에폭시 수지는 폴리에폭사이드라고도 알려져 있으며, 에폭시 그룹을 포함하는 반응성 예비중합체 및 중합체 계열로, 매우 다재다능한 합성 수지이며, 실제 수지와 경화제라는 두 가지 성분으로 구성됩니다. 이 두 성분을 함께 혼합하면 몇 시간 내에 재료가 굳어집니다. 일반적으로 수지와 경화제의 혼합 비율은 1:1~4:1입니다.
일반적으로 에폭시는 우수한 접착력, 내화학성 및 내열성, 양호한 기계적 특성 및 매우 우수한 전기 절연 특성으로 알려져 있습니다. 특히 높은 수준의 굴곡 강도를 가지고 있으며 가정용 및 상업용 모두에 적합합니다.
경화 원리
에폭시는 에폭사이드 그룹을 하나 이상 포함하는 열경화성 중합체 수지입니다. 화학 구조는 최종 용도에 따라 분자량 또는 점도를 완벽하게 조정할 수 있습니다. 에폭시 수지는 촉매 균일 중합을 통해 자체적으로 반응하거나 다기능성 아민, 산(및 산 무수물), 아미노페놀, 지방족 다이올 등 다양한 공동 반응물과 반응할 수 있습니다.
가장 흔한 글리시딜 에폭시 수지 중 하나는 비스페놀 A(BPA)를 사용하여 생성되며 에피클로로히드린과 염기성 촉매 존재 하에서 반응하여 합성됩니다.
에폭시 수지의 다른 생산 경로는 퍼산과 지방족 또는 지환족 알켄의 변환입니다. 글리시딜 기반 에폭시 수지와 달리 이러한 에폭시 단량체 생산은 산성 수소 원자가 아닌 지방족 이중 결합을 필요로 합니다.
특징
- 내구성이 뛰어나고 구조적으로 안정적
- 낮은 수분 흡수율
- 접착력이 좋고 강하며 내구성이 뛰어남
- 효과적인 전기 절연
- 상온 경화
- 부식 및 산에 강함
- 우수한 광택과 투명성
- 뛰어난 내화학성
- 우수한 피로 강도와 굴곡 강도
- 낮은 점도, 점성으로 기포 발생 방지, 자가 레벨링, 깊은 침투 및 작은 공간 채우기. 경화 후 수축이 적음.
- 자외선에 강하지 않음; 햇빛에 노출 시 황변 발생
- VOC(휘발성 유기 화합물) 불포함
에폭시 수지 종류
에폭시에는 글리시딜 에폭시와 비글리시딜 에폭시의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 글리시딜 에폭시 수지는 글리시딜아민, 글리시딜 에스터 또는 글리시딜 에테르로 더 세분화될 수 있습니다. 비글리시딜 에폭시 수지는 지방족 또는 지환족 수지입니다.
비스페놀 에폭시 수지
비스페놀-A 다이글리시딜 에테르(DGEBA)는 상업용 에폭시 수지 중 일반적으로 사용되는 종류입니다. 이는 염기성 촉매 존재 하에서 에피클로로히드린과 비스페놀-A의 반응 결과로 생성됩니다. 이 종류의 에폭시 수지는 분자량이 가장 낮습니다.
지방족 에폭시 수지
이러한 유형의 에폭시 수지는 이중 결합 에폭시화(지방족 고리 에폭사이드 및 에폭시화 식물성 오일 포함) 또는 에피클로로히드린과의 반응(글리시딜 에테르 및 에스터) 결과로 생성됩니다. 지방족 고리 에폭사이드에는 옥시란 고리를 포함하는 분자에 하나 이상의 지방족 고리가 있습니다. 이들은 명확한 지방족 구조, 높은 옥시란 함량 및 염소 부재를 특징으로 합니다. 이는 낮은 점도 수준, 우수한 내후성, 낮은 유전 상수 및 높은 Tg를 가능하게 합니다.
노볼락 에폭시 수지
이러한 유형의 수지는 페놀과 메탄올(포름알데히드) 간의 접촉 및 반응 결과로 생성됩니다. 에피클로로히드린과 노볼락의 반응은 에폭시페놀 노볼락(EPN) 또는 에폭시크레졸 노볼락(ECN)을 포함한 글리시딜 잔류물을 가진 노볼락 형성을 초래합니다. 이러한 에폭시는 용매나 휘발성 유기 화합물을 포함하지 않습니다. VOC가 없으므로 사용하기에 매우 안전하며 호흡기가 필요하지 않습니다. 비교적 높은 수준의 접착 강도를 가져 우수한 도포 수준을 제공합니다. 이러한 수지의 적용 시 보호 및 내구성 또한 보장됩니다.
할로겐화 에폭시 수지
이러한 에폭시 수지는 특수 특성을 위해 혼합됩니다. 여기에는 브롬화 및 불소화 종류의 적용 및 혼합이 포함됩니다. 브롬화 비스페놀 A는 난연성 및 전기 응용 분야에 선호되는 옵션입니다. 그러나 관련 비용과 낮은 Tg로 인해 이러한 수지의 상업적 생산 및 사용은 제한적입니다.
에폭시 수지 희석제
에폭시 희석제 생성에는 지방족 알코올 또는 폴리올의 글리시딜화가 포함됩니다. 이러한 공정 결과로 생성되는 재료는 단일 기능(예: 도데칸올 글리시딜 에테르), 이중 기능(부탄다이올 다이글리시딜 에테르) 또는 더 높은 기능성(예: 트라이메틸올프로판 트라이글리시딜 에테르)일 수 있습니다.
글리시딜아민 에폭시 수지
이러한 에폭시 수지는 비교적 높은 수준의 기능성을 가지며 방향족 아민과 에피클로로히드린 간의 접촉 반응 결과로 형성됩니다. 산업 등급에는 트라이글리시딜-p-아미노페놀(기능성 3) 및 N,N,N′,N′-테트라글리시딜-비스-(4-아미노페닐)-메탄(기능성 4)이 포함됩니다. 실온에서 점도가 낮거나 중간 정도여서 EPN 또는 ECN 종류보다 가공하기 쉽습니다.
적용 분야
에폭시 수지 재료는 코팅, 접착제, 전자/전기 부품/LED 포팅, 고전압 전기 절연체, 페인트 브러시 제조, 섬유 강화 플라스틱 재료 등 광범위한 응용 분야를 가집니다.
접착제
에폭시 수지의 가장 일반적인 용도 중 하나는 접착제 용도입니다. 이는 에폭시의 강력한 특성으로 인해 구조 및 엔지니어링 접착제로 사용할 수 있기 때문입니다. 이러한 고성능 접착제는 높은 강도의 접착이 요구되는 항공기, 자동차, 자전거, 보트, 골프 클럽, 스키, 스노보드 등의 제작에 사용됩니다. 일반적으로 열로 경화된 에폭시 접착제는 상온에서 경화된 접착제보다 내열성 및 내화학성이 더 높습니다.
전기 시스템 및 전자 제품
에폭시 수지는 훌륭한 절연체이며 먼지, 습기 및 단락으로부터 보호 기능을 제공하므로 회로 생성에도 사용되는 주요 수지 중 하나로 남아 있습니다. 절연체, 모터, 변압기, 발전기, 변압기, 스위치기어, 부싱, 절연체, 인쇄 배선 기판(PWB) 및 반도체 캡슐재에 널리 사용됩니다.
페인팅
분말 코팅으로 알려진 에폭시 페인트는 건조기, 세탁기, 스토브 및 유사한 백색 가전과 같은 많은 가정 용품에서 발견됩니다. 일반적으로 이러한 유형의 페인트는 더 상업적인 환경에서 사용됩니다. 물로 청소 가능하고 질기고 보호적인 코팅을 갖춘 에폭시 페인트는 가전 제품에 탁월한 옵션입니다. 마찬가지로 주철, 주조 알루미늄, 주강도 이 페인팅 응용 분야에 잘 맞는 다른 금속입니다.
코팅 및 실란트
에폭시는 또한 부식 방지 특성으로 알려져 있어 시간이 지남에 따라 일반적으로 녹슬 수 있는 많은 가정 용품에 이상적인 해결책입니다. 페인트 캔, 금속 용기, 일반적으로 산성인 식품 등은 보통 사용 전에 코팅됩니다.
항공 우주 응용 분야
항공 우주 산업에서 에폭시는 섬유로 강화되는 구조 매트릭스 재료로 사용됩니다. 에폭시 수지는 바닥 패널, 덕트, 수직 및 수평 안정판, 날개 등을 포함한 상업 및 군사 항공 우주 응용 분야의 다양한 비금속 복합 재료 설계를 충족합니다.
생물학
Durcupan과 같은 수용성 에폭시는 전자 현미경 샘플을 플라스틱에 내장하는 데 일반적으로 사용되어 미세 절편기로 얇게 잘라낸 후 이미징할 수 있습니다.
미술 복원
에폭시 수지는 안료와 혼합하여 회화 매체로 사용될 수 있으며, 서로 층을 부어 완전한 그림을 형성합니다. 또한 주얼리, 장식 및 라벨용 도밍 레진, 미술, 조리대, 테이블용 데쿠파주 유형 응용 분야에도 사용됩니다.
안전 예방 조치
에폭시 수지와 경화제는 피부에 직접 접촉해서는 안 되는 물질을 포함하고 있습니다. 직접적인 피부 접촉은 알레르기 및 피부 자극을 유발할 수 있습니다. 일부 방향족 아민 경화제는 발암성일 수 있습니다. 적절하게 경화된 에폭시 수지 시스템은 일반적으로 피부 자극과 관련된 건강 문제를 일으키지 않습니다.
에폭시 수지를 사용할 때 고려해야 할 다양한 안전 예방 조치가 있습니다.
첫째, 수지 및 경화제 액체에 노출되지 않도록 장갑을 착용해야 합니다. 나이트릴 장갑은 피부나 수지와의 접촉 시 반응할 가능성이 거의 없으므로 권장됩니다. 남아 있는 수지는 비누와 물 혼합물로 제거할 수 있습니다.
둘째, 눈을 보호하기 위해 보안경을 착용하는 것이 좋습니다. 눈에 닿은 경우 15분 동안 물로 반복해서 씻어내고 문지르지 않도록 해야 합니다. 가능한 한 빨리 의료 조치를 받아야 합니다.
마지막으로 에폭시 수지를 사용할 때는 항상 충분한 환기가 이루어지도록 하는 것이 중요합니다. 이는 작업 영역의 창문을 열거나 천장 선풍기를 켜서 할 수 있습니다. 또는 환기가 잘 안 될 경우 호흡기를 착용할 수도 있습니다.