استخدام راتنج الإيبوكسي في حماية المعادن من التآكل

طلاءات الإيبوكسي المقاومة للتآكل مبنية على راتنج الإيبوكسي، وتُحضّر باستخدام أصباغ، وعوامل تجفيف، وإضافات، وغيرها. تتميز طلاءات الإيبوكسي بأداء ممتاز: التصاق عالي، وقوة تحمل عالية، ومقاومة كيميائية، ومقاومة للتآكل. وهي من أقدم أنواع طلاءات مقاومة التآكل وأكثرها استخدامًا في مجال مقاومة التآكل البحري الشاقة. هناك أنواع عديدة من طلاءات الإيبوكسي المقاومة للتآكل، أبرزها:راتنج إيبوكسي ثنائي الفينول أوراتنج الإيبوكسي الفينولي.

يحتوي التركيب الجزيئي لراتنج إيبوكسي بيسفينول أ على هيدروكسيل ورابطة إيثر ومجموعة إيبوكسي، وله التصاق ممتاز بالركيزة؛ يمنح هيكل حلقة البنزين الراتنج قوة ميكانيكية عالية ومقاومة للتآكل؛ بعد الطلاء، يتمتع بمقاومة ممتازة للأحماض والقلويات، ومقاومة للتآكل ومقاومة كيميائية؛ يتصلب في درجة حرارة الغرفة، وسهل البناء، وله انكماش منخفض بعد المعالجة، ولا يتم إطلاق أي مواد متطايرة، مما يلبي معايير حماية البيئة الخضراء.

يتميز راتنج الإيبوكسي الفينولي بمقاومة تآكل وقوة التصاق أعلى لاحتوائه على مجموعات إيبوكسي أكثر؛ كما أن درجة تشابكه عند المعالجة أعلى وكثافته أقوى، بالإضافة إلى مقاومته العالية لدرجات الحرارة والتآكل التي يتميز بها راتنج الفينول. ومع ذلك، فإن زيادة مجموعات الإيبوكسي ستزيد من هشاشة الراتنج، مما يؤثر على نطاق استخدامه. يتميز استخدام بيسفينول أ بدلاً من الفينول في تصنيع راتنج الإيبوكسي الفينولي بمحتوى فينول حر منخفض وتوزيع وزن جزيئي ضيق. يؤدي استخدام بيسفينول أ إلى تقوية الخواص الميكانيكية للراتنج وتقليل انكماشه. كما أن زيادة مجموعات الإيبوكسي تعزز التصاقه، وفي الوقت نفسه تُحسّن مرونته واستقراره الحراري وعزله ومقاومته للماء والتآكل.

لطلاءات الإيبوكسي المضادة للتآكل عيوبٌ أيضًا، مثل ضعف مقاومتها للصدمات ومتانتها. لذلك، تحتاج المادة إلى تعديل.

راتنج الإيبوكسي النقي هشّ نسبيًا. عادةً ما تُضاف عوامل التقوية إلى الإيبوكسي. بعد حوالي عام من الاستخدام، تتبخر عوامل التقوية، وتزداد هشاشة الطلاء بشكل حاد، وقد تحدث مشاكل مثل التساقط عند التأثير الميكانيكي. لذلك، تُستخدم راتنجات اللدائن الحرارية بشكل عام لتعديل الإيبوكسي حاليًا. تشمل آليات التقوية الرئيسية تأثير تقييد التجسير، وتثبيت الشقوق، وتمزيق الجسيمات وتمددها، وخضوع القص الفراغي. عند تعرض المادة المركبة لقوى خارجية، يلعب الحشو دورًا في تقييد التجسير، والتخميل، ومنع انتشار الشقوق في المصفوفة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل قوة التجسير كمرساة تثبيت للشقوق عند نقطة التجسير لتحقيق تأثير التقسية. تشمل الراتنجات الحرارية البلاستيكية المستخدمة عادةً لتقوية راتنجات الإيبوكسي بولي سلفون، وبولي يوريثين، وبولي سيلوكسان، وبولي إيثر سلفون، وبولي أميد، وبولي إيثر إيثر كيتون، وغيرها. عادةً ما تكون هذه الراتنجات الحرارية البلاستيكية قابلة للذوبان في الراتنجات غير المعالجة، ويمكنها التفاعل مع مصفوفة راتنج الإيبوكسي، مما يوفر رابطًا قويًا بين الوصلات بعد معالجة راتنج الإيبوكسي، بحيث يمكنها تحسين متانة الكسر دون فقدان الخصائص الميكانيكية الأخرى.

إضافةً إلى ذلك، تُعدّ إضافة الفلور إلى بنية راتنج الإيبوكسي طريقةً فعّالةً لتعديله. يُحضّر راتنج الفينولي عن طريق استبدال ثنائي الفينول أ بثنائي الفينول أ، ثم يُؤكسد للحصول على راتنج إيبوكسي مُفلور. ولأن السلسلة الرئيسية للبوليمر تحتوي على بنية ثنائي الفينول بروبان، فإنه يتميز بقوة ميكانيكية عالية ومقاومة عالية للتآكل، وانكماش طلاء المعالجة أقل، وصلابته أعلى بكثير من راتنج الإيبوكسي الفينولي العادي؛ فهو يحتوي على عدد كبير من مجموعات الإيبوكسي، مما يُشكّل التصاقًا قويًا بالركيزة؛ وإضافة الفلور تجعل هذا الراتنج الفلوروكربوني كارهًا للماء والزيت، ويتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية، كما يتميز بمرونة ونعومة وخصائص تنظيف ذاتي. يجمع هذا الطلاء بين مزايا طلاءات راتنج الفينولي، وطلاءات راتنج الإيبوكسي، وطلاءات راتنج الفلوروكربون، وله مزايا بارزة في مجال الحماية من التآكل البحري.

في مجال حماية التآكل البحري، تحتوي راتنجات الإيبوكسي أيضًا على العديد من طرق التعديل المختلفة لتناسب بيئات مختلفة، مثل المذيبات الخالية من المذيبات أو المذيبات الضعيفة، القائمة على الماء، ومزج الجسيمات النانوية، والمعالجة السطحية المنخفضة، وما إلى ذلك. يمكن لطرق التعديل هذه أن تجعل إنتاج طلاءات الإيبوكسي أكثر ملاءمة للبيئة وتوفيرًا للطاقة، وتجعل أداء الطلاء أكثر تميزًا ووظيفية.