エポキシ樹脂（ポリエポキシドとも呼ばれる）は、エポキシ基を含む反応性プレポリマーおよびポリマーの一種です。非常に用途の広い合成樹脂であり、主剤となる樹脂と硬化剤の2つの成分から構成されます。これら2つの成分が混合されると、材料は数時間以内に硬化します。通常、樹脂と硬化剤の混合比は1:1から4:1です。
一般的に、エポキシは優れた接着性、耐薬品性、耐熱性、良好から優れた機械的特性、そして非常に良好な電気絶縁特性で知られています。特に高い曲げ強度を持ち、家庭用および商業用の両方の目的に適しています。
化学
エポキシは、樹脂分子が1つ以上のエポキシ基を含む熱硬化性ポリマー樹脂です。化学的性質は、最終用途で要求される分子量や粘度を完璧にするために調整することができます。エポキシ樹脂は、触媒による自己重合、または多官能アミン、酸（および酸無水物）、アミノフェノール、脂肪族ジオールなど、広範囲の共反応物と反応させることができます。
最も一般的なグリシジルエポキシ樹脂の1つは、ビスフェノールA（BPA）を使用して作成され、塩基性触媒の存在下でエピクロロヒドリンとの反応で合成されます。
エポキシ樹脂の他の製造ルートは、脂肪族または脂環式アルケンの過酸による変換です。グリシジルベースのエポキシ樹脂とは対照的に、このようなエポキシモノマーの製造には、酸性水素原子ではなく脂肪族二重結合が必要です。
特徴
- 耐久性があり、構造的に安定している
- 低い吸湿性
- よく接着し、強力で耐久性がある
- 効果的な電気絶縁性
- 室温硬化
- 耐食性および耐酸性
- 優れた光沢と透明度
- 優れた耐薬品性
- 優れた疲労強度と曲げ強度
- 低粘度、粘稠度は気泡を防ぐのに役立ち、自己レベリング、深部への浸透、小さな空洞の充填。硬化後の低収縮。
- 耐紫外線性ではありません。日光で黄変します
- VOC（揮発性有機化合物）の不在
エポキシ樹脂の種類
エポキシには主に2つのタイプがあります：グリシジルエポキシと非グリシジルエポキシです。グリシジルエポキシ樹脂は、さらにグリシジルアミン、グリシジルエステル、またはグリシジルエーテルとして定義できます。非グリシジルエポキシ樹脂は、脂肪族または脂環式樹脂のいずれかです。
ビスフェノールエポキシ樹脂
ビスフェノールAジグリシジルエーテル（DGEBA）は、一般的に使用される市販のエポキシ樹脂の一種です。これは、塩基性触媒の存在下でビスフェノールAがエピクロロヒドリンと接触した際の反応の結果として生成されます。この種類のエポキシ樹脂は、分子量が最も低いです。
脂肪族エポキシ樹脂
これらのタイプのエポキシ樹脂は、二重結合エポキシ化（脂環式エポキシドおよびエポキシ化植物油を含む）の結果として、またはエピクロロヒドリン（グリシジルエーテルおよびエステル）との反応の結果として生成されます。脂環式エポキシドは、オキシラン環を含む分子内に1つ以上の脂肪族環を特徴としています。それらは、明確な脂肪族構造、高いオキシラン含有量、および塩素の不在を持っています。これにより、低粘度、良好な耐候性、低い誘電率、および高いTgが得られます。
ノボラックエポキシ樹脂
これらのタイプの樹脂は、フェノールとメタノール（ホルムアルデヒド）の接触および反応の結果として生成されます。エピクロロヒドリンとノボラックの反応により、エポキシフェノールノボラック（EPN）またはエポキシクレゾールノボラック（ECN）を含むグリシジル残基を持つノボラックが形成されます。このようなエポキシは、溶剤や揮発性有機化合物を含んでいません。VOCフリーであるため、非常に安全に使用でき、呼吸用保護具は必要ありません。比較的高い接着強度を持ち、良好な被覆レベルをもたらします。これらの樹脂の適用においては、保護と耐久性も保証されます。
ハロゲン化エポキシ樹脂
これらのエポキシ樹脂は、特別な特性のために混合されます。これには、臭素化およびフッ素化された品種の適用と混合が含まれます。臭素化ビスフェノールAは、難燃性と電気用途に好まれる選択肢です。しかし、関連するコストと低いTgのため、そのような樹脂の商業生産と使用は限られています。
エポキシ樹脂希釈剤
エポキシ希釈剤の作成には、脂肪族アルコールまたはポリオールのグリシジル化が含まれます。そのようなプロセスの結果として生成される材料は、単官能性（例：ドデカノールグリシジルエーテル）、二官能性（ブタンジオールジグリシジルエーテル）、またはより高官能性（例：トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル）のいずれかであり得ます。
グリシジルアミンエポキシ樹脂
これらのエポキシ樹脂は、比較的高い官能基レベルを持ち、芳香族アミンとエピクロロヒドリンの接触反応の結果として形成されます。工業グレードには、トリグリシジル-p-アミノフェノール（官能基3）およびN,N,N',N'-テトラグリシジル-ビス-(4-アミノフェニル)-メタン（官能基4）が含まれます。それらは室温で低〜中程度の粘度を持ち、EPNまたはECN品種よりも処理が容易です。
用途
エポキシ樹脂材料は、コーティング、接着剤、電子機器/電気部品/LEDのポッティング、高圧電気絶縁体、ペイントブラシ製造、繊維強化プラスチック材料など、幅広い用途があります。
接着剤
エポキシ樹脂の最も一般的な用途の1つは接着目的です。これは、エポキシの強力な特性が構造用およびエンジニアリング用接着剤を可能にするためです。これらの高性能接着剤は、航空機、自動車、自転車、ボート、ゴルフクラブ、スキー、スノーボード、および高強度接着が必要なその他の用途の建設に使用されます。一般的に、熱で硬化させたエポキシ接着剤は、室温で硬化させたものよりも耐熱性および耐薬品性が高くなります。
電気システムおよび電子機器
エポキシ樹脂は優れた絶縁体であり、ほこり、湿気、短絡から保護するため、回路作成で使用される主要な樹脂の1つであり続けています。絶縁体、モーター、変圧器、発電機、変圧器、開閉装置、ブッシング、絶縁体、プリント配線板（PWB）、および半導体封止材で広く使用されています。
塗装
粉体塗装として知られるエポキシ塗料は、乾燥機、洗濯機、ストーブ、および同様の白物家電など、多くの家庭用品に見られます。通常、このタイプの塗料はより商業的な環境で使用されます。水での洗浄と丈夫な保護コーティングを備えたエポキシ塗料は、家電製品にとって優れた選択肢です。同様に、鋳鉄、鋳造アルミニウム、鋳鋼も、この塗装用途に適した他の金属です。
コーティングおよびシーラント
エポキシはまた、腐食防止特性でも知られており、通常は時間とともに錆びる可能性のある多くの家庭用品にとって理想的なソリューションとなっています。塗料缶、金属容器、および通常は酸性の食品を含むアイテムは、通常、使用前にコーティングされます。
航空宇宙用途
航空宇宙産業では、エポキシは構造マトリックス材料として使用され、その後繊維で強化されます。エポキシ樹脂は、床パネル、ダクト、垂直および水平安定板、翼など、商業および軍事航空宇宙用途におけるさまざまな非金属複合材設計を満たします。
生物学
Durcupanなどの水溶性エポキシは、電子顕微鏡サンプルをプラスチックに埋め込んで、ミクロトームで切片化（薄くスライス）し、その後画像化するために一般的に使用されます。
美術修復
顔料と混合されたエポキシ樹脂は、層を重ねて注ぐことによって完全な絵画を形成する絵画媒体として使用できます。また、宝飾品、装飾品やラベルのドーム型樹脂として、およびアート、カウンタートップ、テーブルのデコパージュタイプの用途でも使用されます。
安全上の注意
エポキシ樹脂と硬化剤には、皮膚に直接接触すべきでない物質が含まれています。直接的な皮膚接触は、アレルギーや皮膚の炎症を引き起こす可能性があります。一部の芳香族アミン硬化剤は発がん性がある可能性があることに注意してください。適切に硬化されたエポキシ樹脂システムは、通常、皮膚刺激に関連する健康上の問題を引き起こしません。
エポキシ樹脂を使用する際には、考慮すべきさまざまな安全上の注意があります。
第一に、樹脂および硬化剤液体への暴露から手を保護するために手袋を着用する必要があります。ニトリル手袋は、皮膚や樹脂と接触しても反応する可能性が非常に低いため、推奨されます。残った樹脂は、石鹸と水の混合物で除去できます。
第二に、目を保護するために安全ゴーグルを着用することも推奨されます。目に入った場合は、15分間水で繰り返し洗い流し、こすらないでください。できるだけ早く医師の診察を受ける必要があります。
最後に、エポキシ樹脂を使用する際は、常に十分な換気を確保することが重要です。これは、作業エリアの窓を開けたり、天井扇風機をつけたりすることで達成できます。あるいは、十分な換気が得られない場合は、呼吸用保護具を着用することもできます。