Me gustaría una introducción completa a la resina epoxi.
La resina epoxi se refiere a un compuesto polimérico orgánico que contiene dos o más grupos epoxi en la molécula, excepto unos pocos, su masa molecular relativa no es alta. La estructura molecular de la resina epoxi se caracteriza por la presencia de grupos epoxi activos en la cadena molecular. Los grupos epoxi pueden ubicarse al final, en el medio o en la estructura del anillo de la cadena molecular. Debido a que la estructura molecular contiene grupos epoxi reactivos, puede sufrir reacciones de reticulación con varios tipos de agentes de curado para formar polímeros insolubles e infusibles con una estructura de red tridimensional.
Características de la aplicación:
1. Varios formularios. Varias resinas, agentes de curado, modificadores y sistemas pueden adaptarse a los requisitos de forma de casi todas las aplicaciones, desde sólidos de muy baja viscosidad hasta sólidos de alto punto de fusión.
2. Fácil de solidificar. Los sistemas de resina epoxi se pueden curar prácticamente en cualquier rango de temperatura de 0 a 180 °C utilizando una variedad de agentes de curado.
3. Fuerte adherencia. La existencia de grupos hidroxilo polares y enlaces éter inherentes a la cadena molecular de la resina epoxi le confieren una alta adherencia a diversas sustancias. La tasa de contracción de la resina epoxi es baja durante el curado y la tensión interna generada es pequeña, lo que también es beneficioso para mejorar la fuerza de unión.
4. Baja contracción. La reacción de la resina epoxi con el agente de curado utilizado se produce mediante una reacción de adición directa o una reacción de polimerización con apertura de anillo dentro de las moléculas de resina epoxi, sin que se libere agua ni otros subproductos volátiles. Su contracción durante el curado es muy baja (menos de 2) en comparación con las resinas de poliéster insaturado y las resinas fenólicas.
5. Propiedades mecánicas. El sistema de resina epoxi curada tiene excelentes propiedades mecánicas.
6. Rendimiento eléctrico. El sistema de resina epoxi curada es un material aislante con altas propiedades dieléctricas, resistencia a fugas superficiales y resistencia al arco.
7. Estabilidad química. Normalmente, los sistemas de resina epoxi curados tienen una excelente resistencia a los álcalis, ácidos y disolventes. Al igual que otras propiedades de un sistema de resina epoxi curada, la estabilidad química depende de la resina y el agente de curado seleccionados. La selección adecuada de resinas epoxi y agentes de curado puede dar como resultado excelentes propiedades de estabilidad química.
8. Estabilidad dimensional. La combinación de estas propiedades proporciona a los sistemas de resina epoxi una excelente estabilidad dimensional y durabilidad.
9. Resistencia al moho. Los sistemas de resina epoxi curada son resistentes a la mayoría de los mohos y pueden usarse en duras condiciones tropicales.
Clasificación de tipos
Según la estructura molecular, la resina epoxi se puede dividir aproximadamente en cinco categorías:
1. Resina epoxi de éter glicidílico
< p. >2. Resina epoxi de éster glicidílico3. Resina epoxi de glicidil amina
4. Resina epoxi alifática lineal
5.
7. Resina epoxi
8. Resina epoxi
9. El sistema epoxi curado es resistente a la mayoría de los mohos y puede usarse en condiciones tropicales duras. Resina epoxi
La resina epoxi más utilizada en la industria de materiales compuestos es el primer tipo de resina epoxi de éter glicidilo mencionado anteriormente, principalmente resina epoxi de bisfenol propano (conocida como resina epoxi de tipo bisfenol A). El segundo es la resina epoxi de glicidilamina.
1. Resina epoxi de éter glicidílico
La resina epoxi de éter glicidílico se forma mediante la polimerización por condensación de fenol o alcohol y epiclorhidrina que contiene hidrógeno activo.
(1) Resina epoxi tipo difenilpropano La resina epoxi tipo difenilpropano se forma mediante la condensación de difenilpropano y epiclorhidrina.
La resina epoxi de difenilpropano industrial es en realidad una mezcla de moléculas con diferentes grados de polimerización. La mayoría de estas moléculas son estructuras lineales que contienen dos grupos epoxi en los extremos. Algunas moléculas pueden estar ramificadas y un número muy pequeño tiene grupos de clorhidrina al final en lugar de grupos epoxi. Por lo tanto, el contenido de grupos epoxi y el contenido de cloro en la resina epoxi tienen un gran impacto en el curado de la resina y el rendimiento del producto curado. Los indicadores de control de resina industrial incluyen:
①Valor de epoxi. El valor de epoxi es el indicador más importante para identificar las propiedades de la resina epoxi. En la industria, el valor de epoxi se distingue según los diferentes tipos de resina epoxi. El valor de epoxi se refiere a la cantidad de grupos epoxi contenidos por 100 g de resina. El recíproco del valor de epoxi multiplicado por 100 se denomina peso equivalente de epoxi.
El peso equivalente de epoxi se refiere a: 1 mol de grupos epoxi por gramo de resina epoxi.
② Contenido de cloro inorgánico. Los iones de cloruro en la resina pueden formar complejos con agentes de curado de aminas para afectar el curado de la resina y también afectar las propiedades eléctricas de la resina curada. Por lo tanto, el contenido de cloro de la resina epoxi también es un indicador importante.
3 Contenido en organoclorados. El contenido de organoclorado en la resina indica el contenido del grupo clorhidrina en la molécula que no ha experimentado la reacción de cierre del anillo. Su contenido debe reducirse tanto como sea posible; de lo contrario, también afectará el curado de la resina y el rendimiento de la misma. el producto curado.
④ Parte volátil.
⑤Viscosidad o punto de reblandecimiento.
(2) Resina poliepoxi fenólica La resina poliepoxi fenólica incluye resina poliepoxi tipo fenol-formaldehído y tipo o-cresol-formaldehído. En comparación con la resina epoxi tipo difenol-propano, sus moléculas lineales contienen más de dos grupos epoxi. , el producto curado tiene una alta densidad de reticulación y excelente estabilidad térmica, propiedades mecánicas, aislamiento eléctrico, resistencia al agua y resistencia a la corrosión. Se forman por polimerización por condensación de resina novolaca y epiclorhidrina.
(3) Otros representantes prácticos de la resina epoxi de polihidroxifenol glicidil éter: resina epoxi de resorcinol, resina epoxi de resorcinol-formaldehído, resina epoxi de alcano tetrafenol E y resina epoxi de trihidroxifenilmetano, estas resinas de éter glicidílico multifuncionales tienen mayor calor temperatura de distorsión y rigidez después del curado.
Estas resinas de éter glicidílico multifuncionales tienen una temperatura de distorsión por calor y rigidez relativamente altas después del curado, se pueden mezclar perfectamente con resina tipo E de uso general y usarse como un material de matriz para materiales compuestos de alto rendimiento (ACM) y placas de circuito impreso.
(4) Resina epoxi de poliol glicidil éter alifático Las moléculas de poliol glicidil éter alifático contienen dos o más grupos epoxi, y la mayoría de estas resinas tienen una viscosidad muy baja. La mayoría de ellas son moléculas lineales de cadena larga, por lo que; Tener buena flexibilidad.
2. Otros tipos de resinas epoxi
(1) Resina epoxi de éster glicidílico En comparación con la resina epoxi de difenolpropilo, la resina epoxi de éster glicidílico tiene baja viscosidad, buena procesabilidad y mayor adherencia; que la resina epoxi general, buenas propiedades mecánicas del producto curado, buen aislamiento eléctrico, buena resistencia a la intemperie y buena resistencia a temperaturas ultrabajas, y aún tiene un buen rendimiento en condiciones de temperatura ultrabajas. En condiciones de temperatura ultrabaja, su fuerza de unión es aún mayor que la de otros tipos de resinas epoxi. Tiene buen brillo superficial, transmitancia de luz y resistencia a la intemperie.
(2) Resina epoxi de glicidilamina Las ventajas de este tipo de resina son la multifuncionalidad, un alto equivalente de epoxi, una gran densidad de reticulación y una resistencia al calor significativamente mejorada. Anteriormente, la adhesión superior y la resistencia al calor de la resina epoxi de glicidilamina se han utilizado en el país y en el extranjero para fabricar materiales compuestos reforzados con fibra de carbono (CFRP) para materiales estructurales secundarios de aeronaves.
(3) Resina epoxi alicíclica Este tipo de resina epoxi se elabora a partir de la reacción de epoxidación de dobles enlaces de olefina alicíclica. Su estructura molecular es similar a la de la resina epoxi de bisfenol propano y la resina epoxi de bisfenol propano. una gran diferencia entre otras resinas epoxi. Los grupos epoxi de la primera están conectados directamente al anillo alicíclico, mientras que los grupos epoxi de la segunda son todos éteres glicidílicos conectados al núcleo de benceno o hidrocarburos alifáticos. Los productos curados con resina epoxi alicíclica tienen las siguientes características: ① Alta resistencia a la compresión y a la tracción; ② Pueden mantener buenas propiedades mecánicas incluso después de una exposición prolongada a condiciones de alta temperatura; ③ Buena resistencia al arco, resistencia al envejecimiento por rayos UV y resistencia a la intemperie;
(4) Resina epoxi alifática Este tipo de resina epoxi no tiene núcleo de benceno ni estructura cíclica alifática en su estructura molecular. Sólo hay cadenas grasas y el epoxi está conectado a las cadenas grasas. Después del curado, la resina epoxi de polibutadieno tiene muy buena resistencia, tenacidad, adhesión y resistencia a temperaturas positivas y negativas.
Guía de uso
La resina epoxi y el adhesivo de resina epoxi en sí no son tóxicos, pero debido a la adición de disolventes y otros venenos durante el proceso de preparación, muchas resinas epoxi son "tóxicas". "En los últimos años, la industria nacional de resina epoxi está utilizando modificaciones a base de agua para evitar agregar otras formas de mantener la resina epoxi "no tóxica". El color es "no tóxico". En la actualidad, la gran mayoría de los recubrimientos de resina epoxi son recubrimientos a base de solventes, que contienen grandes cantidades de compuestos orgánicos volátiles (COV), que son tóxicos e inflamables y, por lo tanto, dañinos para el medio ambiente y el cuerpo humano.
La resina epoxi se utiliza generalmente junto con aditivos para obtener valor de aplicación.
Los aditivos se pueden seleccionar según diferentes usos. Los aditivos comúnmente utilizados incluyen las siguientes categorías: (1) agente de curado; (2) modificador; (4) diluyente;
El agente de curado es un aditivo esencial, ya sea que se use en adhesivos, recubrimientos o materiales de fundición, se debe agregar agente de curado; de lo contrario, la resina epoxi no se puede curar.
Debido a los diferentes requisitos de rendimiento, las resinas epoxi y los agentes de curado, modificadores, cargas, diluyentes y otros aditivos también tienen diferentes requisitos. Para recubrimientos se utilizan generalmente resinas con valores de epoxi más bajos (lt; 0,25), como 601, 604, 607, 609, etc.
2. Elija entre resistencia mecánica
Las resinas con valores de epoxi demasiado altos tienen alta resistencia pero son frágiles; las resinas con valores de epoxi demasiado altos tienen buena resistencia a altas y bajas temperaturas; ; epoxi Un valor demasiado bajo tendrá poca resistencia a altas temperaturas. Debido a que la resistencia está relacionada con el grado de reticulación, un alto valor de epoxi y un alto grado de curado también tendrán un alto grado de reticulación, mientras que un bajo valor de epoxi y un bajo grado de curado y un bajo grado de la reticulación dará como resultado diferencias en la fuerza.
3. Elija según los requisitos operativos.
No es necesario que sea resistente a altas temperaturas y no requiere alta resistencia si espera que la resina epoxi pueda secarse rápidamente y esté. no es fácil de drenar, puede elegir una resina con un valor de epoxi más bajo; si desea una mejor permeabilidad y mayor resistencia, puede elegir una resina con un valor de epoxi más alto.
(2) Selección del agente de curado
1. Tipo de agente de curado:
Los agentes de curado de resina epoxi comúnmente utilizados incluyen aminas alifáticas, aminas alicíclicas y aminas aromáticas. , poliamidas, anhídridos de ácido, resinas, aminas terciarias, etc. Bajo la acción de fotoiniciadores, los rayos ultravioleta o la luz intensa también pueden curar las resinas epoxi. Los agentes de curado de amina se usan generalmente para el curado a temperatura ambiente o a baja temperatura, mientras que los anhídridos de ácido y los agentes de curado aromáticos se usan comúnmente para el curado por calor.
El valor de epoxi es el indicador más importante para identificar la calidad de la resina epoxi. La clasificación de los tipos de resina epoxi se basa en los diferentes valores de epoxi. El valor de epoxi se refiere a la cantidad de gramos de equivalente de epoxi contenidos en 100 gramos de resina.
2. Dosis del agente de curado
(1) El agente reticulante de amina se calcula según la siguiente fórmula:
Dosis de amina = MG/Hn
En la fórmula:
M=Peso molecular de la amina
Hn=Número de hidrógenos activos contenidos
G=Valor de epoxi (por 100 gramos de epoxi (gramos de equivalentes de epoxi contenidos en la resina)
.
Varía dentro de un rango de 10-20, lo que puede hacer que la resina se vuelva quebradiza si se usa demasiada amina para el curado. Si se utiliza muy poco, el curado será incompleto.
(2) El anhídrido de ácido se calcula según la siguiente fórmula:
Dosis de anhídrido de ácido = MG (0,6~1)/100 donde:
M = peso molecular del anhídrido ácido
p>
G = valor de epoxi (0,6 ~ 1) es el coeficiente experimental
3 Principio de selección del agente de curado: el agente de curado tiene una gran propiedad. Influencia en el rendimiento de la resina epoxi, generalmente de acuerdo con los siguientes puntos, elija. Principios para seleccionar agentes de curado
(1) Seleccione según los requisitos de rendimiento: algunos requieren resistencia a altas temperaturas, algunos requieren buena flexibilidad y otros requieren buena resistencia a la corrosión. Elija el agente de curado adecuado según los diferentes requisitos. .
(2) Elija entre el método de curado: algunos productos no se pueden calentar, por lo que no puede elegir un agente de curado termocurable.
(3) Elija entre la vida útil: La llamada vida útil se refiere al tiempo en que se agrega la resina epoxi con el agente de curado hasta que no se puede utilizar. Para una vida útil prolongada, generalmente se utilizan anhídridos de ácido o agentes de curado latentes.
(4) Elija desde la perspectiva de la seguridad: generalmente, es mejor tener una toxicidad baja para facilitar una producción segura.
(5). Elige según el coste.
(3) Selección de modificadores
La función de los modificadores es mejorar las propiedades de curtido, cizallamiento, flexión, resistencia al impacto y aislamiento de la resina epoxi. Los modificadores comúnmente utilizados son:
(1) Caucho de polisulfuro: puede mejorar la resistencia al impacto y al pelado.
(2) Resina de poliamida: puede mejorar la fragilidad y mejorar la capacidad de unión.
(3) Alcohol polivinílico terc-butil aldehído: Puede mejorar la resistencia al impacto del cuero curtido.
(4) Caucho nitrilo: mejora la resistencia al impacto del cuero curtido.
(5), resina fenólica: mejora la resistencia a la temperatura y la resistencia a la corrosión.
(6) Resina de poliéster: mejora las prestaciones del cuero curtido resistente a los impactos.
(7) Resina de melamina urea-formaldehído: Mejora la resistencia química y la solidez.
(8), Resina de furfural: mejora el rendimiento estático y la resistencia a los ácidos.
(9) Resina vinílica: Mejora la resistencia al pelado y al impacto.
(10), Isocianato: Reduce la permeabilidad a la humedad y mejora la resistencia al agua.
(11), resina de silicona: mejora la resistencia al calor.
La dosis de caucho de polisulfuro puede estar entre 50 y 300, y se requiere un agente de curado adicional; la dosis de resina de poliamida y resina fenólica es generalmente de 50 a 100, y la dosis de resina de poliéster es generalmente de 20. -30, que puede ser No se requiere endurecedor adicional, pero se puede agregar una pequeña cantidad de endurecedor para promover una reacción más rápida.
En términos generales, cuanto mayor sea la cantidad de modificador, mayor será la flexibilidad, pero la temperatura de distorsión por calor del producto de resina también disminuirá en consecuencia.
Para mejorar la flexibilidad de la resina se suelen utilizar agentes endurecedores como el ftalato de dibutilo o el ftalato de dioctilo.
(4) Selección de cargas
La función de las cargas es mejorar ciertas propiedades del producto y mejorar las condiciones de disipación de calor cuando la resina está curada. El uso de cargas también puede ser. reducir la cantidad de resina epoxi, reducir costos. Se utilizan diferentes rellenos para diferentes propósitos. El tamaño de partícula es preferiblemente inferior a 100 mesh, dependiendo de la dosis. Los rellenos más utilizados son los siguientes:
Nombre y función del relleno
La fibra de asbesto y la fibra de vidrio aumentan la tenacidad y la resistencia al impacto
Polvo de cuarzo, polvo cerámico, polvo de hierro , cemento, esmeril para mejorar la dureza
Alúmina, polvo cerámico para aumentar la adherencia y mejorar la resistencia mecánica
Polvo de amianto, polvo de sílice, cemento de alta temperatura para mejorar la resistencia al calor
El polvo de amianto, el polvo de cuarzo y el polvo de piedra reducen la contracción
El polvo de aluminio, el polvo de cobre, el polvo de hierro y otros polvos metálicos mejoran la conductividad térmica y la conductividad eléctrica
El polvo de grafito, el polvo de talco, El polvo de cuarzo mejora las propiedades de resistencia al desgaste y la lubricidad
El esmeril y otros abrasivos mejoran la resistencia al desgaste
El polvo de mica, el polvo de porcelana y el polvo de cuarzo aumentan las propiedades de aislamiento
Varios pigmentos y colores de grafito ricos
Además, se informa que agregar una cantidad adecuada (27-35) de óxidos de P, AS, Sb, Bi, Ge, Sn y Pb a la resina puede mantener la adhesión en condiciones altas. temperatura y presión.
(5) Selección del diluyente
La función es reducir la viscosidad y mejorar la permeabilidad de la resina. Los diluyentes se pueden dividir en dos categorías: inertes y activos, y la dosis generalmente no supera los 30. Los diluyentes de uso común son los siguientes:
Diluyente reactivo
Nombre, marca, uso, comentarios
Es necesario agregar éter diglicidílico 600 ~ 30 para calcular la cantidad. de agente de curado
Éter poliglicidílico 630 Igual que el anterior
Éter butílico de óxido de propileno 660 ~ 15 Igual que el anterior
Éter fenílico de óxido de propileno 690 Igual que el anterior
II Éter de propileno 690 Igual que el anterior
Éter de dipropileno 690 Igual que el anterior
Éter etílico de diepoxipropano 669 Igual que el anterior
Éter trietoxipropil alílico 662 Igual que el anterior
Diluyente inerte
Nombre y comentarios sobre la dosis
Xileno ~15 No es necesario agregar agente de curado
El tolueno es el mismo como arriba
p>Igual que arriba para benceno
Igual que arriba para acetona
Antes de agregar el agente de curado, es necesario verificar todos los materiales utilizados, como resina, agente de curado, cargas, modificadores, diluyentes, etc. ,
(1) Sin humedad: los materiales que contienen humedad deben secarse primero y los disolventes que contengan una pequeña cantidad de humedad deben usarse lo menos posible.
(2) Pureza: El contenido de impurezas distintas al agua es preferiblemente inferior a 1. Si las impurezas están entre 5 y 25, se puede utilizar, pero se debe aumentar adecuadamente el porcentaje en la fórmula. Es mejor utilizar grado reactivo en pequeñas cantidades.
(3) Comprenda si los materiales no están calificados.
Si la fábrica no cuenta con las condiciones de aceptación, lo mejor es realizar una pequeña prueba de muestra según la fórmula antes de su uso.
(6) Tres etapas de solidificación
1. Estado líquido - tiempo de trabajo
El tiempo de trabajo (también llamado tiempo de trabajo o vida útil) es la parte del tiempo de curado en el que la mezcla de resina/agente de curado aún está líquida después de mezclarse, lista para funcionar y apta para construcción. Para garantizar una unión confiable, todos los trabajos de construcción y posicionamiento deben completarse dentro del tiempo de operación de curado.
2. Gel-Cure
La mezcla comienza a entrar en la etapa de solidificación (también llamada etapa de maduración), momento en el que la mezcla comienza a gelificarse o “mutar”. En este punto, el epoxi no puede funcionar por mucho tiempo y perderá viscosidad. En esta etapa no se puede interferir de ninguna manera. Se convertirá en un gel suave y duro que podrá mover con el pulgar.
Debido a que la mezcla solo está parcialmente curada en este punto, el epoxi recién aplicado aún puede reaccionar químicamente con ella, por lo que las superficies sin tratar aún pueden adherirse o reaccionar. De todos modos, esta capacidad disminuye a medida que la mezcla se acerca al curado
3 Curado: curado final
La mezcla epóxica alcanza la etapa de curado hasta convertirse en un sólido y se puede lijar y darle forma. En este punto, ya no puedes presionar con el pulgar y el epoxi ha alcanzado una fuerza de reacción final de aproximadamente 90, por lo que puedes quitar el clip de retención y dejarlo a temperatura ambiente durante unos días para continuar curando.
En este momento, la resina epoxi recién utilizada no puede reaccionar químicamente con ella, por lo que la superficie de la resina epoxi debe tratarse previamente adecuadamente, como pulirse, para obtener una buena resistencia mecánica de unión.