بخشی از مقاله
مهمترين جزء يك پوشش ، رزين آن است . نوع رزين يا پليمر به قدري مهم است كه رنگ را برحسب آن نامگذاري و مي فروشند . پوشش الكيدي يا اپوكسي براي همه آشناست ولي كسي تا به حال نام پوشش دي اكسيد تيتانيم يا متيل اتيل كتون به گوشش نخورده است . در اين فصل ، انواع رزين يا پليمرهاي مورد استفاده در پوشش بهمراه نقاط ضعف و قوت آنها بحث مي شود . حتي در يك خانواده پوشش ، ممكن است پوششهاي با خواص فيزيكي و شيميايي كاملاً متفاوت وجود داشته باشد . يكي از جذابيتهاي علم پليمر ، گسترده بودن آن است مثلاً تغييرات جزئي در ساختار مونومر يك اكريليك ، پليمري با خواص كاملاً متفاوت ايجاد خواهد كرد. اپوكسي ممكن است سخت و شكننده يا نسبتاً نرم و انعطاف پذير باشد . در اين بحث هاي كلي بايستي مواظب استثناها بود .
رزين ها و روغن هاي طبيعي :
قرنها است كه از اين مواد براي ساخت پوشش تزئيني و محافظ استفاده مي شود . اين مواد از منابع طبيعي نظير باقيمانده گياهان ، حيوانات و فسيلها بدست مي آيند . هر چند روغنهايي مثل روغن بزرك يا روغن ماهي ، رزينهاي طبيعي هستند ولي به صورت جداگانه توضيح داده مي شوند .
رزين هاي طبيعي :
بسياري از رزينها طبيعي از شيره درختان حاصل مي شوند كه براي حفاظت درخت در برابر بريدگيها و زخمها از آن تراوش مي نمايد . بسياري از آنها داراي گروه عامل كربوكسيل و اسيدي هستند كه اسيدي بودن آن برحسب عدد اسيد بيان مي شود (ميليگرم هيدروكسيد پتاسيم لازم براي خنثي كردن اسيد يك گرم رزين). رزين هاي طبيعي معمولاً وزن ملكولي نسبتاً بالا و در حالت خالص در دماي اطاق ، جامدند ، اغلب براي توليد روغن جلا ، آنها را با مقادير مختلف روغن نباتي ، حرارت مي دهند. رزين طبيعي باعث سختي ، جلا ، مقاومت در برابر رطوبت و بهبود زمان خشك شدن مي شود در حاليكه روغن نباتي باعث انعطاف پذيري و دوام مي شود .
المي ، كوپال ، دامار و روسين نمونه هايي از رزين هاي طبيعي هستند كه از درختان ، گياهان و فسيلها بدست مي آيند .
المي رزين نرم داراي محدوده ذوب C 120 – 80 و عدد اسيد پايين (35 - 20) است كه از درختي در فيليپين بدست مي آيد . با بسياري از رزينها و حلالها سازگار است و به لعاب و جلا ، انعطاف پذيري مي بخشد .
بر خلاف المي ،كوپال ماده سخت داراي وزن ملكولي بالا و دماي ذوب بالا (C 149) است و عدد اسيد آن در انواع نيوزيلندي 50 و در انواع آفريقاي مركزي 140 است . داراي مواد فسيل شده كه از درختان مختلف TROPICAL بدست مي آيد مي باشد كه اگر تحت دما و فشار ، تقطير نشود كاربرد كمي خواهد داشت . پس از تقطير ، جلاهاي با دوام و مقاومت اتمسفري عالي توليد مي نمايد . كوپال مانيلي كه در فيليپين يا هند شرقي بدست مي آيد فسيل نيست بلكه از Tapping درختان زنده بدست مي آيد كه تا حدي نرمتر از كوپال فسيلي و در الكل قابل حل است . انواع فسيلي سخت تر نيز در دسترس مي باشد .
دامار رزين نسبتاً نرمي با محدوده ذوب C113 – 70 و عدد اسيد پايين (30 - 20) است . دامار از درختان خاصي در هند شرقي بدست مي آيد و حتي در حلالهاي هيدروكربني ضعيف نيز قابل حل است .
اين ماده براي جلاها ، لعاب هاي نيتروسلولزي و حتي به عنوان اصلاح كننده در پوشش هاي الكيدي خاصي استفاده مي شود . دامار براقيت و دوام رنگ را بهبود مي بخشد.
روسين كه به كولوفوني نيز معروف است يكي از كاربردي ترين رزين هاي طبيعي است كه داراي نقطه ذوب حدود C80 است . بسيار اسيدي( داراي عدد اسيد 180 - 150) و در الكل و هيدروكربنها قابل حل است . از Pine درختان تراوش مي شود و بصورت DOMESTICALLY مي تواند بدست آيد . از نظرشيميايي داراي مشتقات فنان ترين (هيدروكربن آروماتيك چند هسته اي) نظير اسيد ابتيك (شكل 5-1)است.
روسين معمولاً مقاومت ضعيفي در برابر آب و قلياها دارد ، با گذشت زمان اكسيد مي شود تا حدي TACKY است . بخاطر اين نواقص ، اغلب از روسين بعنوان PRECURSOR در ساخت ديگر رزين ها استفاده مي شود . وقتي روسين با گليسرول يا ديگر الكل هاي پلي هيدريك واكنش بدهد به محصولي بنام GUM استري تبديل مي شود كه ماده اي سخت و براي توليد جلا از آن استفاده مي شود . واكنش ، بين گروه اسيدكربوكسيليك (- COOH) روسين و گروه هيدروكسيل گليسرول براي توليد استر با وزن ملكولي بالاتر ، انجام مي پذيرد.
وقتي روسين با ايندريك مالئيك (شكل 5-2) و سپس با گليسرول (شكل5-3) واكنش بدهد استرهاي مالئيك روسيني ايجاد مي شود . عدم اشباع CONJUGATED روسين اوليه حذف مي گردد بنابراين دوام رنگ بيشتر مي شود و محصول كه داراي وزن ملكولي بالاتر است TACKINESS روسين را ندارد . استرهاي مالئيك روسين همراه با روغن هاي نباتي براي توليد چسب هايي كه به مرور زرد نخواهد شد ، براي بهبود براقيت و سختي الكيدها و در ساخت جلاها استفاده مي شوند . شلاك يك رزين طبيعي است كه نسبت به موادي كه تاكنون توضيح داده شد داراي منشاء كاملاً متفاوت مي باشد . شلاك EXCRETION حشره LAC است كه بومي هند و تايلند مي باشد.
EXCRETION خشك شده ، خرد و شسته مي شود سپس ذوب و بصورت ورقه هاي خشك مي شود كه در اثر شكسته شدن به پولكي تبديل شده ، سپس در الكل حل مي شود . براي توليد سيلرهاي KNOT و لعابها استفاده مي شود .
استفاده عمده رزين هاي طبيعي جلا است در ساخت جلا ، رزين طبيعي با روغن خشك كننده اي نظير روغن بزرگ پخت مي شود تا محلولي يكنواخت بدست آيد سپس اين محلول را رقيق مي نمايند تا وسيكوزيته آن به حدي برسد كه قابل كار كردن باشد . اين جلاها به نام جلاهاي اولئورزين معروفند كه هنوز هم براي كاربردهاي خاصي استفاده مي شود ولي عمدتاً توسط رزين هاي مصنوعي كه كارايي بهتر و در حلالهاي پيراموني كمتر حل مي شوند جايگزين شده اند هرچند لغت«جلا » هنوز هم براي توصيف اين پوششهاي ترانسپارنت به كار مي رود تعداد كمي از آنها به معني واقعي كمه جلا هستند.
روغن ها :
عمده ترين رزين طبيعي معرفي ، روغنهاي نباتي و تا حد كمتري روغن ماهي است كه قرنهاست به منظور ايجاد پوششهاي تزئيني و حفاظتي استفاده مي شوند . در سدة نوزدهم و اوايل قرن بيستم ، اين مواد ، عمده ترين چسب رنگها بودند . هر چند رنگهايي كه فقط داراي چسب روغني باشند هنوز هم وجود دارند ولي بازار NICHE بصورت PRESER VATIVE هاي چوب و فيلم هاي VARNISH دارند . با اين حال در ساخت پوششهاي پيچيده تر نظير الكيدها و اپوكسي استرها به مقدار زياد از اين روغنها استفاده مي شود.
گليسرول و انواع اسيدهاي چرب ، اسيدهاي كربوكسيلي هستند كه گروه هيدروكربني آليفاتيك اشباع شده يا نشده معمولاً به طول 17-15 اتم كربن دارند مثل اسيد اولئيك (شكل 5-4) . روغن (تري گليسريد) داراي ساختار معمولي (شكل 5-5) است كه R از انواع اسيدهاي چرب بدست مي آيد .
فرمول بعضي از مهمترين اسيدهاي چرب به قرار زير است .
اسيد استئاريك CH3 (CH2) 16 COOH
اسيد پالمتيك CH3 (CH2) 14
اسيد اولئيك CH3 (CH2)7 CH = CH (CH2)7 COOH
اسيد لينوئيك CH3 (CH)4 CH = CH CH = CH = CH (CH2)7 COOH
اسيد لينولينك CH3 CH = CH = CH CH = CH = CH CH = CH = CH (CH2)7 COOH
اسيد ري سيلنوليك CH3 (CH2)5 COH HCH2 CHCH = CH (CH2)7 COOH
اسيد الئوستريك CH3 (CH2)3 CH = CH CH = CH CH = CH (CH2)7 COOH
روغنهاي طبيعي داراي يك تري گليسريد كه از گليسرول و يك اسيد چرب ساخته شده باشد نيستند بلكه داراي مخلوطي از تري گليسريدهايي هستند كه از اسيدهاي چرب مختلف آمده است . جدول 5-1 تركيب بعضي از روغنهايي كه بيشتر استفاده مي شوند را نشان مي دهد ]1[
تركيب روغن از روي نام روغن مشخص است بجز مواردي مثل روغن بزرك كه از PLAX بدست مي آيد و روغن TALL كه محصول فرعي ساخت كاغذ KRAFH از PULP چوبي است.
روغنها به سه دسته روغنهاي خشك شوند ،نيمه خشك شونده و غير خشك شونده تقسيم مي شوند . روغنهاي خشك شونده در اثر تماس با هوا فيلم جامد نسبتاً سخت ايجاد مي نمايند . روغن هاي نيمه خشك شونده فيلم هاي TACKY و روغنهاي غير خشك شونده عمدتاً بصورت مايع و باقي مي مانند اينكه روغن به كداميك از اين سه دسته تعلق دارد عمدتاً به مقدار پيوند دوگانه كربن – كربن يا عدم اشباع اسيدهاي چرب مانند اين روغنها بستگي دارد .
مكانيزم خشك شدن يا پيوندعرضي روغن كاملاً پيچيده و شامل اكسيد شدن پيوندهاي دوگانه است كه با ايجاد راديكال آزاد شروع مي شود . راديكال ملكولي است كه داراي الكترون غير اشتراكي باشد پروكسيدها و هيدرپروكسيدها (ROOH) كه معمولاً به مقدار كم وجود دارند به طور جزئي عامل ايجاد راديكالهاي آزاد هستند (شكل 5-6)
اين راديكالها آزاد اتم هيدروژن را به سمت ملكول متيلن CH2 در مجاورت پيوند دوگانه مي نمايد .
بنابراين در يك يا چند گروه از اسدهاي چرب روغن ، توليد راديكال آزاد مي نمايند . دو راديكال آزاد روي دو ملكول تري گليسريد مجزا با هم تركيب مي شوند تا ذره خنثي ايجاد نمايند بنابراين اين واكنشهاي انتشار و تراكم زنجيره (پيوند عرضي= CROSS LINKING) آغاز مي شود كه منجر به افزايش جزئي وزن ملكولي و توليد فيلم جامد نسبتاً سخت مي شود . كل فرايند به نام اكسيد اسيون خود بخود معروف است .
سرعت واكنش اكسيد اسيون خود بخود مي تواند كاملاً كم باشد كه براي سرعت بخشي از كاتاليست استفاده مي شود اين كاتاليست يا «خشك كن» اغلب نمك هاي اسيدهاي كاتانويك يا نفتنيك است . بعضي از آنها نظير نمكهاي كبالت و منگنز عمدتاً پيوند عرضي در سطح پوشش را كاتاليزه نموده كه به خشك كن هاي سطحي معروفند . ديگر كاتاليست ها نظير نمكهاي زيركونيم ، پيوند عرضي در حجم پوشش را كاتاليزه مي نمايند و به خشك كن هاي حجمي معروفند .
هر چند پوششهاي پايه روغني با فرمول صحيح طي چند ساعت خشك و قابل لمس مي شوند فرايند پيوند عرضي اكسيد اسيون تا چند سال مي تواند ادامه يابد واكنش راديكالهاي آزاد ممكن است منجر به تورق پيوند و در نتيجه محصولات فرعي با وزن ملكولي پايين ايجاد نمايد . بنابراين پوششهاي پايه روغني با روغنهاي خشك شونده طي گذشت چند سال ، ترد و بيرنگ مي شوند .
بر خورد با پوششهاي داراي چسب هايي كه فقط از روغنهاي طبيعي درست شده اند نسبتاً نادر است وقتي اين پوششها به تنهايي استفاده شوند اين روغن ها پوششهايي نرم (ولي با گذشت زمان ترد خواهند شد) ، مقاومت ضربه ، مقاومت سايش و مقاومت شيميايي ضعيفي دارند . با اينحال اين روغنها به صورت گسترده در دسته بعدي پوششها ـ الكيدها و استرهاي اپوكسي استفاده مي شوند .
الكيدها و اپوكسي استرها :
5 . 2 .1 الكيدها :
الكيدها يكي از پاهاي ثابت صنعت پوشش در عمده قرن بيستم بوده است . عليرغم منافع پوششهاي پيچيده كاراتر نظير اپوكسي و يورتانها ، الكيدها همچنان در بازار براي نگهداري ساختمانها و تجهيزات صنعتي به كار مي روند. با اينحال حركت به سمت قانونهايي كه استفاده از پوششهايي كه داراي كمترين تركيبات آلي فرار هستند را توصيه مي نمايد نهايتاً ممكن است منجر به افول آنها گردد .
الكيدها در اصل پلي استرهاي اصلاح شده با روغن هستند كه از واكنش پوليولها ، اسيدهاي دو بازي و اسدهاي چرب (يا روغنهايي كه از اسيد چرب درست شده اند) ايجاد مي شوند . هر چند پوليولهاي متنوعي مي توانند در اينجا استفاده شوند دو تا از متداولترين آنها گليسرول (شكل5-3) و پنتا اري تريتول(شكل 5-7) مي باشد . متداوليترين اسيد دو بازي به صورت انيدريدي استفاده مي شود و داراي انيدريد فتاليك (شكل5-8) مي باشد . اسيد ايزوفتاليك (شكل 5-9) نيز تا حدي متداول است.
براي توليد الكيدها دو فرايند وجود دارد . فرايند مونوگليسريد و فرايند اسيد چرب ، دو فرايند مونوگليسريد روغن (نظير روغن بزرك) با پوليول (معمولاً گليسرول) پخت مي شوند كه منجر به واكنش TRANSESTRIFICATION براي ايجاد مونو گليسريد مي گردد (شكل5-10) وقتي مونوگليسريد تشكيل شد اسيد DIBASIC نظير انيدريد فتاليك اضافه مي شود . گروههاي اسيد (يا انيدريد) انيدريد فتاليك با گروه هيدروكسيل مونو گليسريد واكنش و ايجاد پلي استرهاي اصلاح شده با روغن يا الكيدها را مي دهد .
اگر مطلوبست كه از پوليولي غير از گليسرول استفاده شود واكنش بالا نمي تواند استفاده شود . در اين حالت فرايند اسيد چرب استفاده نمي شود كه در آن بجاي روغن ها (تري گليسريدها) از اسيدهاي چرب استفاده مي شود و اسيدهاي چرب ، پوليولها و اسيدهاي DIBASIC در محفظه در يك مرحله واكنش مي دهند .
دو روش همپوشان براي دسته بندي الكيدها وجود دارد : ممكن است الكيدها برحسب خشك شونده يا غيرخشك شونده (گاهي به عنوان الكيد شونده يا غير اكسيد كننده ناميده مي شوند) يا از روي مشخصه طول روغن شناخته شوند.
الكيدها عمدتاً با واكنش اكسيد اسيون خودبخود كه قبلاً براي روغنهاي طبيعي كه از آنها ساخته مي شوند توضيح داده شد گيرش مي يابند . بنابراين الكيدها برپايه روغنهاي خشك شونده (روغنهايي كه اسيدهاي چرب آنها با پيوندهاي دوتايي كربن ـ كربن CONJUGATED شده است) نظيرروغن بزرك براي ايجاد فيلم جامد ، خشك يا اكسيد مي شوند بنابراين براي استفاده بصورت پوشش مناسب هستند . در مقابل الكيدهاي برپايه روغنهاي اشباع شده خشك شونده ، گيرش نمي يابند .
بلكه عمدتاً بصورت مايعات ويسكوز باقي مي مانند اين الكيدها براي پوشش دهي مناسب نيستند بلكه اغلب به عنوان نرم كننده استفاده مي شوند . طول روغن اشاره به طول زنجيره اسيد چرب (يعني C16 برحسب C18 ) ندارند بلكه به مقدار واقعي روغن (يا اسيد چرب) مصرف شده برحسب درصد وزني . الكيدها با طول روغن بزرگتر از 60 (%60 وزني روغن) الكيدهاي روغن طويل ناميده مي شوند الكيدهاي داراي حدود %60-40 روغن ، الكيدهاي روغني متوسط هستند و آنهايي كه كمتر از 40 درصد روغن دارند الكيدهاي روغني كوتاه هستند .
در صورتيكه تمام موارد ديگر يكسان باشند الكيدهاي روغني طويل داراي واكنش سطحي كمتر و بنابراين خواص خيس كنندگي بهتري نسبت به الكيدهاي روغني كوتاه مي باشند . آنها more tolerant of marginally prepared surfaces و آلودگيهاي آلي قابل حل نظير روغن و گريس را بهتر بلند و جابجا مي كنند . همچنين بهتر قادر به نفوذ و احاطه مقادير كم زنگ يا پوسته مي باشد(نسبت به الكيدهاي با روغن كوتاه فيلم نرمتر و قابل انعطاف تري (حداقل در ابتدا) ايجاد مي كنند) . دسته دوم براي (پرايمرزني در مغازه) استفاده مي شوند كه سريعاً خشك شده و به محل كا ر، منتقل تا در آنجا نصب و رنگ بعدي روي آن زده شود .
با اين حال چون عمل آمدن با اكسيژن براي رزين هاي الكيدي چند سال طول مي كشد خواص نهايي پوشش با خواص اوليه ممكن است بسيار متفاوت باشد . الكيد روغن طويل كه داراي مقدار زيادي روغن خشك شونده باشد طي سالها مي تواند تردتر از الكيدهاي با روغن كوتاه داراي مقدار كمي روغن خشك شونده شود . اين مطلب نشان مي دهد كه نمي توان در مورد خواص گروهي از پوششها به صورت كلي بحث كرد . تغييرات ساخت مي تواند اثرات زيادي بر خواص پوشش حاصل نسبت به خواص آن گروه ايجاد نمايد .
در بسياري از كاربردها ، الكيدها يك پوشش همه كاره هستند . با اين حال عمدتاً بخاطر اينكه اساس پوشش بر اتصالات نسبتاً فعال استري بيشمار استوار است الكيدها در برابر قلياها مقاومت ضعيفي دارند . واكنش اسيد و الكل براي ايجاد استر يك واكنش برگشت پذيراست بويژه تحت شرايط قليايي مرطوب تخريب برگشت پذير استر به الكل و اسيد ، هيدروليز يا صابوني شدن ناميده مي شود . چون واكنش تحت شرايط قليايي اتفاق مي افتد نمك اسيد بجاي اسيد آزاد تشكيل مي شود . نمك اسيد براحتي با روشهاي آناليز آشكار شدني است در نتيجه صابوني شدن مشخص مي شود.
علاوه بر صابوني شدن ، الكيدها به حمله شيميايي و نور خورشيد (در پيوند دوگانه باقيمانده) حساس هستند . مواد شيميايي خاصي نظير اسيدهاي معدني مي تواند به پيوندهاي دوگانه اضافه شود . عدم اشباع نيز محلهايي براي اكسيد اسيون و واكنش راديكالهاي آزاد فراهم مي نمايد شكست ديگري كه در الكيدها اتفاق مي افتد موج برداشتن است كه زماني اتفاق مي افتد كه سريعتر از داخل خشك مي شود در اينحالت سطح منقبض مي شود و چون داخل هنوز «خميري» است بهمراه انقباض سطح ، كشيده مي شود در نتيجه موج ايجاد مي شود اين حالت در موردي اتفاق مي افتد كه پوشش ، بيش از اندازه ضخيم باشد يا اينكه سرعت خشك كن هاي سطح و داخل ، مساوي نباشد . راه هاي زيادي براي اصلاح خواص اكسيدها وجود دارد از جمله فنليكها ، استايرن ها ، وينيل تولوئن و رزين هاي سيليكوني .
رزين هاي فنلي توسط واكنش فنل جانشيني با فرمالدئيد ايجاد مي شوند (شكل 5-11) و به مقدار كم براي بهبود چسبندگي ، سختي و مقاومت خوردگي الكيدها به آن اضافه مي شوند . الكيدهاي فنلي گاهي پرايمرهاي فلزي اونيورسال ناميده مي شوند چرا كه مي توانند با انواع مختلفي از پوش هاي پايه حلالي بدون ترس از بلند شدن و موج برداشتن كه گاهي در پوششهاي الكيدي اصلاح شده نسبتاً حساس به حلال اتفاق مي افتد پوشش مجدد داده مي شوند .
رزين هاي الكيدي مي توانند با پختن اضافه نيز اصلاح شوند كه با استايرن (شكل 5-12)يا وينيل تولوئن (شكل 5-13) واكنش داده شوند كه باعث ايجاد رزين هاي با وزن ملكولي سنگينتر مي شود كه سرعت خشك شدن را سريعتر و مقاومت در برابر رطوبت و قليايي را تا حدي زياد مي نمايد . با اصلاح و ينيلي ، مقاومت كافي در برابر حلالها و هيدروكربن هاي آليفاتيك نظير روغن و گريسها ايجاد نخواهد شد . الكيدها با رزين هاي سيليكوني نيز اصلاح مي شوند . مزيت اصلي آنها عبارتست از دوام بيشتر و مقاومت حرارتي.
استرهاي اپوكسي :
از نظر فني، استرهاي اپوكسي يك نوع الكيد اصلاح شده تلقي مي شوند ولي چون استر اپوكسي ناميده مي شوند نه الكيدهاي اصلاح شده با اپوكسي ، در اينجا قسمت جداگانه اي برايشان در نظر گرفته شده است .
پوشش هاي با رزين اپوكسي يكي از مهمترين پوششهاي كارا مي باشد . استرهاي اپوكسي پوششهاي اپوكسي نيستند و نبايستي با آنها قاطي شوند لذا بهتر است الكيدهاي اصلاح شده با اپوكسي ناميده شوند .
از نظر شيميايي ، گروه عامل اپوكسي (كه گروه اكسيران هم ناميده مي شوند) حلقه سه عضوي از دو اتم كربن و يك اتم اكسيژن است . بيشتر رزين هاي اپوكسي براساس اتردي گليسيريل بي فنل A (DGEBA) درست شده اند كه داراي ساختاري مشابه (شكل 5-14) مي باشد . رزين هاي اپوكسي متداول ، محصولات تراكم DGBEA با ساختار مشابه (شكل 5-15)هستند كه n معمولاً 1 تا 12 است . رزين ها داراي گروه هيدروكسيل و اكسيژن هستند كه با گروه اسيد كربوكسيليك اسيد چرب الكيد واكنش داده و استر اپوكسي ايجاد مي كنند . اين رزينهاي اپوكسي تا حدي با همديگر واكنش داده (گروه هيدروكسيل دوم ملكول با گروه اكسي ران ملكول دوم واكنش مي دهد) كه با اتخاذ روش پخت مناسب ، اين كار به حداقل مي رسد .
خواص استرهاي اپوكسي بسته به طول روغن الكيدها ، بسيار متنوع است . استرهاي اپوكسي با طول روغن زياد بيشتر شبيه الكيدها هستند و در حلالهاي آليفاتيك نظير الكلهاي معدني قابل حل هستند استرهاي اپوكسي با طول روغن كوتاه بيشتر شبيه اپوكسي هستند و نياز به حلالهاي قويتر آروماتيك نظير گزيلن دارند با اينحال حتي استرهاي اپوكسي با طول روغن كوتاه نيز بيشتر شبيه الكيدها هستند تا اپوكسي .
استرهاي اپوكسي در مقايسه با الكيدها مي توانند با مزاياي متعدد و البته معايب ضمني آنها ساخته شوند مي توانند سريعتر خشك شوند و فيلم هاي سخت تر با چسبندگي بهتر و مقاومت بهتر شيميايي (هر چند به صابوني شدن حساس هستند) ايجاد نمايند .
هر چند از نظر خواص فزيكي و شيميايي سخت به اپوكسي هاي واقعي ضعيفترند كاربرد آنها راحتر و سخت به آلودگي سطحي كم ، حساس نيستند ولي متاسفانه مشابه اپوكسي ها در برابر آفتاب ، گچي مي شوند . در مقايسه معايب و مزاياي اپوكسي با الكيدها ، از لحاظ نوع شكست ، يكسان هستند .
5 .3 اپوكسي ها :
وقتي رزين هاي اپوكسي اولين بار در اوايل دهه 1940 مورد مصرف تجاري قرار گرفتند به صورت چسب استفاده مي شدند . امروزه آنها مهمترين گروه پوشش هاي ترموست كارا هستند . اپوكسي به صورت پوشش دو جزئي عمل آمدني در محيط ، به صورت سيستم پخت در دماي بالا ، به صورت اسپري سريع عمل آمدني صد درصد جامد و حتي به صورت پوشش مواد پودري ساخته مي شوند . در مقايسه با الكيدها و استرهاي اپوكسي ، چسبندگي مقاومت خوردگي و شيميايي و خواص فيزيكي و مكانيكي بهتر دارند .
وزن ملكولي رزين هاي اپوكسي از 400 (1= n) تا حدود 4000 (12=n) در شكل 15-5 است با افزايش وزن ملكولي ، اكسي والان وزني (تعداد گرم رزين هاي يك اكسي والان گروه اپوكسي) نيز زياد مي شود . در بعضي رزين هاي اپوكسي با وزن ملكولي بسيار بالا (50000-15000) اپوكسي بقدري كم است كه (گروه اكسي ران ، دو انتهاي ملكول بزرگ را تشكيل مي دهد) .
كه رزين در واقع شبيه الكل داراي چند عامل است . اين رزينها ، رزينهاي فنوكسي ناميده مي شوند كه به عوامل عمل آورنده نيازي ندارند وقتي به عنوان پرايمر SINGLE – PACKED باشند مقاومت شيميايي و چسبندگي خوبي دارند و در بعضي موارد ، مقاومت ضربه وسايشي آنها از اپوكسي هاي ترموست دو جزئي بيشتر است .
وقتي n ، 1 يا كمتر باشد رزين ها ، مايعات و يسكوز هستند اگر n حدود 2 باشد رزين ، جامد آمورف با اكي والان وزني اپوكسي حدود 500-450 (وزن ملكولي 1000-900) كه در حدود C 75-65 نرم يا ذوب مي شود مي باشد . اين رزينها معمولاً به صورت محلولهاي با درصد جامد بالا (حدود %70) در حلالهاي آروماتيك يا كتوني فروخته شده و براي توليد پوشش هاي اپوكسي دو جزيي عمل آمدني در محيط كه امروزه استفاده مي شوند كاربرد دارند.
چون رزين هاي اپوكسي داراي وزن ملكولي پايين و در واقع ، مايعات ويسكوزهستند تنها وقتي كه پيوند عرضي ايجاد نموده مواد با وزن ملكولي بالاتري ايجاد نمايند پوشش هاي خوب ايجاد مي كنند هر چند بعضي از اين واكنش هاي ترموست بر گروه دوم هيدروكسيل در شاخه اصلي رزين اپوكسي استوار است بيشتر آنها داراي گروههاي اپوكسي انتهايي بسيار فعال هستند اين گروهها قادر به واكنش با تقريباً هر ملكولي كه اتم هيدروژن فعال داشته باشد از جمله آمينها ، اسيدهاي كربوكسيليك ، فنليك ها ، رزين هاي آميني ، انيدريدها و ايزوسياناتها مي باشد. خواص لايه عمل آمده ، بستگي عمده به نوع عامل عمل آوردني مورد استفاده دارد .
5 . 3 .1 عامل هاي آميني و آميدي عمل آورنده رزين هاي اپوكسي :
آمينها و آميدهاي داراي گروه آميني جزو عمده ترين عوامل عمل آورنده پوششهاي اپوكسي كاراي صنعتي كه در محيط گيرش پيدا مي نمايند هستند . آمينهاي اوليه آليفاتيك و سيكلوآليفاتيك با رزين اپوكسي با مكانيزمي مطابق شكل 5-16 واكنش مي دهد .
آمين ثانويه اي كه به اين ترتيب توليد مي شوند با سرعت كمتري بواسطه (HINDRANCE) ممانعت استئاريك با ملكول ديگر اپوكسي واكنش مي دهد .
آمينهاي ساده آليفاتيك اصلاح نشده نظير تري آمين دي اتيلن (DGTA) (شكل 5-17) بسيار فعال مي باشد و منجر به ايجاد پوششهايي با عمر پس از مخلوط كوتاه مي شود چون DETA دو هيدروژن آمين اوليه و سه هيدروژن آمين ثانويه با تعداد گروههاي عامل 5 دارد پوشش با دانسيته پيوند عرضي بسيار بالا با مقاومت شيميايي و حرارتي عالي و استحكام پيوستگي عالي ايجاد مي نمايد با اين حال بخاطر مقدار بالاي پيوند عرضي ، انعطاف پذيري و مقاومت ضربه آسيب خواهد ديد .
جايگزين هاي مهم ديگر عوامل آميني ساده كه عامل پيوند عرضي هستند پلي آميدها مي باشند كه از واكنش آميني نظير DETA با اسيدهاي چرب دي مر براي ايجاد پلي آميدهاي منتهي به آمين ايجاد مي شوند . اسيدهاي چرب دي مر ،اسيد هاي كربوكسيليك با وزن مولكولي نسبتاً بالا هستند كه از واكنش دو اسيد چرب C18 بدست مي آيند . وقتي اين اسيدهاي دي مر با DETA يا آمين هاي ديگر داراي چند گروه عامل واكنش مي دهند پلي آميدهاي داراي گروه عامل آميني توليد مي شود .
هر چند اين عوامل پيوند عرضي گروه عامل آميدي دارند گاهي اطلاق عامل پيوند عرضي به پلي آميد تا حدي گيج كننده است چون گروه فعال واقعي ، گروههاي آميني هستند (بويژه گروههاي آمين اوليه در دو انتهاي مولكول) .
مشابه adduct هاي آميني انواع مختلفي از پلي آميدهاي ايجاد كننده پيوند عرضي در بازار موجود است كه تا حدي از نظر خواص با محصول نهايي اپوكسي متفاوتند . چون تمام پلي آميدها ملكولهاي بسيار بزرگتري نسبت به پيوند دهنده هاي عرضي آميني ساده هستند و چون فاصله بسيار بيشتري بين گروههاي آميني اصلي terminal بسيار فعال وجود دارد دانسيته پيوند عرضي پوشش اپوكسي پلي آميد بسيار كمتر از اپوكسي عمل آمده با آمين است . سرعت واكنش ، پائين تر ، عمر پس از مخلوط كردن بيشتر و نسبت حجم مخلوط معمولاً 1:1 يا 2:1 و سمي بودن و blushing و خطاهاي ناشي از نسبت مخلوط ، كاهش يافته(ولي حذف نشده اند) .
براساس خواص فيلم هاي گيرش يافته ، اپوكسي هاي پلي آميد معمولاً فيلم انعطاف پذير تر با دانسيته كمتر پيوند عرضي نسبت به اپوكسي هاي عمل آمده با آمين ايجاد مي كنند . انعطاف پذيري و مقاومت ضربه و چسبندگي بهبود مي يابد . با اين حال مقاومت شيميايي و مقاومت در برابر حلال مطلوب نيست هر چند كه هنوز در مقايسه با بسياري از پوششهاي عمومي ، خوب است . تركيب سهولت كار برد نسبي و خواص فيزيكي و شيميايي خوب ، پوششهاي اپوكسي پلي آميدي را يكي از workhorse هاي پوششهاي صنعتي عمومي نموده است . همچنين در بعضي پوششهاي خاص نظير صنايع غذايي ، دريايي و آستري هاي آلي غني از روي .
عوامل پيوند عرضي آميد و آمين بواسطه واكنش با اسيدهاي چرب داراي يك گروه عامل بجاي اسيدهاي چرب ديمري ، با پلي آميدهاي داراي وزن ملكولي پايين ايجاد مي شوند . در مقايسه با آمينهاي ساده اصلاح نيافته ، آميد و آمينها ، وزن ملكولي بالاتر و تعداد گروه عامل كمتري دارند .
