Las resinas epoxi, también conocidas como poliepóxidos, son una clase de prepolímeros y polímeros reactivos que contienen grupos epóxido. Es una resina sintética extremadamente versátil que consiste en dos componentes: La resina y el endurecedor. Cuando estos dos componentes se mezclan, el material se endurece en unas pocas horas. Normalmente, la proporción de mezcla de resina y endurecedor es de 1:1 a 4:1.
En general, los epoxis son conocidos por su excelente adhesión, resistencia química y al calor, buenas o excelentes propiedades mecánicas y muy buenas propiedades de aislamiento eléctrico. Tienen un nivel particularmente alto de resistencia a la flexión y son adecuados tanto para uso doméstico como comercial.
Química
Los epoxis son resinas poliméricas termoestables donde la molécula de resina contiene uno o más grupos epóxido. La química se puede ajustar para perfeccionar el peso molecular o la viscosidad según lo requiera el uso final. Las resinas epoxi pueden reaccionar consigo mismas mediante homopolimerización catalítica, o con una amplia gama de co-reactivos que incluyen aminas polifuncionales, ácidos (y anhídridos de ácido), aminofenoles y dioles alifáticos, etc.
Una de las resinas epoxi glicidílicas más comunes se crea utilizando Bisfenol A (BPA) y se sintetiza en una reacción con epiclorhidrina.
La otra ruta de producción para las resinas epoxi es la conversión de alquenos alifáticos o cicloalifáticos con perácidos: a diferencia de las resinas epoxi basadas en glicidilo, esta producción de tales monómeros epoxi no requiere un átomo de hidrógeno ácido sino un doble enlace alifático.
Características
- Duraderas y estructuralmente estables
- Baja absorción de humedad
- Se unen bien, son fuertes y duraderas
- Aislamiento eléctrico eficaz
- Curado a temperatura ambiente
- Resistentes a la corrosión y a los ácidos
- Excelente brillo y claridad
- Excelente resistencia química
- Excelente resistencia a la fatiga y a la flexión
- Baja viscosidad, la consistencia ayuda a prevenir burbujas de aire, autonivelante, penetración a nivel profundo y relleno de pequeñas cavidades. Baja contracción después del curado.
- NO resistentes a los rayos UV; se amarillean con la luz solar
- Ausencia de COVs (compuestos orgánicos volátiles)
Tipos de Resina Epoxi
Hay dos tipos principales de epoxis: epoxi glicidílico y no glicidílico. Las resinas epoxi glicidílicas se pueden definir además como glicidil-amina, éster glicidílico o éter glicidílico. Las resinas epoxi no glicidílicas son resinas alifáticas o cicloalifáticas.
Resinas Epoxi de Bisfenol
El éter diglicidílico de bisfenol-A (DGEBA) es una variedad comúnmente utilizada de resina epoxi comercial. Se produce como resultado de la reacción del bisfenol-A en contacto con la epiclorhidrina en presencia de un catalizador básico. Esta variedad de resina epoxi tiene el peso molecular más bajo.
Resinas Epoxi Alifáticas
Estos tipos de resinas epoxi se producen como resultado de la epoxidación de doble enlace (que involucra epóxidos cicloalifáticos y aceites vegetales epoxidados) o la reacción con epiclorhidrina (éteres y ésteres glicidílicos). Los epóxidos cicloalifáticos presentan uno o más anillos alifáticos en la molécula que contienen el anillo de oxirano. Tienen una estructura alifática definida, alto contenido de oxirano y ausencia de cloro. Esto permite bajos niveles de viscosidad, buena resistencia a la intemperie, constantes dieléctricas bajas y alta Tg.
Resinas Epoxi Novolac
Estos tipos de resinas se producen como resultado de la reacción de contacto entre fenol y metanol (formaldehído). La reacción de la epiclorhidrina y los novolacs da como resultado la formación de novolacs con residuos glicidílicos, incluyendo epoxifenol novolac (EPN) o epoxicresol novolac (ECN). Dichos epoxis no contienen disolventes ni compuestos orgánicos volátiles. Al estar libres de COVs, son extremadamente seguros de usar y no se requieren respiradores. Tienen un nivel de fuerza adhesiva relativamente alto, lo que permite buenos niveles de cobertura. La protección y la durabilidad también están aseguradas en la aplicación de estas resinas.
Resinas Epoxi Halogenadas
Estas resinas epoxi se mezclan para obtener propiedades especiales. Esto implica la aplicación y mezcla de variedades bromadas y fluoradas. El bisfenol A bromado es la opción preferida para la resistencia al fuego y aplicaciones eléctricas. Sin embargo, la producción comercial y el uso de tales resinas es limitado debido al costo asociado y la baja Tg.
Diluyentes de Resina Epoxi
La creación de diluyentes epoxi implica la glicidilación de alcoholes o polioles alifáticos. Los materiales producidos como resultado de tales procesos pueden ser monofuncionales (por ejemplo, éter glicidílico de dodecanol), difuncionales (éter diglicidílico de butanodiol) o de mayor funcionalidad (por ejemplo, éter triglicidílico de trimetilolpropano).
Resinas Epoxi de Glicidilamina
Estas resinas epoxi tienen niveles relativamente altos de funcionalidad y se forman como resultado de la reacción de contacto entre aminas aromáticas y epiclorhidrina. Los grados industriales incluyen triglicidil-p-aminofenol (funcionalidad 3) y N,N,N′,N′-tetraglicidil-bis-(4-aminofenil)-metano (funcionalidad 4). Tienen una viscosidad baja-media a temperatura ambiente, lo que los hace más fáciles de procesar que las variedades EPN o ECN.
Aplicación
Los materiales de resina epoxi tienen una amplia gama de aplicaciones, incluyendo recubrimientos, adhesivos, encapsulamiento de electrónica/componentes eléctricos/LEDs, aislantes eléctricos de alta tensión, fabricación de brochas de pintura, materiales plásticos reforzados con fibra.
Adhesivos
Uno de los usos más comunes de la resina epoxi es como adhesivo. Esto se debe a las fuertes propiedades del epoxi que permiten adhesivos estructurales y de ingeniería. Estos adhesivos de alto rendimiento se utilizan en la construcción de aeronaves, automóviles, bicicletas, barcos, palos de golf, esquís, tablas de snowboard y otras aplicaciones donde se requieren uniones de alta resistencia. En general, los adhesivos epoxi curados con calor serán más resistentes al calor y a los productos químicos que los curados a temperatura ambiente.
Sistemas eléctricos y electrónica
Como las resinas epoxi son aislantes fantásticos y ofrecen protección contra el polvo, la humedad y los cortocircuitos, sigue siendo una de las resinas principales utilizadas también en la creación de circuitos. Ampliamente utilizada en aisladores, motores, transformadores, generadores, transformadores, equipos de conmutación, bujes, aisladores, placas de cableado impreso (PWB) y encapsulantes de semiconductores.
Pintura
Conocida como recubrimientos en polvo, la pintura epoxi se encuentra en muchos electrodomésticos como secadoras, lavadoras, estufas y productos blancos similares. Típicamente, este tipo de pintura se utiliza en entornos más comerciales. Con limpieza con agua y un recubrimiento resistente y protector, la pintura epoxi es una excelente opción para electrodomésticos. De manera similar, el hierro fundido, el aluminio fundido y el acero fundido son también otros metales que funcionan bien con esta aplicación de pintura.
Recubrimientos y Selladores
El epoxi también es conocido por sus propiedades de prevención de la corrosión, lo que lo convierte en una solución ideal para muchos objetos domésticos que normalmente se oxidarían con el tiempo. Artículos como latas de pintura, envases metálicos y alimentos que suelen ser ácidos se recubren normalmente antes de su uso.
Aplicaciones aeroespaciales
En la industria aeroespacial, el epoxi se utiliza como material de matriz estructural que luego se refuerza con fibra. Las resinas epoxi satisfacen una variedad de diseños compuestos no metálicos en aplicaciones aeroespaciales comerciales y militares, incluyendo paneles de piso, conductos, estabilizadores verticales y horizontales, alas, etc.
Biología
Los epoxis solubles en agua, como el Durcupan, se utilizan comúnmente para incrustar muestras de microscopio electrónico en plástico para que puedan ser seccionadas (cortadas finas) con un micrótomo y luego imaged.
Restauración de arte
La resina epoxi, mezclada con pigmento, se puede utilizar como medio de pintura, vertiendo capas una sobre otra para formar una imagen completa. También se utiliza en joyería, como resina de cúpula para decoraciones y etiquetas, y en aplicaciones tipo decoupage para arte, encimeras y mesas.
Precauciones de Seguridad
La resina epoxi y el endurecedor contienen sustancias que no deben entrar en contacto directo con la piel. El contacto directo con la piel puede causar alergias e irritación. Tenga en cuenta que algunos agentes de curado de amina aromática pueden ser cancerígenos. Un sistema de resina epoxi curado correctamente generalmente no presenta problemas de salud relacionados con la irritación de la piel.
Hay una variedad de precauciones de seguridad que se deben tener en cuenta al usar resina epoxi.
Primero, debe usar guantes para proteger sus manos de la exposición a los líquidos de resina y endurecedor. Se recomiendan guantes de nitrilo, ya que es bastante improbable que reaccionen al contacto con la piel o la resina. Cualquier resto de resina se puede eliminar con una mezcla de agua y jabón.
Segundo, también se recomienda usar gafas de seguridad para proteger sus ojos. Si hay contacto con los ojos, debe enjuagar repetidamente con agua durante un período de 15 minutos y evitar frotarse. Se debe buscar atención médica lo antes posible.
Por último, es importante asegurarse de que haya suficiente ventilación siempre que trabaje con resina epoxi. Esto se puede lograr abriendo las ventanas o encendiendo el ventilador de techo en su área de trabajo. Alternativamente, se puede usar un respirador si no puede lograr un buen nivel de ventilación.