Вход в систему Поиск по сайтуОтправить сообщение по электронной почте

Технології, секрети, рецепти

 
   


Епоксидна смола: одержання, властивості, затвердіння

В контексте

Виробництво епоксидних смол стало можливим в результаті синтезу найпростішого епоксидного сполуки - оксиду етилену.

В даний час епоксидні смоли одержують одним з трьох методів:

  1. взаємодією двох-і багатоатомних фенолів, спиртів, амінів, кислот, що представляють собою протонодонорності з'єднання, з епіхлоргідрином з наступною регенерацією епоксидною групи на стадії дегідрохлорування;
  2. при бітумів неграничних сполук, що проводиться органічними надкислотами, наприклад надуксусной або надмуравьиной, або пероксидами та гідропероксидів кисню;
  3. шляхом реакцій полімеризації і кополімеризації неграничних мономерів, що мають у своєму складі епоксидні групи.

Вітчизняна промисловість випускає велику кількість різновидів епоксидних смол з молекулярною масою від 170 до 3500. Проте найбільш поширені епоксидні діанові смоли, що отримуються з епіхлоргідрину і дифенілолпропану (табл. 1). Це смоли марок ЕД-24, ЕД-24Н, ЕД-22, ЕД-20, ЕД-16, ЕД-16р, ЕД-14, ЕД-14Д, ЕД-НВВ, ЕД-20СП, ЕД-10, ЕД-8 . Випуск діанові олігомерів у загальному обсязі виробництва епоксидних смол складає більше 90%.

У Швейцарії фірма "Циба" виробляє смоли на основі дифенілолпропану марок "Аральдіт", в США і Англії фірма "Шелл" - смоли марок "Епікот".

Олігомерні дігліціділовие ефіри дифенілолпропану мають загальну формулу

Олігомерние дігліціділовие ефіри діфенілолпропана
Олігомерние дігліціділовие ефіри діфенілолпропана

Епоксидні смоли (олігомери) - це прості ефіри, що мають бічні гідроксильні групи і дві кінцеві епоксидні групи. Число ОН-груп у молекулі олігомеру відповідає коефіцієнту "n".

Залежно від значення "n" змінюється молекулярна маса і властивості смоли.

Таблиця 1. Деякі властивості епоксидних смол на основі дифенілолпропану
Молекулярна маса епоксидної смоли Зміст епоксидних груп,% за масою Зміст гідроксильних групах,% за масою Температура розм'якшення епоксидної смоли, o C В'язкість епоксидної смоли, Пас
350-400 24,2-21,5 0,8-0,1 - 0,8-2 при 40 o C
400 600 21,5-14,5 2,5-0,8 - 20-60 при 40 o С
600-800 14,5-10 4,6-2,5 - 2 при 100 o C
800-1000 10-8 5,1-4,6 55-50 -
1000-1400 8-6 6-5,1 70-55 -
1400-1800 6-4 6,5-6 85-70 -
1800-3500 4-2 6,8-6,5 100-85 -

Реакція отримання епоксидних полімерів протікає у дві стадії: спочатку утворюються олігомери - низькомолекулярні лінійні термопластичні продукти, які називаються епоксидними смолами і характеризуються щільністю 1150-1210 кг / м 3. Епоксидні смоли добре розчиняються в таких органічних розчинниках, як ацетон, бензол, толуол, етилацетат, діоксану та ін На другій стадії в процесі затвердіння епоксидні смоли переходять в неплавкое і нерозчинний стан, тобто в твердий продукт за рахунок створення в них просторової структури. У отверджене стані епоксидним полімерам притаманний комплекс цінних технічних властивостей: когезионной і адгезійна міцність, хімічна стійкість та діелектричні показники. Друга стадія може бути проведена в діапазоні температур -20 - 200 o С.

Отверждение епоксидних смол може відбуватися в результаті поліконденсації з поліфункціональними сполуками - отверджувачами або в процесі іонної полімеризації за епоксидним групам. В якості затверджувачів використовуються аміни (аліфатичні і ароматичні), дикарбонові кислоти та їх ангідриди, кислоти Льюїса, третинні аміни, комплекси трифториду бору та ін

Механізм реакції взаємодії епоксидних смол з амінами детально вивчений. Встановлено, що для розкриття епоксидного кільця під дією нуклеофільних реагентів необхідно електрофільне сприяння, тобто попередня активація епоксиду. Виходячи з цих уявлень, одна молекула аміну виступає як нуклеофільний реагент, а друга - протонодонор.

Епоксидні полімери, одержувані за допомогою амінного і ангідридового затвердіння і іонної полімеризації, мають різне хімічну будову окремих фрагментів просторової сітки:

Структура полімеру при амінного отверждении епоксидних смол
Структура епоксидної смоли при амінного отвержденіі
Структура полімеру при ангидридной отверждении епоксидних смол
Структура епоксидної смоли при ангидридной отвержденіі
Структура полімеру при іонній полімеризації епоксидної смоли
Структура епоксидною смоли при іонній полімерізаціі

Таким чином, при затвердінні епоксидної смоли первинними амінами фрагменти просторової сітки містять атом азоту і гідроксильні групи, ангідридами - складні, а третинними амінами - прості ефірні зв'язку.

Поліконденсація протікає по загальному кінетичного рівняння

R ij + R mn = R (i + n-2) (j + m)

тобто функціональні групи ланцюгів епоксіолігомера і затверджувача реагують один з одним.

Полімеризація описується рівнянням виду:

R ij + M n = R (i + n-1) (j +1)

т.e. відбувається послідовне приєднання одиничних ланок до зростаючого активного центру.

Процес формування епоксидних полімерів методом іонної полімеризації докорінно відрізняється від поліконденсаційного методу як в кінетичному, так і топологічному аспекті. Так, при затвердінні за механізмом іонної полімеризації реакційна система з самого початку двухкомпонента і в ній присутні мономер і полімер, кількість якого зростає в ході отнержденія епоксидної смоли. При цьому полімер, що утворюється на ранніх стадіях полімеризації, знаходиться в розведеному розчині свого мономеру, що призводить до швидкого розвитку реакцій внутрішньомолекулярної циклізації, що обумовлюють стиснення молекулярного клубка, розвиток у його обсязі гель-ефекту і формування фронту полімеризації.

У топологічному плані при полімеризаційно способі отримання полімерів з епоксидної смоли формується більш дефектна сітчаста структура, ніж при поліконденсаційні методі. Це пов'язано з тим, що на ранніх стадіях полімеризації реакційна суміш являє собою розведений розчин полімеру в своєму олигомере і конформація молекулярних ланцюгів визначається енергетичним взаємодією макромолекул і середовища. Це призводить до утворення малих напружених моноцикл, які є дефектами просторової сітки епоксиполімеру.

Зростаюче застосування епоксидних матеріалів у будівництві зумовлено структурними особливостями епоксидних полімерів; можливістю отримання їх як в рідкому, так і твердому стані, відсутністю летючих при затвердінні, здатністю закаліть в широкому температурному інтервалі в шарах будь-якої товщини, незначною у порівнянні з іншими термореактивними полімерами усадкою, високими значеннями адгезійної і когезионной міцності, хімічної стійкістю до дії агресивних рідин, атмосферостійкістю, хорошою окрашиваемость і совмещаема з іншими полімерами.

Накопичено певний досвід застосування епоксидних композицій у будівництві для склеювання будівельних елементів будівель, мостових конструкцій і захисту сталевої арматури від корозії, виготовлення двошарових згинальних елементів, захисних покриттів, ремонту бетону та залізобетону.

Епоксидна смола вже в даний час вельми ефективні для склеювання алюмінію і сталі в ряді виробів від алюмінієвих вітражів, де вони замінюють болти, до несучих вантових сталевих конструкцій.

Просмотров: 34127 · Комментарии · Версия для печати

Другие материалы:

Внимание! © X51.project 2007-2018гг.
Дозволяється копіювання та інше використання матеріалів сайту при умові встановлення гіперпосилання, не забороненої до індексації пошуковими системами, на матеріал або головну сторінку сайту Технології, секрети, рецепти.
 
Вверх | Технології, секрети, рецепти | Администрирование | Контакты | Поиск | Карта раздела
Захист деревини | Дугове зварювання та різання металів | Столярні роботи | Арматура. Арматурні роботи.