اپوکسی چیست
پولی پوکساید یا همان اپوکسی یک نوع بسپار ترموست یا به عبارت روان تر نوعی گرما سخت است که از ترکیب و فعل و انفعالات دو جز اصلی اپوکساید رزین و سخت‌کننده‌ها که به هاردنر (سخت‌کننده) معروف هستند تشکیل می‌گردد. رزین اپوکسی از تکپارها که مولکول‌های واحدی هستند و از به هم پیوستن آنها بسپارها یا همان پلیمرها که مولکول‌های بزرگ را تشکیل می‌دهند، با زنجیر کوتاه که در انتهایشان یک گروه اپوکساید قرار دارد تشکیل می‌شود.[۱]
انواع سخت‌کننده ها[ویرایش]
سخت‌کننده‌ها نیز که به هاردنر معروف هستند را به دو گروه کلی پلی آمید و پلی آمین می‌توان تقسیم نمود که هر کدام بر اساس مورد مصرف و کاربری مورد انتظار از اپوکسی بدست آمده مورد استفاده قرار خواهند گرفت.
سخت‌کننده‌های آمینی را معمولاً برای اپوکسی‌های بدون حلال با کاربری چسب و کفپوش یا برای کاربری‌هایی که ضخامت بالایی از مواد مد نظر است مورد استفاده قرار می‌دهند. اما پلی آمیدها را نمی‌توان در ضخامت‌های بالا مورد استفاده قرار داد.
به عبارت کلی تر می‌توان گفت اپوکسی‌های پلی آمینی به عنوان چسب و کفپوش یا در صنایع قالب سازی و تزئینی و اپوکسی‌های پلی آمیدی به عنوان رنگ‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پوشش‌های اپوکسی به دلیل ویژگی‌های خاصشان در صنایع مختلف به عنوان رنگ‌های صنعتی ضد خورندگی، کف پوش‌ها، چسب، کامپوزیت‌ها و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.[۲]
تاریخچه[ویرایش]
در سال ۱۹۳۴ پل شلاک آلمانی نخستین پژوهشگری بود که موفق به سنتز رزین اپوکسی شد و اختراع را به نام خود ثبت نمود.[۳] کاشف بیسفنول آ دکتر پیر کاستان[۴] از سوئیس بود[۵] که در سال ۱۹۳۸ میلادی این اختراع را ثبت نمود. این اختراع را کمپانی سیبا Ciba ثبت کرد که تبدیل به یکی از سه تولیدکننده بزرگ اپوکسی در دنیا شد. این شرکت در دهه ۹۰ میلادی دستخوش مشکلات داخلی گشت و به کمپانی هانتسمن Huntsman آمریکا واگذار شد. اما رزین اپوکسی به شکل امروزی در سال ۱۹۴۶ میلادی از ترکیب اپی کلروهیدرین و بیسفنول آ توسط سیلوان اوون گرینلی (Sylvan Greenlee)[۶] از کمپانی دوو-رینولدز Devoe-Reynolds سنتز و ثبت اختراع شد.[۷] این کمپانی بعدها توسط کمپانی مواد شیمیایی شِل shell خریداری شد و بعد از چند بار دست به دست شدن؛ هم‌اکنون بخشی از شرکت هگزیون Hexion Inc آمریکا است.[۸]
کاربردها[ویرایش]
کاربردهای موادی که بر پایهٔ اپوکسی ساخته می‌شوند گسترده است و مهمترین آن در ساخت رنگ اپوکسی و کفپوش اپوکسی است و همچنین شامل کاربرد در ساخت موادی چون چسب‌ها، کامپوزیت‌ها (مانند موادی که از فایبر گلاس یا فیبر کربن استفاده می‌کنند) و تقویت‌کننده‌ها می‌شود (اگرچه پلی‌استر، وینیل‌استر و دیگر صمغهای ترموست هم برای پلاستیک تقویت‌شده با شیشه به کار می‌روند).
ساختار شیمیایی اپوکسی‌ها این اجازه را می‌دهد که بسپارهای گوناگونی با خواص بسیار متفاوت تولید شود. به‌طور کلی اپوکسی‌ها را به خاطر چسبندگی، مقاومت شیمیایی و گرمایی، خواص خوب یا حتی عالی مکانیکی، و مقاومت الکتریکی بسیار خوب آنها نسبت به اکثر رزین‌های دیگر می‌شناسند. بسیاری از خواص اپوکسی‌ها را می‌توان تغییر داد، برای مثال اپوکسی‌های پرشده از نقره که رسانایی الکتریکی خوبی دارند یا اپوکسی پرشده از روی که مقاومت خوردگی خوبی دارد یا مخلوط آن با ریز الیاف‌های کربن آنها را رسانا می‌کند نیز وجود دارد و این در حالی است که اپوکسی خالص عایق الکتریکی می‌باشد. برخی از انواع که دارای خاصیت عایقی/رسانایی در برابر گرما هستند و مقاومت الکتریکی بالایی دارند در الکترونیک کاربرد دارند.[۹]
- رنگ‌ها و پوشش
- نفت و پتروشیمی
- چسب‌ها
- قالب‌های صنعتی و کامپوزیت‌ها
- سامانه‌های الکتریکی و الکترونیک
- مصارف خانگی و دریایی
- هوافضا : در صنعت هوافضا، اپوکسی به عنوان ماده ماتریس ساختاری استفاده می شود که سپس توسط فیبر تقویت می شود. تقویت کننده های الیافی معمولی شامل شیشه، کربن، کولار و بور هستند. از اپوکسی‌ها به عنوان چسب ساختاری نیز استفاده می شود. موادی مانند چوب و سایر موادی که دارای فناوری پایین هستند با رزین اپوکسی چسبانده می شوند. اپوکسی ها عموماً از نظر خواص مکانیکی و مقاومت در برابر تخریب محیطی از اکثر انواع رزین های دیگر بهتر عمل می کنند.
- زیست‌شناسی : اپوکسی‌های محلول در آب مانند Durcupanare معمولاً برای جاسازی نمونه‌های میکروسکوپ الکترونی در پلاستیک استفاده می‌شود، بنابراین می‌توان آنها را با میکروتوم برش داد (برش نازک) و سپس تصویربرداری کرد.[۱۰]
- کفپوشهای صنعتی، بیمارستانی و بهداشتی و مخابراتی این کفپوش‌ها بر پایه هاردنر سیکلو آلیفاتیک پلی آمین تغییر یافته و رزین اپوکسی بیسفنول A تولید و ارائه می‌گردد، در ساختار این محصول از هیچگونه حلال و رقیق‌کننده واکنش‌گرا استفاده نشده است و همین امر موجب می‌گردد که ساختار پلیمری محصول پس از واکنش به صورت ثابت باقی بماند و خصوصیات شیمیائی آن دچار کاهش خواص نگردد، مقاومت شیمیائی مناسب به همراه مقاومت مکانیکی عالی و چسبندگی سطحی فوق‌العاده این محصول این امکان را فراهم آورده که از آن بتوان در کلیه سطوحی که در مجاورت مواد شیمیائی و اسیدها و قلیاهای متوسط قر ار دارند، به راحتی استفاده نمود، همچنین با توجه به خصوصیات بهداشتی این محصول، امکان به‌کارگیری آن در سطوحی که علاوه بر مقاومت شیمیائی، بهداشتی بودن پوشش نیز حائز اهمیت می‌باشد وجود دارد.[۱۱][۱۲]
- هنر: از ترکیب رزین اپوکسی با چوب، فلز و سایر مواد، مصنوعات زیبای هنری ساخته می‌شود. رزین اپوکسی، مخلوط با رنگدانه، ممکن است به عنوان یک ماده رنگ آمیزی، با ریختن لایه‌ها روی یکدیگر برای تشکیل یک تصویر کامل استفاده شود.[۱۳] همچنین در جواهرات، به عنوان رزین گنبدی برای تزئینات و برچسب‌ها، و در کاربردهای نوع دکوپاژ برای میز استفاده می شود.
- کفپوشهای دکوراتیو
- کفپوش اپوکسی گرانیت
کاربرد رزین اپوکسی در هنر بسیار زیاد است. از رزین اپوکسی می‌توان در تولید و ساخت لوازم تزیینی (ترکیب اجسام مختلف مانند گل و حشرات با رزین اپوکسی برای حفظ این اجسام و جلوگیری از تجزیه شدن آنها)، ساخت جواهرات، استفاده در نقاشی، ساخت لوازم دکوری استفاده کرد.
رزین اپوکسی بخاطر برخورداری پایین از مواد سمی و شیمیایی سلامتی هنرمندان را به خطر نمی‌اندازد و بین هنرمندان مختلف و افرادی که کسب و کار خانگی دارند بسیار محبوب شده‌است.
پوشش‌های مخازن[ویرایش]
ساختار شیمیایی خاص رزین‌های اپوکسی اجازه می‌دهد تا از آن به صورت دو جز مایع جهت ساخت رنگ نهایی استفاده کرد. در نوع خاصی از اپوکسی‌های بدون حلال که برای مخازن آب شرب استفاده می‌شود، اپوکسی‌هایی با وزن مولکولی پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند که به‌طور طبیعی مایع بوده و نیازی به حلال‌های مضر و فرار ندارند. این ویژگی باعث می‌شود که علاوه بر حفظ خواص منحصر به فرد رنگ اپوکسی، حلال‌های مضر آلی از آن منتشر نشود و به همین سبب آب شرب داخل مخازن آلوده نمی‌شود.
انواع کفپوش‌ها[ویرایش]
کفپوشهای اپوکسی[ویرایش]
کفپوش اپوکسی نوعی کفپوش پلیمری است که از رزین اپوکسی و مایع هاردنر (سخت کننده) ساخته می‌شود. این کفپوش، سطحی بسیار براق و زیبا داشته و استفاده‌های گوناگونی در صنایع دارد. این مدل کفپوش به دلیل مقاومت شیمیایی و فیزیکی بسیار بالایی که دارد، مناسب محیط‌های صنعتی است.[۱۴]
- کفپوش ضد اسید: این پوشش به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی و شیمیایی بسیار خوب جهت کلیه سطوحی که در معرض مواد شیمیایی، گازوئیل، بنزین، روغن و فاضلاب‌های صنعتی و… قرار دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کفپوش دکوراتیو: این محصول، کفپوشی تزیینی است که دیگر تنها یک رنگ ندارد و ممکن است با پاشش ذرات متالیک و یا ذره‌های دیگر، جا دادن طرح‌های مختلف در آن و یا پاشش رنگ‌های گوناگون، طرح‌های زیبا و چشم نواز را با آن ایجاد کرد. کفپوشهای سه بعدی نیز نوعی کفپوش دکوراتیو هستند.
- کفپوش آنتی استاتیک (کانداکتیو): این روکش بر پایه رزین اپوکسی و سخت‌کننده ویژه به همراه افزودنی‌های خاص فرموله می‌شود و قابلیت انتقال جریان الکتریسیته ساکن را به واسطهٔ شبکه مسی که در حین اجرای کف پوش در آن کارگذاشته می‌شود، دارا می‌باشد و به همین دلیل به روکش ضد جرقه نیز معروف می‌باشد. البته باید توجه داشت که تفاوت بسیار کوچکی بین کانداکتیو و آنتی استاتیک وجود دارد.
- کفپوش ورزشی
- کفپوش معمولی با مقاومت مکانیکی و شیمیایی متوسط
- گروت‌ها
- ماستیک
- کاشیکاری ضد اسید
- فایبر ضد اسید
- پلیمر
- آنتی باکتریال: روکش‌های اپوکسی مزایای زیادی دارند که نسبت به سایر پوشش‌های کف ارجح هستند. بتن سطح به علت خاصیت قلیایی ذاتی خود به واسطه وجود ناخالصی‌های فلزی به راحتی مورد آسیب مواد شیمیایی قرار می‌گیرد.
- آنتی داست: این محصول بر پایه رزین اپوکسی بیسفنول A و هاردنر پلی آمین طراحی گردیده‌است. گرانروی مناسب این محصول سبب ایجاد خاصیت Self-Leveling می‌شود و پس از اجرا دارای سطح شفاف می‌باشد.
- فلکسیبل: کفپوش اپوکسی S.CF.04 و هاردنر اپوکسی HR-03 بر پایه رزین اپوکسی اولیگوآکریلات پلیمر oligo acrilat polymer base) (و هاردنر پلی آمید و آمین(polymido amine hardener) تولید و ارائه می‌گردد.
کفپوشهای پلی یورتان[ویرایش]
کفپوش پلی یورتان خود نوعی از کفپوشهای اپوکسی است که انعطاف بیشتری داشته و در نتیجه شکنندگی کمتری دارد. به همین دلیل از این کفپوش در محیط‌های سرد مانند سردخانه‌های صنعتی و ورزشگاه‌ها، بیشتر استفاده می‌شود.
- کفپوش ورزشی
- کفپوش تارتان
- کفپوش صنعتی
- کفپوش معمولی
- کفپوش سردخانه
- کفپوش فضای روباز
کفپوشهای پلی یوریا[ویرایش]
پلی یوریا (polyurea) پلیمری ترموست است که محصول واکنش یک جزء ایزوسیانات و یک جزء ترکیب رزین های آمینی می‌باشد . ایزوسیانات می‌تواند آروماتیک یا آلیفاتیک، منومر، پلیمر، شبه پری پلیمر یا یک پری پلیمر باشد.[۱۵]
- صنعتی
بازار مصرف جهانی[ویرایش]
بازار جهانی رزین اپوکسی در سال 2016 تقریباً 8 میلیارد دلار ارزش داشت. بازار رزین اپوکسی تحت سلطه منطقه آسیا و اقیانوسیه است که 55.2٪ از کل سهم بازار را شامل می شود. چین بزرگترین تولید کننده و مصرف کننده در سطح جهان است و تقریباً 35 درصد از تولید رزین جهانی را مصرف می کند. بازار جهانی تقریباً از 50 تا 100 تولید کننده رزین و سخت کننده اپوکسی پایه یا کالا تشکیل شده است. در اروپا، حدود 323000 تن رزین اپوکسی در سال 2017 تولید شد که حدود 1055 میلیون یورو فروش داشته است. آلمان بزرگترین بازار رزین های اپوکسی در اروپا است و پس از آن ایتالیا، فرانسه، انگلستان، اسپانیا، هلند و اتریش قرار دارند. [۱]
مزایای روکش صنعتی اپوکسی[ویرایش]
- افزایش مقاومت بتن در برابر فرسایش، تخریب و اکثر مواد شیمیایی
- روکش اپوکسی مطلقاً جذب آب ندارد و از نفوذ آب، روغن و سایر مایعات به جسم بتن جلوگیری می‌کند.
- روکش اپوکسی، سبک و کم حجم بوده و از ایجاد هرگونه گرد و غبار جلوگیری می‌نماید.
- روکش اپوکسی به صورت یکپارچه و در رنگ‌های متنوع اجرا می‌گردد.
- روکش اپوکسی با ضخامت ۴ میلیمتر، افزایش مقاومت فشاری بتن را تا 1100 kg/cm2 را دربردارد.
- سهولت در شستشو، حداقل ۲۰ سال عمر مفید و سرعت در ترمیم آن، از سایر امتیازات این پوشش می‌باشد.
خطرهای بهداشتی[ویرایش]
مهمترین خطر مرتبط با استفاده از اپوکسی، حساس‌شدگی نسبت به سفت‌کننده‌است؛ که در طول زمان ممکن است منجر به واکنش‌های آلرژیک شود. این واکنش‌ها گاهی ممکن است پس از گذشت چندین روز از زمان تماس رخ دهد. استفاده از اپوکسی یکی از دلایل اصلی آسم شغلی در میان استفاده‌کنندگان پلاستیک است.[۱۶]
بیسفنول آ (به انگلیسی: Bisphenol A) که در رزین اپوکسی به کار می‌رود، عاملی شناخته‌شده در ایجاد اختلال در کار غدد درون‌ریز است.