پوشش اپوکسی و کاربردهای آن
پوشش اپوکسی (Epoxy Coating) یکی از پرکاربردترین و مقاوم‌ترین انواع پوشش‌های صنعتی و ساختمانی است که برای محافظت از سطوح فلزی، بتنی و حتی کف‌پوش‌ها در برابر خوردگی، سایش و مواد شیمیایی استفاده می‌شود. این پوشش به دلیل دوام بالا، مقاومت شیمیایی و انعطاف‌پذیری در کاربردهای مختلف از صنایع سنگین گرفته تا محیط‌های خانگی و تجاری، محبوبیت ویژه‌ای دارد. در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها، انواع و کاربردهای پوشش اپوکسی می‌پردازیم تا شما با مزایا و استفاده‌های عملی آن آشنا شوید و بتوانید بهترین انتخاب را برای پروژه‌های خود داشته باشید.
ساختار شیمایی پوشش اپوکسی
اپوکسی‌ها حاوی گروه واکنشی CH(O)CH2 هستند که به آن حلقه اپوکسید یا اکسیران گفته می‌شود. در ترکیب آن که اتم اکسیژن در یک حلقه سه‌عضوی قرار گرفته و در خارج از زنجیره کربنی قرار دارد. اپوکسی‌های ساده از طریق واکنش اپی‌کلروهیدرین با ترکیب بیس‌فنول A سنتز می‌شوند. محصول حاصل معمولاً به نام دی‌گلیسیدیل اتر بیس‌فنول A (DGEBA) یا بیس‌فنول A دی‌گلیسیدیل اتر (BADGE) شناخته می‌شود.
هندسه حلقه کوچک گروه عملکردی اپوکسید در انتهای زنجیره مونومر، آن را برای واکنش‌های الحاق شیمیایی مناسب می‌سازد که منجر به اشباع کامل زنجیره در شیمی رزین می‌شود؛ فرآیندی که بیشتر با نام پخت پلیمر (polymer curing) شناخته می‌شود. به طور دقیق‌تر، این فرآیند زمانی اتفاق می‌افتد که گروه عملکردی اپوکسید در زنجیره مونومر با سخت‌کننده (معمولاً آمین‌ها) واکنش می‌دهد و زنجیره‌های رزین به هم متصل شده و شبکه سه‌بعدی پایداری تشکیل می‌دهند. این واکنش باعث می‌شود که پلیمر سخت و مقاوم شود و خواص مکانیکی و شیمیایی آن بهبود یابد.
پلیمرهای پخته شده مواد بسیار مقاومی تولید می‌کنند که آن‌ها را برای کاربردهای سخت و حساس مناسب می‌سازد. معمولاً آمین‌ها برای واکنش پخت اپوکسی‌ها استفاده می‌شوند و جزئی از ترکیب موسوم به سخت‌کننده را تشکیل می‌دهند. سایر ترکیبات سخت‌کننده می‌توانند شامل آمیدها یا آنیهیدریدهای اسیدی باشند. با توجه به تنوع طول زنجیره‌های شیمیایی و اجزای ساختاری موجود در هر دو جزء اپوکسید و سخت‌کننده، سنتز اپوکسی می‌تواند به گونه‌ای تنظیم شود که ساختارهای شیمیایی مناسب برای برآورده کردن نیازهای عملکردی هر کاربرد خاص ایجاد شود.
شیمی اپوکسی که به این صورت از آنالوگ‌های ساختاری پیچیده‌تر ساخته می‌شود، کاربردهای صنعتی گسترده‌ای ایجاد می‌کند، مانند:
- پوشش‌ها (به‌ویژه پوشش‌های محافظتی و پوشش‌های پودری)
- پوشش‌های کف
- چسب‌ها
- پلیمرهای تقویت‌شده با الیاف
- مواد کپسوله‌سازی برای صنعت برق
تمام این کاربردها نیازمند دوام استثنایی هستند. اپوکسی‌ها بیش از یک بخش از بازار پوشش‌ها را در بر می‌گیرند و می‌توان آن‌ها را به صورت پوشش مایع یا پوشش پودری تولید کرد. کاربردهای ضد خوردگی اپوکسی‌ها نیز در هر دو شکل یافت می‌شوند.
بخش اپوکسی یکی از شیمی‌های پوشش محافظتی است. بر اساس گزارش Mordor Intelligence، ارزش بازار جهانی پوشش‌های اپوکسی حدود ۳۲ میلیارد دلار برآورد شده و بین سال‌های ۲۰۲۳ تا ۲۰۲۸ حدود یک‌چهارم رشد خواهد داشت. ساخت و ساز و ساختمان مهم‌ترین محرک این رشد هستند، همراه با انتقال به اپوکسی‌های مبتنی بر آب، که آسیا بزرگ‌ترین عامل تقاضای آن است.
انواع پوشش اپوکسی
انواع پوشش اپوکسی
اپوکسی‌های نوولاك
رزین‌های نوولاك رزین‌های فنول-فرمالدهید هستند و اپوکسی‌های نوولاك شباهت زیادی به آن‌ها دارند، با این تفاوت که گروه فنوکسی با یک مولکول گلیسیدیل اتریفیه شده و عملکرد اپوکسید را در یک زنجیره جانبی قرار می‌دهد، که اجازه ایجاد شبکه‌بندی گسترده‌تر را می‌دهد. محتوای بالای حلقه‌های آروماتیک و چگالی بالای شبکه‌ای که از ترکیب اپوکسی با رزین نوولاك ایجاد می‌شود، ساختارهای شیمیایی با دوام فوق‌العاده فراهم می‌کند که برای کاربردهای محافظتی ایده‌آل هستند. این پوشش‌ها در مناطقی استفاده می‌شوند که خطر خوردگی یا حمله شیمیایی بسیار بالا است، مانند پوشش‌های داخلی مخازن که ممکن است حلال‌ها یا مواد شیمیایی خورنده یا فعال در آن‌ها ذخیره شوند.
پوشش‌های پودری اپوکسی
پوشش‌های پودری اپوکسی به صورت پودر خشک اعمال شده و سپس با حرارت پخته می‌شوند. برخی از آن‌ها پوشش‌های پودری خالص اپوکسی هستند، برخی اپوکسی هیبرید و برخی پوشش‌های اپوکسی-پلی‌استر که ویژگی‌های عملکردی برتری دارند. پوشش‌های پودری اپوکسی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی فلزات ارائه می‌دهند.
اپوکسی‌های جوش‌خورده
اپوکسی‌های جوش‌خورده (Fusion-bonded Epoxies | FBE) پوشش‌های اپوکسی هستند که از طریق جوش یا ذوب حرارتی رزین اپوکسی با سخت‌کننده مربوطه در یک بستر سیال تولید می‌شوند. (در دمای محیط، واکنش بین رزین و سخت‌کننده نمی‌تواند رخ دهد.) پوشش حاصل یک پوشش ترموسِت است که پس از خنک شدن، شکل خود را در دماهای بالاتر از دست نمی‌دهد. این پوشش در دماهای بالا به سطوح فلزی می‌چسبد و لایه محافظ بسیار مناسبی ایجاد می‌کند.
پوشش اپوکسی کولتار اپوکسی
کولتار اپوکسی یا اپوکسی‌های قطران زغال سنگ حاوی قطران زغال سنگ هستند و برای ایجاد پوشش‌های ضدآب نسبتاً ساده استفاده می‌شوند. محتوای هیدروکربنی آب‌گریز قطران زغال سنگ حفاظت اولیه‌ای در برابر آب ایجاد می‌کند، اما وجود هیدروکربن‌های آروماتیک چندحلقه‌ای (PAHs) خطری برای سلامتی به شمار می‌رود و به همین دلیل در کشورهای توسعه‌یافته ممنوع شده‌اند.
کاربردهای پوشش‌های اپوکسی
کاربردهای پوشش‌های اپوکسی
حفاظت در محیط‌های خشن
پوشش‌های اپوکسی نوولاك در مناطقی استفاده می‌شوند که خطر خوردگی یا حمله شیمیایی بسیار بالا است، مانند پوشش داخلی مخازن که ممکن است حلال‌ها یا مواد شیمیایی خورنده یا فعال در آن‌ها ذخیره شوند.
پوشش اپوکسی ضد اسید
پوشش اپوکسی ضد اسید در صنایع سنگین برای حفاظت از فولاد و بتن استفاده می‌شوند، جایی که آن‌ها در معرض حمله شیمیایی خفیف قرار دارند. این شامل حضور رقیق ترکیبات خورنده در آب، حضور اسیدهای آلی (که بسیار ضعیف‌تر از اسیدهای معدنی هستند) یا مه‌های اسیدی می‌شود.
حفاظت در محیط‌های شور
کاربردهای دریایی پوشش‌های اپوکسی عمدتاً سطوح زیرآب کشتی‌ها و قایق‌ها هستند که آن‌ها را در برابر اثرات خورنده آب شور محافظت می‌کنند. مناطق اصلی شامل بدنه‌ها، مخازن بار و بالاست و عرشه‌ها هستند، جایی که تهدید خوردگی مکرر است. در محیط دریایی، نمک حمل شده توسط باد تهدید خوردگی اضافی برای کشتی‌ها ایجاد می‌کند.
پوشش اپوکسی لوله
پوشش اپوکسی لوله یا اپوکسی‌های جوش‌خورده (FBEs) عمدتاً روی لوله‌های فولادی، اتصالات لوله، شیرآلات، اتصالات، مناطق جوشکاری و غیره اعمال می‌شوند.
کاربردهای دریایی و زیرآبی پوشش های اپوکسی
پوشش‌های پودری اپوکسی در محیط‌های خورنده و به ویژه در پروانه‌ها، تریلرهای قایق و سایر قطعات دریایی استفاده می‌شوند.
اپوکسی‌های قطران زغال سنگ برای فاضلاب‌ها، اسکله‌های دریایی، بدنه کشتی‌ها، داخل و خارج خطوط لوله، بدنه بارج‌های دریایی و حفاظت فلزات در بیشتر محیط‌های شیمیایی و آب شور به کار می‌روند.
پوشش اپوکسی بتن
پوشش اپوکسی بتن یا پوشش‌های کف یکی دیگر از کاربردهای اصلی اپوکسی‌ها هستند، زیرا از کف‌های بتنی در محیط‌های صنعتی محافظت می‌کنند. ویژگی‌های مقاومت اپوکسی در برابر مواد شیمیایی خفیف (مانند روغن‌ها، گریس‌ها و مواد شوینده موجود در محیط کاری) و مقاومت عالی آن‌ها در برابر سایش ناشی از ترافیک سنگین عابر و حمل و نقل متوسط آن‌ها را برای انبارها و مراکز لجستیک ایده‌آل می‌سازد.
سایر کاربردهای پوشش‌های اپوکسی
پوشش‌های اپوکسی برای آسترکاری شاسی خودرو نیز استفاده می‌شوند و بر اساس ویژگی‌های مختلف، در صنعت الکترونیک برای حفاظت از قطعات الکترونیکی به کار می‌روند.
پوشش اپوکسی کف پارکینگ
در کاربردهای خانگی، اپوکسی‌ها بیشتر به عنوان چسب رزینی استفاده می‌شوند تا پوشش. همان نوع شیمی دو جزئی برای تولید چسب‌های با استحکام بالا و چسب‌های فوق قوی (superglue) استفاده می‌شود که مزایای مقاومت بالا و مقاومت در برابر مواد شیمیایی را دارند و اتصالات بسیار بادوام ایجاد می‌کنند.
یکی از کاربردهای خانگی پوشش‌های اپوکسی کفپوش گاراژها، زیرزمین‌ها و پاسیوها است. دو جزء پوشش – رزین و سخت‌کننده – با هم مخلوط می‌شوند تا در هنگام استفاده در تعمیرات کف بتنی شبکه‌بندی شده و سخت شوند. این پوشش‌ها مزایایی از جمله دوام، مقاومت در برابر شرایط جوی، مواد شیمیایی و ضربه دارند و در عین حال تمیز کردن و نگهداری آسان هستند.
نگهداری و تعمیر کف پوش اپوکسی
مزایا و معایب پوشش اپوکسی
پوشش‌های اپوکسی دارای مزایای فراوانی هستند که آن‌ها را برای صنایع جذاب می‌سازد. این مزایا شامل موارد زیر است:
- دوام استثنایی
- مقاومت در برابر دماهای بالا
- مقاومت شیمیایی
- اقتصادی بودن
- نگهداری آسان
- زیبایی ظاهری (در مواقعی که اهمیت دارد)
- ویژگی‌های ایمنی مناسب
- سازگاری با محیط زیست (به دلیل عدم استفاده از بسیاری از مواد شیمیایی)
اپوکسی‌های جوش‌خورده (FBEs) مزایای اضافی خود را نیز دارند که به صورت خلاصه شامل موارد زیر است:
- سهولت در اعمال پوشش
- اجرای سریع
- افزایش سرعت تولید
- کاهش ضایعات
معایب پوشش‌های اپوکسی ممکن است شامل هزینه بالا (به‌ویژه برای FBEs)، فرآیند اعمال پوشش، نیاز به رعایت اصول ایمنی و بهداشت، و در برخی موارد انعطاف‌پذیری محدود باشد. عوامل محیطی نیز تهدیدی برای اپوکسی‌ها محسوب می‌شوند، به ویژه تابش UV خورشید که توضیح می‌دهد چرا بیشتر اپوکسی‌ها در کاربردهای زیرآب و داخلی استفاده می‌شوند.
اقدامات ایمنی و بهداشتی هنگام استفاده از اپوکسی‌ها
هنگام کار با اپوکسی‌ها به دلیل خطر حساسیت پوستی، لباس محافظ مناسب ضروری است. شکاف‌های موجود در لباس محافظ، مانند اطراف آستین‌ها و دستکش‌ها، باید با نوار چسب پوشانده شوند تا تماس پوست با اپوکسی به حداقل برسد. استفاده از کفش محافظ برای محافظت از پاها الزامی است.
استفاده از حفاظت تنفسی با ماسک تصفیه‌کننده هوا و کارتریج مناسب نیز ضروری است، زیرا بخارات اپوکسی می‌توانند سیستم تنفسی را تحریک کرده و باعث حساسیت شوند.
خرید کف پوش اپوکسی
کفپوش اپوکسی یک پوشش تخصصی است که از ادغام شیمیایی رزین اپوکسی و یک عامل تکمیل‌کننده واکنش (سخت‌کننده) به دست می‌آید.
مطالب مرتبط:
منبع: