با انواع رزین های طبیعی و مصنوعی آشنا شوید!
رزین ماده بسیار عجیبی است که می تواند در حالت های طبیعی و مصنوعی یافت شود. رزین عموماً ماده ای چسبناک است که تحت شرایطی منحصر به فرد سفت و سخت می شود. این ماده توانایی حل شدن با الکل را دارد و استفاده زیادی هم از همین طریق در آثار هنری و حتی تولیدات پلیمری دارد. رزین طبیعی عموماً از گیاهان به دست می آید و بهترین نمونه آن هم شیره درخت کاج است که بوی تندی هم دارد. البته گیاهان بسیار دیگری وجود دارند که رزین تولید می کنند و قدمت این گیاهان به هزاران سال می رسد. شاید جالب باشد بدانید که حتی صمغ، نوعی از همین رزین ها به حساب می آید؛ با این تفاوت که با آب واکنش نمی دهد و انعطاف پذیر است. رزین های گیاهی از نظر رنگ، از شفاف تا قهوه ای متغیر هستند و از همین رو، دسته بندی های مختلفی هم دارند. مثلاً برخی از رزین های گیاهی حاوی هپتان هستند که قابل اشتعال و انفجار بوده و از همین رو باید با دقت از باقی رزین های طبیعی جداسازی شوند.
کاربردهای گوناگون رزین
رزین سال هاست که مورد استفاده بشر قرار می گیرد. از درزگیر قایق ها گرفته تا مومیایی کردن، ظروف غذا، لاک، طلا، جواهر، عطر، و ... همگی استفاده های گوناگون رزین را بازتاب می کنند. قطعه های زینتی چون کهربا، نمونه های سفت شده رزین هستند که معمولاً در تکه های طلایی رنگ یافت می شوند و بعضاً گران قیمت هم هستند. البته رزین های مصنوعی به مراتب پایدارتر از رزین های طبیعی هستند و این موضوع هم از ساخت با دقت آن ها نشات می گیرد. این مواد در شرایطی کنترل شده و در آزمایشگاه ساخته می شوند و دقیقاً به همین دلیل در پلاستیک سازی و صنایع رنگ مورد استفاده قرار می گیرند. البته این ترکیبات مصنوعی دسته های بسیاری دارند که در این بخش به بررسی آن ها می پردازیم.
انواع رزین‌های مصنوعی:
• رزین پلی استر
• رزین اپوکسی
• رزین وینیل استر
• رزین فنولیک
رزین پلی استر
پلی استر ازجمله رزین هایی است که به صورت غیراشباع شده در سراسر دنیا استفاده می شود. این پلیمر دارای زنجیره های اصلی متشکل از اتصالات استری است. چنین زنجیره ای معمولاً از واکنش تراکمی یک ترکیب الکی چند عاملی و اسیدهای چند عاملی چون گیلکول و فوماریک به دست می آید. از همین رو استفاده و کاربردهای این رزین از طریق فرمولاسیون زیر به آن اعمال می شود:
- کنترل اسید های اشباع و غیراشباع
- کاتالیست ها
- دما و زمان واکنش
پس از بررسی کردن شرایط فوق، پلی‌استر غیراشباعی با استایرن مخلوط می شود و می تواند به بخشی از پیوند های دوگانه موجود در هر شبکه تبدیل شود.
رزین اپوکسی
رزین اپوکسی که نام دیگرشان رزین اپوکسید است؛ بیش از یک گروه از اپوکسی را در ساختار مولکولی خود جای داده اند. این گروه معمولاً در بدنه زنجیره قرار می گیرد اما ممکن است در انتهای این بدنه نیز جای بگیرد. البته در شرایط مناسب واکنشی، اپوکسی توانایی ترکیب با مواد بسیاری را خواهد داشت. این مواد شامل اسیدها، امرید اسیدها، آمین‌ها و الکل می شود که واکنش تراکمی را با خود به دنبال دارد. چنین واکنشی با جا به جایی هیدروژن به گروه اتیلن اکسید همراه است که خود به تنهایی امکان افزایش طول زنجیره را فراهم می کند و آن هم در حالی است که هیچ مولکول آبی را در روند افزایش آزاد نمی کنند. از همین رو، اگر محصولات اپوکسی در معرض گرما قرار بگیرند سخت می شوند و در همین حین جمع شدگی کمتری را در اثر پخت از خود نشان می دهند. این ویژگی رزین های اپوکسی سبب شده است تا تقریباً 80 تا 90 درصد سهام بازار را به خود اختصاص دهد.
رزین وینل استر
وینل استرها، محصولات بسیار ارزشمندی هستند که در اثر واکنش میان رزین اپوکسی ها و اسیدهای غیراشباع اتیلنی حاصل می شوند. رزین های وینیل استر معمولاً دارای انتهای غیراشباع هستند و به غیر از حالات خاص، این واکنش به حالت شبکه ای دست یافته و پلیمریزاسیون زنجیره وینیل استر را انجام می دهد. البته این واکنش در یک حالت دیگر هم ممکن است و آن هم زمانی است که به همراه استایرن کو پلیمر شده باشد. بیشتر این وینیل استرهای مرسوم با استریفیکاسیون؛ یک رزین دی اپوکسید و یک اسید مونوکربوکسیلیک غیراشباع ساخته می شوند. البته همه این رزین ها با واکنش رادیکال آزاد و به تنهایی قابل پخت هستند. برخی دیگر از رزین های مذکور در حالت مایع و از ترکیب با مونومرهایی چون استایرن به دست می‌آیند و در این صورت قابل استفاده به حالت رزین پلی‌استر خواهند بود.
رزین فنولیک
فنولیک ها از واکنش های تراکمی فنل ها و فرم آلدهیدها تشکیل می شوند. البته این واکنش هنوز که هنوز است به صورت قطعی شناخته شده و قابل تشخیص نیست اما با این وجود حلقه بنزنی همیشه واکنش را با گروه های هیدروکسیل، نظیر متیلول شروع می کنند. رزین های فنولیک معمولاً کدر هستند و رنگ آن ها کهربایی است. این دسته بندی رنگی معمولاً از کرم کم رنگ و قهوه ای تیره شروع می شود و در بعضی مواقع حتی سیاه نیز می شود. البته این تغییرات رنگی معمولاً استفاده از انواع تیره تر آن ها را سخت می کند اما عموماً در تهیه فیلم، پولک، مایع و پودر از آن ها استفاده می شود.
فنولیک ها رزین هایی هستند که بیشتر با کاربردهای عمومی شان شناخته می شوند و می توان آن ها را در مواردی چون مهندسی آمیزه سازی نیز دخیل دانست.
سایر رزین‌ها:
رزین های بسیار دیگری وجود دارند که بنا به سبک و شیوه استفاده در این بخش معرفی می شوند و جانبی بودن آن‌ها دلیلی بر پایین بودن ارزش آن ها نیست:
- پلی آمیدها
- PEEK
پلی آمیدها
مهم ترین و اولین دسته از پلی آمید هایی که با مصارف تجاری روانه بازار شدند به ده 60 میلادی باز می گردند. دلیلی که باعث شد این پلیمرها در این 60 تا 70 سال همچنان تولید شوند و به موفقیت تجاری هم برسند فراوانی و ارزانی مواد اولیه آن ها بود. این دسته از رزین ها از گروهی از مونومرهای دی امیرید و دی آمینی تهیه می شوند و مشخصه آن ها تکرار ایمید در زنجیره مولکولی آن هاست. چنین ساختاری باعث به وجود آمدن پایداری حرارتی و اکسیداسیونی می شود و این ساختار تنها توسط مونومرهای حلقوی قابل دستیابی است. اگرچه پلی آمیدها عموما در گروه رزین های گرما سخت قرار دارند، اما برخی از آن ها در دسته گرمانرم ها جای می گیرند. این گروه از پلی آمید ها از طریق روش های سایر گرمانرم ها ایجاد می شوند و از همین رو قابلیت انتخاب به عنوان بهترین حلال های ممکن را دارند.
PEEK
این کامپوزیت های گرما سخت تقویت شده با الیاف، استحکام و سختی بسیار قابل توجهی را از خود نشان می دهند، اما در اصل رفتار بسیار شکننده ای دارند. این رزین ها می‌توانند مقادیر بسیار زیادی از انرژی را به خود جذب کنند اما مقاومت کافی را در مقابل این امواج انرژی از خود نشان نمی دهند؛ تا حدی که حتی کوچک ترین ضربه با سرعتی پایین هم می توان کاهشی شدید در ساختار کلی آن‌ها به وجود بیاورد. PEEK پلیمری حلقوی است و در دسته پلیمرهای نیمه کریستالی قرار می گیرد.
اهمیت استفاده از رزین های طبیعی
رزین های طبیعی درست از وقتی مورد توجه سازندگان قرار گرفتند که امکان تمام شدن سوخت های فسیلی به عنوان خطری جدی ما را تهدید کرد. رزین های طبیعی موادی هستند که می توانند بدون وابستگی به صنایع نفتی به چرخه کامپوزیت های پلیمری ادامه دهند. دانشمندان هم علاقه بسیاری را به این پلیمرها نشان داده اند و حتی آن را شاخه کشاورزی از علم پلیمر می دانند. این شاخه اخیراً روش هایی را برای ایجاد سایت های فعال روی مولکول ها و شبکه های متراکم آغاز کرده است. از دستاوردهای این شاخه می توان به تغییر خواص رزین های روغن سویا اشاره کرد که از طریق دست کاری های ژنتیکی در حال انجام است.
