رزین های جاذب غیر قطبی در مقیاس نانو و میکرو:

دامنه ی کاربرد رزین ها بسیار زیاد است.به طور کلی رزین ها به رزین های مبادله کننده ی یونی(مبادله کننده ی الی) و رزین های جاذب تقسیم بندی می شوند.دامنه ی کاربرد رزین های مبادله کننده ی یون بسیار زیاد بوده و در زمینه های ازمایشگاهی و صنعتی می باشد.

 در شیمی تجزیه معمولا از دو شیوه ی مختلف پیوسته و نا پیوسته برای جدا سازی استفاده میشود,که روش پیوسته خود بر اساس مقدار نمونه ی ازمایشی به دو روش ماکرو(استفاده از ستون)و میکرو(استفاده از لایه ی نازک و کاغذ) تقسیم می شود که میتوانند توسط رزین های جاذب ورزین های مبادله کننده ی یونی نیز انجام شود.در نا پیوسته ساده ترین روش جداسازی توسط رزین های انتقال یون انجام میشود.

   مطالعه ی عمیق در مورد خواص جاذب بودن (که میتوانندیک سری ترکیبات را به خود جذب کنند) و مبادله کننده یونی بودن ( که مبادله کننده یونی به جسم نا محلول اطلاق میشود که میتواند یون های درون خود را با یون های اطراف خود تعویض کند) که در جدا سازی فاز جامد استفاده میشود منجر به کشف و تهیه ی  مبادله کننده ها و جذب کننده هایی به نام رزین انجامیده.

رزین ‌پلی استر

رزینهای پلی استرغیر اشباع بطور گستردهای در سراسر دنیا استفاده میشوند. زنجیر اصلی پلیمری این رزین دارای اتصالات استری میباشد كه از واكنش تراكمی یك تركیب الكلی چند عاملی و یك اسید چند عاملی مانند گلیكول و اسید فوماریك تهیه میشود. در مثال اخیر بدلیل استفاده از یك اسید غیر اشباع، پیوندهای دوگانه در فواصل منظمی در زنجیر بوجود میآیند. این پیوندهای دوگانه، سایتهای دارای امكان شبكهای شدن توسط استایرن هستند و میتوانند موجب سخت شدن رزین و پخت شدن آن شوند. بنابراین با طراحی فرمول و كنترل اسیدهای اشباع و غیر اشباع، كاتالیستها، دما وزمان واكنش، مجموعه كاملی از رزینها را میتوان تولید نمود كه برای كاربردهای مختلف مناسب باشند.

 پلی استر غیر اشباع با استایرن مخلوط می‌شود و میتواند از طریق پیوندهای دوگانه موجود در هر دو جزء، شبكه‌ای شود

   رزین های تعویض یونی

،ذرات جامدی هستند که می توانند یون های نامطلوب آب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.اواسط قرن نوزدهم میلادی یک خاک شناس انگلیسی متوجه شد که محلول سولفات آمونیومی که به عنوان کود شیمیایی به کار می رود ، در اثر عبور از لایه های ستونی خاک ، آمونیوم خود را ازدست می دهد. به گونه ای که در محلول خروجی ازستون خاک سولفات کلسیم در محلول ظاهر می شود.این یافته توسط دیگران پی گیری شد ومتوجه شدند که سیلیکات آلومینیوم موجود در خاک  قادر به تعویض یونی می باشد.این نتیجه گیری با تهیه ژل سیلیکات آلومینیوم از ترکیب محلول سولفات آلومینیوم و سیلیکات سدیم به اثبات رسید. بنابراین اولین رزین مصنوعی که ساخته شد سیلیکات آلومینیم بود.به رزین های معدنی زئولیت گفته می شود. ودر طبیعت سنگ هایی یافت می شود که می توانند کار زئولیت های سنتزی را انجام دهند.این مواد یون های سختی آور آب (کلسیم و منیزیم ) را حذف می کنند وبه جای آن یون سدیم آزاد می گنند. واز این رو به زئولیت های سدیمی مشهورند.تحقیقات ادامه یافت تا آن که در اواسط دهه 1930 در هلند زئولیت هایی ساخته شد که به جای سدیم فعال ، هیدروژن فعال داشتند. این زئولیت ها می توانستند تمام نمک های محلول در آب را به اسیدهای مربوطه تبدیل کنند.به عنوان مثال بی کربنات های کلسیم و منیزیم به اسید کربنیک تبدیل می شوند که اسید کربنیک به دی اکسید کربن و آب تجزیه می شود.دی اکسید کربن را می توان توسط هوازدایی از محیط حذف کرد.برای بهبود تکنولوژی تصفیه آب گام های اساسی در سال 1944 برداشته شد که باعث تولید رزین های تعویض یونی آنیونی  شد.رزین های کاتیونی هیدروژنی تمام کاتیون های آب را حذف می کنند و رزین های آنیونی تمام آنیون های آب، از جمله سیلیس  را حذف می کنند.در نتیجه می توان با استفاده از هر دو رزین ، آب بدون یون تولید کرد.فرآیندی که در آن یون های متصل به گروه های باردار سطح یک جسم با یون های با بار مشابه در یک محلول که جسم جامد در آن قرار گرفته مبادله می کنند، تعویض یونی می گویند. این تعادل قابل برگشت است ، و برای انجام آن لازم است که یک فاز جامد و یک فاز مایع در تماس با هم قرار بگیرند.بار یون های محلول الکترولیت باید با  بار یون های سطح جامد مشابه  باشند بر همین اساس مبادله کننده ها تهیه شدندرزین های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی  وبار منفی آنیونی می باشند. به گونه ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. اما تعویض کننده ها با محلول های الکترولیت این تفاوت را دارند گه فقط یکی از دو یون ، متحرک وقابل تعویض است.به عنوان مثال یک تعویض کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرک است که شامل رادیکال های آنیونی SO3-2  می باشد  که کاتیون های متحرکی مثلH+ و Na+ می توانند به آن متصل باشند.

رزین ملامین یا ملامین فرمالدهید:

 یک ماده سخت و ترموست است که از ملامین و فرمالدهید طی فرآیند پلیمریزاسیون ساخته می‌شود. نوع بوتیله آن، در موادی چون زایلن و بوتانول خطی حل شده و پس از کراس لینک شدن با رزین‌های آلکید، اپوکسی، آکریلیک برای استفاده در پوشش دهی سطوح به کار برده می‌شود.محتویات

۱ تولید آزمایشگاهی

۲ کاربردها

۲.۱ آشپزخانه

۲.۲ ساختمان سازی

۲.۳ ساخت کابینت و مبلمان

۲.۴ شکل‌های دیگر

۳ پانویس

تولید آزمایشگاهی

برای تولید ملامین فرمالدهید در مقیاس آزمایشگاهی، در یک بالن سه دهانه، سه دهم مول فرمالدهید را با یک دهم مول ملامین مخلوط می‌کنند. pH در این آزمایش باید حدود ۷.۵ تا ۸ باشد. پس برای فراهم آوردن شرایط بازی، محلول سدیم هیدروکسید ۱۰درصد را به آن می‌افزایند. سپس دو دهانه بالن را مسدود کرده و مخلوط را به مدت ۴۰ دقیقه در حمام آبی که دمای آن ۹۰-۹۵ سانتی گراد است حرارت می‌دهند. پس از گذشتن این زمان، دما را به هفتاد درجه سانتی گراد می‌رسانند . دو دهانه مسدود شده را باز کرده، یکی را به لوله‌ای ظریف و دیگری را به خلا متصل می‌کنند.

پوشش اپوكسي  و هاردنر اپوكسي  از سري محصولات این شرکت  بوده كه بر پايه رزين اپوكسي بيسفنول F(Epoxy Bisphenol F) و هاردنر پلي‌آميني ( Polyamine Hardener) توليد و ارائه مي‌گردد. درساختار اين پوشش از هيچگونه حلال و رقيق‌كننده واكنشگرا (Reactive Dilluent) استفاده نگرديده تا از كاهش خصوصيات شيميايي محصول تا حد ممكن جلوگيري به عمل آمده و ساختار پليمري محصول در دراز مدت دچار تغيير و كاهش خصوصيات نگردد. باتوجه به ويسكوزيته مناسب اين محصول، امكان بكارگيري آن با الياف هاي تقويت‌كننده (شيشه، كربن، و …) وجود داشته و در پوشش هاي كامپوزيتي مي‌تواند مورد استفاده قرار گيرد. مقاومت شيميايي، مكانيكي و حرارتي بسيار مناسب اين محصول امكان بكارگيري آن را در سطوح و محيط هاي مختلف شيميايي ميسر مي‌نمايد .

موارد مصرف

 -   پوشش كليه سطوحي كه در مجاورت مواد شيميايي مانند اسيدها، قلياها، الكل ها، نمك ها و … هستند.

-   پوشش كليه سطوحي كه در مجاورت آب هاي سنگين، شور و يون كلر هستند.

-   پوشش مخازن شيميايي بتوني و فلزي با استفاده از الياف شيشه.

-   پوشش كليه سطوحي كه در مجاورت مشتقات نفتي، روغن ها، بنزين، گازوئيل و … قراردارند.

-   براي ساخت ملات هاي ضداسيد و قليا جهت نصب كاشي هاي ضداسيد و قليا به همراه افزودني هاي معدني.

-   به عنوان لایه آخر جهت ضد خش نمودن سطح .

      رزين اپوكسي

     رزينهاي اپوكسي به عنوان رزينهاي اپوكسيد نيز شناخته ميشوند. ويژگي شناسه اين رزينها دارا بودن بيش از يك گروه epoxy-2و1 در ساختار مولكولي است. اين گروه ممكن است در بدنه زنجير باشد ولي معمولاَ در انتها قرار دارد.

    در شرايط مناسب واكنش، گروه اپوكسي ميتواند با اسيدها، ايندريد اسيدها، آامينها و الكل واكنش تراكمي به همراه جابجايي هيدروژن به گروه اتيلن اكسيد، بدهد. اين واكنشها امكان افزايش طول زنجير يا شبكهاي شدن را بدون آزاد كردن مولكولهاي كوچك مانند آب فراهم ميكند. بنابراين محصولات اپوكسي در مقايسه با اكثر رزينهاي گرما سخت، جمع شدگي كمتري در اثر پخت نشان ميدهند.

    بايد متذكر شد كه محدوده وسيعي از رزينهاي اپوكسي و محصولات شبكهاي شده متنوعي وجود دارد. ساختار شيميايي رزينهاي اپوكسي شامل دو بخش اپوكسي و غير اپوكسي ميباشد. بخش غير اپوكسي ممكن است آليفاتيك، سيلكوآليفاتيك و يا هيدروكربن شديداَ حلقوي باشد. در عمل محصول واكنش بيس-فنل A و اپي كلروهيدرين اغلب رزينهاي اپوكسي متداول را تشكيل ميدهند. اين محصولات 80 تا 90% سهم بازار را به خود اختصاص داده‌اند.قبلا رزين اپوكسي تقريبا تنها به عنوان پوشش سطح استفاده ميشد. قبل از جنگ جهاني دوم، بالا بودن هزينههاي توليد بيس فنل A و اپي كلروهيدرين مانع از تجاري شدن كاربرد رزين اپوكسي شده بود. تلاشهاي بعدي و ابداع روشهاي توليد جديد، موجب پيدايش مقبوليت اقتصادي اين رزينها شد. در حال حاضر نيمي از رزينهاي توليد شده در كاربردهاي روكش سطح استفاده ميشوند. باقيمانده در صنايع الكتريكي و الكترونيك، هوا فضا و ساختمان و ساير كاربردها، استفاده ميشوند. بر حسب تناژ، مصرف اپوكسي حدود يك دهم پلي استر ميباشد.

انواع رزین

مقدمه

  تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل است!

- پلیمرها جزئی از زندگی بشر

 - کاربرد پلیمرها در ساخت اشیای مختلف، از فنجان چای­خوری شما گرفته تا ابزار دقیق پزشکی

رزین چیست؟

- رزین از نظر لغوی یعنی صمغ درخت کاج

- رزین یک ماده آلی طبیعی یا سنتزی با قابلیت تولید یک فیلم نازک چسبناک، به شکل ذوب شده یا محلول

- رزینها مواد ترد و شکننده و دارای درجات مختلفی از سختی تحت شرایط محیطی

- شکل پذیری آسان رزینها و در مقابل دوام کمتر آنها (تغییر شکل برگشت ناپذیر در اثر افزایش دما Thermosetting)

- تقریباً تمام پلیمرهای بررسی شده رزین هستند

- همهی رزینها پلیمر نیستند

- رزین پلیمری دارای وزن مولکولی بالا و واحدهای تکرار شونده در ساختار

- رزین غیر پلیمری دارای وزن مولکولی پایین

- وزن مولکولی پایین رزینهای طبیعی (M<200) نسبت به رزینهای سنتزی

- روزین (Rosin) و شلاک یا لاک شیشه ای (Shellac)، تار، سندروس و لیگنپین ازرزینهای طبیعی مهم

 - مهمترین کاربرد رزینهای طبیعی، بهبود بخشی محصولات چسبی و استحکام بخشی محصولات  شیشهای

- منابع طبیعی رزینها حیوانات (پروتئین)، گیاهان (سلولز) و مواد معدنی

آشنایی با انواع پلیمر و رزین

تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده اند و در ساخت اشیای مختلف، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی به کار می روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت به وجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکول های بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکول های بلند از اتصال و به هم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده اند. مواد طبیعی مانند ابریشم، لاک، قیر طبیعی، کشان ها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.

 البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود. بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه هایی استخراج می کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده ای قابل ذوب ایجاد می شود که می توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی، کلیدها، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.

 در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن و اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.

رزین چیست؟

رزین یک نوع ترشح هیدرو کربنی از تعدادی از گیاهان می باشد رزین در فارسی همان صمغ یا با صمغ پوشاندن معنی می دهد که اساسا از صمغ کاج مخروطی شکل گرفته می شود.

این صمغ به دلیل خواص شیمیایی و مکانهای مورد استفاده آن بسیار مشهور شده است.

رزین در تولید لاک و جلا دهنده ها ،چسب ها،و بسیاری موارد دیگر استفاده می شود .

اما رزین استفاده شده در تجهیزات بویلر (سختی گیر)، ساخته شده از دانه هایی است که به صورت معمول از پتاسیم و یا سدیم پوشانده شده اند که با عبور  آب سخت از روی این رزین ، یون منیزیم و کلسیم این آب سخت با سدیم و پتاسیم روی این دانه ها جایگزین می شود.بعد از آن رزین بک واش (back wash) شده یعنی زمانی که سدیم و پتاسیم خود را از دست داد آن را از روی آب شور در درون تانک نمک عبور داده تا دوباره خاصیت خود را به دست آورد.در تمامی سیستم های سختی گیر با رزین واجب است که به صورت دوره ای، رزین شسته شود و back wash صورت بگیرد. اما در بعضی از سختی گیرهای جدید این عمل به صورت خودکار صورت می گیرد.

بسته به نوع رزین استفاده شده در محصولات رزین باید تا حدود 10 سال تعویض گردد.اما این رزین اگر از کیفیت خوبی برخوردار باشد و از آب شهر در تغذیه آن استفاده شده باشد، این عدد تا 15 سال هم می‌تواند ارتقا یابد;

معمولاً برای سختی‌گیرها در دنیا سه نوع نمک استفاده می‌شود که به شرح زیر تقسیم‌بندی می‌گردد:

1- نمک سخت(سفت)

2- نمک خورشیدی

3- نمک تبخیرشده

فرایند پلیمریزاسیون

دید کلی

 اصولا هر کسی که سر رشته‌ای از شیمی دارد، فرق بین یک جسم ساده اورگانیک مانند بنزن و ... و یک جسم پلیمری را می‌داند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از 10000 تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی ، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.

 انواع پلیمرها

پلیمرها را به سه گروه عمده تقسیم می‌کنند:

بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی مانند سلولز ، نشاسته ، پروتئینها و ...

پلیمرهای معدنی مانند الماس ، گرافیت ، اکثر اکسیدهای فلزی و ...

پلیمرهای سنتزی پلیمرهایی هستند که منشا آنها عموما مونومرهایی از نفت خام و قطران زغال سنگ است و ما با انجام فرآیندهایی ، پلیمرهای بسیار مفید می‌سازیم که امروزه زندگی بدون آنها ممکن نیست. با این فرایندها بطور کلی آشنا می‌شویم.

پلیمریزاسیون افزایشی

در این نوع پلیمریزاسیون ، از ترکیباتی که بند دوگانه (C ═ C) دارند، پلیمر می‌سازند. مثل تولید پلی اتیلن از اتیلن.

پلی اتیلن

C2H4 → (─ C2H4 ─)n