رزین پلی استر (ایزوفتالیک)

توضیحات تکمیلی در مورد انواع پلی استرهای موجود در فروشگاه

رزین پلی استر (ایزوفتالیک): تفاوت این نوع رزین با نوع اورتوفتالیک در استحکام مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالاتر آن می‌باشد. بطور کلی کاربردهای هر دو نوع رزین اوتوفتالیک و ایزوفتالیک تقریباَ یکسان است و تنها در کاربردهایی که نیاز به خواص بالاتر و مهندسی‌تر باشد از نوع ایزوفتالیک استفاده می‌شود.

رزین پلی استر (اورتوفتالیک): متداولترین نوع رزین پلی استر بوده که بصورت عمومی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع رزین در فرایندهای لایه چینی کامپوزیت، صنایع دریایی، ساخت قایق و وان، فایبر گلاس، سنگ‌های مصنوعی و لوله‌های مختلف بکار می‌رود.

جهت محاسبه نسبت رزین، شتابدهنده و پراکساید مورد نیاز خود می‌توانید به صفحه محاسبه‌گر پلی کامپوزیت مراجعه نمایید.

رزین پلی استر

رزین پلی استر از جمله‌ی پرمصرف‌ترین رزین‌ها خصوصاً در صنایع دریایی می‌باشد که به دو دسته رزین پلی استر (اورتوفتالیک) و رزین پلی استر (ایزوفتالیک) تقسیم می‌شود. اگرچه که نسبت به رزین اپوکسی خواص ضعیفتری دارد اما تاکنون اغلب قایق‌های شکاری، قایق‌های بادبانی و قایق‌های باربری در صنایع کامپوزیت با کمک این سیستم رزینی ساخته شده است. دسته‌ای از رزین‌های پلی‌استر با عنوان پلی‌استر غیراشباع، ترموست بوده و در صورت قرارگیری در شرایط مناسب قابلیت پخت از حالت مایع به جامد را دارا می‌باشد. به‌طور معمول به رزین‌های پلی‌استر غیر اشباع عنوان کلی پلی‌استر اطلاق می‌شود. پلی‌استرها براساس نوع اسید، نوع گلیکول و مونومرهای به کار رفته در تولید انواع متفاوتی داشته و به تناسب آن خواص گوناگونی خواهند داشت.  دو نوع اصلی رزین‌های پلی‌استر به عنوان سیستم‌های استاندارد لمینیت در صنعت کامپوزیت استفاده می‌شوند. رزین‌های پلی‌استر اورتو که به عنوان یک رزین استاندارد و اقتصادی توسط عده‌ی کثیری از مردم به کار می‌رود. رزین‌های پلی‌استر ایزو هم در صنایع دریایی با توجه به نیاز به مقاومت بالا در برابر آب، مورد استقبال فراوان قرارگرفته است. شکل زیر ساختار ایده‌آل یک رزین پلی‌استر معمولی را نشان می‌دهد. بخش استری و بخش‌های فعال بر روی زنجیره مشخص شده است.

اغلب رزین‌های پلی‌استر، ویسکوز و کم‌رنگ بوده و شامل محلولی از یک پلی‌استر در یک مونومر که معمولاً استایرن است، می‌باشند. افزودن استایرن در مقادیر بالای ۵۰% سبب کاهش ویسکوزیته و درنتجه کاربری آسانتر رزین می‌شود. از دیگر سو نقش کلیدی استایرن آن است که امکان پخت رزین از طریق ایجاد شبکه میان بخش‌های استری را بدون تولید محصولات جانبی فراهم می‌کند. از این‌رو این رزین‌ها برای قالب‌گیری به اعمال فشار نیاز نداشته و رزین‌های تماسی یا کم‌فشار نام‌گذاری می‌شوند. رزین‌های پلی‌استر زمان انبارداری محدودی دارند و در طی مدت زمان طولانی دچار ژل شدگی و یا سفت شدن می‌شوند. از این‌رو اغلب مقدار اندکی بازدارنده در طی تولید رزین به آن افزوده می‌شود تا از سرعت ژل‌شدگی آن بکاهد.

برای استفاده از رزین پلی‌استر در قالب‌گیری به چندین محصول کمکی نیاز است. این محصولات غالباً عبارتند از:

1. کاتالیست
2. شتاب‌دهنده
3. افزودنی: تیکسوتروپیک؛ رنگدانه؛ پرکننده؛ مواد شیمیایی ضد اشتعال

یک تولیدکننده  می‌تواند رزین را به صورت خالص یا به همراه هریک از افزودنی‌های بالا به مشتریان عرضه نماید.  رزین‌ها با توجه به الزامات قالب‌سازی، به سادگی با افزودن کاتالیست پیش از قالب‌گیری فرموله می‌شوند. همان‌گونه که قبلاً اشاره شد با گذشت زمان کافی رزین پلی‌استر می‌تواند به صورت خود به خود فرآیند پخت را طی کند. سرعت این پلیمریزاسیون برای قطعات پرکاربرد بسیار کم بوده و از این رو کاتالیست و شتاب‌دهنده را مورد استفاده قرار می‌دهند تا به یک مدت زمان معین و کاربردی برای پلیمریزاسیون این رزین دست یابند. کاتالیست اندکی پیش از شروع واکنش پلیمریزاسیون به سیستم رزینی افزوده می‌شود و نقشی در واکنش شیمیایی ندارد اما به سادگی فرآیند را فعالتر می‌کند. یک شتاب‌دهنده به رزین حاوی کاتالیست افزوده می‌شود تا واکنش در دمای کارگاهی قابل اجرا شود و یا با سرعت بیشتری انجام گیرد. از آنجا که شتاب‌دهنده‌ها در غیاب کاتالیست اثرگذاری اندکی دارند از این‌رو گاهی اوقات تولیدکنندگان پلی‌استر، شتاب‌دهنده را به رزین اضافه کرده و تحت عنوان رزین پیش شتابدار شده (Pre-accelerated) عرضه می‌کنند.

زنجیره‌های مولکولی پلی‌استر به شکل زیر است. مکان‌های فعال آن با حرف B مشخص شده است.

با افزودن استایرن (S) و در حضور یک کاتالیست، استایرن زنجیره‌های پلیمر را در نقاط فعالشان به هم متصل کرده تا یک شبکه پیچیده سه‌بعدی را به شکل زیرتشکیل دهند.

در این شرایط گفته می‌شود رزین پلی‌استر پخت شده است. در این زمان از لحاظ شیمیایی مقاوم و اغلب جامدی سخت است. ایجاد شبکه یا فرآیند پخت پلیمریزاسیون نام دارد که واکنشی برگشت‌ناپذیر است.  این ویژگی ذاتی از زنجیره‌های مولکولی شبکه‌ای شده که از کنار هم قرار گرفتن واحدهای تکرار حاصل می‌شوند باعث می‌شود صفحات پلی‌استر تحت بارگذاری شکننده باشند.

تهیه مخلوط رزین پیش از قالب‌گیری باید با دقت انجام شود. رزین و کلیه افزودنی‌ها باید با دقت هم زده شوند تا پیش از افزودن کاتالیست تمام اجزا به طور یکنواخت در همه‌جای مخلوط پخش شوند. این هم زدن و تکان دادن باید به طور دقیق انجام شود چرا که ورود هرگونه مولکول هوا در مخلوط رزین، کیفیت قالب نهایی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این موضوع خصوصاً در مواقعی که رزین با لایه‌هایی از مواد تقویت‌کننده لمینیت می‌شود و احتمال به وجود آمدن حباب‌های هوا بین لایه‌ها وجود دارد از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، چرا که این حباب‎‌ها می‌تواند ساختار را ضعیف نمایند. نکته قابل توجه دیگر این است که مقدار کاتالیست و شتاب‌دهنده دقیق تعیین شده و به مخلوط رزین اضافه گردد تا کنترل بهتری روی واکنش پلیمریزاسیون صورت گرفته و ماده با بهترین مشخصات حاصل شود. مقدار زیاد کاتالیست زمان ژل شدن را بسیار کوتاه کرده و مقدار بسیارکم آن سبب می شود که پخت رزین به درستی اتفاق نیافتد.

رنگی کردن مخلوط رزین با کمک رنگدانه‌ها یا خمیر پیگمنت‌ها انجام می‌شود.انتخاب یک رنگدانه‌ی مناسب بسیار حائز اهمیت است، حتی اگر رنگدانه تنها به اندازه‌ی ۳ درصد از وزن رزین به مخلوط اضافه شود. چرا که استفاده از رنگدانه‌ی نامناسب واکنش پخت را تحت تأثیر قرار داده و امکان تخریب لمینیت نهایی را فراهم می‌کند. بنابراین بهتر است از خمیر رنگ‌هایی (خمیر پیگمنت‌هایی) که مخصوص رنگی کردن رزین‌ها ساخته می‌شوند استفاده شود.

مواد پرکننده در رزین پلی‌استر به دلایل زیر به‌طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند:

1. کاهش قیمت قالب‌
2. تسهیل کردن فرآیند قالب‌گیری
3. بخشیدن خواص ویژه به قالب

پرکننده‌ها اغلب مقادیری بالای ۵۰ درصد وزنی رزین را به خود اختصاص می‌دهند، اگرچه افزودن پرکننده به مخلوط رزین خواص انعطاف‌پذیری و استحکام کششی را در لمینیت نهایی تحت تأثیر قرار می‌دهد. استفاده ازپرکننده‌ها در لمینیت یا قالب‌گیری قطعات ضخیم می‌تواند مفید باشد و در غیر این‌صورت حرارت قابل‌توجهی را آزاد می‌کند. افزودن پرکننده‌های مشخص می‌تواند خاصیت مقاومت در برابر آتش را در لمینیت بالا ببرد.

انواع رزین‌های پلی استر موجود در فروشگاه:

1. رزین پلی استر اورتوفتالیک (مخصوص ساخت کامپوزیت‌ها و کارهای عمومی)
2. رزین پلی استر ایزوفتالیک (مخصوص ساخت کامپوزیت‌های دارای استحکام بالا و کارهای خاص)

توجه: جهت پخت رزین پلی استر، رزین خریداری شده توسط مشتری به همراه ۲ درصد پراکساید (اسید) و ۰/۵ درصد نفتانات کبالت (شتاب دهنده) ارسال می‌گردد.

با توجه به گسترش کاربرد رزین پلی استر در کاربردهای مختلف صنعتی و خانگی، می‌توان این رزین را پر مصرفترین رزین در جهان نامید. فیلم زیر در مورد پلی استر توضیحات بیشتری را می‌دهد.

همچنین نوع واکنش و پلیمریزاسیون رزین پلی استر در فیلم زیر به خوبی نمایش داده می‌شود.