کریستال شدن رزین های اپوکسی مایع

 

بلورسازی

کریستال شدن رزین هایی اپوکسی در شرایط خاصی اتفاق می‌افتد که در اینصورت رزین اپوکسی به حالت جامد یا نیمه‌جامد در می آید. این حالت را کریستالیزاسیون یا بلورسازی می‌نامند. بلورسازی در اپوکسی‌ها شباهت بسیار نزدیکی به یخ زدن آب دارد که از حالت مایع به جامد(یخ) تبدیل می‌شود. همچنین اپوکسی کریستال شده تقریباً مانند آب که اگر به یخ حرارت داده شود دوباره به مایع تبدیل می‌شود، قابلیت تبدیل شدن به اپوکسی مایع را بدون برهم خوردن ساختار مولکولی‌اش دارد با این تفاوت که یخ در دمای صفر درجه به مایع تبدیل می‌شود اما اپوکسی حداقل به دمای 50 درجه سانتی‌گراد نیازمندست.

 

از کجا متوجه کریستال شدن اپوکسی بشویم؟

اولین نشانه کریستال شدن رزین اپوکسی مایع، مات شدن، کدر بودن و شیری رنگ شدن آن در مقایسه با اپوکسی استاندارد می‌باشد. علت این کدر دیده شدن رزین اپوکسی، ذرات کریستالی کوچکی هستند که آزادانه در اپوکسی شناورند. همین‌طور که سایز این کریستال‌ها بزرگ‌تر می‌شود اپوکسی مایع هم سفت‌تر شده و روندگی آن کاهش پیدا می‌کند. هرچه این کریستالیزاسیون بیشتر پیش می‌رود اندازه این توده‌ها بزرگ‌تر می‌شود.

هر چه چگالی یا دانسیته این کریستال‌ها نسبت به رزین مایع اطراف خود بیشتر می‌شود شروع به غرق شدن و حرکت به سمت پایین ظرف می‌کنند و بر ضخامت این کریستال‌ها افزوده می‌شود. این وضعیت تا جایی ادامه خواهد داشت که همه اپوکسی به حالت جامد و بلور درآید.

 

کریستال شدن رزین اپوکسی در کدام نوع از اپوکسی‌ها اتفاق می‌افتد؟

کریستال شدن رزین اپوکسی برای هر دو نوع اپوکسی بیسفنل آ (DGEBA) و بیسفنل اف (BFDGE) اتفاق می‌افتد. این که هر دو نوع اپوکسی نوع A و F در دمای محیط قابلیت کریستالی شدن را دارند نباید باعث تعجب شود چرا که بطور کلی یک اپوکسی استاندارد(با EEW 188) بیسفنل A دارای دمای ذوب 42 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. به همین شکل یک اپوکسی استاندارد بیسفنل F دارای دمای ذوب 55 درجه سانتی‌گراد می‌باشد. لذا کریستال شدن رزین‌های اپوکسی در دمای محیط 25 درجه هم رخ می‌دهد اما روند پیشرفت آن بسیار کند بوده و حتی ممکن است تا هفته و ماه‌ها بطول انجامد.

یک نکته:

هر چه اپوکسی تولید شده(از هر نوع که می‌خواهد باشد) خلوص بالاتری داشته باشد، ویسکوزیته کمتری خواهد داشت که عموماً مطلوب مصرف کنندگان می‌باشد اما در عمل هیچ‌کدام از تولید کنندگان اپوکسی در سرتاسر دنیا خالص‌ترین اپوکسی را تولید نمی‌کنند. چرا که هرچه اپوکسی خالص‌تر باشد تمایلش به کریستال شدن افزایش خواهد یافت.

علت کریستال‌ شدن رزین اپوکسی چیست؟

اولین نکته مهم این می‌باشد که این اتفاق همیشه رخ نمی‌دهد اما عواملی وجود دارند که احتمال پیش آمدن آن را افزایش می‌دهند. این عوامل به قرار ذیل هستند:

 

1-گران‌روی(ویسکوزیته)

رزین‌هایی که ویسکوزیته کمتری دارند تمایل بیشتری به کریستال شدن رزین در دماهای پایین‌تر دارند.

2-خلوص

هرچه خلوص رزین اپوکسی بیشتر باشد احتمال کریستالیزاسیون آن بیشتر خواهد بود چرا که مواد افزودنی کمتری بعنوان مانع بر سر راه تشکیل کریستال وجود دارد.

3-نوسان دمایی

مهمترین ‌عامل موثر در کریستال شدن اپوکسی، سیکل متوالی نوسانات دمایی است که رزین بصورت مداوم گرم و سرد می‌شود. این نوسانات دمایی موجب شکل‌دهی بهتر ساختار مولکول‌های شیمیایی اپوکسی شده و به کریستالیزاسیون آن کمک شایانی می‌کند.

به همین خاطر باید بصورت کاملاً جدی به دستورالعمل نگهداری اپوکسی‌ها و به دور از نور آفتاب نگهداری می‌شوند دقت نمود. نوسانات دمایی حدفاصل روز و شب، آغازگر یا تسهیل کننده سرعت فرایند کریستال شدن اپوکسی‌ها هستند.

 

4-گردو‌غبار و آلودگی

ورود ذرات گرد و غبار به داخل رزین باعث تسریع در شروع فرایند کریستالیزاسیون می‌شود بدین صورت که برای شروع این فرایند نیاز به یک ذره ناخالص هست. زمانی هم که این فرایند شروع شده باشد وجود همین ذرات گرد و غبار باعث پیشرفت سریع‌تر آن نیز خواهد شد.

 

وضعیت پیش‌آمده را چگونه اصلاح کنیم؟

همان‌طور که در ابتدای این مقاله به آن اشاره کردیم فرایند کریستال شدن رزین اپوکسی می‌تواند مانند آب کردن یخ، بدون تغییر در خصوصیات شیمیایی آن بصورت معکوس انجام شود با این تفاوت که نیاز به دمای بیشتری خواهد بود.

روش اجرا

در این مورد می‌بایست رزین اپوکسی را تا دمای 50 درجه سانتی‌گراد گرم کرده و موکداً در همین دما نگه داشت تا همه اپوکسی از حالت جامد به مایع شفاف تبدیل شود. چنانچه ذره‌ای کریستال در ظرف نگهداری رزین مایع شده باقی مانده باشد پس از گذشت چند روز مجدداً همه اپوکسی به حالت جامد تبدیل خواهد شد. اما اگر بصورت کامل حرارت داده شود و هیچ کریستالی باقی نمانده باشد، اپوکسی تا ماه‌ها و بلکه یک سال کریستالی نخواهد شد.

نکته مهم

نکته ای که نباید در فرایند گرما دادن فراموش کرد، عدم تعجیل است که می‌بایستی به مدت طولانی و در دمای 50 درجه به اپوکسی دما داده شود تا از باقی نماندن هیچ ذره کریستالی اطمینان کامل حاصل شود.

زمانی که به اپوکسی کریستال شده گرما می‌دهیم، این گرما به سرعت در سرتاسر مولکول‌ها منتقل نمی‌شود و مثلاً برای یک بشکه یا IBC اپوکسی نیازمند حداقل 2 تا 3 روز دمای ممتد 50 درجه می‌باشد که جز با قرار گرفتن در اتاق گرم امکان پذیر نمی‌باشد. در این فرایند اگر اپوکسی، جامد نشده باشد و همچنان مایع باشد، بهتر است هنگام دما دادن، میکسر هم روشن باشد.

مدت زمان دقیق مورد نیاز برای دی کریستال کردن اپوکسی قابل پیش‌بینی یا توصیه نمی‌باشد چرا که بستگی مستقیمی به حجم مواد، توان منبع گرمایی و امکانات هم زدن آن دارد. در نهایت مطمئن‌ترین راه‌کار نگه داشتن اپوکسی در دمای 50 درجه به مدت طولانی می‌باشد.

 

منبع: Gurit

ترجمه: بخش فنی شرکت پارس‌گهر

 

توجه:

مطلب حاضر حاصل استفاده از تجارب کارشناسان فنی شرکت پارس‌گهر و همچنین توصیه‌های شرکت‌های معتبر تولیدی در دنیاست. لذا جهت رعایت حقوق دیگران و عدم تضییع آن، هنگام استفاده از مطالب این مقاله حتماً به منبع آن اشاره شود.

 

برای مطالعه مقالات بیشتر در مورد کار با رزین اپوکسی به قسمت مقالات سایت مراجعه کنید:

بخش مقالات شرکت پارس گهر