رزین چیست؟

مطمئنا لازمه استفاده بهینه از محصولی شناخت کافی از آن است. رزین ها از جمله مواد و محصولاتی هستند که به صورت گسترده درصنایع کاربردهای فراوانی دارند. اما باوجود انواع مختلف آن درک اینکه درواقعا رزین چیست نیاز به مطالعه و دانش داشته که ما در وبلاگ رزین چند تصمیم داریم شما را با این محصول پرکاربرد آشنا کنیم.

رزین ها مواد چسبناکی هستند.

رزین یک نوع صمغ طبیعی (و یا مصنوعی) مشابه با صمغ درختان است. رزین های طبیعی معمولا از بدنه درختان خارج میشوند که نمونه آن بر روی درختان کاج به وضوح قابل مشاهده است. رزین ها معمولاً مواد چسبناکی هستند که از طریق فرآیند پخت به پلیمرهای سفت و سخت تبدیل می شوند.

رزین ها به طور طبیعی وجود دارند اما اکنون اغلب به صورت مصنوعی ساخته می شوند. برخی از رزین های مصنوعی خاصیت مشابه رزین های گیاهی طبیعی دارند ، اما بسیاری از آنها بسیار متفاوت هستند.

رزین های مصنوعی

رزین های مصنوعی کلاس های مختلفی دارند. برخی از آنها با تخریب ترکیبات آلی تولید می شوند.رزین های مصنوعی رزین های تولید شده در صنعت هستند و به طور معمول مواد چسبناکی هستند که با فرآیند پخت به پلیمرهای سفت و سخت تبدیل می شوند. به منظور عمل آوری ، رزینها معمولاً شامل گروههای انتهایی واکنشی مانند آکریلاتها یا اپوکسیدها هستند.

در این مقاله 12 نوع مختلف رزین و خصوصیات و کاربردهای آنها مورد بررسی قرار می گیرد.

تفاوت رزین طبیعی و مصنوعی

1. رزین مصنوعی پایدارتر از طبیعی می باشد.
2. رزین مصنوعی یکنواخت تر از طبیعی می باشد.
3. در رزین های مصنوعی ناخالصی کمتری نسبت به طبیعی وجود دارد و رفتار قابل پیش بینی تری دارد.

انواع رزین های مصنوعی

رزین های پلی استر

رزین های پلی استر از واکنش اسیدهای آلی دو پایه و الکل های پلی هیدر تشکیل می شوند. آنها بسیار انعطاف پذیر بوده و در برابر گرما ، مواد شیمیایی و شعله مقاومت بسیار خوبی دارند. استفاده از رزین های پلی استر کم هزینه است. آنها برای ساخت و ساز ، ورقه ورقه ، تعمیر اتوماتیک مواد پر کننده ، اسکی ، میله های ماهیگیری ، اجزای هواپیما و کشتی ، پوشش ها ، لوازم تزئینی و بطری ها استفاده می شوند.

رزین های فنلی

رزین های فنلی نوعی رزین گرمازا هستند. رزین فنلی مقاوم در برابر حرارت و ضربه است و مقاومت بالایی در برابر خوردگی شیمیایی و نفوذ رطوبت دارند. رزین های فنلی به راحتی ساخته می شوند. آنها برای اشباع رزین ، روکش های ترمز ، اجزای الکتریکی ، چسب های سیمان ، چسب های باند شده و قالب ها استفاده می شوند.

رزین های آلکید

رزین های آلکید رزین های پلی استر ترموپلاستیک هستند که در اثر حرارت دادن الکل های پلی هیدریک با اسیدهای پلی بیسیک ایجاد می شوند. آنها دارای خصوصیات الکتریکی و حرارتی عالی و مقاومت شیمیایی خوبی هستند. رزین آلکید کم هزینه هستند و برای عایق الکتریکی ، اجزای الکترونیکی ، پرکننده های بتونه و رنگ استفاده می شوند.

رزین های پلی کربنات

رزین های پلی کربنات ، ترموپلاستیکی هستند که به طور کلی از بیسفنول A و فسژن تولید می شوند. آنها دارای ضریب شکست بالا ، پایداری ابعادی الکتریکی و حرارتی ، مقاومت در برابر لک شدن و مقاومت در برابر فیلتراسیون هستند. آنها برای جایگزینی های فلزی ، کلاه ایمنی ، لنزها ، اجزای الکتریکی ، فیلم عکاسی و عایق ها استفاده می شوند.

رزین های پلی آمید

رزین های پلی آمید شامل یک گروه آمید به عنوان بخشی تکرار شونده از زنجیره های مولکولی آنها هستند. آنها به راحتی به شکل قالب در می آیند، مقاوم و سبک وزن هستند. ضریب اصطکاک کمی دارند و در برابر سایش و مواد شیمیایی مقاوم هستند. آنها برای یاتاقان های بدون روغن ، الیاف ، چرخ دنده ها ، بخیه ها ، لاستیک ها ، بند ساعت ، بسته بندی و بطری ها استفاده می شوند.

رزین های پلی اورتان

رزین های پلی اورتان کوپلیمرهایی هستند که از اجزای پلیول و ایزوسیانات تشکیل شده اند. آنها در صورت ترکیب با سایر رزین ها بسیار متنوع بوده و از خاصیت ارتجاعی و چسبندگی زیادی برخوردارند. رزین های پلی یورتان از تعادل کشیدگی و سختی خوبی نیز برخوردار هستند. آنها برای عایق بندی، چسب ها و آسترهای لباس استفاده می شوند.

رزین های سیلیکونی

رزین های سیلیکون پایداری حرارتی و اکسیداتیو خوبی دارند و انعطاف پذیر و ضد آب هستند. رزین های سیلیکونی ساختار شبکه سه بعدی دارند . از آنها برای لاستیک ، رزین های کپسوله شده ، کفگیرها و کاربردهای ضد آب استفاده می شود.

رزین های اپوکسی

رزین های اپوکسی ، که پلی اپوکسیدها نیز نامیده می شوند ، نوعی پیش پلیمرها و پلیمرهای واکنشی هستند که حاوی گروه های اپوکسید هستند. آنها دارای مقاومت شیمیایی و حرارتی عالی و خاصیت چسبندگی قوی هستند. آنها برای چسب ها ، کفپوش ها ، آسترها و پوشش های سطحی استفاده می شوند.

رزین های پلی اتیلن

رزین های پلی اتیلن با بیش از 100 میلیون تن سالانه متداول ترین نوع رزین هستند. آنها دارای مقاومت شیمیایی و بخار یا رطوبت و انعطاف پذیری بالایی هستند. آنها برای بسته بندی ، ظروف ، عایق کابل ، پوشش ها ، اسباب بازی ها ، قالب ها ، روکش ها و لوله ها و لوله ها استفاده می شوند.

رزین های اکریلیک

رزین های اکریلیک با مقاومت کششی خوب شفاف هستند. رزین های اکریلیک در برابر ضربه و اشعه UV مقاوم هستند. آنها برای پانل های ساختاری و تزئینی ، چسب ها ، الاستومرها ، پوشش ها ، علائم و کاشی های شفاف استفاده می شوند.

رزین های پلی استایرن

رزین های پلی استایرن پلیمرهای هیدروکربن معطر هستند که از مونومر استایرن ساخته می شوند. کم هزینه بوده و تولید آنها آسان است و در برابر اسیدها ، مواد قلیایی و نمک ها مقاومت بسیار خوبی دارند. رزین های پلی استایرن همچنین از وضوح و انعطاف پذیری خوبی برخوردار هستند. آنها برای عایق بندی ، لوله ها ، فوم ها ، برج های خنک کننده ، لاستیک ، ابزارهای خودرو و داشبورد استفاده می شوند.

رزین های پلی پروپیلن

رزین های پلی پروپیلن نوعی رزین پلیمری ترموپلاستیک است که فاقد BPA است. آنها بی رنگ و بی مزه هستند ، دارای چگالی کم و مقاومت در برابر حرارت خوب هستند. رزین های پلی پروپیلن همچنین مقاومت شیمیایی خوبی دارند. آنها برای اسباب بازی ها ، قطعات الکترونیکی ، لوله های تولید ، الیاف و رشته ها و پوشش ها استفاده می شوند.

رزین های تبادل یونی

دسته بندی های مختلف رزین های تبادل یونی

یکی از موارد پراهمیت در طراحی سیستم های تبادل یونی استفاده از رزین هایی با حداکثر کارایی وحداقل هزینه است.

رزین های کاتیونی اسید قوی (SAC)

رزین های کاتیونی اسید قوی احتمالاً متداول ترین رزین هایی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند. این رزین ها هم در اسید و هم در نمک گروه های اسید سولفونیک (-SO3H) به شدت یونیزه می شوند. این رزین ها می توانند نمکی فلزی را به اسید مربوطه تبدیل کنند.

اشکال هیدروژن و سدیم رزین های کاتیونی اسید قوی تفکیک شده اند و برای تبادل در کل محدوده pH به راحتی در دسترس هستند – قابلیت تبادل رزین های کاتیونی اسید قوی مستقل از pH محلول است.

از این رزین ها در بیشتر برنامه های نرم کننده و تمام فرآیندهای از بین بردن مواد معدنی استفاده می شود. این واکنش تبادل برگشت پذیر است – رزین های کاتیونی اسید قوی پس از اشباع شدن میتواند با اسید معدنی احیا شود.

کاربرد رزین های کاتیونی اسید قوی

از رزین های SAC برای فرآیندهای نرم کننده آب بسیار استفاده می شود. آنها در از بین بردن کامل یونهای سختی از جمله منیزیم (Mg +) ، کلسیم (Ca2 +) و غیره بسیار کارآمدتر هستند.

این رزین ها همچنین ممکن است برای تقسیم جریان قلیایی سازی استفاده شود که در آن دو بستر رزین کاتیونی اسید قوی SAC به طور موازی کار می کنند ، که اولین بستر قلیایی سازی کرده و دومی مواد معدنی را حذف میکند . همچنین برای حذف باریم و رادیوم و غیره از آب رزین های کاتیونی اسید قوی SAC خاصی تولید شده است.

رزین های کاتیونی اسید ضعیف (WAC)

از رزین های کاتیونی اسید ضعیف WAC می توان در سیستم های حذف مواد معدنی و قلیایی سازی استفاده کرد. این رزین ها قابلیت تبادل خود را از یک گروه کربوکسیلیک (-COOH) به دست می آورند ، و درصورت مطابقت با شیمی مناسب آب بسیار کارآمد هستند.

در حالی که رزین های کاتیونی اسید قوی تمام کاتیون هایی را که بیشتر از یون احیا کننده مورد استفاده در رزین ها هستند را از بین می برند ، رزین های کاتیونی اسید ضعیف فقط کاتیونی مرتبط با قلیائیت را از بین می برند. در بیشتر برنامه های تصفیه آب از آنها برای حذف یون های دو ظرفیتی مانند کلسیم مرتبط با قلیائیت کربنات استفاده می شود.

مزیت اصلی آنها کارایی بازآفرینی بالای آنها در مقایسه با SAC یا رزین کاتیونی اسید قوی است – که باعث میشود میزان اسید مورد نیاز برای بازسازی و احیا رزین کاهش یابد و بنابراین اسید ضایعات و دردسر دفع را به حداقل می رساند.

کاربرد رزین های کاتیونی اسید ضعیف

از رزین های کاتیونی اسید ضعیف WAC برای کاربردهای معدنی سازی و قلیایی سازی استفاده می شود. میل زیاد آنها برای یونهای کاتیونی (Mg2 + و CA2 +) برای از بین بردن یونهای سختی مرتبط با قلیائیت ایده آل است.رزین های کاتیونی اسید ضعیف WAC مقاومت به اکسیداسیون و دوام مکانیکی نسبتاً بالایی دارند. آنها برای مقابله با اکسیدان های حاوی آب مانند پراکسید هیدروژن و کلر و غیره مفید هستند.

رزین های آنیونی باز قوی (SBA)

از رزین های آنیونی باز قوی SBA در فرآیندهای حذف موادمعدنی استفاده می شود. آنها همچنین در قلیایی سازی ، نمک زدایی و تله های آلی استفاده می شوند. این دسته از رزین های آنیونی می توانند در کل محدوده pH استفاده شوند. این رزین ها در فرم هیدروکسید (OH) برای یونیزاسیون آب استفاده می شوند.

رزین های آنیونی باز قوی SBA دو نوع هستند. از رزین های آنیونی SBA نوع I در مواردی استفاده می شود که حتی میزان کمی نشت سیلیس معیار عملیاتی مهمی باشد و یا آب و هوا گرمتر باشد.

هنگامی که از مواد گرمایشی برای بازسازی بستر رزین استفاده می شود، آنها با بهره وری بهتر عمل می کنند (120 درجه فارنهایت) .رزین های آنیونی باز قوی SBA نوع II دارای یک سایت تبادل هستند که از نظر شیمیایی ضعیف تر از رزین های نوع I هستند. بنابراین ، باید در دماهای پایین تر احیا شوند (95 درجه سانتیگراد @) و به طور معمول در آب و هوای گرم طولانی مدت استفاده نمی شود.

رزین های آنیونی باز قوی SBA نوع II از مزیت ظرفیت تبادل اولیه بالاتر برخوردار هستند. این رزین ها می توانند رزین های انتخابی در فرآیند هایی باشند که نیاز به افزایش دما ندارند یا در مواردی که سطح سیلیس پایین ، مشخصه حیاتی عملیات نباشد.

کاربرد رزین های آنیونی باز قوی

از رزین های آنیونی باز قوی SBA غالباً به منظور استفاده در حذف کربن آلی کل (TOC) و سایر مواد آلی بسته به نوع رزینهای مورد استفاده ، غالباً برای از بین بردن مواد معدنی ، قلیایی سازی و نمک زدایی استفاده می شود.

از رزین های آنیونی باز قوی SBA نوع I برای حذف انتخابی نیترات ها (NO3-) ، سولفات ها (SO3-) ، پرکلرات (CIO4-) ، حذف موادمعدنی عمومی ، نمک زدایی (جایی که سطح پایین سیلیس مورد نظر است) استفاده می شود.

از رزین های آنیونی باز قوی SBA نوع II برای حذف کامل آنیون ها در صورت نیاز استفاده می شود ،
به خصوص اگر استفاده کم از مواد سوزاننده مورد نظر باشد و اگر سطح سیلیس پایین باشد
برای یک کاربرد خاص آب حیاتی نیست.

رزین های آنیونی باز ضعیف (WBA)

رزین های آنیونی باز ضعیف WBA همان قدر که رزین های تبادل یونی هستند جذب کننده اسید نیز هستند. آنها فقط آنیون های اسیدهای معدنی قوی (سولفات ، کلرید و نیترات) را از بین می برند و به یون های کربنات / بی کربنات و سیلیس اجازه عبور می دهند. از این رو ، نمی توان از آنها برای تولید آب معدنی بدون بستر رزین آنیونی باز قوی SBA در پایین برای از بین بردن کربنات / بی کربنات و سیلیس استفاده کرد. مزیت استفاده از رزین های آنیونی باز ضعیف WBA کارایی آن است.

همانند رزین های کاتیونی اسید ضعیف WAC ،رزین های آنیونی باز ضعیف WBA را می توان با استفاده از مواد سوزاننده حاصل از بستر رزین SBA احیا کرد . استفاده از آنها به ویژه برای آبی با درصد بالایی از آنیون های سولفات ، کلرید یا نیترات بسیار کارآمد است. بسیاری از رزین های آنیونی باز ضعیف WBA همچنین می توانند برای از بین بردن مواد آلی از آب به عنوان پیش تصفیه قبل از عبور آب از رزین های آنیونی باز قوی SBA استفاده شوند.

کاربرد رزین های آنیونی باز ضعیف

از رزین های آنیونی باز ضعیف WBA برای خنثی سازی جزئی استفاده می شود. برای عملیات هایی با ظرفیت بیشتر ، می توان از تخت های رزین آنیونی باز ضعیف WBA با سیستم های SBA برای فرآیند های حذف مواد معدنی استفاده کرد. در این حالت بستر هاری رزین آنیونی باز ضعیف WBA می توانند به عنوان یک مانع موثر برای جذب کربن آلی (TOC) عمل کنند. رزین های آنیونی باز ضعیف WBA همچنین جهت جذب اسید برای حذف کلرید ، سولفات ، نیترات و سایر آنیون های مرتبط با اسید قوی موثر است.

ساختارهای رزین تبادل یونی

اکثر رزین های مورد استفاده امروزه دارای ساختار دانه ای کوپلیمر استایرن-دیوینیل بنزن هستند. یک ساختار مهم دیگر دانه های رزینی برای رزین های تصفیه آب ، ساختار رزین اکریلیک است. این ساختارها به رزین های مختلف ویژگی های مختلفی برای استفاده می دهند. خصوصیات عملیاتی رزین های اکریلیک با رزین های معادل استایرن-دیوینیل بنزن متفاوت است.

تفاوت دیگر در ساختار رزین تفاوت بین ژل و انواع ماکروپروس است. به طور کلی می توان رزین های ژلی دارای منافذ کوچکتر (تقریباً 1 تا 2 نانومتر ، هیدراته) در ساختار رزین ، ظرفیت تبادل اولیه بالاتر و قیمت پایین تر نسبت به رزین های ماکروپروس از همان نوع ، هستند.

اما رزینهای ماکروپروس معمولاً به دلیل ساختار منافذ بزرگتر (تقریباً 20 تا 100 نانومتر ، هیدراته) و توانایی شستشوی مواد به صورت موثرتر در نظر گرفته می شوند و اغلب می توانند در محیطهای سخت تر عملکرد بهتری داشته باشند.

رسوب و تخریب رزین ها

هر فناوری چالش ها و مشکلات خودش را دارد.

مشابه فیلترهای ممبران ، رزین ها هم می توانند با آلودگی رسوب کرده یا به مرور تخریب شوند. رزین هایی که به شدت رسوب گرفته اند و یا تخریب شده اند باید جایگزین شوند. درصورتیکه طراحی سیستم مناسب نباشد ، ممکن است رزین توسط مواد معدنی (آهن ، منگنز ، آلومینیوم و غیره) رسوب کنند ، رسوبات سختی (سولفات کلسیم ، سولفاتهای باریم و غیره) ، سیلیس ، روغن ، میکروب ها ، مواد آلی و غیره و یا به دلیل عوامل اکسید کننده مانند کلر ، آب اشباع شده با اکسیژن یا به دلیل درجه حرارت بیش از حد در طول چرخه های تصفیه یا بازسازی (به ویژه برای رزین های اکریلیک و نوع II SBA ، که تحمل دمای نسبتاً کمی دارند) میتوانند باعث تخریب برگشت ناپذیر رزین ها شوند. رزین های اشباع شده را میتوان دوباره احیا کرد.

نکات مهم استفاده از رزین

از رسوب زدایی و تخریب رزین ها می توان جلوگیری کرد. باید نمونه ای از کل بستر رزین به صورت دوره ای برای آزمایش و تجزیه و تحلیل جمع آوری شود تا بهترین زمان برای تمیز کردن رزین ها تعیین شود.رزین های تصفیه آب باید از نظر پایداری فیزیکی بررسی شوند (صدمات فیزیکی رزین ها ممکن است شامل ترک خوردگی و شکستگی دانه ها باشد) ، سطح نفوذ پذیری و توانایی انجام فرایند تبادل مورد نیاز برای یک کاربرد خاص باید هربار بررسی وسنجیده شود.

منبع:thomasnet