همه چیز درمورد رزین

رزین چیست؟ چه کاربردی دارد؟
این‌ها سوالاتی است که شاید در برخورد اول با این واژه در ذهن ما شکل بگیرد. در واقع رزین ترکیبی طبیعی یا مصنوعی است که حالت چسبندگی بسیاری دارد و تحت شرایطی سخت می‌شود. عموما قابلیت حل شدن در الکل را دارد ولی جالب است بدانید که در آب حل نمی‌شود. این ترکیب شگفت‌انگیز به روش‌های متعددی دسته‌بندی می‌شود که بستگی به ترکیب شیمیایی و مورد مصرف آن دارد. رزین کاربردهای زیادی دارد برای مثال در هنر، در تولید پلیمر و ... و مصرف کنندگان زیادی روزانه با محصولات حاوی رزین سروکار دارند.
رزین طبیعی از گیاهان به دست می‌آید. بهترین نمونه آن شیره درخت کاج است که بوی تندی دارد. همان‌طور که می‌دانید این ماده بسیار چسبنده است ولی در اثر گذشت زمان سفت می‌شود. از گیاهان دیگر نیز رزین تولید می‌شود. رزین هزاران سال است که مورد استفاده بشر قرار گرفته است. بعضی گیاهان ماده‌ای شبیه صمغ از خود تراوش می‌کنند که با آب واکنش نمی‌دهد و نرم‌تر و انعطاف‌پذیرتر است. رنگ رزین گیاهی از شفاف تا قهوه‌ای تیره متغیر است و میزان سختی و کدورت آن متفاوت است. بعضی از آن‌ها به‌شدت فرار هستند چون حاوی ترکیبات ناپایدارند. اشتباه در تشخیص درختان رزین‌دار نیز گاهی می‌تواند باعث حوادث ناگواری شود، زیرا بعضی از آن‌ها حاوی هپتان هستند که هیدروکربنی قابل اشتعال و انفجار است. جالب است بدانید ماده معروف و زینتی کهربا نیز در اثر سخت‌شدن رزین گیاهی به‌دست می‌آید و غالبا به رنگ طلایی تیره یافت می‌شود که رنگ متعارف رزین‌های گیاهی است. کهربا در رنگ‌های نادر دیگری مانند آبی نیز دیده می‌شود. هزاران سال است که بشر از رزین‌های طبیعی استفاده می‌کند. رزین کاج برای درزگیری قایق‌ها، مومیایی کردن اجساد، ظروف غذا و مصارف دیگر استفاده شده است. همچنین در ساخت لاک، جلا، جوهر، عطر، جواهر و بسیاری از اشیا دیگر کاربرد دارد.
با پیشرفت تکنولوژی، بشر به این نکته پی برد که این ماده می‌تواند به پلیمر تبدیل شود و کمی بعد از آن رزین‌های مصنوعی کشف شد.‌‌ در اکثر موارد پلیمرها با رزین‌های مصنوعی ساخته می‌شوند که ارزا‌‌ن‌تر و تصفیه آن‌ها راحت‌تر است. انواع رزین‌های مصنوعی پایدارتر، قابل پیش‌بینی‌تر و یکنواخت‌تر از رزین‌های طبیعی هستند زیرا تحت شرایط کنترل‌شده تولید می‌شوند و امکان تولیدات ناخالص در آن وجود ندارد. آن‌ها از طریق ترکیب کردن مواد شیمیایی در آزمایشگاه ساخته می‌شوند و نتیجه واکنش، تشکیل ترکیبات چسبناک است. این ماده می‌تواند در تولید پلاستیک، رنگ و بسیاری از مواد مشابه به‌جای رزین طبیعی مصرف شود.
رزین‌ها در هپتان نرمال محلول هستند. قسمت اعظم این ترکیبات مانند آسفالتن از کربن و هیدروژن تشکیل شده و نیز حاوی مقدار کمی اکسیژن، گوگرد و نیتروژن می‌باشند.این ماده به رنگ قهوه‌ای تیره جامد و نیمه جامد بوده و بسیار قطبی می‌باشد . خاصیت ویژه رزین‌ها در این است که بسیار چسبنده‌اند. رزین‌ها مواد ضد انعقاد برای آسفالتن محسوب می‌شوند و نسبت رزین به آسفالتن ممکن است تا حدی که به قیر حالت سل( Sol )یا ژل( Gel )بدهد.

آروماتیک‌ها

آروماتیک‌ها ترکیبات حلقوی با کمترین وزن مولکولی هستند و شامل زنجیرهای جانبی آروماتیکی و یا نفتنیکی هستند و محیط ضد انعقاد بسیار مناسبی برای آسفالتن به شمار می‌روند. این جزء بین ۴۰ تا ۶۰ درصد کل قیر را تشکیل داده و مایعی ویسکوز (گرانرو) به رنگ قهوه‌ای تیره که میانگین وزن مولکولی آن‌ها بین ۳۰۰ تا ۲۰۰۰ در نوسان است. آروماتیک‌ها حاوی زنجیره‌های کربنی غیر قطبی بوده که در آن‌ها حلقه‌های اشباع ارجحیت داشته و توانایی انحلال‌پذیری زیادی را برای سایر هیدورکربن‌های سنگین دارد.

ترکیبات اشباع

ترکیبات اشباع از هیدروکربن‌های آلیفاتیک زنجیری مستقیم و شاخه‌دار همراه با الکیل نفتن‌ها و مقداری آلکیل آروماتیک‌ها تشکیل شده است. این ترکیبات عموما به‌شکل روغن‌های گرانرو، غیر قطبی بوده و بی‌رنگ هستند. میانگین وزن مولکولی آن‌ها عینا شبیه آروماتیک بوده و اجزاء تشکیل‌دهنده آن‌ها شامل مواد مومی و غیر مومی اشباع می‌باشد. این جزء ۵ تا ۲۰ درصد قیر را تشکیل می‌دهد.به‌طور کلی آسفالتن‌ها اسکلت ساختمانی قیرها را تشکیل می‌دهند و رزین‌ها در میزان چسبندگی و قابلیت شکل‌پذیری قیرها تاثیرگذارند و روغن‌ها بر مسئله روانی قیر اثر می‌گذارند . اصولا خواص فیزیکی قیر تابعی از ساختمان شیمیایی، کمیت و کیفیت هیدروکربن‌های متشکله است.

مشخصات عمومی قیر

قیر ماده‌ایست که در سالیان دراز تغییر شکل پیدا نکرده و پایدار می‌ماند. این پایداری مربوط به خواصی است که قیر خالص دارا می‌باشد به‌این معنی که هرچه پایه نفتی آن مناسب‌تر باشد پایدارتر خواهد بود.
مشخصات عمومی قابل توجه قیر عبارتند از:
1.   غیرقابل نفوذ بودن در مقابل آب و رطوبت
2.   مقاومت در مقابل اسیدها –بازها و نمک‌ها
3.   ارتجاعی بودن
4.   خاصیت چسبندگی
5.   محلول بودن در برخی از حلال‌ها (بدون از دست دادن خواص خود)
6.   عایق بودن در مقابل جریان‌های الکتریکی
7.   داشتن رنگ ثابت
در بعضی موارد قیر خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهد به‌طوری‌که نمی‌توان از آن به خوبی استفاده نمودکه شامل موارد زیر می‌باشد:
1.   تجزیه پذیری در حرارت بالا و تبدیل آن به ذغال توام با اشتعال
2.   نداشتن خاصیت چسبندگی در محیط مرطوب و آلوده به‌خاک نرم
3.   تغییر شکل پذیرفتن در مقابل فشار و حلال‌ها
ساختمان شیمیایی قیر
خواص فیزیکی قیر در واقع تابعی است از اجزاء متشکله یا ساختمان شیمیایی آن. شیمی قیر را می‌توان در دو سطح مولکولی و بین مولکولی (ریز ساختار) بررسی نمود.قیر مخلوط پیچیده‌ای از هیدروکربن‌های با نقطه جوش بالا می‌باشد. به‌طور کلی قیر را می‌توان شامل اجزاء آلیفاتیک‌ها ( واکس‌ها) ، آروماتیک‌ها و مولکول‌هایی که مخلوطی از هر دو می‌باشند، دانست.
گروه دیگری از مولکول‌ها از واکنش‌های نظیر اکسیداسیون و یا غیره در قیر به‌وجود می‌آیند. به‌طور مثال، انواع مشخصی از کربن‌های قیری مستعد اکسیداسیون هستند که کربن‌های آلیفاتیک کنار یک حلقه آروماتیکی تحت عنوان بنزیل کربن مثال خوبی برای آن‌ها هستند.رزین‌ها موادی هستند که دارای مولکول‌های بزرگی می‌باشند که دو سر آن‌ها قطبی بوده و دارای بارهای مخالف می‌باشند، درنتیجه رزین‌ها چسبندگی خوبی را ایجاد می‌کنند.
رزین‌ها در ساختن پلاستیک‌ها، چسب‌ها و...کاربرد دارند.رزین‌های موازنه‌کننده یون، ذرات جامدی هستند که می‌توانند یو‌ن‌های نامطلوب در محلول را با همان مقدار اکی والان از یون مطلوب با بار الکتریکی مشابه جایگزین کنند.رزین‌های تعویض یونی شامل بار مثبت کاتیونی و بار منفی آنیونی می‌باشد به‌گونه‌ای که از نظر الکتریکی خنثی هستند. موازنه‌کننده‌ها با محلول‌های الکترولیت این تفاوت را دارند که فقط یکی از دو یون، متحرک و قابل تعویض است به عنوان مثال یک تعویض‌کننده کاتیونی سولفونیک دارای نقاط آنیونی غیر متحرکی است که شامل رادیکال‌های آنیونیSO2-3می‌باشد که کاتیون متحرکی مثل+H یا+Na به آن هستند. این کاتیون‌های متحرک می‌توانند در یک واکنش تعویض یونی شرکت کنند به‌همین صورت یک تعویض کننده آنیونی دارای نقاط کاتیونی غیر متحرکی است که آنیون‌های متحرکی مثل-Cl یا-OH به آن متصل می‌باشد. در اثر تعویض یون، کاتیون‌ها یا آنیون‌های موجود در محلول با کاتیون‌ها و آنیون‌های موجود در رزین تعویض می‌شود، به‌گونه‌ای که هم محلول و هم رزین از نظر الکتریکی خنثی باقی می‌ماند. در اینجا با تعادل جامد مایع سروکار داریم بدون آنکه جامد در محلول حل شود. برای آنکه یک تعویض کننده یونی جامد مفید باشد باید دارای شرایط زیر باشد:

• خود دارای یون باشد.
• در آب غیر محلول باشد.
• فضای کافی در شبکه تعویض یونی داشته باشد، به‌طوری‌که یون‌ها بتوانند به سهولت در شبکه جامد رزین وارد و یا از آن خارج شوند.

در مورد رزین‌های کاتیونی هر دانه رزین با آنیون غیر تحرک و یون متحرک+H را می‌توان همچون یک قطره اسید سولفوریک با غلظت ۲۵% فرض نمود. این قطره در غشایی قرار دارد که فقط کاتیون می‌تواند از آن عبور نماید. طبقه بندی رزین‌ها برحسب گروه عامل تعویض متصل به پایه پلیمری رزین به چهار دسته تقسیم می‌شوند:
1.   رزین‌های کاتیونی قوی
2.   رزین‌های کاتیونی ضعیف
3.   رزین‌های آنیونی قوی
4.   رزین‌های آنیونی ضعیف
به‌طور کلی رزین‌های نوع قوی در یک محدوده وسیعPH و رزین‌های نوع ضعیف در یک محدوده کوچک ازPH مناسب هستند. ولیکن با استفاده از رزین‌های نوع ضعیف، صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف مواد شیمیایی مورد نیاز برای احیا رزین را می‌شود. رزین‌های کاتیونی قوی قادر به جذب کلیه کاتیون‌های موجود در آب می‌باشد ولی‌نوع ضعیف قادر به جذب کاتیون‌هایی هستند که به قلیاییت آب مرتبط است و محصول سیستم اسید کربنیک است.
نوع قوی
Ca(HCO3)2 OR MgSO4 + 2ZSO3H —–> Ca2++2H2CO3 OR Mg2+ + H2SO4
نوع ضعیف
Mg(HCO3)2 OR Ca(HCO3)2 + 2ZCOOH —–> (ZCOO)2+ + Mg(ZCOO)2+Ca + 2H2CO3
مزیت رزین‌های کاتیونی ضعیف بازدهی بالای آن‌ها در مقایسه با رزین‌های کاتیونی قوی می‌باشد، در نتیجه باعث تولید پساب کمتر در احیا مکرر می‌گردد. اصولا زمانی که هدف جداسازی کلیه کاتیون‌های آب است به‌کارگیری توام رزین کاتیونی قوی و ضعیف اقتصادی‌تر از به‌کارگیری رزین‌های کاتیونی قوی می‌باشد. رزین‌های آنیونی قوی قادر به جذب کلیه آنیون‌های موجود در آب بوده ولی رزین‌های آنیونی قادر به جذب آنیون اسیدهای قوی نظیر اسید سولفوریک، کلریدریک و نیتریک می‌باشد. رزین‌های آنیونی ضعیف مقاوم‌تر از رزین‌های آنیونی قوی بوده و به همین جهت در سیستم‌های تصفیه آب، رزین‌های آنیونی قوی در پایین‌دست رزین‌های آنیونی ضعیف قرار می‌گیرند.
برخی از کاربردهای رزین‌ها در کروماتوگرافی تبادل یونی که نوع مهمی از روش‌های جداسازی مواد است، رزین‌های کاتیونی سدیمی نه تنها کاتیون‌های سختی‌آور آب بلکه همه یون‌های فلزی را با سدیم تعویض می‌کنند. برای احیا این نوع رزین‌ها کافی است که رزین را با آب نمک شست و‌شو دهیم تا رزین به فرم اولیه خود برگردد. با رزین‌های کاتیونی چه نوع هیدروژنی و چه نوع سدیمی می‌توان آهن و منگنز را چون بقیه کاتیون‌ها حذف کرد اما به علت امکان آلوده شدن رزین‌ها معمولا مشکلاتی داشته و باید نکاتی را رعایت کرد.

شرکت فنی و مهندسی مارین سازه مفتخر است آمادگی خود را به منظور ارائه خدمات فنی و مهندسی ( طرح و اجرا ) در زمینه‌های مختلف مهندسی به شرح زیر در شهرهای تهران، کرج، هشتگرد، قزوین، سمنان، قم، قشم، کیش و سایر نقاط کشور اعلام نماید.
1.   طراحی، تولید، نصب و راه‌اندازی انواع اسکله‌های شناور بتنی در کاربری‌های متنوع و چند منظوره
2.   بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌ساز انواع سازه‌ها و ساختمان‌ها ( طرح و اجرا ) 
3.   طراحی و اجرای کلیه نقشه‌های معماری و سازه
4.   طراحی و اجرای سازه‌های خاص