ارتقا خواص مکانیکی رزین در گروت های اپوکسی

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1396/10/05

اصطلاح اپوکسی به گروه یا خانواده ای از مواد شیمیایی گفته می شود که در آن ها یک اتم اکسیژن با دو اتم کربن دیگر که به نوعی به هم پیوند خورده اند، وجود داشته باشد.

ارتقا خواص مکانیکی رزین درگروت های اپوکسی

ساختمان شیمیایی ایده آل اپوکسی ساده (اتیلن اکساید - Ethylene Oxide)
برای نمونه تصویر ساختمان شیمیایی نوعی اپوکسی پیچیده تری را در زیر مشاهده می فرمائید.

ارتقا خواص مکانیکی رزین درگروت های اپوکسی

ساختمان شیمیایی ایده آل نوعی اپوکسی (دی گلیسیدیل اتر بیسفنول ای -  Diglycidyl ether of bisphenol A)

در شیمی اگر اپوکسی بدست آمده، ظاهری شبیه به صمغ درختان (Natural Plant Resin) (مایعی چسبناک و غلیظ) داشته باشند، آن ها را با عنوان رزین مصنوعی (Synthetic Resin) معرفی می کنند.
اکثر رزین های اپوکسی از واکنش بین اپی کلروهیدرین (Epichlorohydrin) و بیسفنول ای (Bisphenol A) به دست می آیند و عموما در رنگ های قهوه ای، زرد کهربایی و یا بی رنگ تولید می شوند.

برخی از ویژگی های انواع رزین های اپوکسی:

- عایق الکتریکی
- مقاومت خوب نسبت به مواد شیمیایی -اسیدها، بازها، چربی ها
- مقاومت بسیار خوب نسبت به آب و رطوبت
- جمع شدگی حجمی -آب رفتگی – Shrinkage-کم آن ها در مراحل پخت در مقایسه با رزین های پلی استری
- حساسیت کم نسبت به دمای محیط در زمان پخت -رزین های اپوکسی بسته به نوع می توانند در دمایی بین 5 تا 150 درجه سانتیگراد پخت شوند
- به دلیل نوع ساختار مولکولی رزین های اپوکسی (وجود گروه های حلقوی)، در جذب تنش های مکانیکی (خواص سفتی و چغرمگی) و تنش های حرارتی مقاوم می باشند.

امروزه خانواده بزرگ و متنوع رزین های اپوکسی دارای بالاترین کارآیی ها در بین رزین های موجود در صنعت می باشند.

برخی از کاربرد های انواع رزین های اپوکسی در تولید:

-ساخت قالب های مستحکم-مانند قالب های وکیوم فرمینگ
- ملات های ترمیمی و گروت در تنش هایی با بار دینامیکی بالا و محیط های آلوده به مواد نفتی یا اسید
- عایق و پوشش صنایع دستی
- عایق بندی و دفن قطعات الکتریکی
- لایه گذاری (لمینیت - Laminate) در صنایع کامپوزیت و فایبرگلاس
- پوشش دهنده ی کف -یکی از معروف ترین کاربردهای رزین اپوکسی پوششی است برای کف سالن ها، کارخانه ها، زمین های بازی، مکان های تولید لوازم بهداشتی و پزشکی
- به عنوان مواد اولیه در رنگسازی، چسب ها، خمیر های رزگیری، لعاب ها و آب بندی کننده ها (سیلر های رنگی و شفاف یا کیلر - Sealer)

پخت رزین  اپوکسی:

"پخت (Cure): فرآیند تبدیل رزین از حالت مایع به جامد"

رزین های اپوکسی به کمک یک هاردنر (سخت کننده - Hardener) پخت می شوند.

هاردنر که اغلب یک آمین (Amine) می باشد؛ پس از اختلاط در نسبت معین با اپوکسی (مولکول آمین و مولکول اپوکسی هم واکنش هستند)، از طریق واکنش افزایشی با اتصال به سر دو اپوکسی مجزا، تشکیل یک ساختمان مولکولی پیچیده سه بعدی را باعث می شود.

ارتقا خواص مکانیکی رزین درگروت های اپوکسی

نمایش نموداری ساختمان پخت شده سه بعدی رزین اپوکسی

در فرم ساده تر می توان اینطور نوشت که:

پس از مخلوط کردن صحیح نسبت معینی اپوکسی و هاردنر، مخلوط مایع شروع به سخت شدن می کند تا به جسمی جامد تبدیل شود.
اگر اپوکسی و هاردنر به نسبت صحیح و بدرستی مخلوط نشوند، آن بخش از رزین یا سخت کننده که وارد واکنش نشده به همان شکل باقی خواهد ماند و باعث افت شدید فنی و مقاومتی محصول می شود.


تنوع در رزین های اپوکسی تولید شده بسیار زیاد است و هر رزین برای کار خاصی تولید گردیده و نمی توان رزینی که برای کارآیی بخصوصی طراحی شده را در کاربرد و با روش کار دیگری به مصرف رساند؛ از این رو مصرف کنندگان رزین های اپوکسی باید به مشخصات فنی و کاربرد هر رزین که توسط تولید کننده ارائه می شود، دقت داشته باشند.

تولید کنندگان معمولا اقلام زیر را در مشخصات فنی محصولات خود اعلام می کنند:

- نسبت و درصد میزان مخلوط کردن اپوکسی و هاردنر (با ذکر اندازه گیری در واحد وزنی یا حجمی)
- خواص و کاربردهای پیشنهادی رزین مربوطه
- زمان کار کرد پس از اختلاط، زمان ژل شدن (Gel-Time) و زمان پخت
- رنگ اپوکسی و هاردنر
- چگالی (دانسیته - Desity)
- گرانروی (ویسکوزیته - Viscosity)
- سختی (Shore)
- مقادیر حداکثری مقاومت های رزین

افزایش و توان بخشی خواص مکانیکی رزین های اپوکسی با افزودن آلومینا و فیلر به عنوان گروت اپوکسی

استفاده از پوشش‌های تابش‌پز به دلیل سرعت فرآیند بالا، سازگاری با محیط زیست ( درصد مواد فرار نزدیک به صفر و نیز کاهش مصرف انرژی ) و خواص فیزیکی- مکانیکی بسیار خوب مانند مقاومت به خراش، به طور قابل توجهی افزایش یافته است. پوشش‌های اپوکسی‌اکریلات به دلیل خواص عالی، در سیستم‌های تابش‌پز بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. به دلیل ویسکوزیته بالای این رزین‌ها، از رقیق‌کننده‌های فعال برای کاهش ویسکوزیته و همچنین بهبود واکنش‌های تشکیل اتصالات عرضی استفاده می‌شود. از طرف دیگر، در سال‌های اخیر، ذرات نانو، جهت بهبود خواص فیزیکی مکانیکی ) بخصوص مقاومت خراش(، در سیستم‌های پلیمری و نیز اینگونه رزین‌ها، مد نظر محققین دانشگاهی و صنعتی قرار گرفته است. در این پروژه، ابتدا رزین اپوکسی ‌اکریلات با استفاده از رزین اپوکسی بیس‌فنول A (EEW=190) و اکریلیک‌اسید در حضور تری‌اتیل‌آمین، به عنوان کاتالیزور، در محدوده دمایی C 60 تا C90 سنتز و سینیتیک آن بررسی شده است. برای مطالعه سینیتیک، از نسبت‌های مولی برابر گروه اپوکسی و کربوکسیلی استفاده شده است. سپس برای تعیین درجه واکنش نسبت به هر یک از واکنش‌دهنده‌ها، از روش فزونی (excess) استفاده شده است. سپس رزین سنتز شده، با مونومرهای تری‌متیلول‌پروپان‌تری‌اکریلات (TMPTA) ، تری‌پروپیلین‌گلیکول‌دی-اکریلات (TPGDA) و 1و6- هگزان‌دی‌ال‌دی‌اکریلات در فرمولاسیون‌های متفاوت فرموله شده است. میزان مونومرمرهای TMPTA ، TPGDA، HDDA و رزین اپوکسی ‌اکریلات در محدوده‌های 10-30، 5-30، 5-30 و 40-80 درصد وزنی انتخاب شده‌اند و به کمک طراحی آزمایش به روش مخلوط ، تاثیر نوع و میزان این رقیق‌کننده‌های فعال بر ویسکوزیته رزین و خواص فیزیکی-مکانیکی فیلم پخت‌شده، مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی چگونگی تاثیر ذرات نانوآلومینا بر برخی خواص فیزیکی-مکانیکی مانند سختی، خراش و براقیت، 4% سوسپانسیون حاوی 30% نانوآلومینا در) TPGDA  1% جامد)، به دو فرمولاسیون‌ افزوده شد. کلیه فرمولاسیون‌ها حاوی 3% وزنی بنزوفنون به عنوان آغازگر و phr 10تری‌اتانول‌آمین به عنوان کمک‌آغازگر بوده و به مدت 5 ثانیه در حضور اشعه ماورائ بنفش (UV) پخت شدند. نتایج بدست آمده از مطالعات سینیتیکی نشان داده که واکنش گروه اپوکسی و گروه کربوکسیل در حضور کاتالیزور تری‌اتیل‌آمین، از درجه یک بوده و انرژی اکتیواسیون حدود 46 kJmol-1 و ضریب برخورد حدود min-1105 * 2/9 می‌باشد. همچنین درجه جزیی واکنش نسبت به گروههای اپوکسی و اسیدی به ترتیب صفر و یک بدست آمد. ویسکوزیته فرمولاسیون‌های تهیه-شده، با افزودن مونومرهای اکریلاتی بخصوص HDDA و TPGDA به شدت کاهش یافت. نتایج نشان داد که با افزایش میزان TMPTA سختی فیلم تشکیل‌شده افزایش می‌یابد. همچنین مشاهده شد که با افزودن ذرات نانو‌آلومینا، رویت خراش کاهش یافته و مقاومت پوشش‌ها در برابر خراش افزایش می‌یابد. نتایج همچنین افزایش خواص مقاومت فشاری و خمشی محصول را تایید می نماید. این تغییر فرمی یعنی استفاده از یک رزین ، هاردنر و فیلر مناسب به عنوان گروت اپوکسی، منجر به تولید محصولی مستقل فارغ از چسب ها و کف پوش های اپوکسی می گردد. همینطور در آزمایشی دیگر بررسی‏های مکانیکی نشان داد که حضور نانوذرات اکسید تیتانیوم در ترکیب موجود باعث افزایش استحکام کششی از 25 به 41 مگاپاسکال و استحکام شکست فشاری از 180 به 210 مگاپاسکال می‏شود. همچنین آزمون ضربه نشان داد که حضور نانوذرات اکسید تیتانیوم منجر به کاهش انرژی شکست از8.17 به 7.35 کیلوژول بر متر و در نتیجه تردتر شدن ساختار می‏شود که آزمون DMA نیز این امر را تصدیق کرد.
 جهت مطالعه بیشتر به مشخصات فنی گروت اپوکسی مراجعه فرمایید

    
سایر مقالات
بررسی اثر افزودنی های حباب هوازا بر خواص تازه و سخت شده روسازی های بتن غلتکی
بررسی اثر افزودنی های حباب هوازا بر خواص تازه و سخت شده روسازی های بتن غلتکی
امروزه در بتن های معمولی، استفاده از افزودنی حباب هوازا برای ایجاد دوام کافی در برابر چرخه های یخ زدن و آب شدن، روش متعارف و شناخته شده ای است. اکثریت قریب به اتفاق تحقیقات آزمایشگاهی و کارگاهی انجام شده حاکی از آنست که ایجاد تعداد کافی حباب هوای کروی شکل تاثیر مثبتی بر دوام در برابر یخ زدن و آب شدن بتن سخت شده دارد. ضرورت ایجاد حباب هوا در بتن غلتکی و همچنین راه های ایجاد و سنجش آن برای ایجاد حفاظت در برابر ذوب و یخ همچنان به عنوان یک سوال اساسی در حال بررسی است. اگرچه غلظت زیاد بتن غلتکی ایجاد حباب هوا را مشکل می کند، نتایج حاکی از آنست که در بعضی موارد ایجاد حباب هوا امکان پذیر است. اگرچه این فرآیند پیچیده تر از افزودن ساده ی افزودنی هوازا به مخلوط است. به نظر می رسد طریقه و زمان افزودن هوازا نقش مهمی در اثر بخشی ماده این ماده ایفا می کنند. اختلاف نظرهای متعددی در مورد لزوم ایجاد حباب هوا به منظور بهبود دوام بتن غلتکی در چرخه های یخ زدن و آب شدن وجود دارد. در این تحقیق اثر مواد افزودنی حباب زا بر روی خواص بتن تازه و خصوصیات مکانیکی و دوام بتن سخت شده مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از دوازده طرح مخلوط بتن غلتکی همراه با حباب زا و بدون آن حاکی از آنست که وجود این مواد سبب بهبود تراکم پذیری بتن و کاهش زمان وی بی، کاهش مقاومت های فشاری و خمشی و همچنین افزایش چشمگیر فاکتور دوام در آزمایش ASTM C666 شده است و تنها در مخلوط هایی که نسبت آب به سیمان کمتر از 0.3 است، تفاوت خاصی دیده نمی شود.
ادامه مطلب
نکات حائز اهمیت در جزئیات سازه های بتنی
نکات حائز اهمیت در جزئیات سازه های بتنی
1. حداقل طول وصله در تیر ها، ستون ها و دال ها، 55 برابر قطر آرماتور رعایت گردد. در صورتی که طول وصله کمتر از این مقدار باشد، محاسبات مربوطه در دفترچه محاسبات اضافه شود.
ادامه مطلب
مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش دوم)
مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش دوم)

برای بتن مورد مصرف در سازه های درجا ریختنی، سازه های پیش ساخته و فرآورده های پیش ساخته ساختمانی و سازه های عمرانی این مورد کاربرد دارد. بتن می تواند مخلوط شده در کارگاه یا بتن آماده یا بتن مخلوط شده در کارخانه برای تولید فرآورده های بتنی پیش ساخته باشد. این استاندارد برای بتن متراکم شده با درصد هوای غیرعمدی قابل قبول به جز حباب هوای عمدی و نیز بتن با وزن معمولی، سنگین و سبک کاربرد دارد. 

ادامه مطلب
سیستم های رویه معمول ترمیم بتن
سیستم های رویه معمول ترمیم بتن
این رویه ها برای لایه ی رویی و برای ساخت شیب هایی زهکش بر روی اعضای(غشای) ضد آب استفاده می شوند. آ»ها همچنین برای ترمیم هایی به منظور حفظ مسائل معماری (زیبایی) برای عرشه های بیرونی یا راه های ماشین رو مناسب اند. به طور کلی آسفالت، بتن آسفالتییا بتن برای این هدف مناسب اند (IR546)رویه های آسفالت و بتن آسفالتی متخلخل اند و مهیا کننده شرایط ضدآب نیستند. در غیاب سیستم های ضد آب موثر در زیر آسفالت یا سیستم غیرچسبنده بتنی، می تواند به تخریب بیشتر عرشه ناشی از ذوب و انجماد بینجامد.
ادامه مطلب