Epoxidová pryskyřice

Epoxidová pryskyřice  - oligomery obsahující epoxidové skupiny a schopné tvořit zesíťované polymery působením tvrdidel (polyaminy atd.) . Nejběžnějšími epoxidovými pryskyřicemi jsou polykondenzační produkty epichlorhydrinu s fenoly , nejčastěji s bisfenolem A. Pryskyřice na bázi bisfenolu A se často nazývá epoxy-Dian na počest ruského chemika A. P. Dianina , který jako první získal bisfenol A [1] .

Vlastnosti

Epoxidové pryskyřice jsou odolné vůči halogenům , některým kyselinám (špatnou odolnost mají silné kyseliny, zejména oxidační kyseliny), zásadám , mají vysokou přilnavost ke kovům . Epoxidová pryskyřice v závislosti na značce a výrobci vypadá jako průhledná žlutooranžová kapalina připomínající med nebo jako hnědá pevná hmota připomínající dehet . Tekutá pryskyřice může mít velmi odlišnou barvu – od bílé a průhledné až po vínově červenou (pro epoxidovaný anilin).

Následující vlastnosti jsou čisté, nemodifikované pryskyřice bez plniv :

• modul pružnosti: ;
• pevnost v tahu: ;
• hustota: .

Toxicita

I když se uvažuje o správně vytvrzeném epoxidu[ kým? ] je za normálních podmínek absolutně neškodný, jeho použití je velmi omezené, protože při vytvrzování v průmyslových podmínkách určité množství sol frakce, rozpustného zbytku, zůstává v epoxidové pryskyřici. Pokud se smyje rozpouštědly a dostane se do těla, může způsobit vážné poškození zdraví. Nevytvrzené epoxidové pryskyřice jsou značně toxické a mohou být i zdraví škodlivé. Nejškodlivější jsou ale mnohá tužidla, včetně nejpoužívanějšího vytvrzování při pokojové teplotě – aminu.

Epoxidové pryskyřice jsou mutagenní a některé složky některých pryskyřic byly shledány jako karcinogenní [2] [3] . Tyto vlastnosti může mít do určité míry i samotný epoxidový kruh , protože je schopen se vázat na DNA [4] . Některé pryskyřice způsobují u některých lidí alergie. Nejčastěji pozorovaným škodlivým účinkem epoxidových pryskyřic je podráždění kůže těla [5] . Patří mezi hlavní příčiny profesionální alergické kontaktní dermatitidy [6] . Jako tvrdidla pro epoxidové pryskyřice se nejčastěji používají aminy , které rovněž vykazují toxicitu a dráždivé působení [5] [3] [7] . Práce s epoxidy vyžaduje nepropustné rukavice (v případě kontaminace pryskyřicí je vyměňte, protože mnoho jejich součástí proniká tenkým plastem), respirátor a dobré větrání. Toxicita méně viskózních pryskyřic je obecně vyšší než toxicita viskóznějších [2] [4] [7] .

Úprava

Epoxidové pryskyřice jsou modifikovatelné. Rozlišujte chemickou a fyzikální modifikaci.

Prvním je změna struktury polymerní sítě přidáním sloučenin, které jsou zabudovány do jejího složení. Například přidání laproxidů (polyethery alkoholů obsahujících glycidylové skupiny, například anhydrid glycerolu), v závislosti na funkčnosti a molekulové hmotnosti, dodává vytvrzené pryskyřici elasticitu tím, že zvyšuje molekulovou hmotnost internodálního fragmentu, ale snižuje jeho voděodolnost. Přídavek organohalogenových a fosforových sloučenin dává pryskyřici větší nehořlavost. Přídavek fenolformaldehydových pryskyřic umožňuje vytvrzení epoxidové pryskyřice přímým ohřevem bez tvrdidla, dodává větší tuhost, zlepšuje vlastnosti proti tření, ale snižuje rázovou houževnatost [8] .

Fyzikální modifikace se dosáhne přidáním látek do pryskyřice, které se chemicky nevážou s pojivem. Například přidání kaučuku může zvýšit houževnatost vytvrzené pryskyřice. Přídavek koloidního oxidu titaničitého zvyšuje jeho index lomu a činí jej neprůhledným pro ultrafialové záření. .

Získání

Epoxidovou pryskyřici poprvé získal švýcarský chemik Kastan v roce 1936 [1] .

Epoxidová pryskyřice se získává polykondenzací epichlorhydrinu s různými organickými sloučeninami: od fenolu po jedlé oleje , jako je sojový bob . Tento proces se nazývá epoxidace.

Cenné kvality epoxidových pryskyřic se získávají katalytickou oxidací nenasycených sloučenin. Tímto způsobem se získávají například cykloalifatické pryskyřice, které jsou cenné tím, že vůbec neobsahují hydroxylové skupiny, a proto jsou velmi odolné vůči vodě, trasování a oblouku .

Pro praktickou aplikaci pryskyřice je potřeba tvrdidlo. Tvrdidlo může být polyfunkční amin nebo anhydrid, někdy kyselina. Používají se také vytvrzovací katalyzátory - Lewisovy kyseliny a terciární aminy, obvykle blokované komplexotvorným činidlem, jako je pyridin. Po smíchání s tvrdidlem lze epoxidovou pryskyřici vytvrdit – převést do pevného, ​​netavitelného a nerozpustného stavu. Pokud se jedná o polyethylenpolyamin (PEPA), pak pryskyřice vytvrdne za den při pokojové teplotě. Anhydridová tužidla vyžadují 10 hodin času a ohřev na 180 °C v tepelné komoře (a to bez započtení kaskádového ohřevu od 150 °C).

Aplikace

Epoxidové pryskyřice se používají k přípravě různých typů lepidel , plastů , elektroizolačních laků , textolitů ( plasty vyztužené skleněnými a uhlíkovými vlákny ), licích hmot a plastocementů [1] .

Na bázi epoxidových pryskyřic se vyrábí různé materiály používané v různých průmyslových odvětvích. Uhlíkové vlákno a epoxid tvoří uhlíkové vlákno (používané jako konstrukční materiál v různých oblastech: od výroby letadel (viz Boeing 777 ) po automobilové inženýrství ). Kompozit z epoxidové pryskyřice se používá v montážních šroubech raket země-vesmír. Epoxidová pryskyřice s kevlarovým vláknem  je materiál pro výrobu neprůstřelných vest.

Epoxidové pryskyřice se často používají jako epoxidové lepidlo nebo impregnační materiál - spolu se skleněnými vlákny pro výrobu a opravy různých pouzder nebo hydroizolace prostor, stejně jako nejdostupnější způsob výroby výrobku ze skleněných vláken v každodenním životě , obojí ihned po lisování, a s možností dalšího řezání a broušení.

Ze sklolaminátu s epoxidovou pryskyřicí se vyrábí trupy lodí, které vydrží velmi silné nárazy, různé díly na auta a jiná vozidla.

Jako výplň ( tmel ) pro různé desky , zařízení a zařízení.

Epoxidové pryskyřice jsou hlavní třídou licích médií pro transmisní elektronovou mikroskopii : dobře zachovávají ultrastrukturu předmětů, snadno se řežou , mají nízké smrštění a jsou poměrně stabilní pod elektronovým paprskem. Na druhou stranu ne vždy dobře impregnují látky a jsou značně jedovaté [2] .

Epoxidové pryskyřice se také používají ve stavebnictví.

Z epoxidových pryskyřic se vyrábí široká škála předmětů (například náustky ), různé suvenýry a šperky.

Epoxidové pryskyřice se používají jako lepidla pro domácnost . Použití epoxidu je velmi snadné. Míchání epoxidu s tvrdidlem se obvykle provádí ve velmi malých objemech (několik gramů), takže míchání se provádí při pokojové teplotě a nezpůsobuje problémy, přesný poměr pryskyřice / tvrdidla při míchání závisí na výrobci epoxidu nebo tvrdidla, pouze měly by být použity ty poměry, které doporučuje výrobce, protože na tom závisí doba vytvrzování a fyzikální vlastnosti výsledného produktu - odchylka od požadovaného poměru zpravidla vede ke změně doby vytvrzování a změna konečných vlastností materiálu - při menším množství tvrdidla se doba vytvrzování prodlužuje až na nemožnost úplného získání tuhého materiálu, při větším množství tvrdidla - zahřátí směsi až do napěnění a prudkého vytvrzení a získání velmi křehký materiál.

Používají se tato tužidla: tvrdidla triethylentetramin (TETA) ( angl.  Triethylentetramin ), polyethylenpolyamin (PEPA) ( angl.  Polyethylenimin ), anhydrid polysebacinu a anhydrid kyseliny maleinové (DETA) vytvrzovaný za tepla [9] [10] .

Nejběžnější poměry pryskyřice k tvrdidlu se pohybují od 1:0,4 do 1:0,1, ale existují i ​​možnosti 1:1, 1:0,5 a dokonce 1:0,05. Výrobci doporučují používat speciální zařízení při míchání velkého množství pryskyřice nebo míchání a lití v několika fázích. V závislosti na vlastnostech epoxidové pryskyřice může její velké množství v kombinaci s tvrdidlem vyvolat var pryskyřice, vznik nadměrného množství bublin [11] . Tato vlastnost je vlastní epoxidovým pryskyřicím vytvrzovaným aminovými tvrdidly a také silně závisí na poměru objemu k ploše povrchu vytvrzené pryskyřice, například 1 litr směsi pryskyřice a tvrdidla v nádobě o rozměrech 10 × 10 × 10 cm se velmi zahřeje a uvaří, ale stejný objem pryskyřice nanesený na plochu 10 metrů čtverečních vytvrdne za standardních 24 hodin bez znatelného zahřívání.

Chemická odolnost polyepoxidových a epoxidových pryskyřic

Níže uvedená tabulka popisuje chemickou odolnost polyepoxidových a epoxidových pryskyřic vůči mnoha médiím.

Viz také

• Epoxidy

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Dmitrij Starokadomsky. Dlouhý věk epoxidu  // Věda a život . - 2018. - č. 1 . - S. 66-69 . (Ruština)
2. ↑ 1 2 3 Mollenhauer HH (1993). „Artefakty způsobené dehydratací a epoxidovým zalitím v transmisní elektronové mikroskopii“. Mikroskopický výzkum a technika . 26 (6): 496-512. DOI : 10.1002/jemt.1070260604 . PMID  8305727 .
3. ↑ 1 2 Glauert AM, Lewis PR Zalití do epoxidových pryskyřic // Příprava biologických vzorků pro transmisní elektronovou mikroskopii. - Princeton University Press, 1999. - S. 1173-1202. — ISBN 9781400865024 . doi : 10.1515 / 9781400865024.175 .
4. ↑ 1 2 Ringo DL, Brennanová EF, Cota-Robles EH (1982). „Epoxidové pryskyřice jsou mutagenní: důsledky pro elektronové mikroskopy“. Journal of Ultrastructure Research . 80 (3): 280–287. DOI : 10.1016/s0022-5320(82)80041-5 . PMID  6752439 .
5. ↑ 1 2 Borgstedt HH, Hine CH Toxicita, rizika a bezpečné zacházení // Epoxidové pryskyřice: Chemie a technologie / ed. od C. A. May. - 2. - 1988. - S. 1173-1202. — ISBN 9781351449953 . - doi : 10.1201/9780203756713-15 .
6. ↑ Henriks-Eckerman M.-L., Mäkelä EA, Suuronen K. (2015). „Testování penetrace epoxidové pryskyřice a diaminových tvrdidel prostřednictvím ochranných rukavic a oděvních materiálů“ (PDF) . Letopisy hygieny práce . 59 (8): 1034-1043. doi : 10.1093/annhyg/ mev040 . PMID26130079 . _ 
7. ↑ 1 2 Technický informační bulletin (TIB): Bezpečná manipulace se systémy epoxidových pryskyřic . Společnost Wolverine Coatings Corp. (neurčitý)
8. ↑ 1 2 A. F. Nikolaev, V. K. Kryzhanovsky, V. V. Burlov aj. Technologie polymerních materiálů / Ed. V. K. Kryžanovský. - Petrohrad. : Profese, 2008. - 544 s.
9. ↑ Tvrdidla pro epoxidové pryskyřice
10. ↑ Moderní tužidla na bázi epoxidové pryskyřice
11. ↑ Epoxidová pryskyřice
12. ↑ Khozin V.G. Vyztužení epoxidových polymerů. - Kazaň: PIK "Dům tisku", 2004. - 446 s.

Literatura

• Pokyny pro kurz "Vysokomolekulární sloučeniny". Učebnice / sestavili: Sobanov A. A., Kuramshin A. I., Burnaeva L. M. et al. - Kazan: Publishing House of KazGU, 2000. - S. 26-27. — 42 s.

Odkazy

• Elektronická encyklopedie epoxidových materiálů

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4070891-3 J9U : 987007552903805171 LCCN : sh85044477 NDL : 00562029 NKC : ph451660