مقدمه
گستره وسیعی از عامل هاي پخت اپوکسی می توانند با رزين اپوكسی واكنش دهند و ساختارهاي ترموست با اتصالات عرضی سه بعدي تشکیل دهند. مرسوم‌ترین عوامل هاي پخت براي رزینهای اپوكسی شامل، آمین‌ها (آمین آلیفاتیك، آمین آروماتیك و آمین‌هاي اصلاح شده)، رزين پلی آمید، ايمیدازول ها، پلی مركاپتان و انیدريدها می‌باشند. به عنوان مثال از آمین ها می‌توان به دي اتیل تري آمین (DETA) و 4،4 دي آمینو دي فنیل متان (DDM) اشاره كرد. در اكثر موارد پخت اپوكسی ها از طريق سازوكارهاي اپوكسی به انواع عوامل پخت رزين هسته دوستی انجام می شود. عوامل پخت آمینی به عنوان مهمترين عوامل پخت رزینهای اپوکسی به شمار می‌روند.
در ادامه به مهمترين دسته ها از عوامل پخت رزين‌هاي اپوكسی به صورت خلاصه اشاره شده است. به طوركلی عوامل پخت به دو دسته كاتالیستی و يا كمك واكنشی تقسیم می‌شوند:
عوامل پخت کمک واکنشی
آمین های نوع اول و دوم
آمین‌هاي نوع اول و دوم پرمصرف ترين عوامل پخت رزين‌هاي اپوكسی هستند. گروه آمینی نوع اول كه داراي دو اتم هیدروژن متصل به خود است، با دو گروه اپوكسی واكنش می‌دهد در حالی كه آمین نوع دوم تنها با يك گروه اپوكسی وارد واكنش می‌شود .گروه آمینی نوع سوم كه هیچ اتم هیدروژن فعالی ندارد، با گروه هاي اپوكسی واكنش نمی‌دهد اما به عنوان كاتالیزور در واكنش هاي اپوكسی استفاده می‌شود.
آمین‌های آلیفاتیک
پلی آمین‌هاي آلیفاتیكِ مايع مانند پلی اتیل پلی آمین (PEPA) از جمله اولین عوامل پخت اپوكسی‌ها بوده اند. اين عوامل پخت، رزين هاي نوع DGEBA را به خوبی در دماي اتاق پخت می‌كنند. وزن اكی والان كم اتیل آمین ، باعث تشکیل شبکه‌ای شديداً اتصال عرضی شده به همراه خواص فیزيکی خوب از جمله مقاومت حلالی و شیمیايی عالی اما انعطاف پذيري و چقرمگی كم است.
کتیمین‌ها
كتیمین‌ها محصولات واكنش كتون‌ها و آمین‌هاي آلیفاتیك نوع اول هستند. در غیاب هیدروژن‌هاي فعال، اين مواد با رزين اپوكسی وارد واكنش نمی‌شوند .از اين مواد با عنوان آمین‌هاي بلوكه شده يا سخت كننده‌هاي نهان Latent hardener ياد می‌شود، چرا كه به راحتی آبکافت شده و دوباره آمین‌ها را تولید می‌كنند. كتیمین‌ها گرانروي كمی دارند، در حضور رطوبت اتمسفري به سرعت وارد واكنش پخت می شوند و استفاده از آنها در پوشش هاي داراي درصد جامد بالا بسیار مفید است.
پلی اتر آمین‌ها
رزين‌هاي پخت شده با آمین‌هاي سیکلوآلیفاتیك درمقايسه با آمین‌های آلیفاتیک، دارایمقاومت حرارتی و چقرمگی بیشتري هستند. البته مقاومت شیمیايی محصولات پخت شده با اين عوامل نسبت به محصولات پخت شده با آمین‌هاي آروماتیك ضعیف تر است . به دلیل واكنش پذيري كمتر آمین‌های سیکلو آلیفاتیک نسبت به آمین‌های آلیفاتیک غیر حلقوي، استفاده از آن ها به عمر مصرف طولانی‌تر و امکان قالب‌گیري در جرم‌هاي بیشتر منجر می‌شود. ايزوفورون دي آمین (IPDA) ، بیس 1-(آمینوسیکلوهگزيل) متان(PACM) و 1و 2-دي آمینو سیکلو هگزان، اصلی تري عوامل پخت پلی آمینی سیکلوآلیفاتیك تجاري هستند.
آمین‌های آروماتیک
رزين‌هاي پخت شده با آمین‌هاي سیکلوآلیفاتیك، نسبت به آمین‌هاي آلیفاتیك و سیکلوآلیفاتیك، چگالی الکترونی كمتري بر اتم نیتروژن دارند. درنتیجه واكنش‌پذيري كمتري نیز با اپوكسی‌هاي آروماتیك دارند .عمرمصرف آنها طولانی‌تر است و معمولاً براي پخت به دماهاي بالا نیاز دارند. 4،4 دي آمینو فنیل متان(DDM)، متا-فنیل دي آمین (MPD) آمین‌هاي آروماتیك تجاري پرمصرف هستند.
آريلیل آمین ها
اين آمین‌ها داراي اسکلت بندي‌هاي سیکلوآلیفاتیك و يا آروماتیك هستند، اما گروه‌هاي عاملی آمینی توسط گروه‌هاي متیلنی (بنزيلیك آمینی) از اسکلت‌بندي اصلی جدا شده است .درنتیجه آمین‌هاي آريلیل نسبت به آمین‌هاي آروماتیك واكنش پذيري بیشتري با اپوكسی ها دارند و از سوي ديگر مقاومت حرارتی و شیمیايی بالاتري نیز دارا هستند. متا- زايل دي آمی (MXDA) و محصولات هیدروژنه شده‌ي آن، 1و3- بیس(آمینو متیل سیکلو هگزان) (BAC-1,3) از پرمصرف ترين آمین هاي آريلیل هستند.
پلی‌آمیدها
پلی آمیدها يکی از پرمصرف ترين عوامل پخت اپوكسی هستند .اين دسته از واكنشِ اسیدهاي چرب روغن‌هاي گیاهی ديمر شده و يا تريمر شده، با پلی آمین‌ها تولید می شوند. اين مواد ارزان بوده، سمیت كمتري دارند، سرخ شدگی محصول را سبب نمی‌گردند، عمر مصرف خوبی دارند و تحت شرايط ملايم پخت می شوند. از معايب پلی آمیدها می توان به سرعت آهسته‌ي پخت و رنگ تیره‌تر نسبت به اپوكسی هاي پخت شده با پلی آمین‌ها اشاره نمود.
آمیدوآمین‌ها
آمیدوآمین‌ها تمامی خواص پلی آمیدها به جز گرانروي كمتر، (كه كاربرد آن را در فرمولاسیون پوشش هاي درصد جامد بالا و فاقد حلال انتخاب مناسبی نموده است) را دارا می باشند. آمیدوآمین‌ها نسبت به آمین‌هاي آلیفاتیك و پلی‌آمیدها مزايايی نیز دارند. نسبت‌هاي اختلاط موثرتر، انعطاف‌پذيري بیشتر، مقاومت به رطوبت بالاتر نسبت به پلی آمین هاي آلیفاتیك و رنگ و گرانروي كمتر نسبت به پلی آمیدها از جمله‌ي اين مزايا است.
دی سیان دی آمید
دي سیان دي آمید (DICY) يك عامل پخت نهان جامد و یکی از اولین عوامل پخت رزين‌هاي اپوكسی (نقطه ي ذوب 280°C ) است. دلیل آن كه سخت كننده‌ي نهان نامیده می‌شود عدم حلالیت آن در دماي محیط است. بنابراي می‌توان آن را با رزين اپوكسی مخلوط نمود تا فرمولاسیونی يك جزيی به دست آيد كه تا دوماه پايداري خوبی دارد. پخت رزي اپوكسی با DICY در دماهاي بالاتر از 150°C انجام می‌شود.
عوامل پخت انیدريدی و پلی استرهای دارای گروه عاملی کربوکسیلیک
پلی استرهاي كربوكسیلی و انیدريدها دومین گروه مهم از عوامل پخت اپوكسی هستند. پلی استرها باسرعت بالايی در زمینه ي فرمولاسیون هاي پوشش هاي پودري با رزين هاي اپوكسی رشد داشته‌اند واز پرمصرف ترين عوامل پخت اپوكسی می‌باشند. دلیل اين مصرف بالا، تغییرفناوري‌هاي پوشش‌هاي پودري دوست دار محیط زيست و همچنین تنوع و قیمت به صرفه ي پوشش‌هاي پودري هیبريدي از اپوكسی-پلی استر است. انیدريدها نیز با جايگزينی آمین‌هاي آروماتیك سمی به موفقیت خوبی دست يافته اند.
پلی استرهای کربوکسیلیک
پلی استرهاي داراي گروه عاملی اسیدي به دلیل خواص خوب، در دسترس بودن مواد اولیه، ارزانی، انعطاف پذيري خوب و مقاومت جوي در طیف گسترده اي از كاربردها استفاده می شوند. تري گلیسیديل ايزوسیانورات (TGIC) به عنوان عامل پخت پلی‌استرهاي داراي گروه عاملی اسیدي استفاده می‌شود.
انیدريدهای اسیدی
انیدريدها يکی از اولین عوامل پخت اپوكسی بوده و هنوز هم يکی از اصلی ترين عوامل پخت حرارتی به شمار می‌روند. سامانه هاي اپوكسی-انیدريدي گرانروي كم و عمر مصرف طولانی دارند، همچنین حرارت آزاد شده‌ي كمتر در اثر واكنش پخت و جمع شدگی كم در پخت‌هاي دما بالا از ديگر ويژگی‌هاي اين سیستم ها می‌باشد. متیل تتراهیدروفتالیك انیدريد (MTHPA) از جمله عوامل پخت انیدريدي به شمار می آيند.
عوامل پخت فنولی
فنولیك ها دسته ي عمومی از عوامل پخت اپوكسی هستند كه حاوي هیدروكسیل هاي فنولیك بوده كه قادرند با گروه هاي اپوكسی وارد واكنش شوند اين دسته شامل عوامل پخت رزين اپوكسی می‌شوند كه داراي گروه‌هاي انتهايی فنول، كرزول و بیس فنول A هستند. آخرين عضو اين گروه نووالاك‌هاي بر پايه‌ي بیس فنول A هستند . پخت در دماهاي بالا (150-200°C) انجام می‌شود و اغلب از كاتالیزورهاي آمینی نیز استفاده می شود.
رزين های اوره و ملامین-فرمالدئید
رزي هاي ملامین-فرمالدهید و اوره-فرمالدهید با گروه‌هاي هیدروكسیل رزين‌هاي اپوكسی با جرم مولکولی بالا واكنش داده و شبکه های اتصال عرضی شده را به وجود می آورند. امروزه بخش عظیمی از قوطی‌هاي نوشیدينی‌ها و مواد غذايی داراي پوشش داخلی از رزين‌هاي اپوكسی-فرمالدهید هستند .در كاربردهاي پوشش هاي مورد استفاده در لوله هاي داراي دماهاي كاربري بالا و به منظور محافظت از لوله در برابر حرارت و خوردگی ناشی از مايع درون لوله از رزول هاي فنول-فرمالدهید به همراه اپوكسی‌ها استفاده می‌شود.
عوامل پخت گوگرددار
گروه عوامل پخت گوگرد دار شامل تركیبات پلی سولفیدها و پلی مركاپتانی حاوي گروه هاي انتهايی تیولی هستند.
عوامل پخت آمیدين حلقوی
عوامل پخت آمیدين حلقوي عموماً در فرمولاسیون پوشش هاي پودري اپوكسی و در پوشش هاي پودري تزيینی هیبريدي اپوكسی-پلی استر استفاده می شوند تا سطحی مات براي لوازم خانگی و ابزارآلات به دست آيد. از عوامل پخت اين گروه می‌توان به نمك‌هاي پلی كربوكسیلیك اسیدها و آمیدين هاي حلقوي اشاره نمود.
عوامل پخت ايزوسیاناتی
ايزوسیانات‌ها با رزين‌هاي اپوكسی از طريق گروه اپوكسی واكنش داده و ساختار اوكسازولیدونی به وجود آورده يا از طريق گروه هیدروكسیل واكنش داده واتصالات يورتانی تشکیل می‌دهند. اتصالات يورتانی انعطاف پذيري، مقاومت ضربه و مقاومت به سايش بهبود يافته اي فراهم می آورند.
عوامل پخت سیانات استر
سیانات استرها می توانند در پخت رزين‌هاي اپوكسی به منظور تولید گرماسخت‌هاي شديداً شبکه اي شده با مدول بالا و خواص مقاومتی حرارتی، الکتريرکی و شیمیايی عالی استفاده شوند. اين مواد در لامینیت هاي الکتریکی با كارآيی بالا و كامپوزيت ها كاربرد دارند.
پخت کاتالیستی
عوامل پخت كاتالیستی گروهی از تركیبات هستند كه واكنش‌هاي پخت اپوكسی را سرعت می‌بخشند بدون آن كه خود در فرآيند مصرف شوند.
بازهای لوئیس
بازهاي لويیس يك جفت الکترون غیر اشتراكی در اوربیتال خارجی خود دارند و در نواحی داراي چگالی الکترونی پايین وارد واكنش می‌شوند .اين گروه‌ها می‌توانند به عنوان عوامل پخت كاتالیستی هسته دوست براي هوموپلیمريزاسیون اپوكسی و همچنین به عنوان كمك عامل پخت در كنار آمین‌هاي نوع اول، پلی آمیدها و آمیدوآمین‌ها و نیز به عنوان كاتالیزور براي انیدريدها مصرف شوند.
اسییدهای لوئیس
اسیدهاي لويیس مانند بورون تري هالیدها، داراي يك اوربیتال خارجی خالی بوده و بنابراي در نواحی داراي چگالی الکترونی بالا تمايل به واكنش دارند. با انتخاب هالید و آمین می توان واكنش‌پذيري را كنترل نمود .انتخاب آمین همچنین بر ساير خواص مانند حلالیت در رزين و حساسیت به رطوبت اثر گذار است.
پخت کاتیونی با آغازگرنوری
پخت كاتیونی رزين هاي اپوكسی با آغازگر نوري روشی در حال رشد است كه در كاربردهاي پوشش‌هاي فاقد حلال يا داراي درصد جامد بالا استفاده می‌شود. اين فناوري امکان تهیه ي فرمولاسیون‌هايی بدون محدوديت در عمر مصرف را فراهم می‌نمايد. اپوكسی هاي سیکلوآلیفاتیك به طور گسترده‌اي با استفاده از آغازگرهاي كاتیونی پخت می‌شوند. از جمله آغازگرهاي نوري مورد استفاده در پخت اپوكسی می‌توان به نمك‌هاي آريل دي آزونیوم نمك‌هاي دي آريلیودونیوم اشاره نمود.
