چسب ‏های اپوکسی: مبانی، فرمولاسیون، خواص و کاربرد

پیشگفتار ‌أ
فصل اول: مقدمه‏ای در رابطه با چسب‏ها 1
1-1 تعریف چسب‏ 1
1-2 مزایا و معایب اتصالات چسبی 1
1-3 ویژگی‏های مهم چسب‏ها 2
1-3-1 نرخ پخت 2
1-3-2 قابلیت پر کردن شکاف 2
1-3-3 اتصال سطوح کثیف 3
1-3-4 استحکام برشی - کششی، استحکام در برابر پوسته شدن، مقاومت در برابر ضربه 3
1-3-5 قابلیت تحمل بار 4
1-3-6 مقاومت در برابر سرما و گرما 4
1-3-7 مقاومت به سیالات 5
1-4 نظریه‏های چسبندگی 6
1-4-1 نظریۀ جذب سطحی و مرطوب کردن 6
1-4-2 نظریۀ نفوذ 8
1-4-3 نظریۀ بر‏هم‏کنش‏های الکتروستاتیک 9
1-4-4 نظریۀ درگیری مکانیکی 10
1-4-5. نظریۀ اتصال شیمیایی 11
1-4-6 نظریۀ لایۀ مرزی ضعیف 12
1-5 آماده‏سازی سطح 13
1-5-2 دلایل آماده‏سازی سطحی 14
1-5-2-1 از بین بردن یا جلوگیری از تشکیل هر گونه لایۀ مرزی ضعیف روی سطح مدنظر 14
1-5-2-2 به حداکثر رساندن میزان تماس مولکولی بین چسب و سطوح اتصال‏یابنده (یا آستری) 14
1-5-2-3 حصول اطمینان از میزان نیروهای چسبندگی ذاتی بین سطوح 14
1-5-2-4 کمک به سخت کردن چسب 15
1-5-2-5 حفاظت سطح مدنظر قبل از عمل چسباندن 15
1-5-3 روش‏های آماده‏سازی سطح 15
1-5-3-1 روش مکانیکی 15
1-5-3-2 روش شیمیایی 16
1-5-3-3 روش الکتروشیمیایی 17
1-5-3-4 روش فیزیکی 18
مراجع 19
فصل دوم: طبقه‏بندی‏ چسب‏ها 21
2-1 مقدمه 21
2-2 طبقه‏بندی عمومی 21
2-2-1 کاربرد 21
2-2-2 اجزای شیمیایی 22
2-2-2-1 چسب‏های ترموپلاستیک 24
2-2-2-2 چسب‏های ترموست 25
2-2-2-3 چسب‏های الاستومری 26
2-2-2-4 چسب‏های آلیاژی 27
2-2-3 نحوۀ تولید یا واکنش 28
2-2-3-1 واکنش شیمیایی 30
2-2-3-1-1 چسب‏های چندجزئی 32
2-2-3-1-2 چسب‏های تک‏جزئی پخت‏شده با تسریع‏کننده یا سخت‏کننده 33
2-2-3-1-3 چسب‏های پخت رطوبتی 34
2-2-3-1-4 چسب‏های پخت‏شونده با پرتو فرابنفش 34
2-2-3-1-5 چسب‏های تسریع‏شونده توسط زیرآیند 35
2-2-3-1-6 چسب‏های جامد (نوار، فیلم، پودر) 36
2-2-3-2 چسب‏های با پایۀ حلال یا آب 36
2-2-3-2-1 چسب‏های تماسی 37
2-2-3-2-2 چسب‏های حساس به فشار 37
2-3 طبقه‏بندی بر اساس مواد چسب 38
2-3-1 چسب‏های آکریلی 38
2-3-1-1 بی‏هوازی‏ها 39
2-3-1-2 سیانوآکریلات‏ها 40
2-3-1-2-1 سیانوآکریلات‏های با فراریت کم 42
2-3-1-2-2 سیانوآکریلات‏های غیرحساس - سطحی 43
2-3-1-2-3 سیانوآکریلات‏های مقاوم حرارتی 43
2-3-1-2-4 سیانوآکریلات‏های چقرمه‏شده 44
2-3-1-2-5 اتصال‏دهندۀ پلاستیک‏های غیرقطبی 44
2-3-1-2-6 جلوگیری‏کننده‏ها از اتصال به پوسته 44
2-3-1-3 آکریلی‏های واکنشی 44
2-3-2 چسب‏های اپوکسی 47
2-3-3 یورتان‏ها 51
2-3-3-1 چسب‏های غیرواکنشی 54
2-3-3-2 چسب‏های واکنشی 54
2-3-3-2-1 چسب‏های تک‏جزئی 54
2-3-3-2-2 چسب‏های دوجزئی 55
2-3-4 چسب‏های حرارتی (ذوبی) 56
2-3-5 سامانه‏های پایۀ حلالی 57
2-3-6 سامانه‏های پایۀ آبی 57
2-3-7 چسب‏های معدنی 58
2-3-8 چسب‏های حساس به فشار 58
مراجع 59
فصل سوم: چسب‏های اپوکسی 61
3-1 مقدمه 61
3-2 اهمیت چسب‏های اپوکسی 63
3-2-1 مزایا و معایب اتصالات چسبی 63
3-3 فرمولاسیون چسب‏های اپوکسی 64
3-4 شیمی رزین‏های اپوکسی 65
3-4-1 مشخصات رزین اپوکسی 66
3-4-2 سنتز رزین‏های اپوکسی 69
3-4-2-1 دی‏گلیسیدیل اتر بیسفنول A 69
3-4-2-2 اپوکسی نوالاک و فنل‏های دیگر 71
3-4-2-3 گلیسیدیل اتر تترا فنل اتان 72
3-4-2-4 رزین‏های بیسفنول F 73
3-4-2-5 رزین‏های اپوکسی آلیفاتیک یا سیکلو آلیفاتیک 74
3-4-2-6 گلیسیدیل اتر پلی‏ال‏های آلیفاتیک 75
3-4-2-7 رزین‏های اپوکسی برومینه‏شده 76
3-5 ترکیبات اپوکسی 77
3-6 سازوکار‏های پخت اپوکسی 77
3-6-1 واکنش‏های پلیمریزاسیون افزایشی 79
3-6-2 واکنش‏های هموپلیمریزاسیون 81
3-7 تأثیر دمای پخت بر خواص چسب اپوکسی 82
3-8 پخت تکمیلی چسب‏های اپوکسی 84
3-۹ استوکیومتری 85
3-۹-1 غلظت آمین 87
3-۹-2 غلظت انیدرید 88
مراجع 88
فصل چهارم: سامانه‏های چسب اپوکسی جامد 89
4-1 مقدمه 89
4-2 فرایند تولید چسب جامد 91
4-3 شیمی 92
4-4 انواع چسب‏های اپوکسی جامد 95
4-4-1 نوارها و فیلم‏ها 95
4-4-2 پودرها و پیش‏ساخته‏ها 99
4-4-3 فیلم‏های اپوکسی ترموپلاستیک 101
مرجع 102
فصل پنجم: خواص مهم رزین‏های اپوکسی 103
5-1 مقدمه 103
5-2 خواص سامانه‏های اپوکسی پخت‏نشده 104
5-2-1 فشار بخار 105
5-2-2 گرانروی 106
5-2-3 مرطوب کردن 108
5-2-4 واکنش‏پذیری 112
5-3 خواص سامانه‏های اپوکسی در حال پخت 114
5-3-1 واکنش‏های پیش از هم‏گذاری (مونتاژ) 115
5-3-2 تنش‏های موضعی به دلیل حباب‏های هوا یا گاز 116
5-3-3 جمع‏شدگی 118
5-3-4 اختلاف انبساط حرارتی 120
5-4 خواص سامانه‏های اپوکسی پخت‏شده 122
5-4-1 مشکل سخت شدن چسب‏های اپوکسی 124
5-4-2 اثر چگالی اتصالات عرضی 125
5-4-3 دمای انتقال شیشه‏ای (Tg) 127
مرجع 130
فصل ششم: کاتالیزورها و عوامل پخت اپوکسی 131
6-1 مقدمه 131
6-2 آمین‏های آلیفاتیک 134
6-3 پلی‏آمیدها و آمیدوآمین‏ها 136
6-4 آمین‏های آروماتیک 136
6-5 انیدریدها 137
6-6 عوامل پخت و کاتالیزور‏های تأخیری 140
6-6-1 عوامل پخت تأخیری دارای هیدروژن فعال 140
6-6-1-1 عامل پخت دی‏سیان دی‏آمید 141
6-6-1-1-1 کاربرد سامانه های اپوکسی دارای دی‏سیان دی‏آمید 141
6-6-1-1-2 معایب سامانه‏های اپوکسی دارای دی‏سیان ‏دی‏آمید 141
6-6-1-2 هیدرازید اسیدهای آلی 142
6-6-1-3 ترکیبات اورۀ گسترده‏شده با پلی‏اتیلن گلیکول 143
6-6-1-4 دی‏اتیل فسفیت‏ها 144
6-6-2 عوامل پخت تأخیری کاتالیزی 144
6-6-2-1 کاتالیزگرهای تأخیری یونی 145
6-6-2-1-1 کمپلکس‏های دارای لیگاندهای دی‏آمینی 145
6-6-2-1-2 ایمیدازول‏ها 146
6-6-2-1-3 کمپلکس‏های آمین بور تری‏فلوئورید 146
6-6-2-2 کاتالیزهای تأخیری غیریونی 146
6-6-2-2-1 ترکیبات فسفونامیدات و فسفونامیدودی‏تیوآت 147
6-6-3 عوامل پخت محافظت شده با گروه‏های شیمیایی 147
6-6-3-1 مشتقات همی‏استال استرها 147
6-6-4 عوامل پخت میکروکپسولی‏شده 148
6-7 عوامل پخت پلی‏سولفید و مرکاپتان 148
مراجع 151
فصل هفتم: حلال‏ها و رقیق‏کننده‏ها 153
7-1 مقدمه 153
7-2 حلال‏ها 154
7-3 رقیق‏کننده‏ها 157
مراجع 160
فصل هشتم: رزین‏های آلیاژی 161
8-1 مقدمه 161
8-2 اپوکسی - نیتریل (تک‏فازی) 163
3-8 اپوکسی - فنولیک 164
8-4 اپوکسی - نایلون 166
8-5 اپوکسی – پلی‏سولفید 168
8-6 اپوکسی - وینیل 170
8-7 اپوکسی - یورتان 170
8-8 دیگر آلیاژهای اپوکسی 172
مراجع 173
فصل نهم: منعطف‏کننده‏ها و چقرمه‏کننده‏ها 175
9-1 مقدمه 175
9-2 بهبود در انعطاف‏پذیری 175
9-2-1 انعطاف‏پذیری از طریق عوامل پخت و رزین 176
9-2-2 انعطاف‏پذیری از طریق یک فرمولاسیون آلیاژی 177
9-2-3 انعطاف‏پذیری از طریق رقیق‏کننده‏ها 178
9-3 بهبود چقرمگی چسب‏های اپوکسی 179
9-3-1 اصلاح الاستومری 179
9-3-1-1 لاستیک‏های مایع 180
9-3-1-2 لاستیک‏های هسته - پوسته 182
9-3-1-3 لاستیک کوپلیمر قطعه‏ای (BCP) 186
9-3-2 اصلاح از طریق ذرات ریز 187
9-3-3 اصلاح ترموپلاستیکی 188
9-3-4 دیگر روش‏های اصلاح کردن چقرمگی 188
9-4 سازوکارهای چقرمه‏شوندگی 189
9-4-1 سازوکار پارگی لاستیک (تغییر شکل ذرات) 189
9-4-2 ترکچه‏های متعدد 190
9-4-3 تسلیم برشی 191
9-4-4 حفره‏زایی 192
9-4-5 الحاق ترک 192
مراجع 193
فصل دهم: استفاده از نانوذرات در فرمولاسیون چسب 195
10-1 مقدمه 195
10-2 فرمولاسیون چسب‏های اپوکسی با نانوذرات 195
10-3 تقویت خواص توسط نانوذرات 197
10-3-1 خواص مکانیکی 197
10-3-2 بهبود در چقرمگی شکست 201
10-3-3 بهبود در مقاومت حرارتی 205
مراجع 206
فصل یازدهم: آزمون‏های استفاده‏شده در بررسی خواص چسب‏ها 209
11-1 مقدمه 209
۱۱-۲ آزمون‏های مربوط به چسب‏های پخت‏نشده 209
۱۱-۲-۱ تعیین زمان ژل شدن 209
۱۱-۲-۱-۱ روش های دستی 209
۱۱-۲-۱-2 ویسکومتری 210
۱۱-۲-۱-۳ تحلیل مکانیکی دینامیکی 211
۱۱-۲-۲ ویسکوزیته 211
۱۱-۲-۳ محتوای اپوکسی و هیدروکسیل 213
۱۱-۲-۴ عمر نگه‏داری 214
۱۱-۲-۵ محتوای جامد 215
۱۱-۳ آزمون‏های چسب‏های پخت‏شده 215
۱۱-۳-۱ آزمون‌های بررسی خواص مکانیکی 215
۱۱-۳-۱-۱ آزمون برش 216
۱۱-۳-۱-۲ آزمون کشش 218
۱۱-۳-۱-۳ آزمون شکافت 219
۱۱-۳-۱-۴ آزمون پوست‏کن شدن 220
۱۱-۳-۲ آزمون‏های بررسی خواص حرارتی 221
۱۱-۳-۲-۱ آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی ( DSC) 221
۱۱-۳-۲-۲ آنالیز گرما – وزن‏سنجی (TGA) 226
۱۱-۳-۳ بررسی ساختار شیمیایی پلیمرها 227
۱۱-۳-۳-۱ آزمون طیف‏سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) 227
۱۱-۳-۳-۲ آزمون طیف‏سنجی رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) 230
۱۱-۳-۴ آزمون بررسی ریزساختار پلیمرها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی (EM) 231
۱۱-۳-۴-۱ آزمون الکترون میکروسکوپی پیمایشی (SEM) 232
مراجع 235