فایبرگلاس تقاضای آن رشد قابل توجهی را نشان داده است. رزین های ایزوفتالیک دارای خواص انعطاف پذیری بهتر، مقاومت خوردگی و مقاومت شیمیایی مطلوبی هستند. این خواص آن ها را به نوعی ماده ایده آل برای کاربرد در فایبرگلاس مورد استفاده در صنعت حمل و نقل مبدل ساخته است.
ویژگی رزین پلی استر غیر اشباع ارتوفتالیک
رزین های پلی استر غیر اشباع از کاربرد های صنعتی مختلفی برخوردارند. این کاربرد ها به دلیل ویژگی ها و خواص منحصر به فرد آن هاست. در ادامه به ویژگی‌های اصلی رزین پلی استر ارتوفتالیک اشاره شده است.
- انقباض خطی ضعیفی دارند.
- دارای تر شوندگی عالی الیاف و بارها هستند.
- از اتصال متقابل سرد با افزودن هاردنر برخوردارند.
- دارای خواص تیکسوتروپیک هستند.
- پس از اتصال متقابل جامد می شوند.
- دارای سبکی استثنایی هستند.
- سختی مطلوبی دارند.
- عایق های الکتریکی خوبی هستند.
- در برابر تغییرات دما از پایداری ابعادی برخوردارند.
- نسبت استحکام به وزن بالایی دارند (بالاتر از فولاد).
- در برابر مواد شیمیایی مقاوم هستند.
- پرداخت سطح عالی دارند.
- ترکیباتی آب‌گریزند.
- در برابر سایش و دمای بالا مقاوم هستند.
- از مقاومت مکانیکی خوبی برخوردارند.
کاربرد رزین پلی استر غیر اشباع (UPR)
- کاربرد در صنایع ساختمانی، آب و فاضلاب
از این محصولات در تولید انواع کفپوش، لوله هایFRP وGRP، مخازن آب و تحت فشار، تولید لوازم بهداشتی و… بهره برده می شود.
- صنایع دریایی
این محصولات در قایق ها، شناور های باری و… کاربردی گسترده دارند.
- کاربرد در صنعت حمل و نقل
این محصولات پلیمری را می توان در کامیون ها، اتاق های پیش ساخته، ضربه گیر های جلو و عقب وسایل حمل‌ونقل همچون کامیون مورد استفاده قرار داد.
- استفاده از رزینهای پلی‌استر غیر اشباع در صنعت الکترونیک
در این صنعت در تولید پوشش های عایق با مقاومت حرارتی بالا از این ترکیبات بهره برده می شود.
مزایا استفاده از رزین های پلی استر غیر اشباع
این محصول دوام عالی و طولانی مدتی در مقابل آب دارد. بنابراین می توان از آن در صنعت دریایی و ساخت قایق، به عنوان سیستم ضد آب و محافظت از ساختارها استفاده نمود. مقاومت شیمیایی بالای این محصول آن را در برابر طیف وسیعی از مواد مانند اسید یا روغن های گیاهی محافظت می کند. این ماده در بسیاری از سیستم های پوشش و پوشش رزین کاربرد دارد. رزین پلی استر غیر اشباع در برابر شرایط شدید آب و هوایی همچون برف، یخ، باد و باران شدید، حرارت بالا و اشعه ماورا UV بنفش مقاومت مطلوبی دارد. این محصول از ظرفیت طویل شدن بسیار خوبی برخوردار بوده و وقتی در کامپوزیت ها استفاده شود، ساختاری ۳ برابر انعطاف پذیرتر از ساختار فیبر کربن حاصل می آید. بعلاوه این محصول از بیشتر رزین های موجود در بازار ارزان‌تر است.
مضرات رزین پلی استر چیست
- انواع رزین های پلی استر نسبت به سایر رزین ها و سیستم های رزینی از محدودیت هایی برخوردارند.
- این ترکیبات از خواص مکانیکی پایین برخوردارند. برای مثال رزین پلی استر غیر اشباع انعطاف پذیرتر از رزین اپوکسی است؛ اما سخت تر است.
- این ترکیبات جمع شدگی بالاتری دارند. البته با افزودن اجزای ترموپلاستیک می توان این عیب را کاهش داد.
- این ترکیبات بوی استایرن شدیدی دارند.
- مخلوط کردن آن ها کمی سخت تر از سایر رزین ها همچون اپوکسی دو بخشی است.
- توجه شود که این مواد برای چسباندن بسیاری از بسترها همچون فولاد مناسب نبوده، مگر اینکه آغازگر به کار رود.
- رزین پخت شده به اندازه رزین اپوکسی (بر اساس وزن) قوی نیست.
خطرات و ایمنی رزین پلی استر غیر اشباع (UPR)
این ماده در حین تولید به دلیل مواد به کار رفته و در صورت عدم استفاده از حفاظت مناسب می‌تواند خطراتی را برای ایمنی ایجاد کند. برای کاهش این خطرات می توان رزین بازدارنده شعله را به کار برد.
مقادیر زیادی از کامپوزیت های پایه رزین پلی استر سالانه به محل دفن زباله فرستاده می‌شوند. بعلاوه مقدار زباله ها نیز در حال افزایش هستند. البته تلاش هایی جهت بازیافت این مواد مانند بازیابی کاتالیزور یا استفاده از تخریب گلیکول صورت گرفته است.
تفاوت رزین های پلی استر غیر اشباع و اشباع
بر اساس ماهیت شیمیایی دو نوع رزین پلی استر وجود دارد. شکل اشباع و غیراشباع انواعی از رزینهای پلی استر هستند. تفاوت اصلی بین این رزین های پلی استر این است که انواع اشباع در زنجیره اصلی خود پیوند دوگانه ندارند، بنابراین هیچ عامل غیراشباع در این پلیمر نمی‌باشد. اما رزین پلی استر غیراشباع در زنجیره اصلی دارای پیوند دوگانه هستند. رزین های پلی استر غیراشباع از رایج ترین انواع رزین بوده و دارای پیوندهای دوگانه در ساختار اصلی خود هستند و این تفاوت کلیدی بین این دو نوع رزین است.
هر دو نوع این رزینهای پلی استر را می توان از واکنش کندانسیون تولید نمود. اما تفاوت تولیدشان در این است که در تولید رزینهای پلی استر اشباع، واکنش اسیدها و گلیکول‌ها با مقادیر بالای گلیکول صورت می پذیرد. در تولید رزین غیراشباع واکنش بین اسیدهای دی کربوکسیلیک اشباع نشده رخ می دهد.
تفاوت در کاربرد از دیگر تفاوت های آن‌هاست. بیشترین کاربرد رزین اشباع در تولید پوشش های کویل صورت می پذیرد. رزین های غیراشباع نیز در تولید قالب‌های ورقه ای و بالک، چاپگرهای لیزری و… کاربرد دارند.
خرید رزین پلی استر غیر اشباع (UPR)
خرید و فروش رزین های پلی استر غیراشباع در بازار بسیار صورت می پذیرد. زیرا این مواد در بسیاری از صنایع کاربرد دارند. قیمت رزین های پلی استر غیراشباع تحت تاثیر انواع آن‌ها قرار دارد. شرکت تولید کننده و کیفیت محصول نیز از دیگر موارد کاربرد رزین های غیراشباع محسوب می شوند. صنایع می توانند برای خرید رزین های پلی استر غیر اشباع به سایت های معتبر فروش مواد شیمیایی مراجعه نموده و این محصول را در انواع مختلف و مورد نیاز خریداری نمایند.
سخن آخر
در این مطلب از جهان شیمی فیزیک به بررسی رزین های پلی استر غیراشباع و موارد استفاده از آن ها پرداختیم. رزین های پلی استر غیراشباع با انواع اشباع تفاوت‌های را دارند که در این مطلب به آن ها پرداختیم. انواع رزین های پلی استر غیراشباع توسط شرکت های مختلفی تولید و عرضه می شوند. خواص و ویژگی رزین های پلی استر غیراشباع موجب استفاده گسترده از آن شده است.
