Эпоксидные смолы, также известные как полиэпоксиды, представляют собой класс реакционноспособных преполимеров и полимеров, которые содержат эпоксидные группы. Это чрезвычайно универсальная синтетическая смола, которая состоит из двух компонентов: собственно смолы и отвердителя. При смешивании этих двух компонентов материал затвердевает в течение нескольких часов. Обычно соотношение смешивания смолы и отвердителя составляет 1:1 - 4:1.
В целом, эпоксидные смолы известны своей превосходной адгезией, химической и термостойкостью, хорошими или отличными механическими свойствами и очень хорошими электроизоляционными свойствами. Она обладает особенно высокой прочностью на изгиб и подходит как для бытовых, так и для коммерческих целей.
Химия
Эпоксидные смолы представляют собой термореактивные полимерные смолы, в которых молекула смолы содержит одну или несколько эпоксидных групп. Химический состав можно регулировать для достижения необходимой молекулярной массы или вязкости в соответствии с конечным назначением. Эпоксидные смолы могут реагировать либо сами с собой путем каталитической гомополимеризации, либо с широким спектром сореагентов, включая полифункциональные амины, кислоты (и ангидриды кислот), аминофенолы и алифатические диолы и т.д.
Одна из наиболее распространенных глицидильных эпоксидных смол создается с использованием бисфенола А (БФА) и синтезируется в реакции с эпихлоргидрином.
Другим путем получения эпоксидных смол является превращение алифатических или циклоалифатических алкенов с надкислотами: в отличие от глицидильных эпоксидных смол, для такого получения эпоксидных мономеров не требуется кислый атом водорода, но требуется алифатическая двойная связь.
Характеристики
- Долговечность и структурная стабильность
- Низкое водопоглощение
- Хорошо сцепляется, прочный и долговечный
- Эффективная электроизоляция
- Отверждение при комнатной температуре
- Коррозионностойкий и устойчив к кислотам
- Отличный блеск и прозрачность
- Отличная химическая стойкость
- Отличная усталостная прочность и прочность на изгиб
- Низкая вязкость, консистенция помогает предотвратить образование воздушных пузырьков, самовыравнивающийся, глубокое проникновение и заполнение мелких полостей. Низкая усадка после отверждения.
- НЕ устойчив к УФ-излучению; желтеет под солнечным светом.
- Отсутствие ЛОС (летучих органических соединений)
Типы эпоксидной смолы
Существует два основных типа эпоксидных смол: глицидильные и неглицидильные. Глицидильные эпоксидные смолы могут быть далее определены как глицидиламинные, глицидиловые эфиры или глицидиловые эфиры. Неглицидильные эпоксидные смолы представляют собой либо алифатические, либо циклоалифатические смолы.
Бисфенольные эпоксидные смолы
Диглицидиловый эфир бисфенола А (ДГЭБА) — широко используемый вид коммерческой эпоксидной смолы. Он получается в результате реакции бисфенола А при контакте с эпихлоргидрином в присутствии основного катализатора. Этот вид эпоксидной смолы имеет наименьшую молекулярную массу.
Алифатические эпоксидные смолы
Эти типы эпоксидных смол производятся либо в результате эпоксидирования по двойной связи (с использованием циклоалифатических эпоксидов и эпоксидированных растительных масел), либо в результате реакции с эпихлоргидрином (глицидиловые эфиры и сложные эфиры). Циклоалифатические эпоксиды содержат одно или несколько алифатических колец в молекуле, содержащих оксирановое кольцо. Они имеют определенную алифатическую структуру, высокое содержание оксирановой группы и отсутствие хлора. Это обеспечивает низкую вязкость, хорошую атмосферостойкость, низкие диэлектрические постоянные и высокую температуру стеклования (Tg).
Новолачные эпоксидные смолы
Эти типы смол производятся в результате контактной реакции между фенолом и метанолом (формальдегидом). Реакция эпихлоргидрина и новолаков приводит к образованию новолаков с глицидильными остатками, включая эпоксифенольный новолак (ЭФН) или эпоксикрезольный новолак (ЭКН). Такие эпоксидные смолы не содержат растворителей или летучих органических соединений. Будучи без ЛОС, они чрезвычайно безопасны в использовании, и респираторы не требуются. Они обладают относительно высоким уровнем адгезионной прочности, обеспечивая хорошее покрытие. Защита и долговечность также гарантированы при нанесении этих смол.
Галогенированные эпоксидные смолы
Эти эпоксидные смолы смешивают для придания особых свойств. Это включает применение и смешивание бромированных и фторированных разновидностей. Бромированный бисфенол А является предпочтительным вариантом для огнестойкости и электротехнических применений. Однако коммерческое производство и использование таких смол ограничено из-за связанных с этим затрат и низкой температуры стеклования (Tg).
Разбавители эпоксидных смол
Создание эпоксидных разбавителей включает глицидилирование алифатических спиртов или полиолов. Материалы, полученные в результате таких процессов, могут быть либо монофункциональными (например, глицидиловый эфир додеканола), бифункциональными (диглицидиловый эфир бутандиола), либо иметь более высокую функциональность (например, триглицидиловый эфир триметилолпропана).
Глицидиламинные эпоксидные смолы
Эти эпоксидные смолы имеют относительно высокий уровень функциональности и образуются в результате контактной реакции между ароматическими аминами и эпихлоргидрином. Промышленные марки включают триглицидил-п-аминофенол (функциональность 3) и N,N,N′,N′-тетраглицидил-бис-(4-аминофенил)-метан (функциональность 4). Они имеют низкую-среднюю вязкость при комнатной температуре, что делает их более легкими в обработке, чем разновидности ЭФН или ЭКН.
Применение
Материалы на основе эпоксидной смолы имеют широкий спектр применения, включая покрытия, клеи, заливку электроники/электрических компонентов/светодиодов, высоковольтные электрические изоляторы, производство малярных кистей, армированные волокном пластиковые материалы.
Клеи
Одно из наиболее распространенных применений эпоксидной смолы — в качестве клеев. Это связано с тем, что прочные свойства эпоксидной смолы позволяют использовать конструкционные и инженерные клеи. Эти высокоэффективные клеи используются в конструкциях самолетов, автомобилей, велосипедов, лодок, клюшек для гольфа, лыж, сноубордов и других применений, где требуется высокая прочность соединения. В целом, эпоксидные клеи, отвержденные нагревом, будут более термо- и химически стойкими, чем те, что отверждаются при комнатной температуре.
Электрические системы и электроника
Поскольку эпоксидные смолы являются фантастическими изоляторами и обеспечивают защиту от пыли, влаги и коротких замыканий, они остаются одними из основных смол, используемых также при создании схем. Широко используются в изоляторах, двигателях, трансформаторах, генераторах, трансформаторах, коммутационном оборудовании, втулках, изоляторах, печатных платах (ПП) и полупроводниковых компаундах для герметизации.
Окрашивание
Эпоксидная краска, известная как порошковые покрытия, встречается на многих предметах быта, таких как сушилки, стиральные машины, плиты и аналогичная бытовая техника (белая техника). Как правило, этот тип краски используется в более коммерческих условиях. Благодаря возможности смывания водой и прочному защитному покрытию, эпоксидная краска является отличным вариантом для бытовой техники. Аналогично, чугун, литой алюминий и литая сталь также являются металлами, которые хорошо подходят для этого метода окрашивания.
Покрытия и герметики
Эпоксидная смола также известна своими антикоррозионными свойствами, что делает ее идеальным решением для многих бытовых предметов, которые со временем могут ржаветь. Изделия, включая банки для краски, металлические контейнеры и продукты, которые обычно кислые, обычно покрываются перед использованием.
Аэрокосмическое применение
В аэрокосмической промышленности эпоксидная смола используется в качестве структурного матричного материала, который затем армируется волокном. Эпоксидные смолы удовлетворяют различным неметаллическим композитным конструкциям в коммерческих и военных аэрокосмических применениях, включая напольные панели, воздуховоды, вертикальные и горизонтальные стабилизаторы, крылья и т.д.
Биология
Водорастворимые эпоксидные смолы, такие как Дюркупан, обычно используются для заливки образцов для электронного микроскопа в пластик, чтобы их можно было разрезать (на тонкие срезы) с помощью микротома и затем исследовать.
Реставрация произведений искусства
Эпоксидная смола, смешанная с пигментом, может использоваться в качестве художественной среды, наливая слои друг на друга, чтобы сформировать законченную картину. Она также используется в ювелирных изделиях, в качестве купольной смолы для украшений и этикеток, а также в приложениях типа декупаж для искусства, столешниц и столов.
Меры предосторожности
Эпоксидная смола и отвердитель содержат вещества, которые не должны попадать непосредственно на кожу. Прямой контакт с кожей может вызвать аллергию и раздражение кожи. Обратите внимание, что некоторые ароматические аминовые отвердители могут быть канцерогенными. Правильно отвержденная система эпоксидной смолы обычно не представляет проблем для здоровья, связанных с раздражением кожи.
Существует ряд мер предосторожности, которые следует принимать во внимание при использовании эпоксидной смолы.
Во-первых, следует носить перчатки для защиты рук от контакта с жидкой смолой и отвердителем. Рекомендуются нитриловые перчатки, так как они вряд ли вступят в реакцию при контакте с кожей или смолой. Любые остатки смолы могут быть удалены смесью мыла и воды.
Во-вторых, вам также рекомендуется носить защитные очки для защиты глаз. В случае попадания в глаза следует многократно промыть их водой в течение 15 минут и избегать трения. Следует как можно скорее обратиться за медицинской помощью.
Наконец, важно обеспечить достаточную вентиляцию всякий раз, когда вы работаете с эпоксидной смолой. Это может быть достигнуто открытием окон или включением потолочного вентилятора в рабочей зоне. В качестве альтернативы можно использовать респиратор, если вы не можете обеспечить достаточный уровень вентиляции.