اپوکسی: تعریف، ویژگی ها، انواع

آخرین به روزرسانی

مقدمه

اپوکسی(به انگلیسی Epoxy) ها پلیمرهای ترموست (گرما سخت) هستند که به خانواده‌ بزرگی از مواد تعلق دارند. کاربردهای آنها از چاپ سه بعدی تا کامپوزیت ها، قالب گیری دندان و پوشش های محافظ برای سازه های فولادی متغیر است. اپوکسی ها یک جزء کلیدی در بسیاری از کاربردهای فنی پیشرفته هستند و در میان مطمئن ترین چسب ها برای مواد سخت قرار دارند. اپوکسی ها به طور کلی به صورت دو جزء مایع عرضه می شوند که باید با هم مخلوط شوند. آنها با هم واکنش نشان می دهند تا مواد جامد با شبکه های متقاطع، با طیف وسیعی از خواص مفید تولید کنند.

اپوکسی چیست؟

اپوکسی ها یک خانواده گسترده و پیچیده از پلیمرهای ترموست هستند که به دلیل خواص چسبندگی عالی، استحکام کششی و فشاری بالا، بعلاوه پایداری شیمیایی و حرارتی مورد استفاده قرار می گیرند. از نظر فنی، رزین های EP واسطه های واکنش پذیر شیمیایی هستند که حاوی حداقل دو گروه اپوکسید یا هیدروکسیل هستند. آنها برای ایجاد اتصالات عرضی تحریک شده و در نتیجه پلیمریزاسیون به شبکه های شیمیایی سه بعدی صلب با انواع و نظم های مختلف تبدیل می شوند.

اپوکسی ها به طور گسترده در کاربردهای مختلف، در بخش های صنعتی، خودروسازی، هوافضا و ساخت و ساز استفاده می شوند. آنها به طور گسترده ای به عنوان چسب، پوشش و درزگیر استفاده می شوند. اپوکسی ها در اتصال مواد غیر مشابه (فلزات، چوب، سنگ، پلاستیک و غیره) و عمل کردن به عنوان عوامل پرکننده شکاف برای ایجاد چسبندگی بین سطوح با انطباق ضعیف بسیار موثر هستند.

Epoxy چگونه کار می کند؟

اپوکسی ها با تبدیل شدن از مایعات (یا خمیرها) به جامدات توسط پیوند عرضی که بین گروه های اپوکسید ایجاد می شود عمل می کنند. به طور کلی پیوندهای عرضی بین گروه های اپوکسید یا هیدروکسیل موجود در رزین پیش پلیمریزاسیون ایجاد می شوند. این از دو مکانیسم اساسی با تغییرات جزئی ناشی می شود. پلیمریزاسیون محصولی از واکنش مستقیم مولکول های رزین توسط مکانیسم هموپلیمریزاسیون کاتالیزوری یا از طریق یک ماده شیمیایی اضافی واکنشی است که به عنوان عامل اتصال عمل می کند.

به طور معمول با ترکیب دو عامل شیمیایی، رزین و یک عامل هم پلیمریزاسیون واکنش پذیر یا یک سخت کننده کاتالیزوری که باعث پلیمریزاسیون می شود اما در مولکول نهایی ادغام نمی شود، ساخته می شوند. هنگامی که این دو ماده شیمیایی در نسبت های صحیح ترکیب می شوند، یک واکنش پلیمریزاسیون باعث می شود که ترکیب رزین و سخت کننده/کاتالیزور به یک ماده سخت و قوی تبدیل شود. در تعداد محدودی از موارد فرآیند پخت، یک واکنش کاتالیزوری ناشی از نور فرابنفش (UV) است.

چگونه Epoxy می تواند در چاپ سه بعدی کمک کند؟

EP ها را می توان به روش های مختلفی در چاپ سه بعدی و پس پردازش مدل های چاپی استفاده کرد. کار با این مواد آسان است و با این حال می توان از آنها برای ساخت سازه های قوی، بادوام و پیچیده استفاده کرد. برخی از کاربردهای آن در زیر ذکر شده است:

1. به عنوان یک عامل اتصال دهنده بین صفحه چاپ و شیء چاپ شده در چاپ FDM و FFF. اپوکسی ها به بهبود چسبندگی بستر (میز چاپ) کمک کرده و در نتیجه از تاب برداشتن یا بلند شدن در طول چاپ جلوگیری می کند.
2. به عنوان پوشش نافذ روی مدل های دارای تخلخل (متخلخل)، باعث می شود که در برابر سایش و شکستگی مقاوم تر شوند. این می تواند در ایجاد قطعات کاربردی از چاپ های FDM و FFF در صورت نیاز به دوام بیشتر مفید باشد.
3. اعمال به عنوان رنگ/روکش روی قطعات با چاپ سه بعدی به منظور صاف کردن و رنگ آمیزی آنها.
4. ساخت قالب از قطعات چاپ سه بعدی برای ایجاد تولید چندین کپی از یک قطعه، به عنوان مثال، در پلی اورتان.
5. یکی از کاربردهای کلیدی اپوکسی ها در فناوری های چاپ سه بعدی مانند Objet است. اینها رزین های EP پخت شده با اشعه ماوراء بنفش هستند که مستقیماً با روش های جت حبابی (bubble jet) چاپ می شوند.

تاریخچه Epoxy چیست؟

تاریخچه اپوکسی ها در طول دهه 1930 زمانی که پلیمرها به یک حوزه تحقیقاتی گسترده برای بسیاری از دانشمندان تبدیل شده بود، آغاز شد. اپوکسی ها به طور مستقل در دهه 1930 توسط پیر کاستان در سوئیس ساخته شدند. او موادی را بر اساس واکنش بیسفنول A با اپیکلروهیدرین، و ترموست با واکنش با انیدرید فتالیک تولید کرد. کار او در سال 1936 آغاز شد و اولین حق ثبت اختراع او در سال 1940 اعطا شد.

علاوه بر این، پل شلاک، شیمیدان آلمانی، به یک چهره برجسته در بخش Epoxyتبدیل شد که اولین اختراع او در سال 1934 اعطا شد. در سال 1942، سیلوان گرینلی تحقیقاتی را برای استفاده در دندانپزشکی انجام داد. او به طور مستقل واکنش بیسفنول A (BPA) و اپیکلروهیدرین (ECH) را برای ساخت BADGE کشف کرد و اولین اختراع خود را در سال 1948 دریافت کرد.

در دهه 1950، اپوکسی ها در بسیاری از صنایع با گستره ایی از روش ها و شیمی های جدید پلیمریزاسیون/پخت کاربرد گسترده ای پیدا کرد. رزین های EP به سرعت در بسیاری از بخش ها از جمله صنایع هوافضا، خودرو و دریایی مورد استفاده قرار گرفتند. در دهه 1970 استفاده از اپوکسی ها با بهبود فرآیندهای تولید و کاهش قیمت مواد به بازار مصرف راه یافت. این توسعه EP ها و کامپوزیت های چسبنده برای استفاده در بازار مصرف، خانگی و سرگرمی را تسریع کرد. از آن زمان، اپوکسی‌ها به تکامل و بهبود خود ادامه داده‌اند و فرمول‌ها و کاربردهای جدیدی در حال توسعه هستند.

خواص Epoxy چیست؟

اپوکسی ها یک گروه گسترده از مواد پلیمری هستند و طیف وسیعی از ویژگی ها را ارائه می دهند که در زیر فهرست شده اند:

1. دارای مقاومت کششی بالا، مقاومت فشاری، و مقاومت در برابر ضربه هستند که آنها را برای استفاده در کاربردهای ساختاری ایده آل می کند.
2. در برابر بسیاری از مواد شیمیایی از جمله اسیدها، بازها، حلال ها و روغن ها مقاوم هستند. این خاصیت آنها را برای استفاده در فرآیندهای شیمیایی و کاربردهای ذخیره سازی مانند پوشش مخزن و محفظه واکنش ایده آل می کند.
3. دارای مقاومت حرارتی عالی هستند که آنها را برای استفاده در کاربردهای با درجه حرارت بالا مانند هوافضا و الکترونیک مناسب می کند.
4. از جمع شدگی محدود در طول پخت برخوردارند که ثبات ابعاد خوب را تضمین می کند و خطر ترک خوردن یا تاب برداشتن را کاهش می دهد.
5. EP ها عایق های الکتریکی عالی هستند که آنها را برای استفاده در کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی ایده آل می کند.
6. می توان با استفاده از کاتالیزورهای تحریک شده توسط اشعه ماوراء بنفش، کاتالیزورهای تحریک شده حرارتی، و حتی فرآیندهای پخت رطوبت، پلیمریزه کرد.
7. چسبندگی عالی به طیف وسیعی از بسترها، از جمله فلزات، پلاستیک، سرامیک، سنگ، چوب و کامپوزیت ها دارند. آنها برای استفاده در کاربردهای اتصال و پوشش ایده آل هستند.
8. دوام عالی دارند و می توانند شرایط محیطی سخت، از جمله قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش، رطوبت و آب شور را تحمل کنند.

انواع Epoxy چیست؟

اپوکسی ها یکی از اولین خانواده های پلیمری مصنوعی هستند که کاربردهای بازار انبوه را توسعه داده اند. ماهیت مواد شیمیایی پیش ساز باعث ایجاد بسیاری از خانواده های مختلف رزین و اغلب انواع زیادی در خانواده ها می شود. در زیر برخی از انواع مختلف EP ها آورده شده است:

1. استاندارد(Standard Epoxy)

اپوکسی های استاندارد مشتقاتی از اولین مواد تجربی دهه 1930 تا 1950 باقی مانده اند. تغییرات مختلف در اجزاء، منجر به افزایش استحکام، انعطاف پذیری بیشتر و در برخی موارد پخت سریع شده است. مواد BADGE پایه ای که امروزه در دسترس هستند به عنوان چسب، رزین های EP با دمای پخت مدیریت شده و رزین های ریخته گری در دسترس هستند. این مواد چقرمگی، استحکام بالا، قیمت پایین و سهولت استفاده را برای چسبندگی، تعمیرات، ساخت مبلمان و بسیاری از کاربردهای دیگر ارائه می دهند.

2. پایه آب(Water-Based Epoxy)

اپوکسی های پایه آب پوشش های دو جزئی هستند که به صورت محلول در آب به عنوان عوامل آب بندی و ضد آب، به ویژه برای آب بندی “مخزن” و کنترل گرد و غبار در سازه های بتنی اعمال می شوند. آنها از یک سیستم پخت مبتنی بر آمین(“آمین” به گروه عاملی آلی به فرمول NH2- متصل به یک اتم کربن اطلاق می‌شود.) استفاده می کنند و می توانند با آب در حالت سخت نشده(uncured) تمیز شوند.

پس از پخت (با واکنشی که با تبخیر شدن محتوای آب آغاز می شود)، آنها یک پوشش EP تشکیل می دهند که خواص فیزیکی مشابهی با پوشش های اپوکسی سنتی مانند پوشش های اپوکسی پایه حلال ارائه می دهد. سطوح سمیت و تحریک کنندگی این مواد بسیار کمتر از اپوکسی های پایه حلال است که با آنها رقابت می کنند و آنها را بسیار ایمن تر برای استفاده و اعمال آسان تر می کند.

3. پخت شده با اشعه ماوراء بنفش(UV-Cured Epoxy)

اپوکسی های پخت شده با اشعه ماوراء بنفش می توانند از نوع پیش مخلوط (رزین و عامل پخت UV) یا مواد دو قسمتی باشند. در هر دو مورد، کاتالیزورها/سخت کننده های تحریک شده با UV به طور کلی اسیدهایی را آزاد می کنند که فرآیند پخت را انجام می دهند. این مزیت پخت در سایه(بدون نور) جزئی را دارد زیرا محصولات جانبی حرکت می کنند، و اجازه می دهد پخت پس از خاموش شدن منبع نور ادامه یابد.

آنها عمدتاً از رزین اپوکسی سیکلوآلیفاتیک تشکیل شده اند که به طور کلی با یک فوتو آغازگر کاتیونی پیش مخلوط می شوند. به طور گسترده در کار دندانپزشکی و در ریخته گری و کارهای هنری استفاده می شود، این مواد شیمیایی نیاز به احتیاط در دست زدن و سطوح متوسطی از سمیت/تحریک کنندگی دارند.

4. ساختاری(Structural Epoxy)

اپوکسی های ساختاری دارای برخی از خواص منحصر به فرد هستند که آنها را به یک چسب ایده آل برای کاربردهای اتصال دشوار تبدیل می کند. آنها ویسکوز هستند و چکه نمی کنند که آنها را به عوامل پرکننده شکاف عالی تبدیل می کند. EPهای ساختاری عایق الکتریکی بسیار بالایی هستند که به آنها اجازه می دهد تا به عنوان یک مانع در برابر خوردگی گالوانیکی/بیمتال عمل کنند.

آنها مقاومت بسیار بالایی در برابر آب، ضربه و سایش ارائه می دهند و می توان آنها را به طور موثر ماشینکاری کرد، حتی دارای رزوه هایی هستند که استحکام کششی بالایی را ارائه می دهند. اکثر آنها فرمولاسیون های اپوکسی-پلی آمید هستند، با دو قسمت (مساوی) EP و سخت کننده.

5. دمای بالا(High-Temperature Epoxy)

این اپوکسی ها خواصی مشابه EP های عمومی ارائه می دهند، با این تفاوت که به طور کلی می توانند در برابر دماهای 250 درجه سانتیگراد و تا 300 درجه سانتیگراد مقاومت کنند. آنها به طور گسترده در کاربردهای تجهیزات خودرو و صنعتی، به ویژه در اتصالات و تعمیرات لوله کشی و سیستم های اگزوز استفاده می شوند. آنها همچنین تمایل به مقاومت شیمیایی بسیار بالا و مقاومت در برابر اسید دارند که کاربردهای دیگری را نیز باز می کند. آنها به طور معمول بر پایه کوپلیمرهای دی گلیسیدیل اتر بیسفنول F هستند و از دیمرهای اسید چرب/پلی اتیلن تترا آمین و تری اتیلن تترا آمین به عنوان عوامل پخت استفاده می کنند.

6. انعطاف پذیر(Flexible Epoxy)

اپوکسی های اصلاح شده با لاستیک/الاستومر معمولا از دانه های ظریف الاستومری به عنوان عامل چقرمه کننده استفاده می کنند که عموما از قبل با یکی از دو جز سازنده رزین مخلوط می شوند. در تعداد محدودی از تحولات اخیر، جزء الاستومری به نحوی تولید شده که به یکی از عناصر تشکیل دهنده کوپلیمر نهایی تبدیل شود. این مسئله به یکپارچگی بیشتر و افزایش ظرفیت تحمل شوک در محصول نهایی منجر می شود.

همچنین نشان داده شده است که استفاده از کوپلیمرهای دی بلاک آمفی فیلیک، که شامل بخش های مخلوط شونده با EP هستند، منجر به ایجاد پیوند هیدروژنی و تشکیل نانو ساختارهایی در اپوکسی پخت شده می شود. این مواد دارای تحمل شوک بهبود یافته و انعطاف پذیری محدودی بوده و در کاربردهای اتصال اجزای سیستم های پویا (دینامیک) که آسیب پذیر در برابر شوک هستند استفاده می شوند.

تحولات اخیر تجاری سازی EPهای دارای انعطاف پذیری ذاتی را شامل می شود که برای مثال می توانند شامل ۲ و ۴ و ۶ تریس (دی متیل آمینومتیل) فنول، پلی اکسی پروپیلندی آمین بیس [(دی متیل آمینو)متیل] فنول بوده و از (۳-گلایسیدیل اکسی پروپیل) تری متوکسی سیلان به عنوان عامل واکنشی محرک هم پلیمریزاسیون استفاده کنند.

نکته قابل توجه در این دسته، جدا از نام گذاری پیچیده شیمیایی که باعث سردرگمی می شود، حضور جزء سیلان است. سیلان ها و سیلوکسان ها اجزای کلیدی لاستیک های سیلیکونی هستند و ادغام آنها در شیمی پایه رزین های EP، قدمی نوآورانه محسوب می شود. نتیجه این فرایند به وجود آمدن موادی چقرمه، پخت شده و با ساختار پیوندهای عرضی است که از همه لحاظ اپوکسی محسوب می شوند، در حالی که سختی Shore D آنها می تواند تا ۲۰ پایین بیاید.

7. رسانا(Conductive Epoxy)

اپوکسی های رسانا نقشی حیاتی در صنعت الکترونیک ایفا می کنند و در کاربردهای متعددی از جمله مسیرهای رسانا بر روی بردهای مدار چاپی (PCB) و خمیرهای تعمیراتی برای خطوط مسی حک شده، به کار گرفته می شوند.علاوه بر این، از این نوع اپوکسی ها به طور گسترده در کاربردهای ضد الکتریسیته ساکن به عنوان مکانیزم اتصال رسانا بین اجزای رسانای انعطاف پذیر مانند دستبندها و اتصالات کف و زمین های صلبی که باید به آنها متصل شوند، استفاده می شود.

هیچ EP به طور ذاتی رسانای جریان الکتریکی نیست. با افزودن مواد با مقاومت متوسط مانند کربن ریز (یا فیبر کربن، فولرن یا گرافن) به اپوکسی، این ماده قادر به انتقال جریان های کم به زمین یا برای اهداف سیگنال دهی می شود.همچنین می توان با افزودن ذرات ریز نقره رسانایی را به طور قابل توجهی افزایش داد و به این ترتیب امکان انتقال سیگنال های با انرژی بالاتر و حتی منابع کم توان را فراهم کرد.

کلاس های مختلف رزین اپوکسی چیست؟

کلاس های مختلف رزین EP در زیر فهرست شده اند:

1. گلیسیدیل(Glycidyl Epoxy)

اپوکسی گلیسیدیل به دسته‌ای از رزین‌های EP اشاره دارد که حاوی یک گروه عاملی گلیسیدیل (-O-CH2-CH(CH2OH)-) در ساختار شیمیایی خود هستند. این رزین‌ها به طور گسترده در تولید پوشش‌ها، چسب‌ها، قطعات الکترونیکی و مواد کامپوزیت استفاده می‌شوند. رزین‌های اپوکسی گلیسیدیل از طریق واکنش اپیکلروهیدرین و ترکیبی حاوی هیدروژن واکنش‌پذیر، مانند بیسفنول A (BPA) تشکیل می‌گردند. این واکنش، پلیمری خطی یا شاخه‌ای تولید می‌کند که مقاومت شیمیایی و حرارتی بالا، چسبندگی عالی و خواص مکانیکی مطلوب دارد. با این حال، رزین‌های EP گلیسیدیل به دليل احتمال آزاد کردن مواد مضر مانند بیسفِنول A و گلیسیدول به مسائل بهداشتی مرتبط شده‌اند. سازمان‌های نظارتی دستورالعمل‌هایی را برای استفاده از این مواد در محصولات مصرفی وضع کرده‌اند.

2. نوالاک(Novolac Epoxy)

اپوکسی نوالاک گروهی از رزین‌های EP بر پایه واکنش نوالاک فنولیک و اپیکلروهیدرین هستند. نوالاک فنولیک نوعی رزین است که از فنول و فرمالدئید به‌دست می‌آید که منجر به ساختاری با اتصالات عرضی بالا می‌گردد. رزین‌های اپوکسی نوالاک کراس‌لینک بالایی دارند که ثبات حرارتی، مقاومت شیمیایی و خواص الکتریکی بهبودیافته‌ای نسبت به انواع رایج بیسفِنول A ارائه می‌دهند. این رزین‌ها در کاربردهای پربازده مانند پوشش‌ها، چسب‌ها و کامپوزیت‌ها به طور گسترده ای استفاده می‌شوند.

رزین‌های اپوکسی نوالاک معمولا با آمین‌ها پخت می‌شوند. این عمل شامل واکنش گروه‌های EP در رزین با عامل پخت (کیورینگ) است که منجر به شبکه‌ای کراس‌لینک بالا می‌شود. رزین‌های اپوکسی نوالاک ممکن است حاوی مواد خطرناک مانند فرمالدئید و فنول باشند و اقدامات ایمنی مناسبی هنگام کار با آنها باید رعایت شود.

3. سیکلوالیفاتیک(Cycloaliphatic Epoxy)

اپوکسی سیکلوآلیفاتیک حاوی حلقه‌ای سیکلوآلیفاتیک در ساختار شیمیایی خود است. این رزین‌ها به‌واسطه خواص عملکرد بالای خود مانند مقاومت شیمیایی، استحکام مکانیکی و عایق بودن الکتریکی شناخته می‌شوند.رزین‌های EP سیکلوآلیفاتیک از ترکیبات سیکلوآلیفاتیک و اپیکلروهیدرین سنتز می‌شوند. واکنش بین این دو ماده منجر به ساختاری مستحکم‌تر و فشرده‌تر در مقایسه با رزین‌های اپوکسی مرسوم می‌شود.

به دلیل خواص عالی، این رزین‌ها در کاربردهای پربازده مانند هوافضا، صنایع خودروسازی و بخش الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها همچنین در تولید کامپوزیت‌ها، پوشش‌ها و چسب‌ها نیز به‌کار می‌روند. مانند دیگر رزین‌های EP، رزین‌های اپوکسی سیکلوآلیفاتیک ممکن است حاوی مواد خطرناک باشند و اقدامات ایمنی مناسب باید هنگام کار با این مواد رعایت شود.

4. آروماتیک(Aromatic Epoxy)

اپوکسی‌های آروماتیک حاوی ساختار حلقه‌ای آروماتیک در ساختار شیمیایی خود هستند. آنها معمولاً از بیسفنول A و اپیکلروهیدرین سنتز می‌شوند.EPهای آروماتیک مقاومت حرارتی و شیمیایی عالی، به همراه استحکام و سختی بالا ارائه دارند. آنها معمولا در ساخت پوشش‌ها، چسب‌ها و مواد کامپوزیت مورد استفاده قرار می‌گیرند که عملکرد بالا در شرایط محیطی خشن را طلب می‌کنند. با این حال، مهم است که در نظر داشته باشیم برخی از اپوکسی‌های آروماتیک ممکن است حاوی مواد خطرناک، مانند بیسفنول A باشند که با مسائل بهداشتی احتمالی مرتبط است.

5. آلیفاتیک(Aliphatic Epoxy)

اپوکسی‌های آلیفاتیک حاوی ساختارهای آلیفاتیک در شیمی خود هستند. ساختارهای آلیفاتیک زنجیره‌های مستقیم یا شاخه‌دار از اتم‌های کربن هستند – برخلاف ساختارهای حلقوی در سایر رزین‌ها. این نوع رزین‌ها معمولاً از ترکیباتی مانند الکل‌های آلیفاتیک یا پلی‌اول‌ها و اپیکلروهیدرین سنتز می‌شوند. واکنش بین این دو منجر به ساختاری منعطف‌تر و نرم‌تر در مقایسه با سایر انواع رزین‌های EP می‌شود.

اپوکسی‌های آلیفاتیک مقاومت UV و ثبات رنگ عالی دارند و آنها را برای کاربردهای بیرونی، مانند پوشش‌ها و چسب‌ها برای خودروها و قایق‌ها، مناسب می‌سازد. آنها همچنین به طور رایج در صنایع غذایی به دلیل سمیت پایین و بوی کم یا بدون بو استفاده می‌شوند. با این حال، برخی از رزین‌های EP آلیفاتیک ممکن است حاوی مواد خطرناک باشند و اقدامات ایمنی مناسب باید هنگام کار با این مواد رعایت شود.

6. هیبریدی(Hybrid Epoxy)

اپوکسی‌های هیبریدی با ترکیب دو یا چند نوع رزین، یا پلیمرهای غیراپوکسی، تولید می‌شوند. هدف از ساخت رزین هیبریدی، ترکیب کردن خواص مطلوب هر جزء برای ایجاد خواص قابل تنظیم است. یک رزین EP هیبریدی از ترکیب اپوکسی سیکلوآلیفاتیک با اپوکسی نوالاک به‌دست می‌آید. آنها مقاومت شیمیایی و حرارتی را از جزء سیکلوآلیفاتیک و عملکرد مکانیکی بهبودیافته را از جزء نوالاک بدست می‌آورند. رزین‌های EP هیبریدی در کاربردهای پربازده که نیاز به ترکیب خواص ویژه‌ای دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها اغلب در ساخت پوشش‌ها، چسب‌ها و مواد کامپوزیت برای صنایعی مانند هوافضا، خودروسازی و عمران به‌کار می‌روند.

چگونه از Epoxy استفاده کنیم؟

در ادامه نکاتی درباره استفاده از اپوکسی مطرح شده است:

1. سطوحی که EP قرار است بر روی آنها اعمال شود باید تمیز، خشک و عاری از هرگونه آلاینده باشند. بسته به نوع سطح، سمباده زنی، چربی زدایی، سند بلاست (ماسه پاشی) یا در موارد خاص اسیدشویی ممکن است برای آماده سازی سطح مناسب باشد.
2. اکثر رزین های اپوکسی برای پخت کامل به ترکیب دو جزء اصلی، یعنی رزین و عامل پخت (هاردنر/کاتالیزور)، در نسبت صحیح نیازمند هستند. نسبت اختلاط جزء ها باید دقیقا رعایت گردد، زیرا بر فرآیند پخت و خواص نهایی EP تاثیر مستقیم دارد.
3. اپوکسی مخلوط شده باید بلافاصله با استفاده از قلم مو، غلتک یا کاردک اعمال شود. پوشش اپوکسی باید به صورت یکنواخت و بدون باقی ماندن حباب های هوا یا قسمت هایی که لایه پوشش نازک است اجرا گردد.
4. EP باید مطابق با دستورالعمل سازنده به طور کامل پخت شود. این فرآیند ممکن است شامل زمان پخت و دمای پخت معینی باشد که باید رعایت گردد. اعمال فشار یا حرارت بیش از اندازه بر EP که به طور کامل پخت نشده است، موجب کاهش استحکام نهایی می گردد.
5. در مواردی که پخت با اشعه ماورا بنفش (UV) میسر است، توصیه می‌شود زمان و شدت تابش اشعه کمی بیشتر از مقادیر پیشنهادی سازنده باشد. این کار برای اطمینان از پخت کامل بخش هایی که در سایه قرار داشته دارند یا ضخامت پوشش در آن قسمت‌ها بیشتر است انجام می‌شود.

چگونه یک EP انتخاب کنیم؟

انتخاب مناسب‌ترین اپوکسی به شدت بستگی به جزئیات کاربری مورد نظر و خواص مورد نیاز محصول نهایی دارد. در زیر به نکاتی اشاره شده است که می تواند به برگزیدن EP مناسب شما کمک کند:

1. نوع کاربرد را بررسی کنید: آیا قصد استفاده از اپوکسی به عنوان چسب، پوشش و یا در مواد کامپوزیت را دارید؟ این کاربری ها معمولا به خواص ویژه ای مانند استحکام، انعطاف پذیریی یا مقاومت شیمیایی نیاز دارند.
2. به ماده ای که اپوکسی روی آن اعمال می شود توجه کنید: Epoxy های مختلف چسبندگی متفاوتی به بسترهای مختلف دارند. برای مثال، EP مناسب برای فلز احتمالا خواصی متفاوت از اپوکسی مناسب برای چوب دارد.
3. شرایطی که اپوکسی در معرض آن قرار خواهد گرفت را بررسی کنید: فاکتورهایی مانند دمای بالا، رطوبت و مواد شیمیایی خورنده به طور مستقیم انتخاب EP را تحت تاثیر قرار می دهند.
4. زمان پخت (Cure Time) را مشخص کنید: Epoxy های با زمان پخت سریعتر و کندتر موجود هستند، مشروط به اینکه خواص دیگر اپوکسی رضایت بخش باشند.
5. خطرات سلامتی بالقوه مرتبط با Epoxy را بررسی کنید: مواردی مانند سمیت یا اشتعال پذیری را در نظر بگیرید. اپوکسی ای را انتخاب کنید که مناسب کاربری شما باشد و بتوان آن را مطابق با استاندارها و احتیاط های مربوطه به کار برد.

اکیدا توصیه می شود که همواره دستورالعمل های کارخانه سازنده به دقت در هنگام بکارگیری هر نوع EP رعایت شود و اقدامات احتیاطی و ایمنی به عمل آیند.

بهترین نوع Epoxy برای فلزات کدام است؟

به عنوان یک قاعده کلی، اپوکسی‌های دو جزئی بهترین نتایج را در چسبندگی به فلزات ارائه می‌کنند. انتخاب نوع رزین اپوکسی به جزئیات کاربرد بستگی دارد. EPای را انتخاب کنید که متناسب با کاربرد بوده و برای چسباندن سطوح فلزی طراحی شده باشد. برخی از نکات کلیدی:

1. Epoxyشفاف برای اتصال فلزاتی که به نتیجه ظاهری مطلوب نیاز دارند، ایده آل است زیرا با خشک شدن به یک سطح شفاف تبدیل می‌شود.
2. اپوکسی‌های سخت شده طوری طراحی شده اند که دوام بیشتری نسبت به چسب‌های اپوکسی معمولی داشته باشند و مقاومت بیشتری در برابر ضربه از خود نشان دهند. این Epoxyها انتخاب خوبی برای اتصال قطعات فلزی هستند که تحت تنش یا خمش قرار می گیرند.
3. Epoxyهای مقاوم در برابر حرارت انتخاب مناسبی برای اتصال قطعات فلزی هستند که در معرض دمای بالا قرار می‌گیرند؛ مانند سیستم‌های اگزوز یا قطعات موتور. توجه داشته باشید که حداکثر دمای قابل تحمل برای EP انتخابی، باید بالاتر از دمای کاربرد باشد.
4. اپوکسی‌های رسانا برای استفاده همراه با قطعات الکترونیکی مناسب هستند و می توانند یک پیوند رسانا بین سطوح فلزی ایجاد کنند. انتخاب این Epoxyها تا حد زیادی به مقاومت تماسی مورد نظر یا قابل تحمل و جریان عبوری پیش‌بینی شده از محل اتصال بستگی دارد.

چه نوع Epoxy برای پلاستیک بهترین است؟

انواع مختلفی از رزین‌های EP در دسترس هستند که ظاهراً به خوبی با پلاستیک‌ها پیوند می‌خورند. با این حال، مهم است که ماهیت پلاستیک در نظر گرفته شود. در زیر برخی از دستورالعمل هایی که باید رعایت شوند آورده شده است:

1. چسب های مخصوص پلاستیک (Plastic bonding agents): برای چسبندگی به پلاستیک‌ها توسعه داده شده‌اند. اصطلاح “چسب مخصوص پلاستیک‌” عموماً به ترکیبی از حلال‌های قوی و سایر مواد شیمیایی اشاره دارد که سطح پلاستیک را فعال می‌کنند. این اختلال باعث ایجاد سطحی برای نوعی جوشکاری پلاستیک شده و همزمان شکاف‌ها را با جزء اپوکسی پر می‌کند. این EP ها به دلیل خطر آسیب تنفسی، چشمی و اشتعال پذیری بالا، باید با احتیاط بیشتری به کار برده شوند.
2. Epoxyهای با سخت شوندگی سریع (Fast-setting epoxies): انتخاب مناسبی محسوب می شوند. این نوع اپوکسی ها برای اتصال به طیف متنوعی از سطوح، از جمله پلاستیک، تولید شده اند.
3. اپوکسی های انعطاف پذیر (Flexible epoxies): گزینه مناسبی برای اتصال پلاستیک هایی محسوب می شوند که قرار است در معرض تنش یا حرکت باشند. این نوع EP ها حتی پس از سخت شدن انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند که به جلوگیری از ترک خوردن و شکستن کمک می‌کند.
4. EP های ساختاری (Structural epoxies): انتخاب مناسبی برای اتصال قطعات تحت بار هستند. این نوع اپوکسی‌ها برای استحکام و دوام در بارهای سنگین طراحی شده اند.

بهتر است از اپوکسی‌هایی استفاده شود که به طور خاص برای اتصال پلاستیک طراحی شده اند، زیرا احتمال ایجاد پیوندی قوی‌تر در این روش بیشتر خواهد بود.

بهترین نوع Epoxy برای سیمان کدام است؟

برای اتصال سیمان، انواع مختلفی از EPها می توانند نتایج خوبی ارائه دهند که در ادامه آمده است:

1. EPهای مخصوص بتن: برای چسباندن سیمان و سایر سطوح متخلخل، سخت و شکننده طراحی شده‌اند. این نوع اپوکسی‌ها به منظور نفوذ نسبی به درون سطح و افزایش استحکام پیوند، از طریق ایجاد اتصالی قوی‌تر بین سطوح، ساخته می‌شوند.
2. EPهای ساختاری: برای چسباندن قطعات تحمل‌کننده بار و اتصال مواد ناهمگون که تطابق سطحی ضعیفی دارند، مناسب هستند. این نوع اپوکسی ها، حتی در شرایط بارگذاری سنگین نیز، استحکام و دوام فوق العاده ای را فراهم می‌کنند.
3. EP های مقاوم در برابر حرارت بالا: برای اتصال سطوح سیمانی که تحت دمای بالا قرار می گیرند، مناسب هستند. این نوع اپوکسی را می توان برای چسباندن سطوح سیمانی استفاده کرد که ممکن است در معرض دمای تا 260 درجه سانتیگراد و حتی بیشتر قرار گیرند.
4. EPهای سازگار با رطوبت یا بر پایه آب: برای مرطوب (“wet”) کردن سطوح آلوده به آب و پخت در حضور رطوبت ساخته شده‌اند و می‌توانند برای اتصال سطوح سیمانی مرطوب استفاده شوند.

انتخاب Epoxy مناسب برای پلیمرها

انتخاب اپوکسی مناسب برای اتصال پلیمرها (مانند پلاستیک، لاستیک و رزین) می‌تواند چالش‌برانگیز باشد، زیرا تنوع زیادی از EPها با ویژگی‌های مختلف در بازار موجود است.

1. چسب‌های مخصوص پلاستیک:

• این EPها برای ایجاد پیوند قوی بین پلاستیک‌ها طراحی شده‌اند.
• با فعال کردن سطح پلاستیک و ایجاد واکنش شیمیایی، پیوندی دائمی ایجاد می‌کنند.
• کاربردها: اتصال انواع پلاستیک، تعمیر قطعات پلاستیکی، پر کردن شکاف‌ها
• مزایا: قدرت چسبندگی بالا، مقاومت شیمیایی و حرارتی، سهولت استفاده

2. EPهای با سخت شوندگی سریع:

• برای کاربردهایی که نیاز به سخت شدن سریع دارند، ایده‌آل هستند.
• زمان ژل و پخت کوتاه دارند.
• کاربردها: اتصال سریع قطعات، تعمیرات فوری، پر کردن حفره‌ها
• مزایا: زمان سخت شدن سریع، سهولت استفاده، مناسب برای کاربردهای فوری

3. EPهای انعطاف پذیر:

• برای اتصال پلیمرهایی که در معرض تنش یا حرکت هستند، مناسب هستند.
• پس از سخت شدن نیز انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند.
• کاربردها: اتصال قطعات متحرک، تعمیر سطوح انعطاف‌پذیر، پر کردن شکاف‌ها
• مزایا: انعطاف‌پذیری بالا، مقاومت در برابر ضربه، مناسب برای کاربردهای پویا

4. EPهای ساختاری:

• برای اتصال قطعاتی که تحت بارهای سنگین قرار دارند، طراحی شده‌اند.
• استحکام و مقاومت مکانیکی بالایی دارند.
• کاربردها: اتصال سازه‌های فلزی، تعمیر قطعات باربر، ساخت قطعات صنعتی
• مزایا: استحکام بالا، مقاومت در برابر سایش، مناسب برای کاربردهای باربری

مزایای Epoxy چیست؟

1. انطباق با سطح و پر کردن شکاف در محل اتصال: EP به خوبی به سطوح مختلف می‌چسبد و می‌تواند شکاف‌ها و درزها را به طور کامل پر کند.
2. قدرت چسبندگی بالا به طیف گسترده‌ای از مواد: EP می‌تواند به انواع مختلف مواد مانند فلز، پلاستیک، چوب، شیشه و سرامیک بچسبد.
3. استحکام بالا: EP پس از سخت شدن، بسیار محکم و مقاوم می‌شود و می‌تواند بارهای سنگین را تحمل کند.
4. مقاومت در برابر ضربه: EP در برابر ضربه و لرزش مقاوم است و به راحتی نمی‌شکند.
5. مقاومت دمایی: EP در برابر طیف وسیعی از دماها، از سرد تا گرم، مقاوم است.
6. سختی خوب: EP سطحی سخت و صاف ایجاد می‌کند که در برابر خراش و سایش مقاوم است.
7. قیمت مناسب: EP در مقایسه با سایر چسب‌های قوی، قیمت مناسبی دارد.
8. سهولت استفاده و تحمل خطای روش: EP به طور کلی استفاده آسانی دارد و در صورت اشتباه جزئی در روش اجرا، قابل اصلاح است.

معایب Epoxy چیست؟

1. زمان سخت شدن طولانی برای رسیدن به استحکام بالا: برخی از EPها برای رسیدن به استحکام کامل به زمان زیادی (چندین ساعت یا حتی چند روز) نیاز دارند.
2. ضعیف بودن اپوکسی‌های با سرعت سخت شدن بالا: EPهایی که به سرعت سخت می‌شوند، به طور کلی استحکام کمتری نسبت به اپوکسی‌های با سرعت سخت شدن معمولی دارند.
3. سمیت و وجود مواد تحریک کننده: برخی از EPها سمی و دارای مواد تحریک کننده هستند و هنگام کار با آنها باید از احتیاط لازم استفاده کرد و از تهویه مناسب محل کار اطمینان حاصل کرد.
4. شکنندگی بسیاری از اپوکسی‌ها: EPها در برابر تنش‌های خمشی و کششی ضعیف هستند و ممکن است در اثر ضربه یا خم شدن بشکنند.
5. چسبندگی ضعیف به سطوح با انرژی کم: EP به طور طبیعی به سطوح با انرژی کم مانند پلی اتیلن و پلی پروپیلن به خوبی نمی‌چسبد.

مدت زمان خشک شدن Epoxy چقدر است؟

اپوکسی ها طیف وسیعی از زمان های خشک شدن را دارند، از چند دقیقه تا چند روز (برای رسیدن به استحکام کامل).

رابطه بین زمان خشک شدن و کیفیت اتصال

به طور کلی، هر چه زمان خشک شدن EP بیشتر باشد، کیفیت اتصال و استحکام و چقرمگی کلی مواد نیز بیشتر خواهد بود.به عبارت دیگر، اپوکسی هایی که سریعتر خشک می شوند، ممکن است به اندازه اپوکسی هایی که زمان خشک شدن بیشتری دارند، پیوند قوی ایجاد نکنند.

انتخاب زمان خشک شدن مناسب

انتخاب زمان خشک شدن مناسب EP به عوامل مختلفی از جمله نوع اپوکسی، کاربرد مورد نظر و شرایط محیطی بستگی دارد.برای مثال، اگر به دنبال اتصال سریع قطعات هستید، می توانید از EP با زمان خشک شدن کوتاه استفاده کنید.اما اگر به دنبال ایجاد قوی ترین پیوند ممکن هستید، باید از اپوکسی با زمان خشک شدن طولانی تر استفاده کنید.

چگونه متوجه می شوید که Epoxy به طور کامل سخت شده است؟

تشخیص زمان کامل شدن سخت اپوکسی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا اپوکسی ناقص پخت شده ممکن است استحکام و چسبندگی کافی را نداشته باشد و در معرض ترک خوردگی و شکست قرار گیرد. در اینجا روش‌های تشخیص زمان کامل شدن پخت EP را به تفصیل شرح خواهم داد.

1. تست فرورفتگی:

این روش برای اپوکسی‌های صلب (Rigid Epoxies) کاربرد دارد.برای انجام این تست، یک جسم نوک تیز مانند ناخن یا نوک مداد را به آرامی روی سطح اپوکسی فشار دهید.اگر EP به طور کامل پخت شده باشد، هیچ اثری از فرورفتگی روی سطح آن باقی نخواهد ماند.در حالی که اپوکسی ناقص پخت شده به راحتی با فشار ناخن یا مداد فرو می‌رود.

2. بررسی زمان پخت توصیه شده توسط سازنده:

برخی از اپوکسی‌ها، به ویژه اپوکسی‌های انعطاف‌پذیر (Flexible Epoxies)، ممکن است رفتار متفاوتی در تست فرورفتگی نشان دهند.در این موارد، بهترین روش برای تشخیص زمان کامل شدن پخت، مراجعه به دستورالعمل‌ها و زمان پخت توصیه شده توسط سازنده EP است.به خاطر داشته باشید که زمان پخت اپوکسی می‌تواند تحت تاثیر عواملی مانند دما و رطوبت محیط قرار گیرد.

3. توجه به علائم ظاهری:

اپوکسی ناقص پخت شده ممکن است علائم ظاهری مانند چسبندگی، نرمی یا ناپختگی نشان دهد.در حالی که EP کاملاً پخت شده سفت، سخت و فاقد هرگونه چسبندگی یا ناپختگی خواهد بود.

4. استفاده از ابزارهای اندازه‌گیری:

برخی از ابزارهای تخصصی مانند دماسنج‌های لیزری یا دستگاه‌های اندازه‌گیری سختی می‌توانند برای اندازه‌گیری دقیق‌تر زمان پخت اپوکسی مورد استفاده قرار گیرند.با این حال، این ابزارها به طور معمول برای مصارف خانگی یا کارگاهی رایج نیستند.

طول عمر Epoxy چقدر است؟

اپوکسی‌ها در صورت عدم قرار گرفتن در معرض شرایط خارج از محدوده‌های توصیه‌شده، عمر مفید نامحدودی دارند. این شرایط شامل موارد زیر می‌شود:

• گرمای بیش از حد: دمای بالا می‌تواند باعث تخریب رزین EP و سخت کننده آن شود و منجر به کاهش استحکام و شکنندگی اپوکسی شود.
• تابش: تابش‌های پرانرژی مانند اشعه ماوراء بنفش و اشعه گاما می‌توانند زنجیره‌های پلیمری EP را تجزیه کرده و باعث شکننده شدن و تغییر رنگ آن شوند.
• حلال‌های خشن: برخی از حلال‌ها مانند استون و متیل اتیل کتون می‌توانند اپوکسی را حل کرده و به آن آسیب برسانند.
• استرس بیش از حد: بارگذاری بیش از حد یا ضربه ناگهانی می‌تواند باعث ترک خوردن یا شکستن اپوکسی شود.

آیا Epoxy به راحتی می‌شکند؟

بله، اپوکسی‌های معمولی به راحتی می‌شکند. دلیل این امر شکنندگی ذاتی آنها است. اپوکسی‌های معمولی در برابر خم شدن یا تغییر شکل مقاومت ضعیفی دارند و در صورت استفاده برای اتصال اجزای انعطاف‌پذیر، به راحتی ترک می‌خورند یا می‌شکنند. خوشبختانه، اپوکسی‌های چقرمه و انعطاف‌پذیر تا حد زیادی این مشکل را برطرف می‌کنند. این نوع اپوکسی‌ها با افزودنی‌های خاصی اصلاح می‌شوند که به آنها انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر ضربه و خم شدن را می‌دهند.

جایگزین‌های Epoxy کدامند؟

برخی از جایگزین‌های اپوکسی در زیر فهرست شده‌اند:

1. پلی‌اورتان‌ها (Polyurethanes): پلیمرهای پرکاربردی هستند که به طور گسترده به عنوان چسب، پوشش و درزگیر استفاده می‌شوند. آن‌ها به دلیل انعطاف‌پذیری چشمگیر و مقاومت بالا در برابر ضربه و سایش، جایگزین‌هایی مناسب برای EP محسوب می‌شوند.
2. چسب‌های اکریلیک (Acrylic Adhesives): سمیت کمی دارند و به دلیل زمان پخت سریع شناخته می‌شوند. این خاصیت، آنها را برای کاربردهایی که سرعت انجام کار اهمیت دارد، مناسب می‌کند. چسب‌های اکریلیک همچنین مقاومت خوبی در برابر هوازدگی و اشعه ماوراء بنفش از خود نشان می‌دهند.
3. سیانو اکریلات‌ها (Cyanoacrylates): فراهم‌کننده پیوند سریع و استحکام خوب هستند، اما به اندازه EPها دوام ندارند. برای سطوحی که کاملاً روی هم قرار می‌گیرند، هنگامیکه نیازی به انعطاف پذیری نباشد، استحکام پیوند و دوام بالایی ارائه می‌دهند. اما قابلیت پرکنندگی شکاف را ندارند. سیانو اکریلات‌های تقویت‌شده، تا حدی ضعف انعطاف‌پذیری را بهبود می‌دهند.
4. چسب‌های سیلیکونی (Silicone Adhesives): انعطاف‌پذیری بسیار خوبی دارند و در برابر دماهای بالا و هوازدگی مقاوم هستند. آنها اغلب در کاربردهایی که نیاز به پیوندی قوی و انعطاف‌پذیر دارند، مانند درزگیری در لوله‌کشی یا برق، استفاده می‌شوند.

سوالات متداول

خلاصه

در این مقاله، به معرفی اپوکسی، ماهیت آن و انواع و خواص مختلف آن پرداخته شد.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/materials/what-is-epoxy

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.