مقاله رزین های فنولیک در پلیمرهای تقویت شده با الیاف

[Astraea 25,351]

سال 2010 میلادی یکصدمین سالگرد تولید رزین های فنولیک توسط شرکت لئو باکلند بود. هر سال در سراسر جهان قریب 6 میلیون تن رزین های فنولیک به فروش میرسد. از آنجا که رزین های فنولیک نسبت به رزینهای دیگر ارزان تر هستند و از خواص مکانیکی مناسبی برخوردارند، هنوز هم به عنوان زمینه بیشتر مواد مورد استفاده قرار می گیرند.

به عنوان مثال در پلیمرهای تقویت شده با الیاف که باید از استحکام بالایی برخوردار باشند و در برابر حریق مقاومت کنند، دود نکنند و مواد سمی کمتری به محیط زیست وارد کنند، از رزین های فنولیک استفاده میگردد.

قبل از وارد شدن به مبحث رزیهای فنولیک در پلیمرهای تقویت شده با الیاف، به پلیمرهای تقویت شده با الیاف بر پایه فنل، رزین های فنولیک جدید بر پایه بنزوکسازین و رزین چقرمه پلی آریل اتر با نام تجاری Calidur TM پرداخته خواهد شد.

در سال 2010 میلادی شرکت لئوباکلند مراسم بزرگداشت یکصدمین سالگرد تجاری سازی رزین های فنولیک خود را برگزار کرد. علی رغم اینکه رزین های فنولیک از خواص محدودکننده ای نظیر تردی برخوردار میباشند، اما همچنان یکی از کالاهای پر فروش محسوب میگردند. به عبارت دیگر سالانه حدو د 6 میلیون تن از این محصول در سراسر جهان به فروش میرسد.

رزین های فنولیک بین لایه های چوب، شیشه، فلز، کاغذ، لاستیک و غیره به عنوان چسب مورد استفاده قرار میگیرند. و نسبت به رزین های پلیمری دیگر ارزان تر هستند و خواص مکانیکی مناسبی دارند. رزین های مذکور از ثبات ابعادی فوق العاده ای برخوردار هستند، در دمای 150 الی 180 درجه سانتی گراد مورد استفاده قرار می گیرند و در مقابل مواد شیمیایی و عوامل ایجاد خوردگی از مقاومت بالایی برخوردار میباشند. رزین های فنولیک از محدودیت هایی نیز برخوردارند که از میان آنها می توان به تردی، انتشار مواد جانبی (نظیر آب، فرم آلدئید و فنل) و از بین بردن محصولات حد واسطی نظیر رزین رزول اشاره نمود.

با وجود نقطه ضعف های مذکور، استفاده از رزینهای فنولیک به عنوان ماده زمینه کامپوزیتهای تقویت شده با الیاف این مزیت را دارد که رزین های فنولیک به این کامپوزیتها ویژگی مقاومت در برابر آتش می دهد و باعث می شود که کامپوزیت های مذکور دود نکند و مواد سمی کمتری به محیط وارد کنند. دلایل فوق و ارزان بودن رزین های فنولیک باعث می شوند تا در پلیمرهای تقویت شده با الیاف از رزین های مذکور استفاده گردد و مقاوم بودن رزین های فنولیک در برابر آتش دود نکردن آنها و وارد نشدن مواد سمی به محیط توسط آنها باعث شده است که در قسمت های داخلی هواپیما های باری، صفحات داخلی وسائط حمل و نقل ریلی، گریتینگ های سکوهای نفتی واقع در ساحل دریا، شیرهای فوران گیر حفاری چاه های نفت، موادی که در ساخت تونل به کار میرند و در بسیاری از محصولات مقاوم در برابر حریق از رزین های فنولیک به عنوان ماده زمینه استفاده گردد.

در مواد واسط برای ساخت کامپوزیت ها نظیر الیاف پیش آغشته، در قالبگیری ورقه ای (SMC) و در قالب گیری انتقالی (RTM) از رزین های فنولیک به عنوان ماده زمینه استفاده می گردد. بین دمای 150 الی 180 درجه سانتی گراد رزین های فنولیک از خود مقاومت زیادی نشان می دهند و در دمای بالاتر از این، با وجود کربونیزه شدن رزین و تبدیل شدن به یک شبه کامپوزیت واجد کربن، رزین های مذکور خواص مکانیکی خود را همچنان حفظ میکنند.

به خاطر همین خواص منحصر به فرد رزینهای فنولیک است که در کاربرهایی نظیر قطعات اصطکاکی تقویت شده با الیاف (مثل لنت ترمز یا صفحه کلاچ)، عایق تقویت شده نازل موشک، صفحات داخلی هواپیما و درتمام سازه های کامپوزیتی که در برابر حریق مقاومت می کنند، دود نمی کنند و مواد سمی کمتری به محیط زیست وارد می کنند، از رزین های مذکور استفاده می گردد.

رزین های فنولیک از جمله رزین های قطبی تعدیل شده ای هستند که نسبت به هیدروکسیل های فنولیک و گروه های متیلول (رزول ها) که در ساختمان رزین ها به کار می روند، از خواص برتری برخوردار می باشند. قطبی بودن رزین های فنولیک باعث می گردد که رزین به لایه های زیر خود به خوبی بچسبد.

 

منبع: موسسه کامپوزیت ایران- نشریه کامپوزیت- شماره 44