مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

چسب های اپوکسی- فنولیک

این چسب ها بوسیله ی مخلوط کردن رزین های اپوکسی با رزین فنولیک ایجاد می شوند و با این آمیزه سازی، ظرفیت دما بالای رزین های اپوکسی استاندارد، بهبود قابل توجهی پیدا خواهد کرد. چسب های بر پایه ی آمیزه های اپوکسی- فنولیک، دارای خاصیت مقاومت در برابر دمای بالای خوبی هستند. آنها خواص خود را در یک گستره ی دمایی بزرگ حفظ می کنند (از 350 فارنهایت تا 500 فارنهایت). این چسب ها، خواص خوبی را در گسترده ی دمای بسیار بالا دارا می باشند (شکل 1). استحکام برشی تا 3000 psi در دمای اتاق و استحکام 1000 تا 2000 psi در دمای 500 فارنهایت، نیز قابل حصول می باشد. مقاومت در برابر هوازدگی، روغن و رطوبت این چسب ها بسیار خوب است. به دلیل طبیعت صلب مواد تشکیل دهنده، چسب های اپوکسی- فنولیک دارای استحکام ضربه و مقاومت در برابر پوسته ای شدن مناسب و مقاومت به شوک حرارتی خوب می باشند.

این چسب ها، به صورت خمیری شکل، محلول در حلال و لایه های تقویت شده با الیاف شیشه، به فروش می رسند. این فیلم ها عموماً موجب می شوند تا استحکام بهتری نسبت به سیستم های مایع ایجاد گردد. عمل آوری نیازمند یک دمای 350 فارنهایتی و زمان یک ساعت، تحت فشار 15 تا 50 psi می باشد. بیشتر چسب های این نوعی، دارای طول ذخیره سازی محدود، در دمای اتاق هستند.
چسب های اپوکسی- فنولیک در اصل برای اتصال بخش های فلزی در کاربردهای دما بالا، توسعه یافته اند. این چسب ها، یکی از اولین چسب هایی هستند که در دهه ی 1950، برای کاربردهای دما بالای مربوط به هواپیماها ، توسعه یافته اند. این مواد در اصل برای اتصال شیشه، سرامیک و کامپوزیت های فنولیکی، مناسبند. به دلیل خواص سیالیت خوب، این چسب ها، همچنین برای اتصال ساختارهای لانه زنبوری مورد استفاده در کامپوزیت های مختلف نیز استفاده می شوند.

چسب های اپوکسی – نایلون

چسب های اپوکسی – نایلون، در دهه ی 1960 معرفی شدند. این چسب ها، یکی از اولین چسب های ساختاری هستند که برای بخش هایی توسعه یافته اند که نیازمند استحکام برشی بالا و مقاومت به پوسته ای شدن بالا، باشد. این ویژگی ها، با مخلوط کردن رزین اپوکسی با رزین های کوپلیمری پلی آمیدی (نایلونی) تولید می شوند. این رزین پلی امیدی، دارای خواص تافنس و مقاومت کششی خوبی هستند. پلیمرهای نایلونی کریستالی متداول مانند نایلون 6 و نایلون 66 با رزین های اپوکسی، مورد استفاده قرار می گیرند.
نایلون که به عنوان اصلاح کننده برای چسب های اپوکسی مورد استفاده قرار می گیرند، کوپلیمرهای محلولی ایجاد می کنند که از مونومرهای نایلون معمولی ساخته شده اند. پلیمرهای نایلونی کریستالی معمولی، مانند نایلون 6 و نایلون 66 هستند که با رزین اپوکسی، تطابق ندارند.
رزین اپوکسی- نایلون، یکی از بهترین مواد مورد استفاده در چسب های لایه ای و نواری است که در کاربردهایی استفاده می شوند که در آنها، محیط سرویس دهی شدید نیست. مزیت اصلی آنها، انعطاف پذیری بهتر و افزایش استحکام پوسته ای شدن در مقایسه با چسب های اپوکسی عمل آوری نشده، می باشد. چسب های اپوکسی- نایلونی دارای استحکام برشی عالی و مقاومت بالا در برابر پوسته ای شدن، هستند. علاوه بر این، چسب های اپوکسی- نایلونی دارای مقاومت به ضربه و خستگی بالایی هستند. آنها خواص برشی خود را در دماهای بالا حفظ می کنند اما استحکام پوسته ای شدن آن، در دماهای پایین، ضعیف است. این مواد دارای دمای سرویس دهی ماکزیمم برابر با 180 فارنهایت می باشند و مقاومت به خزش آنها ضعیف است. محدودیت قابل توجه این نوع از چسب ها، مقاومت ضعیف در برابر رطوبت می باشد زیرا نایلون خاصیت آب دوستی دارد. با برخورد این چسب با رطوبت، تخریب چسب رخ می دهد.
چسب های اپوکسی- نایلون عموماً به صورت لایه و یا محلول های حاوی حلال، موجود می باشند. یک فشار 25 psi و دمای 350 فارنهایت، به مدت 1 ساعت برای عمل آوری این چسب، ضروری است. به دلیل خواص پرکنندگی استثنایی و مقاومت به پوسته ای شدن خوب، چسب های اپوکسی – نایلونی اغلب برای اتصال پوسته های آلومینیومی به هسته های لانه زنبوری در ساخت فضاپیما، استفاده می شوند.

چسب های اپوکسی- پلی سولفید

رزین های پلی سولفید با رزین های اپوکسی ترکیب می شوند و مقاومت شیمیایی خوبی ایجاد می کنند. این چسب ها، به طور خوبی به انواع مختلفی از زیرلایه ها، می چسبند. استحکام برشی و خواص دما بالای این چسب ها، پایین است. به هر حال، مقاومت به نیروهای پوسته ای کننده و دماهای پایین، بسیار مفید می باشد. چسب های اپوکسی – پلی سولفیدی خواص مقاومت خوبی تا دمای منفی 150 فارنهایت دارند. این چسب ها تا دمای منفی 85 فارنهایت، انعطاف پذیری خود را حفظ می کنند. ماکزیمم دمای سرویس دهی این چسب ها بین 122 تا 180 فارنهایت است. این مسئله به غلظت اپوکسی در فرمولاسیون، وابسته می باشد. مقاومت دمایی این چسب ها با افزایش میزان اپوکسی سیستم، افزایش می یابد. مقاومت در برابر حلال، روغن و گریس، و هوازدگی و پیرشدن این چسب، استثنایی است (در مقایسه با الاستومرهای ترموپلاست).
چسب های اپوکسی- پلی سولفیدی، معمولاً به صورت در جزئی و در قالب خمیرهای سیالی استفاده می شوند که در دمای اتاق، به صورت یک جامد رابری، عمل اوری می شود. به این سیستم ها، می توانند به صورت قابل توجهی، پرکننده اضافه کرد بدون آنکه اثر معکوسی بر روی خواص آن ایجاد گردد. الاستومرهای پلی سولفیدی، به خودی خود، رزین های اپوکسی را عمل آوری می کنند اما واکنش آنها به طور قابل توجهی آهسته است. یک آمین سوم معمولاً به عنوان کاتالیست در عمل اوری دمای اتاق، استفاده می شود. یک بوی شبه گوگردی، در طی عمل آوری این چسب ها، ایجاد می شود و از این رو، باید تهویه ی هوای مناسبی استفاده شود.
اپوکسی- پلی سولفید، اغلب در کاربردهایی استفاده می شود که میزان ازدیاد طول مورد نیاز، بالاست. آنها عموماً برای اتصال دهی بتن کف، مسیرهای عبور و باند هواپیماها، استفاده می شوند. سایر استفاده های اساسی از این چسب ها، در کاربردهای آب بندی، اتصال شیشه، سفال و اتصال مواد رابری به فلز می باشد.

چسب های اپوکسی – وینیلی

رزین های اپوکسی با پلیمرهای وینیلی خاصی مخلوط می شوند و بدین وسیله، استحکام ضربه ای و استحکام پوسته ای شدن چسب، بهبود می یابد. پلی وینیل استال مانند پلی وینیل بوتیرال و پلی وینیل فرمال و استرهای پلی وینیلی عموماً برای اصلاح رزین های DGEBA استفاده می شوند. این چسب ها، عموماً به صورت فیلم و محلول در حلال، استفاده می شود. این مواد به صورت چسب های لایه ای استفاده می شوند.
فرمالیدهید رزورسینول و فنول فرمالدهید رزورسینول
رزین های رزورسینول از خانواده ی رزین های فنولی است. این مواد، گران قیمت تر از مواد فنولیک مشابه می باشند اما در زمانی مفید می باشند که عمل آوری دمای اتاق، ضروری باشد. این مواد کاربردهایی در اتصال دهی چوب، سلولز استات، پلاستیک های اوره ای قالب گیری شده، نایلون و اتصال انواع مختلف لایه های پلاستیکی به چوب، دارند. این مواد همچنین برای اتصال زیرلایه های متخلخل مانند کاغذ، پارچه، چرم و ورقه های فیبری، استفاده می شوند. این زیرلایه های معمولاً به فلزات چسبانده می شوند اگر چه در صورت استفاده از پرایمر، می توان فلز را به چوب اتصال داد.
چسب های رزورسینولی در اصل برای اتصال دهی ساختارهای چوبی، استفاده می شود. اتصال چسب ها، معمولا به اندازه ی استحکام چوب، بالاست. چسب های رزورسینولی معمولا برای کاربردهای خارجی مناسب هستند و آنها معمولا در برابر آب جوش، روغن و بسیاری از حلال ها، مفید می باشند. دمای سرویس دهی آنها از منفی 300 تا مثبت 350 درجه ی فارنهایت می باشد. به دلیل هزینه های بالا، رزین های فروالدهید رزورسینولی اغلب با افزودن رزین فنولیکی و تشکیل رزورسینول فنولی، اصلاح می شوند. رزین های فرمالدهیدی رزورسینولی همچنین به عنوان پرایمر در اتصال نایلون به اپوکسی و یا چسب های پلی یوریتانی، استفاده می شوند. این پرایمرها، اغلب برای بهبود چسبندگی سیم های تایرهای نایلونی به رابر، استفاده می شوند.
چسب های رزورسینولی و فنولی – رزورسینولی با افزودن فرومالدهید، عمل آوری می شود. از لحاظ تجاری، این مواد به صورت سیستم های دو جزئی، موجود می باشند. بخش رزورسینولی به صورت مایع است و پیش از استفاده، با پودر هاردنر، مخلوط می شود. وقتی مخلوط می شود، عمر استفاده محدود می باشد و رزین مخلوط شده، موجب تشکیل میزان قابل توجهی حرارت می شود. عموماً این چسب ها، گیرش سرد دارند اما این مواد می توانند به زیرلایه اعمال شوند و پس از خشک شدن، پرس گرم شود. عمل آوری در دمای اتاق، معمولا 8 تا 12 ساعت زمان می برد. برای ایجاد دوام ماکزیمم در این چسب ها، یک عمل آوری در دماهای نسبتا بالا، پیشنهاد می شود.
ملامین فرمالدهید و اوره فرمالدهید
رزین ملامین – فرمالدهید همچنین چسب های بی رنگی هستند که برای چوب، استفاده می شوند. این رزین های ترموست، محصول پلیمریزاسیون تراکمی ملامین و فرمالدهید می باشد. به دلیل هزینه های بالا، این چسب ها برخی اوقات باا اوره فرمالدهید مخلوط می شوند. ملامین فرمالدهید معمولاً به شکل پودری به فروش می رسد و با آب مخلوط می شود و یک هاردنر نیز در زمان استفاده، به آن افزوده می شود. دمای حدود 200 فارنهایت، برای عمل آوری این چسب ها، ضروری است. استحکام این چسب ها، بیشتر از استحکام چوب است.
چسب های اوره- فرمالدهید نسبت به چسب های رزورسینولی، مقاومت به رطوبت و استحکام کمتری دارند. به هر حال، این چسب ها گران قیمت هستند و در دو نوع با گیرش گرم و با گیرش سرد، به فروش می رسند. ماکزیمم دمای سرویس دهی چسب های اوره فرمالدهید تقریباً 140 فارنهایت است. مقاومت به آب سرد این محصولات خوب است اما مقاومت در برابر آب جوش آنها می تواند با افزودن رزین ملامین- فرمالدهید یا رزین فنول- رزورسینول بهبود یابد. چسب های بر پایه ی اوره، معمولا در تولید تخته سه لایی، استفاده می شوند.

فنولیک ها

رزین های فنولیک محصول پلیمریزاسیون تراکمی فنول و فرمالدهید می باشند. فنولیک یا فنول فرمالدهید در اصل به عنوان چسب در اتصال چوب، استفاده می شوند. به دلیل مقاومت به حرارتی خوب آنها و پایداری ابعادی، این چسب ها، همچنین به ساخت آستری ترمز، چرخ ساینده، کاغذ سنباده و قالب های ریخته گری، استفاده می شوند. محلول های حاوی حلال رزین های فنولیکی به همراه پرکننده ی رس، به عنوان چسب های اتصال دهنده ی شیشه به فلز در لامپ های روشنایی، استفاده می شوند. فنولیک ها، به نسبت ارزان قیمت هستند.
آنها گروه مهمی از چسب های هستند که در تولید تخته سه لایی های با کاربردهای خارج ساختمان، استفاده می شوند. در بیشتر این کاربردها، این چسب ها به صورت محلول در الکل، استون و آب، استفاده می شوند. این مواد بر روی زیرلایه پوشش داده می شود، سپس خشک می شوند و با اعمال حرارت و فشار، عمل اوری بر روی آنها انجام می شود. به هر حال، چندین شکل از چسب های فنولیکی، وجود دارند که قابلیت اسپری شدن را نیز دارا می باشند. عمل آوری این نوع از چسب های فنولیکی، در دمایی در حدود 280 فارنهایت و به مدت چند دقیقه انجام می شود.
چسب های مورد استفاده در تخته سه لایی، ضرورتاً محلول هایی از محصولات با وزن مولکولی پایین از فنول و فرمالدهید در سدیم هیدروکسید مایع می باشد. این مواد موجب ایجاد اتصالی می شود که استحکام آن، از استحکام خود زیرلایه ی چوبی، بالاتر است. دوام این اتصال ها خوب است و اتصال، ضرورتاً بوسیله ی آب جوش، کپک و قارچ تحت تأثیر قرار نمی گیرند. این چسب ها، برای استفاده های خارجی، مفید می باشد و خواص آنها بوسیله ی دماهای پایین، تحت تأثیر قرار نمی گیرند. در حضور کاتالیست قلیایی، پیوندهای عرضی در دماهای بالا تشکیل می شوند. کاتالیست اسیدی موجب می شود تا این عمل اوری در دمای محیط انجام شود اما استفاده از این کاتالیست همچنین موجب می شود تا کاغذ یا چوب، تخریب گردد. اگر چه این چسب، گران قیمت است، از آن می توان در اتصال لایه های نازک چوب های زینتی، بهره برد.
رزین های فنولیکی همچنین برای اتصال دهی فلز به شیشه، مفید می باشند. پیوند ایجاد شده در این حالت، برخی اوقات پیوند تشکیل شده، ترد و گاهاً حساس به ضربه و نوسان می باشد. به عنوان یک نتیجه، رزین های فنولی اغلب با افزودن رزین های الاستومری اصلاح می شوند و بدین صورت، تافنس و استحکام پوسته ای شدن آنها، بهبود می یابد.

رزین های فنولی اصلاح شده

با اصلاح رزین های فنولی با استفاده از رابرهای مصنوعی مختلف و مواد ترموپلاست، انعطاف پذیری این چسب ها، بهبود قابل توجه پیدا می کند. چسب های اصلاح شده برای اتصال دهی ساختاری بسیاری از مواد، مناسب می باشند، مخصوصاً فلزات. متداول ترین نوع چسب های فنولی اصلاح شده، چسب های وینیل- فنولی، نیتریل- فنولی و نئوپرن- فنولی می باشند. برخی از این چسب های آلیاژی فنولیکی، در جدول 1 توصیف شده اند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie