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