مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

پلی استرها

پلی استرها، یک گروه بزرگ از رزین های مصنوعی هستند که دارای خواص متنوعی هستند. چسب های بر پایه ی رزین پلی استری نسبتاً قیمت پایینی دارد و توانسته است کاربردهای خوبی پیدا کرده است. این چسب ها، به دو گروه مختلف تقسیم بندی می شوند: یکی پلی استرهای اشباع (ترموپلاست ها) و دیگری، پلی استرهای غیر اشباع (ترموست ها).
رزین های پلی استری غیر اشباع عمدتاً برای ریخته گری، لایه های حاوی الیاف شیشه و سیستم های چسب، استفاده می شوند. پلی استرهای غیر اشباع عمل آوری سریعی دارند و سیستم های دو جزئی هستند که با افزودن کاتالیست، سخت می شوند. این کاتالیست عمدتاً پراکسیدها می باشند. مونومر استیرن عمدتاٌ در دمای اتاق و یا دمای بالا و بسته به نوع کاتالیست، عمل اوری می شود. مواد افزایش دهنده ی شتاب مانند کبالت نفتالن، برخی اوقات برای افزایش سرعت عمل آوری، استفاده می شود.
چسب های پلی استری غیر اشباع دارای شرینکیج بزرگتری در طی عمل آوری هستند و مقاومت شیمیایی ضعیف تری نسبت به چسب های اپوکسی دارند. با استفاده از وجود هوا در سطح ، عمل آوری انواع خاصی از پلی استرها به تعویق می افتد. به هر حال، این مواد در زمانی که با پوشانیدن سطحی در یک محیط بسته قرار گیرند، به طور کامل عمل آوری می شود. بسته به نوع رزین پلی استر مورد استفاده، چسب های می توانند کاملا انعطاف پذیر و یا کاملا صلب باشند. استحکام برشی این چسب ها تا میزان چندین هزار psi نیز اندازه گیری شده است. چسب های پلی استری برای اتصال دهی فلزات، سرامیک ها و لایه های تقویت شده با شیشه، استفاده می شوند. کاربرد این چسب ها در تعمیر بدنه ی اتومبیل و قطعات سیمانی مربوط به کف سازی می باشد. چسب های پلی استری همچنین اتصال مستحکمی بر روی لایه های پلی استر تقویت شده با الیاف دارند.

رزین های پلی استری اشباع

رزین های پلی استر اشباع دارای مقاومت در برابر پوسته ای شدن خوبی هستند و از این رو، برای اتصال دهی لایه های پلاستیکی مانند لایه های پلی ایتلن ترفتالات استفاده می شوند. این رزین ها، پایداری رنگی و شفافیت خوبی دارند و برای اتصال ادوات نوری، استفاده می شود. این نوع از چسب های پلی استری، که به صورت محلول و لایه ای، وجود دارد، می توانند به عنوان سیستم های ذوبی نیز استفاده شوند. آنها همچنین به صورت شیمیایی و با استفاده از عوامل عمل آوری، پیوند عرضی می دهند. از جمله عوامل ایجاد کننده ی پیوند عرضی، عبارتند از ایزوسیانات. این ماده موجب بهبود پایداری شیمیایی و گرمایی ماده می شود. کاربردهای نمونه وار چسب های پلی استری اشباع، لایه های مربوط به مواد مورد استفاده در مدارهای انعطاف پذیری می باشد که در انها یک فویل رسانا بر روی لایه ی دی الکتریک پلیمری اتصال می یابد.

پلی یوریتان ها

مشابه اپوکسی ها، چسب های رآکتیو پلی یوریتانی شامل سیستم هایی هستند که به صورت 100 % جامد و یا محلول در حلال می باشند. این چسب ها، به صورت تک جزئی و دو جزئی به فروش می رسند. این چسب ها، می توانند در دمای اتاق و دماهای بالا، عمل آوری شوند. برخلاف اپوکسی ها، چسب های پلی یوریتانی، انعطاف پذیر است و دارای استحکام برشی و مقاومت در برابر پوسته ای شدن، می باشد.
چسب های پلی یوریتانی از رزین های ایزوسیاناتی به عنوان بلوک های ساختاری، تشکیل شده اند. بیشتر این چسب ها از تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) و یا متیلن دی فنیل ایزوسیانات (MDI) تولید شده اند. بیشتر فرمولاسیون های چسب های یوریتانی جدید، از MDI استفاده می کند. علت این استفاده، سمیت TDI می باشد. ایزوسیانات های آلیفاتیکی گران قیمت تر هستند و کمتر از MDI استفاده می شود. ایزوسیانات ها می توانند با ترکیبات هیدروژنی فعال واکنش دهند. برخی از واکنش های اصلی مربوط به چسب های یوریتانی در شکل 1 نشان داده شده است. مکانیزم واکنش چسب های یوریتانی دو جزئی، در شکل 2 نشان داده شده است.

سیستم های تک جزئی می توانند به گونه ای فرموله شوند که عمل آوری آنها در زمان برخورد با رطوبت و در دمای اتاق و یا حرارت دهی، انجام می شود. بیشتر پلی یوریتان های تک جزئی بر پایه ی پلیمر عمل آوری شده با ایزوسیانات می باشند. این ترکیب با نمک قلع و یا با آمین های سوم، کاتالیست می شوند. یک نوع ثانویه از چسب های پلی یوریتانی تک جزئی، بر پایه ی ایزوسیانات بلوک، تولید شده است. پیش پلیمرهای دی ایزوسباناتی و یا ایزوسیاناتی، می توانند با ترکیبات حاوی هیدروژن فعال و خاص واکنش دهند. این ترکیبات، ترکیبات بلوکه کننده، نامیده می شوند. عوامل بلوکه کننده ی خاص عبارتند از: نایلون فنول، کاپرولاکتام (caprolactam) و متیل اتیل کتوکسیم. بعد از اینکه واکنش بلوکه سازی کامل شد، ایزوسیانات بلوکه شده پایدار است و می تواند با پلی یول و توسعه دهنده های خاص، ترکیب شود (بدون انجام واکنش های خاص). وقتی در طی عمل آوری، این مواد حرارت دهی می شوند، ایزوسیانات بلوکه شده، به صورت گرمایی به ترکیب اولیه باز می گردد. این ایزوسیانات می تواند با پلی یول واکنش دهد و تشکیل شبکه ی پلیمری دهد.

شیمی یک پلی یوریتان دو جزئی، در شکل 2 نشان داده شده است. عمر نگهداری این پلی یوریتان های دو جزئی، می تواند از چند ثانیه تا 16 ساعت، متغیر باشد. این مسئله به مواد واکنش دهنده و کاتالیست های مورد استفاده، بستگی دارد. بسیاری از فرمولاسیون های چسب های یوریتانی ساختاری دارای گیرش سریع می باشند و نیازمند هیچگونه پرایمر و یا ماده ی عمل آورنده ی سطحی، نیستند.
چسب های بر پایه ی پلی یوریتان موجب تشکیل اتصالی با تافنس بالا و مقاومت در برابر پوسته ای مطلوب، می شوند. آنها دارای استحکام دما پایین بهتری نسبت به سایر چسب ها می باشند. این چسب ها دارای استحکام فوق العاده بالا در دماهای پایین هستند. تنها چسب های سیلیکونی هستند که کارایی بهتری در دماهای پایین دارند اما استحکام کششی این چسب ها نیز بسیار پایین تر از چسب های پلی یوریتانی است. چسب های پلی یوریتانی همچنین دارای انعطاف پذیری بالا، مقاومت در برابر سایش و تافنس فوق العاده می باشند. این چسب ها دارای مقاومت شیمیایی خوبی هستند، اگر چه این مقاومت شیمیایی این چسب ها به پای چسب های اپوکسی و اکریلیکی، نمی رسد. یوریتان دارای مقاومت دما بالای خوبی نیست. حد دمایی که می توان از آنها استفاده کرد، 300 فارنهایت است (البته برای بیشتر فرمولاسیون های آن، این دما 250 فارنهایت می باشد).
برخی از چسب های پلی یوریتانی به تدریج و با قرارگیری در محیط های با رطوبت بالا، تخریب می شوند. این حساسیت به رطوبت، هم در مورد چسب های عمل آوری شده و هم در چسب های عمل آوری نشده، مشاهده می شود. وقتی یک جزء پلی یوریتان، در معرض هوا قرار گیرد، این جزء باید فوراً استفاده شود. برای جلوگیری از آلوده شدن چسب با رطوبت، استفاده کنندگان عمده از این چسب ها، آنها را در زیر نیتروژن نگهداری می کنند تا از آلوده شدن آن، جلوگیری به عمل آید.
به دلیل قابلیت ترشوندگی بالا و انعطاف پذیری فوق العاده، چسب های پلی یوریتانی به خوبی به اکثر زیرلایه ها مانند پلاستیک ها خاص، می چسبند. از آنجایی که این چسب ها، انعطاف پذیری بالایی دارند، اغلب برای اتصال دهی لایه ها، فویل ها و الاستومرها، استفاده می شوند. چسب های یوریتانی ساختاری به طور گسترده ای در صنعت اتومبیل مورد استفاده قرار می گیرند زیرا دارای خواص چسبندگی خوبی با اجزای صفحه ای قالب گیری شده (SMC) و پلاستیک های قالب گیری شده با روش تزریقی (RIM) دارند. چسب های پلی یوریتان ساختاری به طور گسترده در مونتاژ SMC ها و سایر پلاستیک های مورد استفاده در صنعت اتومبیل سازی، استفاده می شوند. پلی یوریتان همچنین به خوبی به زیرلایه های چوبی، متصل می شود. خواص چند چسب پلی یوریتانی در جدول 1 آورده شده است.

چسب ها و مواد آب بندی پلی یوریتانی ذوبی نیز اخیر توسعه یافته اند. این چسب های ذوبی دارای استحکام برشی 2500 – 4000 psi هستند و میزان ازدیاد طول آنها 500 تا 700 % می باشد. این چسب ها از پلیمر یوریتان به همراه گروه های ایزوسیانات، تشکیل شده اند. در اصل، عملکرد ذوب گرمایی پلی یوریتان، مشابه رفتار ذوبی ترموپلاست هاست.
این چسب هاعموماً در حالت ذوبی، اعمال می شوند. دمای اعمال این چسب ها، در حدود 215 فارنهایت می باشد. به هر حال، وقتی مواد پلی یوریتانی بر روی زیرلایه اعمال می شوند، گروه های ایزوسیاناتی ایجاد شده بر روی این مواد، با رطوبت واکنش می دهند و تشکیل یک ماده ی ترموست می دهند. در طی این سیکل عمل آوری، محصول از حالت ترموپلاست به ترموست، تبدیل می شود.
وقتی پلی یوریتان های ذوبی اعمال می شوند، قطعات باید به سرعت به هم متصل شوند. استحکام اولیه ی این چسب ها در طی چند ثانیه ایجاد می وشد و عمل آوری کامل، در طی چند روز ایجاد خواهد شد. پیوند در این حالت، به استحکام مناسب می رسد و دیگر حرارت بر روی اتصال، اثری ندارد. علاوه بر صنعت خودرو، این چسب ها به طور گسترده در صنعت پارچه و تولید پارچه های لایه ای، جایگزین کوک و اتصال های دیگر و تولید لایه های پارچه ای خاص، استفاده می شوند.

رزین های غیر هوازی

چسب های بر پایه ی مونومر اکریلاتی، چسب های بی هوازی نامیده می شوند زیرا انها در زمانی عمل آوری می شوند که هوا از رزین گرفته شود. این چسب ها، ضرورتاً مونومری هستند و به صورت لایه ای مایع بر روی سطح ایجاد می شوند و پس از پلیمریزاسیون، به شکل یک اتصال پلاستیکی با تافنس بالا در می آیند. واژه ی بی هوازی در حقیقت در علم بیولوژی استفاده می شود و به معنای موجوداتی است که در غیاب هوا، زنده هستند. پلیمریزاسیون این پلیمرها ضرورتاً عاری از هر گونه رادیکالی است (شکل 3).

این مواد به تمام فلزات، سرامیک ها، شیشه و پلاستیک های ترموست، می چسبند. بی هوازی ها، می توانند به سه نوع سطح اعمال شوند، یکی سطوح فعال، یکی غیر فعال و دیگر ممانعت کننده. سطوح فعال مانند سطح تمیز فلزات و پلاستیک های ترموست می باشد که در این سطوح، عمل آوری به سرعت انجام می شود. سطوح فلزات موجب تسریع پلیمریزاسیون این پلیمرها در غیاب هوا، می شوند. استفاده از پرایمرها و یا حرارت موجب می شود تا سطوح غیر فعال نیز با استفاده از این چسب ها، به هم متصل شوند. در مورد سطوح ممانعت کننده مانند صفحات روشن، کرومات ها، اکسیدها و برخی سطوح آنودایز شده می باشند. پلاستیک های فنولیکی و برخی از فلزات صفحه ای مانند کادمیم و روی، نیازمند استفاده از پرایمرهایی همچون فریک کلرید برای ایجاد اتصال می باشند.
جدول 15 لیستی از خواص و ویژگی های عمل آوری این چسب ها را نشان می دهد. رزین های بی هوازی به سادگی استفاده می شوند. این چسب های تک جزیئ، دارای عمل آوری سریع در دمای اتاق هستند و هزینه های استفاده از آنها نیز بالاست. چسب های بی هوازی در زمانی که شکاف بین سطح چسبندگی بزرگتر از 30 میل باشد، عمل آوری نمی شوند. این چسب ها، در ویسکوزیته های مختلف، تولید می شوند. سرعت عمل آوری این چسب ها تا حد زیادی به طبیعت شیمیایی قطعاتی وابسته است که می خواهیم به هم متصل کنیم. فرمولاسیون چسب های بی هوازی می توانند به گونه ای طراحی شده که عمل آوری در عرض چند دقیقه و یا چند ساعت رخ دهد، بدون آنکه پرایمر استفاده شود. استفاده از پرایمرها و یا حرارت موجب تسریع فرایند عمل آوری این چسب ها، می شود. این پرایمرها عموماً کاتالیست هایی هستند که در حلال های روغنی، حل نمی شوند.
چسب های بی هوازی در گریدهای ماشینی و ساختاری، موجود می باشند. گرید ماشینی دارای استحکام بالا و مناسب برای مونتاژ ماشین آلات می باشد. گرید ساختاری نیز ویژگی استحکام برشی بالایی در اتصال های مسطح دارد. مهم ترین استفاده از چسب های بی هوازی، در واشرهای مایعی است که در پیچ و مهره ها، آب بندی فلنچ ها و ... می باشد. این رزین ها، همچنین برای آب بندی تخلخل های ایجاد شده در فلزات ریخته گری شده، استفاده می شوند.
چسب های بی هوازی خاص، می توانند به طور پیوسته در برابر پیرسازی در دمای 450 فارنهایت، مقاومت کنند. به هر حال، عموماً حد دمای سرویس دهی برای این چسب ها، در حدود 300 فارنهایت است.
این چسب ها، مقاومت خوبی در برابر رطوبت و حلال ها دارند و مقاومت در برابر اسپری نمک نیز در انها فوق العاده می باشد. چسب های بی هوازی با تافنس بالا، از رزین هایی تولید می شوند که سخت و انعطاف پذیر هستند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie