رزین های معدنی، خواص و کاربردها

• پلیمر های معدنی

به طور کلی پلیمر های معدنی دسته ای از پلیمر ها هستند که در زنجیره اصلی پلیمر اتم های کربن وجود ندارد و در عوض اتم هایی چون سیلیسیوم، فسفر، بور، اکسیژن و گوگرد با پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل هستند. البته در این نوع پلیمرها ممکن است شاخه های فرعی هم شامل گروه های هیدروکربنی و هم گروه های معدنی باشند. این پلیمر ها در مقایسه با پلیمر های آلی از سختی بالاتر، مقاومت بالا در برابر حرارت و دمای شیشه ای شدن بالاتر برخوردار هستند. در صنعت رنگ، رزین های معدنی به دلیل مقاومت حرارتی بالا در مقایسه با رزین های معمول معدنی، از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. عمده رزین های معدنی مورد استفاده در رنگ ها شامل رزین های حاوی سیلیسیوم  و اکسیژن در شاخه اصلی هستند.

رنگ آمیزی بویلرها، کوره ها، دود کش و اگزوز و به طور کلی سطوح در معرض حرارت از جمله مهمترین کاربردهای رنگ‌های برپایه رزین های معدنی است.

رنگ کانسای

رنگ‌های مقاوم به حرارت کانسای را در این صفحه مشاهده نمایید.

• ماهیت شیمیایی

دو دسته مهم از این رزین ها عبارت اند از رزین های پلی‌سیلیکات و پلی سیلوکسان. رزین های سیلیکونی[1] یا پلی‌سیلوکسان‌ها[2] از جهت ساختار شیمیایی، تفاوت های منحصر به فردی با دیگر رزین های صنعتی پر کاربرد دارد که همین ویژگی باعث کارایی های خاص این نوع از رزین ها شده است. در این پلیمر بر خلاف دیگر پلیمر های رایج به جای زنجیره بلند کربنی،  زنجیره ای از سیلیسم و اکسیژن ساختار اصلی رزین را تشکیل می دهند. اتم سیلیسم نیز می تواند با تشکیل چهار پیوند کووالانسی، زنجیره های بلند تشکیل دهد، همانند آنچه که در رزین ها و پلیمر های دیگر همچون پلی‌اتیلن و توسط اتم کربن انجام می پذیرد. از دیدگاه ساختار شیمیایی، پلی‌سیلوکسان‌ها از به هم پیوستن مونومرهای سیلوکسان به وجود می آیند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، گروه سیلوکسان از یک اتم سیلیسوم تشکیل شده است که یک اتم اکسیژن و دو گروه فرعی دیگر به آن اتصال دارند. این گروه‌ها می‌تواند شامل گروه‌های الیفاتیک مانند متیل و اتیل و یا گروه های آروماتیک مانند فنیل باشند.

گروه سیلوکسان

نمونه مهم این رزین ها پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان[3] است که به عنوان پوشش ضدخزه با خاصیت خزه رها سازی و در بدنه شناورها  استفاده می‌شود. ساختار شیمیایی این رزین در شکل زیر نمایش داده شده است.

پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان

رزین های حاوی سیلیکات نیز نوع دیگری از رزین‌های حاوی سیلیسیم است که از اتم های سیلیسیم با چهار پیوند با اکسیژن تشکیل شده است. این ساختار به صورت تکراری در ساختار رزین تکرار می شود و در انتهای هر شاخه گروه های آلکیل مانند اتیل یا متیل، پایان دهنده ساختار رزین خواهند بود .به این ترتیب رزین‌های پلی‌اتیل‌سیلیکات یا پلی‌متیل‌سیلیکات تشکیل می شوند. ساختار شیمیایی یک رزین پلی‌سیلیکاتی در شکل زیر نشان داده شده است که در آن R نشان دهنده یک گروه آلکیل است.

رزین های حاوی سیلیکات نیز نوع دیگری از رزین‌های حاوی سیلیسیم است که از اتم های سیلیسیم با چهار پیوند با اکسیژن تشکیل شده است. این ساختار به صورت تکراری در ساختار رزین تکرار می شود و در انتهای هر شاخه گروه های آلکیل مانند اتیل یا متیل، پایان دهنده ساختار رزین خواهند بود .به این ترتیب رزین‌های پلی‌اتیل‌سیلیکات یا پلی‌متیل‌سیلیکات تشکیل می شوند. ساختار شیمیایی یک رزین پلی‌سیلیکاتی در شکل زیر نشان داده شده است که در آن R نشان دهنده یک گروه آلکیل است.

• خواص و کاربردها

از مهمترین خواص رزین های حاوی سیلیکات می توان به مقاومت بسیار بالای آن به حرارت اشاره کرد که ناشی از ساختار معدنی شاخه اصلی آن است. رزین های سیلیکاتی بر خلاف دیگر پلیمرهای آلی، در اثر حرارت به سادگی دچار تجزیه و تغییر در ساختار شیمیایی نمی شوند. پوشش های حاوی رزین سیلیکات می توانند تا حدود 600 درجه سانتی گراد دما را تحمل کنند. به همین سبب از این پوشش‌ها در رنگ آمیزی موتورخانه ها، اگزور و به طور کلی مناطق و سطوح بسیار داغ استفاده می شود.

رزین های سیلوکسانی بیشتر به عنوان پوشش ضد خزه از نوع خزه رها ساز در صنایع دریایی کاربرد دارد. علاوه بر آن مقاومت حرارتی این نوع از رزین ها نیز بالا است. همچنین استخلاف های حاوی مقدار بالاتر از گروه فنیل به جای گروه متیل، مقاومت حرارتی بهتری از خود نشان می دهد. اغلب رزین های سیلوکسان در حلال های هیدروکربنی حل می شوند. از آنجایی که دمای پخت[4]در این رزین ها بالا می باشد، معمولا جز دیگری که حاوی مقدار زیادی روی است به عنوان جز دوم رنگ، به ترکیب اصلی اضافه می شود. 

این جز که در واقع یک کاتالیزور شیمیایی است، زمان و دمای پخت رنگ را کاهش چشمگیری می دهد. از معایب مهم این رزین می توان به مقاومت سایشی و سختی پایین اشاره کرد که با اصلاح ساختار رزین با مواد آلی قابل بهبود است.

برای مشاوره تخصصی پیرامون رنگ های دریایی ، ساحلی ، فراساحلی ، صنعتی و ساختمانی کانسای با آرمانی فام تماس حاصل فرمایید.

رنگ کانسای

[1] Silicon resin

[2] polysiloxane

[3] Polydimethylsiloxane (PDMS)

[4] Curing