رزین‌های سیلیکونی پلیمرهایی با وزن مولکولی نسبتاً کم و ساختار زنجیره‌ای سه‌بعدی شاخه‌دار هستند. این مواد به دلیل پایداری حرارتی فوق‌العاده و ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، برای استفاده به‌عنوان بایندر در رنگ‌ها، لاک‌ها و محصولات نفوذدهنده بسیار مناسب هستند.
ساختار شیمیایی رزین سیلیکونی
ساختار رزین‌ها به‌طور قابل‌توجهی متفاوت است و به میزان گروه‌های سه‌کاره (T) یا چهارکاره (Q) که در فرآیند تولید به پلیمر اضافه می‌شوند، بستگی دارد. همچنین نوع گروه‌های غیرواکنشی و واکنشی متصل به اتم‌های سیلیکون نقش مهمی در ویژگی‌های رزین ایفا می‌کند.
دو نوع از رایج‌ترین گروه‌های غیرواکنشی در زنجیره سیلوکسان تأثیر زیادی بر ویژگی‌های رزین دارند:
- گروه‌های متیل: آب‌گریزی، خاصیت رهایی (Release Properties) و سختی سطحی را ایجاد می‌کنند.
- گروه‌های فنیل: مقاومت در برابر دما و شرایط جوی (به‌ویژه اشعه فرابنفش)، انعطاف‌پذیری در دماهای بالا و سازگاری با ترکیبات آلی را فراهم می‌کنند.
رزین‌های سیلیکونی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
- رزین‌های متیل
- رزین‌های متیل-فنیل
انواع گروه‌های واکنشی
سه نوع گروه واکنشی امکان ایجاد پیوندهای عرضی (Crosslinking) را فراهم می‌کنند:
- گروه‌های هیدروکسی: رایج‌ترین نوع گروه‌های واکنشی هستند. این گروه‌ها از طریق واکنش تراکمی در دمای محیط، با یا بدون حضور کاتالیزور، باعث ایجاد پیوندهای عرضی می‌شوند. استفاده از کاتالیزور و دماهای بالاتر (به‌ویژه در مورد رزین‌های متیل-فنیل) سرعت فرآیند پخت را افزایش می‌دهد.
- گروه‌های الکوکسی: این گروه‌ها در حضور رطوبت و در دمای محیط هیدرولیز شده و به گروه‌های هیدروکسی تبدیل می‌شوند و سپس واکنش پخت مشابهی را طی می‌کنند. این نوع رزین‌ها در حالت ذخیره‌سازی پایدارتر هستند.
- گروه‌های وینیل: این گروه‌ها در دماهای متوسط از طریق واکنش افزایشی با حضور پلاتین (در RTVها) یا در دماهای بالا با حضور پراکسیدها (در HCRها) واکنش می‌دهند.
رزین‌های سیلیکونی به‌طور معمول در حلال‌های آلیفاتیک یا آروماتیک حل شده، در آب امولسیفیه می‌شوند، یا برای کاهش ویسکوزیته در پلیمرهای سیلیکونی رقیق می‌شوند.
ویژگی‌های رزین سیلیکونی
پس از خشک شدن و ایجاد پیوندهای عرضی، رزین‌ها به فیلم‌های انعطاف‌پذیر یا سخت، ترموست یا ترموپلاستیک تبدیل می‌شوند که ویژگی‌های قابل‌توجهی به سطوح تحت‌درمان می‌بخشند:
- پایداری حرارتی فوق‌العاده: محافظت مؤثر در دماهای مداوم تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد و تحمل دماهای لحظه‌ای تا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد.
- مقاومت در برابر اکسیداسیون و خواص دی‌الکتریک مناسب حتی در دماهای بالا (تا ۲۵۰ درجه سانتی‌گراد)، که این رزین‌ها را برای استفاده در عایق‌های الکتریکی با کارایی بالا ایده‌آل می‌کند.
- آب‌گریزی عالی و خواص ضدچسبندگی.
رزین‌های سیلیکونی به دلیل ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد خود، در صنایع مختلف به‌ویژه رنگ، عایق الکتریکی و پوشش‌های مقاوم در برابر حرارت بسیار کاربرد دارند.
- D: O2/2Si(CH3)2O_{2/2}Si(CH_3)_2O2/2Si(CH3)2
- T: O3/2Si(CH3)O_{3/2}Si(CH_3)O3/2Si(CH3)
- Q: O4/2SiO_{4/2}SiO4/2Si
رزین می‌تواند ترکیبی از انواع MQ، MDT، MDQ یا سایر انواع باشد که با جایگزینی گروه متیل با گروه‌های عاملی دیگر مانند وینیل، هیدروژن، فنیل و … ایجاد می‌شوند.
قابلیت فرآیندپذیری
مواد اولیه اصلی معمولاً سدیم سیلیکات یا تترااتیل‌ارتوسیلیکات (TEOS) هستند. هر فرآیند باید ۳ مرحله کلیدی را طی کند:
- هیدرولیز
- سیلاسیون
- پایان‌دهی (End-Capping)
یک مرحله خالص‌سازی نیز می‌تواند به فرآیند افزوده شود.
کاربردها و محصولات نهایی
رزین‌ها در صنایع زیر استفاده می‌شوند:
- چسب‌های حساس به فشار (PSA): به‌عنوان عامل چسبندگی
- پوشش‌های ضدچسبندگی (Release Coating): به‌عنوان تقویت‌کننده نیروی رهایی
- آب‌بندی و اتصال: به‌عنوان تقویت‌کننده چسبندگی
- آب‌گریز کردن ساختمان‌ها و منسوجات
کاربرد رزین‌های سیلیکونی
رزین‌های سیلیکونی اغلب پس از تولید در کارخانه‌های سیلیکون، ابتدا فرمول‌بندی می‌شوند. مثلاً رزین‌های متیل سیلیکونی نوع MQ در محصولات عامل رهایی (Release Agent) برای ترموپلاستیک‌ها، ترموست‌ها یا مواد الاستومری مانند PU استفاده می‌شوند. این رزین‌ها مزایای زیر را ارائه می‌دهند:
- بدون بو
- سهولت در استفاده
- چسبندگی عالی به سطح قالب‌ها
- سطح نهایی باکیفیت بالا برای قطعات قالب‌گیری شده
- پایداری حرارتی بالا
- کاهش آلودگی قالب
- سهولت در تمیزکاری
کاربردهای مرتبط
- در چسب‌های حساس به فشار (PSA) به‌عنوان عامل چسبندگی
- در صنعت رنگ به‌عنوان بایندر برای بهبود مقاومت حرارتی رنگ‌ها و پوشش‌ها
- ترکیب با رزین‌های آلی برای تولید مخلوط‌های رزین پلی‌استر-سیلیکون، مناسب برای فرآیندهای پوشش‌دهی پیوسته یا پیش‌پوشش‌دهی
- استفاده در عایق‌سازی الکتریکی و نفوذدهی برای محافظت در برابر شرایط جوی و دماهای بالا
- در کاربردهای صنعتی ضدچسبندگی و قالب‌گیری، رزین‌های نوع MQ دوام عامل ضدچسبندگی را افزایش می‌دهند
- سیلیکون‌های متیل-فنیلی برای تولید پوشش‌های دائمی و نچسب مقاوم به حرارت برای وسایل آشپزخانه
- رزین‌های ویژه سیلیکونی برای آب‌گریزی مصالح ساختمانی، نمای ساختمان‌ها و تحکیم بناهای تاریخی
- در پوشش ضدچسبندگی کاغذ و فیلم‌ها: لایه نازکی از ترکیب رزین روی بستر پوشش داده می‌شود. این ترکیبات پیچیده حاوی روغن‌های واکنش‌پذیر، عوامل ایجاد پیوند عرضی و کاتالیزورها هستند که در نهایت به پوششی با ساختار مشابه رزین تبدیل می‌شوند.
