رزین های هیدروکربنی

اصطلاح "رزین هیدروکربنی" به طور کلی برای پلیمرهای ترموپلاستیک با جرم مولکولی کم که عمدتاً از کربن و هیدروژن تشکیل شده‌اند به کار می‌رود. 

عموماً رزین های هیدروکربنی با توجه به منشأ و تاریخچه آنها در چهار گروه اصلی زیر شناخته می‌شوند:

- رزین های ایندن–کومارون بر پایه روغنهای قطران زغال سنگ که از سال1890 شناسایی و از سال 1910 در مقیاس صنعتی تولید شدند.
- رزین های ترپن از برشهای تربانتین هستند که در اواسط دهه 1930 تولید و از محصولات جانبی استخراج رُزین بدست می‌آید.
- رزین‌های هیدروکربنی نفت به عنوان مهمترین رزینهای هیدروکربنی که با توسعه صنعت پتروشیمی از سال 1940 شناسایی شدند و از برش میعانات نفتی به دست می‌آیند.
- رزین‌های سنتز شده از مونومرهای خالص که از اواسط 1970 وارد بازار شده‌اند.

با این حال با پیشرفت و توسعه کاربرد این رزینها می‌توان انواع رزینهای هیدروکربنی را برساس ساختار شیمیایی در دسته ها و گروه‌های مختلف به صورت شکل زیر نشان داد.

جریان های خوراکی که به عنوان مواد اولیه برای تولید رزین های هیدروکربنی استفاده می‌شوند عبارتند از:

- جریان خوراک C5 که حاوی الفین‌های خطی، حلقوی و دی‌الفینها هستند به عنوان ماده تشکیل‌دهنده رزین برای تولید رزین‌های هیدروکربنی آلیفاتیک استفاده می‌شوند.
- جریان های خوراک C8-C10 حاوی استایرنها، ایندنها و دی‌سیکلوپنتادین (DCPD) برای تولید رزین های هیدروکربنی آروماتیک استفاده می‌شوند.
ترکیب خوراک و مواد اولیه برای خواص نهایی این رزینها بسیار مهم است و بر رنگ، درجه غیراشباعیت، نقطه نرم شدگی، توزیع جرم مولکولی، حلالیت و سازگاری محصول تأثیر می‌گذارد. برش‌های مختلف مواد خام به روش‌های مختلف فرآورش می‌شود تا مواد اولیه مناسب برای ساخت انواع مختلف رزین هیدورکربنی به دست‌آید.

رزین‌های هیدروکربنی از پلیمریزاسیون ترکیبات غیراشباع موجود در برشهای مختلف نفتی به کمک آغازگرهای فریدل‌کرافت مانندکلریدآلومینیوم و یا تری‌فلوریدبور و کمپلکس‌های آن تولید می‌شوند. از اسیدهای برونستد (مانند اسید سولفوریک) نیز می‌توان استفاده کرد.

این واکنش را می‌توان به صورت دسته‌ای یا پیوسته انجام داد که در چهار مرحله زیر انجام می‌شود:  

- تهیه خوراک (تقطیر، پیش‌تصفیه، مخلوط‌کردن)
- پلیمریزاسیون
- غیرفعال کردن سیستم آغازگر
- جداسازی رزین

بسته به مواد اولیه و شرایط پلیمریزاسیون، رزین‌های هیدروکربنی از مایعات چسبناک تا جامدات بسیار سخت با رنگ روشن تا کهربایی می‌توانند متغیر باشند. انواع خاصی از آن به صورت بی‌رنگ نیز وجود دارد. ویژگی های حلالیت و سازگاری این رزینها وابسته به نوع رزین است. انواع اصلاح‌نشده آن نیز دارای ساختاری غیرقطبی هستند که آبگریزی خوب و مقاومت بالایی در برابر محلول های اسیدی، قلیایی و نمکی نشان می‌دهند. آنها در حلال‌های آروماتیک وآلیفاتیک متداول مانند اترها، استرها، کتون‌ها و هیدروکربن‌های کلردار حل می‌شوند. رزین های اصلاح نشده با طیف وسیعی از رزین‌ها و پلیمرهای دیگر سازگار هستند. حضور یا عدم حضور پیوندهای دوگانه در ساختار رزین نشان‌دهنده پایداری ویا واکنش‌پذیری آن است. بهرحال هر دو نوع رزین با پایداری عالی در برابرگرما و آب و هوا و گریدهای بسیار واکنش‌پذیر به صورت تجاری در دسترس هستند.

ساختار رزین‌های هیدروکربنی بسیار پیچیده است و پایه اصلی آنها به شرح زیر می‌باشد:

- مخلوط مونومرهای مونو و دی‌الفینی که اساس ساختارهای پارافینی و نفتنی هستند و از نوع دی‌سیکلوپنتادین آنهارزین‌های غیراشباع بدست می‌آید.
- مونومرهای آروماتیک وینیلی(شامل استایرن‌ها، ایندن‌ها) ساختارهای زنجیره‌ای با استخلاف آروماتیک بالا و میزان اشباعیت کم ایجاد می‌کنند.
- ترپن‌های دوحلقه‌ای که عمدتاً برای تولید ساختارهای حلقوی از طریق بازآرایی واکنش می دهند.

رزین های هیدروکربنی به دلیل ویژگی های متنوع خود در زمینه های مختلف کاربرد دارند. آنها به ندرت به تنهایی استفاده می شوند، اما عمدتاً در ترکیب با سایر مواد برای تطبیق خواص خود با نیازهای خاص استفاده می‌شوند.

رزین‌های هیدروکربنی بیشتر به‌عنوان عامل چسبناک‌کننده، کمک‌فرایند، تشکیل‌دهنده فیلم، عامل تقویت‌کننده و پرکننده استفاده می‌شوند. در تولید چسب های بهداشتی، تایرها، نوارهای چسب قابل کاربرد برای لوازم اداری، جوهر چاپگر، رنگ های علامت گذاری جاده برای ایمنی ترافیک و سایر کاربردهایی که نیاز به خاصیت چسبندگی دارند، استفاده می شود.

بدین ترتیب با توجه به ویژگی‌های خاص آنها دسته‌بندی زیر برای آنها اعمال می‌شود:

- رزین های سخت (بایندر، فیلم ساز) در صنایع رنگ، لاک، چاپ و پوشش
- چسبناک‌کننده‌ها در صنایع چسب، درزگیر و لاستیک
- کمک فرآیندها( نرم‌کننده‌ها) در صنعت پلاستیک (کالاهای لاستیکی، تایر، پی‌وی‌سی)
- عوامل تثبیت‌کننده(مانند حفاظت از چوب)
- دفع آب در کاربردهای مختلف (مانند محافظت از چوب، پوشش ها)

نویسنده: دکتر مهناز شاه‌زمانی - عضو هیئت علمی و مدیر گروه توسعه و فرآورش مواد پلیمری جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان