رزین های صنعتی و پرکاربردترین مواد شیمیایی در ساخت آن

به گزارش بازار، رزین های صنعتی مواد همه کاره ای هستند که در صنایع مختلف از خودروسازی و هوافضا گرفته تا الکترونیک و بسته بندی نقش حیاتی ایفا می کنند. آنها به دلیل خواص منحصر به فرد خود مانند چسبندگی عالی، مقاومت شیمیایی، دوام و پایداری حرارتی به طور گسترده به عنوان چسب، پوشش، چسب، کامپوزیت و سایر کاربردها استفاده می شوند. رزین های صنعتی معمولاً از طیف وسیعی از مواد شیمیایی سنتز می شوند که بر اساس ویژگی های خاص و الزامات عملکردی آنها با دقت انتخاب می شوند. در این مقاله به بررسی مواد شیمیایی کلیدی مورد استفاده در تولید رزین های صنعتی و کاربرد آنها در صنایع مختلف می پردازیم.

رزین های اپوکسی

رزین های اپوکسی به دلیل خاصیت چسبندگی استثنایی، استحکام مکانیکی بالا و مقاومت شیمیایی عالی یکی از پرکاربردترین انواع رزین های صنعتی هستند. آنها معمولاً در پوشش ها، چسب ها، کامپوزیت ها و سایر کاربردها استفاده می شوند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های اپوکسی مونومرهای اپوکسید و عوامل پخت هستند.

مونومرهای اپوکسی: مونومرهای اپوکسی که به رزین های اپوکسی نیز معروف هستند، بلوک های اولیه سازنده رزین های اپوکسی هستند. آنها معمولاً از واکنش بین اپی کلروهیدرین، که از پروپیلن مشتق شده است، و بیسفنول A، بیسفنول F یا سایر فنل ها به دست می آیند. این مونومرها دارای یک ساختار حلقه سه عضوی منحصر به فرد هستند که حاوی یک اتم اکسیژن است که بسیار واکنش پذیر است و امکان اتصال متقابل را در طول فرآیند پخت فراهم می کند.

عوامل پخت: عوامل پخت مواد شیمیایی هستند که برای سخت کردن رزین های اپوکسی با شروع واکنش اتصال متقابل با مونومرهای اپوکسید استفاده می شوند. آنها معمولاً آمین ها، انیدریدها یا سایر ترکیباتی هستند که با گروه های اپوکسید واکنش می دهند و پیوندهای کووالانسی تشکیل می دهند و در نتیجه ساختار شبکه ای با خواص مکانیکی بهبود یافته ایجاد می شود. عوامل پخت متداول برای رزین های اپوکسی شامل دی آمینو دی فنیل سولفون (DDS)، پلی آمین ها و انیدریدهای آلیفاتیک و آروماتیک هستند.

رزین های پلی استر

رزین های پلی استر یکی دیگر از انواع مهم رزین های صنعتی هستند که به طور گسترده در کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها و کامپوزیت ها استفاده می شوند. آنها به دلیل خواص مکانیکی خوب، مقاومت در برابر مواد شیمیایی و اشعه ماوراء بنفش و خواص عایق الکتریکی عالی شناخته شده اند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های پلی استر پلی ال ها و اسیدهای دی کربوکسیلیک هستند.

پلی ال ها: پلی ال ها الکل هایی هستند که حاوی چندین گروه هیدروکسیل هستند و به عنوان ماده پایه رزین های پلی استر استفاده می شوند. آنها معمولاً از پلیمریزاسیون اکسید اتیلن، اکسید پروپیلن یا سایر مونومرها به دست می آیند. پلی ال های رایج مورد استفاده در رزین های پلی استر عبارتند از اتیلن گلیکول، پروپیلن گلیکول، نئوپنتیل گلیکول و دی اتیلن گلیکول.

اسیدهای دی کربوکسیلیک: اسیدهای دی کربوکسیلیک اسیدهای آلی هستند که دارای دو گروه کربوکسیل هستند و به عنوان جزء اسیدی رزین های پلی استر استفاده می شوند.

آنها معمولاً از اکسیداسیون مواد شیمیایی مشتق شده از نفت یا منابع زیستی به دست می آیند. اسیدهای دی کربوکسیلیک رایج مورد استفاده در رزین های پلی استر عبارتند از مالئیک اسید، فتالیک اسید، ایزوفتالیک اسید و اسید آدیپیک.

رزین های فنولیک

 رزین های فنولیک که به رزین های فنل فرمالدئیدی نیز معروف هستند، نوعی رزین ترموست هستند که به طور گسترده در کاربردهایی که نیاز به مقاومت حرارتی بالا، عایق الکتریکی و مقاومت عالی در برابر آتش دارند، استفاده می شود. آنها معمولا در پوشش ها، لمینت ها و کامپوزیت ها استفاده می شوند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های فنلی فنل و فرمالدئید هستند.

فنل: فنل که با نام اسید کربولیک نیز شناخته می شود، یک ترکیب معطر است که از تقطیر قطران زغال سنگ یا نفت به دست می آید. 

منابع این یک جزء کلیدی در سنتز رزین‌های فنلی است، زیرا گروه‌های عاملی فنلی را فراهم می‌کند که با فرمالدئید واکنش می‌دهند تا یک ساختار شبکه‌ای متقابل ایجاد کنند. فنل معمولاً از طریق هیدرولیز کومن یا بنزن و به دنبال آن اکسیداسیون و خالص سازی به دست می آید.

فرمالدئید: فرمالدئید یک ترکیب بسیار واکنش پذیر و همه کاره است که به عنوان یک عامل اتصال عرضی در سنتز رزین های فنلی استفاده می شود. معمولاً از اکسیداسیون متانول که از منابع گاز طبیعی یا زیست توده به دست می آید، به دست می آید. فرمالدئید با فنل واکنش می دهد و پل های متیلن را تشکیل می دهد که مسئول پایداری حرارتی عالی و خواص مکانیکی رزین های فنلی هستند.

بیشتر بخوانید: خرید مواد شیمیایی اولیه رنگ و رزین از اکسیزان

رزین های پلی یورتان

 رزین های پلی اورتان که به رزین های یورتان نیز معروف هستند، نوعی رزین همه کاره هستند که به طور گسترده در کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها، فوم ها و الاستومرها استفاده می شود. آنها به دلیل انعطاف پذیری عالی، دوام و مقاومت شیمیایی خود شناخته شده اند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های پلی یورتان ایزوسیانات ها و پلی ال ها هستند.

ایزوسیانات ها: ایزوسیانات ها ترکیبات بسیار واکنش پذیری هستند که حاوی یک گروه ایزوسیانات (-NCO) هستند و به عنوان عوامل اتصال عرضی در سنتز رزین های پلی یورتان استفاده می شوند. آنها معمولاً از واکنش بین آمین ها و فسژن یا از هیدرولیز کربونیل کلریدها به دست می آیند. ایزوسیانات های رایج مورد استفاده در رزین های پلی یورتان شامل تولوئن دی ایزوسیانات (TDI)، متیلن دی فنیل دی ایزوسیانات (MDI) و هگزامتیلن دی ایزوسیانات (HDI).

پلی ال ها: پلی ال ها مشابه آنهایی که در رزین های پلی استر استفاده می شوند، در سنتز رزین های پلی اورتان نیز به عنوان ماده پایه استفاده می شوند. آنها معمولاً از پلیمریزاسیون اکسید اتیلن، اکسید پروپیلن یا سایر مونومرها به دست می آیند.

پلی ال های رایج مورد استفاده در رزین های پلی یورتان شامل پلی استر پلی استر، پلی اتر پلی اتر و پلی کربنات پلی ال.

رزین های وینیل

رزین های وینیل که به عنوان پلیمرهای وینیل نیز شناخته می شوند، نوعی رزین ترموپلاستیک هستند که به طور گسترده در کاربردهایی مانند پوشش، چسب و فیلم استفاده می شود. آنها به دلیل شفافیت عالی، مقاومت شیمیایی و سمیت کم شناخته شده اند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های وینیل مونومرهای وینیل هستند.

مونومرهای وینیل: مونومرهای وینیل ترکیبات اشباع نشده ای هستند که دارای یک گروه وینیل (-CH=CH۲) هستند و به عنوان بلوک های ساختمانی برای رزین های وینیل استفاده می شوند. آنها معمولاً از پلیمریزاسیون مواد پتروشیمی مانند اتیلن، پروپیلن و وینیل کلرید از طریق تکنیک های مختلف پلیمریزاسیون مانند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد، پلیمریزاسیون امولسیونی و پلیمریزاسیون سوسپانسیون به دست می آیند. مونومرهای رایج وینیل مورد استفاده در رزین های وینیل عبارتند از وینیل استات، وینیل کلرید و وینیلیدین کلرید.

رزین های اکریلیک

رزین های اکریلیک که به پلیمرهای اکریلیک نیز معروف هستند، نوعی رزین ترموپلاستیک هستند که به طور گسترده در کاربردهایی مانند پوشش، چسب و پلاستیک استفاده می شود. آنها به دلیل آب و هوای عالی، شفافیت و چسبندگی به بسترهای مختلف شناخته شده اند. اجزای اصلی شیمیایی مورد استفاده در سنتز رزین های اکریلیک مونومرهای اکریلیک هستند.

مونومرهای اکریلیک: مونومرهای اکریلیک ترکیبات غیر اشباع هستند که حاوی یک گروه اکریلیک (-CH۲=CHCO۲R) هستند و به عنوان بلوک های ساختمانی برای رزین های اکریلیک استفاده می شوند. آنها معمولاً از پلیمریزاسیون اسید اکریلیک یا متاکریلیک اسید که از مواد پتروشیمی مانند پروپیلن یا طبیعی به دست می آیند به دست می آیند.

 منابعی مانند روغن های گیاهی مونومرهای اکریلیک را می توان از طریق استری کردن اسید اکریلیک یا متاکریلیک اسید با الکل ها نیز سنتز کرد. مونومرهای رایج اکریلیک مورد استفاده در رزین های اکریلیک عبارتند از متیل متاکریلات (MMA)، اتیل متاکریلات (EMA) و بوتیل آکریلات (BA).

رزین های اپوکسی

رزین های اپوکسی نوعی از رزین های ترموست هستند که به طور گسترده در کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها، کامپوزیت ها و الکترونیک استفاده می شود. آنها به دلیل چسبندگی عالی، مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی معروف هستند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های اپوکسی مونومرهای اپوکسید و عوامل پخت هستند.

مونومرهای اپوکسید: مونومرهای اپوکسی که به رزین های اپوکسی یا مونومرهای اپوکسی نیز معروف هستند، حاوی یک یا چند گروه اپوکسید (-CH۲O-CH-) هستند و به عنوان ماده پایه در رزین های اپوکسی استفاده می شوند. آنها معمولاً از طریق واکنش بین اپی کلروهیدرین و بیسفنول A یا سایر الکل ها به دست می آیند. مونومرهای اپوکسید را می توان از طریق اپوکسیداسیون الفین ها یا با روش های دیگر نیز سنتز کرد. مونومرهای رایج اپوکسید مورد استفاده در رزین های اپوکسی شامل دی گلیسیدیل اتر بیسفنول A (DGEBA)، دی گلیسیدیل اتر بیسفنول F (DGEBF) و رزین های اپوکسی نوولاک می باشد.

عوامل پخت: عوامل پخت که به عنوان سخت کننده ها یا اتصال دهنده های عرضی نیز شناخته می شوند، مواد شیمیایی هستند که برای شروع واکنش اتصال عرضی مونومرهای اپوکسید برای تشکیل ساختار شبکه ای متقابل در رزین های اپوکسی استفاده می شوند. عوامل پخت با گروه‌های اپوکسید مونومرهای اپوکسی واکنش داده و پیوندهای کووالانسی تشکیل می‌دهند و در نتیجه شبکه‌ای سه بعدی و بسیار متقاطع با خواص مکانیکی و شیمیایی عالی تشکیل می‌دهند. عوامل پخت متداول مورد استفاده در رزین های اپوکسی شامل آمین ها، انیدریدها و فنل ها هستند.

رزین های سیلیکونی

رزین های سیلیکونی که با نام پلی سیلوکسان نیز شناخته می شوند، نوعی رزین مصنوعی هستند که بر پایه ستون فقرات سیلیکون-اکسیژن ساخته شده اند. آنها به دلیل مقاومت عالی در برابر حرارت، خواص عایق الکتریکی و قابلیت آب و هوا شناخته شده اند و برای کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها و درزگیرها در محیط های سخت مناسب هستند. اجزای شیمیایی اصلی مورد استفاده در سنتز رزین های سیلیکونی سیلان ها و سیلوکسان ها هستند.

سیلان ها: سیلان ها ترکیبات آلی هستند که حاوی اتم سیلیکون هستند و به عنوان بلوک های ساختمانی رزین های سیلیکونی استفاده می شوند. آنها معمولاً از واکنش بین تتراکلرید سیلیکون و ترکیبات آلی مانند آلکوکسی سیلان ها یا هالوسیلان ها به دست می آیند. سیلان ها را می توان از طریق روش های دیگری مانند هیدروسیلیلاسیون الفین ها یا احیای هالیدهای سیلیکون نیز سنتز کرد. سیلان های رایج مورد استفاده در رزین های سیلیکونی شامل متیل تری متوکسی سیلان، فنیل تری متوکسی سیلان و وینیل تری متوکسی سیلان هستند.

سیلوکسان ها: سیلوکسان ها پلیمرهایی هستند که بر پایه ستون فقرات سیلیکون-اکسیژن ساخته شده اند و به عنوان ماده پایه در رزین های سیلیکونی استفاده می شوند. آنها معمولاً از طریق هیدرولیز و تراکم سیلان ها به دست می آیند که منجر به تشکیل یک ساختار شبکه سه بعدی و بسیار متقابل می شود. سیلوکسان‌ها را می‌توان از طریق روش‌های دیگری مانند پلیمریزاسیون حلقه‌باز سیلوکسان‌های حلقوی یا کوپلیمریزاسیون سیلان‌ها با سایر مونومرها نیز سنتز کرد. سیلوکسان های رایج مورد استفاده در رزین های سیلیکونی شامل پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS)، پلی متیل فنیل سیلوکسان (PMPS) و پلی دی فنیل سیلوکسان (PDPS) می باشد.

نتیجه‌گیری

رزین‌های صنعتی و مواد شیمیایی نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می‌کنند و ویژگی‌های ضروری از جمله چسبندگی، دوام، مقاومت در برابر حرارت، عایق الکتریکی و مقاومت شیمیایی را به محصولات نهایی ارائه می‌کنند. آنها در کاربردهای متنوعی از پوشش ها، چسب ها، کامپوزیت ها، درزگیرها و غیره استفاده می شوند. انتخاب مواد شیمیایی و مواد مناسب برای ساخت رزین های صنعتی به نیازهای خاص کاربرد و خواص مطلوب محصول نهایی بستگی دارد.

در این مقاله به برخی از پرکاربردترین مواد شیمیایی در تولید رزین های صنعتی پرداخته ایم که عبارتند از:

1. پتروشیمی ها مانند استایرن، وینیل کلرید و پروپیلن که به عنوان بلوک های ساختمانی برای انواع رزین ها از جمله رزین های پلی استر، رزین های وینیل استر و رزین های پلی پروپیلن استفاده می شود.
2. رزین های فنولیک که از فنل و فرمالدئید سنتز می شوند و به دلیل مقاومت عالی در برابر حرارت، عایق الکتریکی و خواص ضد شعله معروف هستند. آنها به طور گسترده در کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها، لمینت ها و ترکیبات قالب گیری استفاده می شوند.
3. پیش سازهای پلی اورتان مانند ایزوسیانات ها و پلی ال ها که در تولید رزین های پلی یورتان استفاده می شود. پلی یورتان ها رزین های همه کاره ای هستند که می توانند در طیف وسیعی از کاربردها از جمله پوشش ها، چسب ها، فوم ها، الاستومرها و غیره استفاده شوند.
4. مونومرهای اکریلیک که از اکریلیک اسید یا متاکریلیک اسید به دست می آیند و در تولید رزین های اکریلیک استفاده می شوند. رزین های اکریلیک به دلیل مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش و شفافیت نوری شناخته شده اند که آنها را برای کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها و فیلم های نوری مناسب می کند.
5. رزین های اپوکسی که رزین های ترموست هستند که در پوشش ها، چسب ها، کامپوزیت ها و الکترونیک کاربرد فراوانی دارند. آنها به دلیل چسبندگی عالی، مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی معروف هستند. رزین های اپوکسی از مونومرهای اپوکسید و عوامل پخت مانند آمین ها، انیدریدها و فنل ها سنتز می شوند.
6. رزین های سیلیکونی، که بر اساس ستون فقرات سیلیکون-اکسیژن ساخته شده اند و به دلیل مقاومت عالی در برابر حرارت، خواص عایق الکتریکی و قابلیت آب و هوا شناخته شده اند. رزین های سیلیکونی از سیلان ها و سیلوکسان ها که ترکیبات آلی حاوی اتم های سیلیکون هستند، سنتز می شوند. آنها در کاربردهایی مانند پوشش ها، چسب ها و درزگیرها در محیط های سخت استفاده می شوند.

انتخاب رزین های صنعتی

انتخاب رزین های صنعتی و مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید آنها به عواملی مانند الزامات کاربردی خاص، خواص مطلوب محصول نهایی و ملاحظات هزینه بستگی دارد. تولیدکنندگان باید به دقت مواد و مواد شیمیایی مناسب را انتخاب کنند تا اطمینان حاصل شود که رزین حاصل با ویژگی های عملکردی مورد نظر مطابقت دارد. علاوه بر این، ملاحظات نظارتی و زیست محیطی مانند مقررات ایمنی، بهداشت و محیط زیست نیز باید در انتخاب و استفاده از این مواد شیمیایی در نظر گرفته شود.

بیشتر بخوانید: معرفی انواع رنگ صنعتی و مواد اولیه مورد نیاز ساخت آن

در نتیجه، رزین های صنعتی و مواد شیمیایی نقش مهمی در صنایع مختلف ایفا می کنند و خواص ضروری را برای محصولات نهایی فراهم می کنند. پتروشیمی ها، رزین های فنلی، پیش سازهای پلی اورتان، مونومرهای اکریلیک، رزین های اپوکسی و رزین های سیلیکونی از رایج ترین مواد شیمیایی مورد استفاده در تولید رزین های صنعتی هستند.