در دهه 1960، نیاز مهندسان به یک نوع رزین که بتواند ویژگی های رزین اپوکسی و رزین پلی استر را با هم ترکیب کند و خواص شیمیایی، مکانیکی و چسبندگی خوبی داشته باشد، افزایش پیدا کرد. در رزین وینیل استر، با جایگزین شدن گروه های استری با وینیل، خواص مکانیکی رزین و چسبندگی و واکنش پذیری آن افزایش پیدا کرد و باعث رفع نیاز مهندسان شد. رزین وینیل در حال حاضر به عنوان یکی از مقاوم ترین رزین های ترموست در بازار ایران شناخته میشود که در برابر خوردگی و رطوبت مقاوم است. این نوع رزین را میتوان در صنایع مختلف، به عنوان کامپوزیت برای مقاوم سازی با الیاف شیشه و کربن استفاده کرد.
رزین وینیل استر چیست؟
رزین وینیل استر (VER)، که با نام رزین وینیل نیز شناخته میشود، یک پلیمر ترموست است که به دلیل مقاومت شیمیایی استثنایی، استحکام مکانیکی و تطبیق پذیری در کاربرد های صنعتی خود معروف است. این نوع رزین ترموست از استری شدن رزین اپوکسی با اسید های اکریلیک و متاکریلیک به دست میآید. جایگزین شدن گروه های وینیل با استر، پلیمریزاسیون آن را بهبود میبخشند.
رزین وینیل استر برای اولین بار در دهه 1960 به عنوان یک ترکیب بین رزین اپوکسی و پلی استر غیر اشباع توسعه یافت. در آن زمان نیاز به استفاده از رزینی که بتواند ویژگی های میان رزین اپوکسی و پلی استر غیر اشباع را ترکیب کند، احساس میشد. همین موضوع باعث شد رزین وینیل استر را که خواص رزین اپوکسی و پلی استر را با یکدیگر ترکیب میکنند، به وجود بیاید. رزین وینیل استر، چقرمگی و چسبندگی اپوکسی با پخت سریع و فرآیند پذیری پلی استر در اختیار دارد.
اولین رزین وینیل استر تجاری، مشتق شده از اپوکسی بیس فنول-A و اسید متاکریلیک، توسط شرکت شل کمیکال در سال 1964 با نام تجاری Epocrgl معرفی شد. تا سال 1966، شرکت های داو کمیکال و شوا های پلیمر نسخه های دیگری از رزین وینیل (دراکان و ریپوکسی) را عرضه کردند که نشان دهنده پذیرش جهانی این نوع رزین بود. سالها بعد موسسات تحقیقاتی مانند دانشگاه علوم و فناوری شرق چین و پلیمر های شانگ های هواچانگ در تولید داخلی پیشگام شدند و با پیشرفت های بین المللی همسو شدند و نوآوری های جدیدی در مورد رزین وینیل استر که مقاومت بالایی در برابر شعله های برمینه دارد تولید شدند و فرمولاسیون این محصولات اصلاح شد.
ساختار شیمیایی رزین وینیل چگونه است؟
رزین وینیل استر از طریق واکنش حلقه گشایی بین رزین های اپوکسی مانند بیس فنول-A و اپوکسی نووالاک و اسید های کربوکسیلیک غیراشباع مانند متاکریلیک اسید سنتز میشود. ساختار مولکولی بدست آمده یکپارچه، مقاوم و دارای ویژگی های شیمیایی ایده آل است. مشخصه های اصلی شیمیایی رزین وینیل استر عبارتند از:
- گروه های وینیل واکنش پذیر این رزین در هر دو انتها و پلیمریزاسیون سریع رادیکال آزاد با استایرن یا سایر مونومرها را فراهم میکنند.
- گروه های استر محافظت شده توسط زنجیره های جانبی متیل، پایداری هیدرولیتیک را افزایش میدهند.
- ترکیبات شیمیایی اصلی اپوکسی، استحکام مکانیکی و انعطاف پذیری را فراهم میکنند.
شناخت ویژگی های کلیدی رزین وینیل استر
رزین وینیل استر به دلیل داشتن گروه های وینیل، مقاومت بسیار بالایی در برابر شرایط محیطی، مکانیکی و خوردگی دارد. چسبندگی عالی آن به الیاف باعث شده تا بتوان این رزین را با الیاف کربن، شیشه و آرامید ترکیب کرد و یک ساختار مقاوم کامپوزیتی را برای اجرا در شرایط مختلف در اختیار داشت. رزین های وینیل استر، مقاومت بالایی در برابر ترک خوردگی دارند و در شرایط محیطی که آب و رطوبت به عنوان اصلی ترین عامل آسیب رسان وجود دارد، رزین وینیل استر میتواند دوام خود را به بهترین شکل حفظ کند. در جدول زیر، ویژگی های کلیدی رزین وینیل را به خوبی درک میکنید.
| ویژگی | توضیح |
| مقاومت شیمیایی عالی در برابر اسید، باز و محیطهای خورنده | در تماس طولانی مدت با اسیدها، بازها و حلال های قوی دچار افت کیفیت نمیشود و یکپارچگی ساختاری خود را حفظ میکند. |
| پایداری حرارتی بالا (HDT) بالا | در محدوده دمایی حدود 140 تا 170 درجه سانتی گراد عملکرد پایدار دارد و بدون تغییر فیزیکی یا شیمیایی مورد استفاده قرار میگیرد. |
| مقاومت مکانیکی بالا در برابر تنش و ضربه | شبکه پلیمری متقاطع، چقرمگی را افزایش میدهد و مانع شکست، ترک و تغییر شکل در برابر بار های مکانیکی و ضربه میشود. |
| آغشته سازی و چسبندگی عالی به الیاف (کربن، شیشه، آرامید) | ویسکوزیته مناسب و واکنش پذیری آن موجب نفوذ کامل به الیاف و ایجاد چسبندگی قوی در کامپوزیت ها میشود. |
| انعطاف و مقاومت در برابر ترک خوردگی | ساختار مولکولی چند واحدی تنش ها را پخش میکند و از ایجاد ترک ناشی از دما، بارگذاری و ضربه جلوگیری میکند. |
| مقاوم در برابر آب و رطوبت | نفوذ آب و بخار را مسدود میکند و مانع فساد الیاف، تورم و کاهش استحکام در محیط های مرطوب میشود. |
| مقاومت فرسایشی و خوردگی بالا | ساختار متراکم رزین باعث محافظت سطوح در برابر فرسایش، دوغاب معدنی و محیط های خورنده صنعتی میشود. |
| عملکرد پایدار در محیط های اسیدی، قلیایی و نمکی | بدون افت خواص مکانیکی در محیط های فرآیندی سخت مثل صنایع شیمیایی، معدن و کاغذسازی قابل استفاده است. |
| دارای خواص دی الکتریک مناسب | به دلیل ساختار مقاوم در برابر رطوبت و پایداری حرارتی، عملکرد الکتریکی خوبی در تجهیزات عایقی دارد. |
| سرعت پخت مناسب در دما های مختلف | در شرایط محیطی و دمایی متفاوت، با سرعت مناسب پخت میشود و فرایند تولید را تسهیل میکند. |
| مقاومت خستگی و سفتی (Toughness) بالا | تحت بارگذاری های مکرر و شرایط چرخهای، استحکام خود را حفظ کرده و دچار شکست نمیشود. |
| استحکام بالا در برابر کشش و خمش | در ساخت قطعات کامپوزیتی باربر، در برابر نیرو های خمشی و کششی مقاومت قابل توجهی نشان میدهد. |
کاربرد های رایج رزین وینیل استر در صنعت
مشخصات مکانیکی و ویژگی های مثبت رزین وینیل استر باعث شده تا کاربرد های آن در صنایع مختلف روز به روز در حال افزایش باشد. رزین وینیل، میتواند به عنوان یک رزین ترموست پرکاربرد برای صنایع مختلف نفت، پتروشیمی، گاز، کارخانه های تولیدی و … استفاده شود. چسبندگی این نوع رزین، اجرای آن را در شرایط خاص محیطی امکان پذیر کرده است. حتی میتوان در محیط هایی که نیاز به یک نوع رزین مقاوم در برابر خوردگی و رطوبت است نیز از این محصول استفاده کرد. در جدول زیر، کاربرد های رایج رزین وینیل استر در صنایع مختلف را مشاهده میکنید.
| کاربرد | توضیح کوتاه |
| پوشش دهی صنعتی برای جلوگیری از خوردگی | در محیط هایی که تجهیزات دائما با اسید، باز یا بخار های شیمیایی تماس دارند برای ایجاد یک لایه محافظ بادوام استفاده میشود. |
| لاینینگ کامپوزیتی در تجهیزات فرآیندی | داخل مخازن و راکتورها با لایه های FRP پوشش داده میشود تا مقاومت سازه در برابر مواد خورنده افزایش یابد. |
| ساخت لوله ها و اتصالات مقاوم در برابر سیالات تهاجمی | در تولید لوله ها و اتصالاتی که برای انتقال اسیدها، مواد شیمیایی و سیالات خورنده استفاده میشوند کاربرد دارد. |
| تولید سازه های سبک با استحکام بالا | برای ساخت صفحات، پروفیل ها و قطعاتی که وزن کم اما دوام و مقاومت فیزیکی بالا نیاز دارند بهکار میرود. |
| پوشش کف فضاهای صنعتی حساس | برای ایجاد کفپوش های بدون درز و مقاوم در برابر مواد خورنده در کارخانه های شیمیایی و واحد های تولیدی استفاده میشود. |
| تولید قطعات دریایی مقاوم به رطوبت و نمک | در ساخت قایق، بدنه شناور های کوچک و تجهیزات ساحلی که نیاز به مقاومت دائمی در برابر آب دارند مناسب است. |
| ساخت اجزای عایق الکتریکی | به دلیل ویژگی های دی الکتریک مناسب، در تولید عایق ها، صفحات محافظ الکتریکی و قطعات تجهیزات برق صنعتی کاربرد دارد. |
| تولید پروفیل های کامپوزیتی با روش پالتروژن | در ساخت انواع پروفیل های FRP شامل نبشی، ناودانی و تیر های سبک با عملکرد مکانیکی بالا استفاده میشود. |
| ساخت قطعات قابل استفاده در دما های بالا | در تولید تجهیزاتی که دمای کاری آنها بالا است و نیاز به پایداری حرارتی دارند کاربرد دارد. |
| پوشش داخلی خطوط انتقال و کانال های صنعتی | برای جلوگیری از رسوب، خوردگی و نفوذ سیالات خورنده، داخل کانال ها و مجاری صنعتی با این رزین پوشش دهی میشود. |
| ساخت پمپ ها و قطعات در تماس مستقیم با مواد خورنده | در تولید پروانه پمپ، بدنه شیر و بخش هایی که در تماس مستقیم با مواد شیمیایی هستند استفاده میشود. |
| استفاده در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی | برای پوشش کاری تجهیزات، مخازن ذخیره، لوله های فرایندی و اجزایی که در معرض مواد بسیار خورندهاند کاربرد دارد. |
| اجرا در سازه های مهندسی کامپوزیتی | در ساخت پلها، سکو های صنعتی و اجزای باربر که به وزن کم و مقاومت مکانیکی بالا نیاز دارند با ترکیب FRP استفاده میشود. |
| قالب گیری قطعات مقاوم با فرآیند تزریق رزین | برای تولید قطعات دقیق و مقاوم صنعتی که نیاز به سطح یکنواخت و خواص مکانیکی بالا دارند مناسب است. |
| کاربرد در تصفیه خانهها و واحد های آب و فاضلاب | در تولید مخازن، سینیها، لوله های انتقال و تجهیزات مقاوم در برابر رطوبت و مواد خورنده بیولوژیکی بهکار میرود. |
رزین وینیل استر و دسته بندی انواع آن
رزین وینیل استر بر اساس نوع رزین اپوکسی به دو گروه رزین وینیل استر نووالاک و رزین وینیل استر بیس فنول تقسیم بندی میشود. تفاوت در ساختار شیمیایی، ویژگی های این دو نوع رزین را نیز متفاوت کرده است که در جدول زیر دقیقتر با آنها آشنا میشوید.
| ویژگی | وینیل استر پایه اپوکسی بیس فنول A | وینیل استر پایه اپوکسی نووالاک |
| پایه شیمیایی | اپوکسی بیس فنول A با دو حلقه فنولی | اپوکسی نووالاک با چندین واحد فنولی متصل |
| مقاومت شیمیایی | خوب در برابر اسیدها و قلیاها؛ ضعیفتر در برابر کتونها و استرها | بسیار بالا حتی در برابر اسیدهای قوی، قلیاها و حلال های قطبی |
| مقاومت حرارتی | حدود 100 الی 120 درجه سانتی گراد | حدود 140 الی 170 درجه سانتی گراد |
| استحکام مکانیکی | خوب | بسیار بالا |
| پایداری در دمای بالا | کاهش مقاومت در دما های خیلی بالا | پایدارتر و مناسب دماهای بالا |
| انعطاف پذیری | نسبتا بالا | کمتر از بیس فنول A اما بسیار مقاوم |
| فرآیند پذیری | سادهتر و راحتتر | سختتر و تخصصیتر |
| قیمت | مناسبتر | گرانتر |
| مقاومت در برابر خوردگی | مقاوم در محیط های خورنده معمولی | مقاوم در محیط های خورنده شدید و تهاجمی |
رزین وینیل استر نووالاک
رزین وینیل استر نووالاک، جزو پیشرفته ترین رزین های موجود در بازار بر پایه اپوکسی نووالاک است. این نوع رزین، خواص مکانیکی و شیمیایی عالی دارد و استفاده از اپوکسی نووالاک به عنوان پایه که ترکیبی از فنول و فرمالدهید است، مقاومت آن را چندین برابر افزایش داده است. رزین وینیل نووالاک در مقایسه با رزین وینیل بیس فنول ویژگی های بهتری دارد، اما قیمت آن بالاتر است.
دلیل مقاومت بالاتر رزین اپوکسی نووالاک، وابسته به ساختار پیچیده آن که از چندین واحد فنول متصل به یکدیگر تشکیل شده است، میباشد. همین ساختار پیچیده، مقاومت آن را در برابر ضربه، خوردگی و حلال های قطبی که رزین بیس فنول قادر به تحمل آنها نیست، افزایش میدهد. دمای تغییر شکل حرارتی رزین وینیل استر نووالاک بالاتر از رزین بیس فنول و در حدود 140 تا 170 درجه سانتی گراد است. در محیط های خورنده و صنایع حساس از جمله پالایشگاهها، مخازن نفت و گاز و …، استفاده از این نوع رزین بیشتر توصیه میشود.
رزین وینیل استر بیس فنول (A)
رزین وینیل استر بیس فنول (A)، یک نوع رزین بر پایه اپوکسی بیس فنول A است که به صورت اختصاصی برای قالب سازی استفاده میشود. ساختار شیمیایی وینیل استر بیس فنول شامل دو حلقه فنولی ناشی از واکنش فنول و استون است. همین فنول موجود در رزین، مقاومت آن را در برابر اسیدها، بازها و حلال های شیمیایی به غیر از کتونها و استرها افزایش میدهد.
رزین وینیل استر بیس فنول ویژگی های منحصر به فردی از جمله دمای خمشی تحت بار بسیار بالا و مقاومت عالی در برابر شرایط مختلف دمایی را در اختیار قرار میدهد. ویژگی های مکانیکی برجسته و قیمت مناسب این رزین، آن را به یک انتخاب عالی برای صنایع قالب سازی تبدیل کرده است. با وجود ویژگی های مثبت این نوع رزین، تغییر شکل حرارتی آن در حدود 100 الی 120 درجه سانتی گراد است و ممکن است در دما های بالاتر، دچار افت مقاومت شود.
تفاوت های فنی رزین وینیل استر با سایر رزین ها
در مقایسه رزین وینیل استر با پلی استر و اپوکسی، میتوان متوجه تفاوت هایی شد که نقش کلیدی را در بهبود خواص این نوع رزین داشتهاند. رزین وینیل استر با ترکیب خواص رزین پلی استر و اپوکسی، هر آن چیزی که یک نوع رزین ترموست باید نیاز داشته باشد را در اختیار دارد؛ البته این به معنای بی عیب و نقص بودن این نوع رزین در کاربردهای خاص نیست. جدول زیر، تفاوت های فنی رزین وینیل با سایر رزین ها شامل پلی استر و اپوکسی را نشان میدهد.
| ویژگی | رزین وینیل استر | رزین پلی استر | رزین اپوکسی |
| ساختار شیمیایی | اپوکسی + استر؛ شبکه مولکولی نیمه متراکم | پلی استر خطی یا شاخهای ساده | اپوکسی با شبکه متراکم و واحد های حلقوی پیچیده |
| مقاومت شیمیایی و آب | بالا، مقاوم به خوردگی و اسید/باز | متوسط، حساس به آب و رطوبت | بسیار بالا، مقاوم به آب، خورندگی و حلال های قطبی |
| مقاومت مکانیکی در برابر ضربه | خوب | متوسط | عالی |
| مقاومت حرارتی (HDT) | حدود 100 – 120 °C | پایین | 140 – 170 °C |
| چسبندگی به سطوح و الیاف | خوب | متوسط | بسیار خوب |
| انعطاف پذیری | متوسط | پایین | متوسط تا بالا (بسته به فرمولاسیون) |
| دوام در دمای بالا | متوسط | کم | بسیار بالا |
| فرآیند پذیری و سرعت پخت | متوسط | سریع و ساده | کند و نیاز به کنترل دقیق |
| هزینه | متوسط | پایین | بالا |
| کاربرد های مرسوم | مخازن، پوشش ضد خوردگی، سازه های FRP | قطعات سبک، کاربرد های کم تنش | قطعات حساس، سازه های مهندسی، تعمیرات دقیق |
معایب رزین وینیل استر چیست؟
رزین وینیل استر با وجود خواص مطلوب شیمیایی و مکانیکی و مقاومت عالی در برابر رطوبت، محدودیت هایی دارد که در طراحی و کاربرد های صنعتی باید مدنظر قرار گیرند. این رزین دارای عمر ذخیره سازی کوتاه است و حساس به شرایط نگهداری پیش از پخت میباشد. از این جهت معمولا حجم زیادی از آن برای ذخیره سازی تهیه نمیشوند.
مقاومت مکانیکی رزین وینیل استر پایینتر از رزین های اپوکسی بوده و در مواجهه با بارگذاری های شدید و دماهای بالا، عملکرد محدود تری ارائه میدهد. هزینه بالاتر نسبت به رزین پلیاستر و نیاز به کاتالیزور های حساس و سمی برای تسریع پخت، الزام رعایت دقیق پروتکل های ایمنی و مدیریت فرآیند را ایجاد میکند.
رزین وینیل استر قالب گیری چیست؟
رزین وینیل استر قالب گیری، یکی از انواع رزین های ترموست که از طریق واکنش میان رزین اپوکسی و با اسید های کربوکسیلیک غیر اشباع، بدست میآید؛ ساخته میشود. این نوع رزین دارای خواص مکانیکی بالا و خواص شیمیایی مطلوب است. این نوع رزین به دلیل مقاومت حرارتی و مکانیکی و شکل گیری مناسب، بهترین گزینه برای اجرا به عنوان قالب گیری است.
رزین وینیل استری که بیشتر برای قالب گیری استفاده میشود، از نوع رزین وینیل استر بیس فنول (A) است. این نوع رزین در کنار داشتن چسبندگی عالی به الیاف شیشه، کربن و آرامید، میتواند مقاومت حرارتی و شیمیایی ایده آلی را برای قالب گیری داشته باشد. از این جهت امکان استفاده از آن برای قالب گیری پالتروژن، قالب گیری تزریقی و RTM وجود دارد. با وجود تمامی مزایای ذکر شده برای استفاده از این نوع رزین برای قالب گیری، رزین وینیل استر بیس فنول (A) در مقایسه با رزین نووالاک قیمت مناسب تری نیز دارد که این موضوع خود یک مزیت برای استفاده از آن در فرآیند قالب گیری است.
لایه گذاری مخازن با رزین ضد اسید وینیل استر
مخازن بتنی و فلزی در برابر مواد شیمیایی، رطوبت و عوامل خورنده حساسیت بالایی دارند. رزین وینیل استر، محصولی است که با مقاومت بالایی در برابر اسیدها و بازها و به عنوان یک نوع رزین پلیمری ترموست، میتواند مقاومت مکانیکی و شیمیایی ویژهای داشته باشد. این نوع رزین در برابر اسیدها و بازهای رقیق و غلیظ مقاوم است و چسبندگی عالی روی سطوح فلزی و بتنی در اختیار شما قرار خواهد داد.
برای لاینینگ مخازن با رزین ضد اسید وینیل استر، از ترکیب رزین و الیاف شیشه استفاده میشود. این پوشش دهی و لایه گذاری به ظاهر ساده، میتواند عمر مفید این مخازن را چندین برابر افزایش دهد. فرآیند لایه گذاری مخازن با این نوع رزین، در مقایسه با سایر روشها ساده انجام میشود. پس از پاکسازی سطح از هر گونه آلودگی، روغن و زنگ زدگی، میتوان با سندبلاست روی سطح زبری ایجاد کرد. سپس رزین های وینیل استر با الیاف شیشه به صورت کامپوزیت در وجه داخلی مخازن اجرا میشوند و مقاومت آن را در برابر اسید بالا میبرند.
نکاتی که قبل از استفاده از رزین وینیل استر باید بدانید
بهره مندی از خواص رزین وینیل استر، زمانی امکان پذیر است که فرآیند اجرای به صورت دقیق انجام شود. همچنین انبارداری و نگهداری از این نوع رزین باید به شکلی انجام گردد که مقاومت آن در برابر شرایط محیطی، خوردگی و رطوبت بالا رود. از این جهت مجریان باید قبل از اجرای این نوع رزین روی هر سطح به نکات زیر توجه داشته باشند:
- آماده سازی سطح: سطوح را قبل از اجرا تمیز و خشک کنید. وجود هر گونه رطوبت، روغن، چربی، گریس و گرد و خاک از چسبندگی رزین کاهش میدهند.
- ضخامت لایه: برای ایجاد بهترین اثر اجرای رزین وینیل استر، حداقل آن را در 2 تا 3 لایه اجرا کنید که ضخامت لایهها باید بر اساس نیاز هر سطح در نظر گرفته شود.
- شرایط عمل آوری: دستورالعمل های دما و رطوبت را رعایت کنید. رطوبت نسبی هوا باید زیر 60 درصد باشد. همچنین بهینه ترین دما معمولا بین 20 تا 30 درجه سانتی گراد در نظر گرفته میشود.
- بازرسی های منظم: بررسی منظم سطحی که با رزین وینیل استر پوشانده شده است، میتواند از آسیب به آن جلوگیری کرد. بررسی سطح از هر گونه ترک خوردگی، تاول، آسیب دیدگی و …، میتواند به شما برای ترمیم به موقع کمک کند.
نحوه خرید و قیمت رزین وینیل استر
قیمت رزین وینیل استر بسته به نوع رزین، ترکیبات تشکیل دهنده، برند تولید کننده و حجم خرید مشتریان متغیر است. ضمن اینکه مواد اولیه این نوع رزین، معمولا وارداتی هستند و قیمت ارز و دلار نیز روی قیمت کلی آنها تاثیرگذار است. استعلام قیمت روز این نوع رزین، بهترین راه برای خرید آن و برنامه ریزی بودجه است.
شرکت سازند، با توجه به تمامی فاکتور های ذکر شده، قیمت رزین وینیل استر را به شما اعلام میکند و در صورت نیاز پیش فاکتور برای خرید را در اختیارتان قرار خواهد داد. در هر نقطه از کشور ایران که باشید، میتوانید برای خرید رزین وینیل استر با کارشناسان مجموعه سازند در ارتباط باشید تا سفارش شما با توجه به حجم و نوع رزین مورد نیاز، آماده شود.