NHỰA EPOXY
CHƢƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ NHỰA EPOXY
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHỰA EPOXY
Nhựa epoxy là loại nhựa tương đối mới, được nhiều ngành trong công nghiệp chú
ý đến. Do trong nhựa có nhóm êpoxy cho nên người ta gọi nhựa đó là nhựa epoxy. Nhựa
epoxy trong những điều kiện xác định có chất đóng rắn ,có khả năng chuyển sang trạng
thái nóng chảy và không tan.
Oxit êtylen là hợp chất epoxy đơn giản nhất,có khả năng phản ứng lớn. Vào năm
1860, Buoc – xơ chiw mới nhận ra khả năng dễ trùng hợp tạo thành hợp chất cao phaan
tử của nó. Đến năm 1936, nó mới được đưa vào trong sản xuất.
Năm 1948 trong công nghiệp đã dùng nhiều loại nhựa epoxy. Điều chế từ epi
clohidrin ngưng tụ với 4,4 dioxidifenil propan có dung dịch NaOH,các sản phẩm tạo ra
,sau khi đóng rắn,có nhiều tính chất lý và hóa quí,bám dính rất tốt với nhiều loại vật liệu,
tính điện môi tốt, khi đóng rắn độ co không lớn,chịu tác dụng của các dung môi và kiềm..
Ngoài việc sử dụng một mình,nhựa epoxy còn để biến tính nhiều loại nhựa khác.
Gần đây, người ta đã dùng nhựa epoxy từ polibutadien phân tử thấp chứa cả nhóm
epoxy và nối đôi, do vậy mà nó có khả năng đóng rắn khi có amin ,anhidric của acid hai
gốc hay peroxyt. Cũng có thể điều chế nhựa epoxy từ epiclohydrin với rezorain ,fenol
ftalein và với các hợp chất khác.
1.2. ĐỊNH NGHĨA
Nhựa epoxy có thể được định nghĩa là bất kỳ hệ thống polymer, trong đó các
oxirane hoặc vòng epoxide tham gia trong tổng hợp Binder, hoặc hay lĩnh vực
biến đổi (đóng rắn).
Epoxy resins đã trở thành loại thương mại có sẵn ở Úc từ năm 1950s, và từ thời
điểm đó đã được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp. Trong thực tế, phần lớn
các epoxies (khoảng 85 % vào cuối năm 1970) được dựa trên
những sản phẩm condensation của bisphenol
A (diphenylol propan) và epichlorohydrin, và có sẵn trong một loạt các trọng
lượng phân tử khác nhau. Resins trọng lượng phân tử thấp là chất lỏng; cao là rắn.
Trong ngành công nghiệp nhựa, epoxy resins được phân loại như thermosetting
resins, và chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp sơn như chất tạo màng có
khả năng biến đổi. Epoxy resins được chuyển thành trạng thái thermoset bằng
phản ứng hóa học giữa các resin và chất đóng rằn (curing agent). Tùy thuộc vào
chất đóng rắn phản ứng có thể diễn ra ở nhiệt độ cao hoặc ở nhiệt độ phòng.
Resins đã đóng rắn không tan trong solvents và không thể chảy khi gia nhiệt.
1.3. CÁC LOẠI NHỰA EPOXY
1.3.1. Nhựa Epoxy nền Bisphenol - A
Công thức hóa học :
CH2CH CH2
OH
CH2CH CH2
O
C
CH3
CH3
OOOCH2CH CH2
O
C
CH3
CH3
O
n
Nhựa epoxy nền Bisphenol A là nhựa epoxy được sản xuất từ Bisphenol A và
epichlorohydrin.
Sự có mặt của nhóm Bisphenol A đã cung cấp cho loại nhựa này các đặc tính như độ
cứng cao, chống được môi trường hóa chất và nhiệt độ.
Trong phân tử không chứa nhóm ester mà chỉ có nhóm ete và các liên kết giữa các
carbon, như vậy nó lại càng tăng khả năng chống hóa chất cho nhựa này.
Ngoài ra, các nhóm hydroxyl và các nhóm epoxy đầu mạch giúp nhựa có khả năng
thấm ướt và bám dính tốt cũng như có thể tương tác và phản ứng với các loại nhựa khác.
Nhóm epoxy có thể phản ứng với các nhóm amine, thiols, methylol, các acid
carboxylic và cả các nhóm cyanate và ester isocyanate. Vì vậy, nó có thể phản ứng với
Bisphenol A
Epichlorohydrin
OH C
CH3
CH3
OH
Cl CH2CH CH2
O
các amine mạch thẳng và amine mạch vòng, các amide, các loại nhựa amino, polyester,
carboxylated acrylic... Các phản ứng này không làm mất đi các nhóm chức của nhựa
epoxy ban đầu mà chỉ gắn thêm các loại nhóm chức mới vào mạch nhựa, nhờ đó ta có thể
bổ sung thêm các tính chất khác cho nhựa.
1.3.2. Nhựa Epoxy nền Bisphenol - F
Công thức hóa học :
Nhựa epoxy nền Bisphenol F có cấu trúc tương tự nhựa epoxy nền Bisphenol A, tuy
nhiên chỉ có nhóm methylene nối hai vòng benzen thay cho nhóm isopropylidene trong
Bisphenol A, điều này làm giảm sự thủy tinh hóa trong quá trình lưu trữ và cung cấp độ
nhớt thấp hơn cho nhựa nền Bisphenol F.
Nhựa epoxy nền Bisphenol F khối lượng phân tử thấp có độ nhớt từ 3000 – 8000 cps
thấp hơn so với nhựa epoxy nền Bisphenol A khối lượng phân tử thấp độ nhớt từ 11000 –
16000 cps.
Với cầu nối methylene giữa hai nhóm phenolic thay cho nhóm isopropylene trong
nhựa epoxy nền Bisphenol A, nhựa epoxy nền Bisphenol F có khả năng kết mạng cao
hơn, làm cho màng phim của nhựa này có nhiệt độ thủy tinh hóa, khả năng chịu nhiệt và
khả năng chống dung môi và hóa chất cao hơn.
CH2CH CH2
O
O
CH2
CH2CH
O
CH2O
1.3.3Nhựa Epoxy nền Novolac
Công thức hóa học :
Nhựa epoxy nền novolac có khả năng chống hóa chất rất tốt vì nó có cấu trúc rất chặt
chẽ. Khi ở nhiệt độ cao 500oF (260oC) và áp suất 10.000psi (69Mpa) nhựa này vẫn có
khả năng chống hóa chất tốt.
Nhựa epoxy nền novolac có độ nhớt khá cao (30.000 – 500.000 cps). Trong công
nghiệp sơn, nhựa epoxy nền novolac thường được dùng làm sơn bột (powder coating).
Khi được đóng rắn bởi các amin béo, nhựa này có khả năng chịu được hầu hết các loại
dung môi như : ketone, chlorinated hydrocarbon, acid vô cơ (HCL, HF, H2SO4), dung
dịch kiềm… ngay cả khi phải ngâm trong các dung dịch này hàng tháng. Ngoài ra, nó có
