giới thiệu về chung epoxy

Giới thiệu chung:1.3 Phân loại:  Nhựa epoxy mạch vòng nhận được bằng phương pháp epoxy hóa nối đôi trong vòng phổ biến... Tính chất:2.1 Tính chất vật lý:  Tùy thuộc vào loại nhựa, tác

Giới thiệu chung Tính chất

Tổng hợp

Gia công

Ứng dụng

1 Giới thiệu chung:

1 Giới thiệu chung:

1.2 Lịch sử phát triển:

 Hợp chất epoxy được phát hiện vào thế kỉ 19

 Năm 1859, wurt điều chế được etylen oxit từ clohidrin của glycol trong môi trường kiềm

 Năm 1943, P.Kastan công bố điều kiện tiến hành phản ứng giữa bisphenol A và epiclohidrin, để có thể nhận được monomer epoxy hoặc polymer epoxy

 Từ sau 1950 sản lượng nhựa epoxy tăng mạnh.

 Năm 1994, tổng sản lượng và khối lượng tiêu thụ nhựa epoxy trên thế giới khoảng 6,01 triệu tấn

1 Giới thiệu chung:

1.3 Phân loại:

 Nhựa epoxy mạch thẳng:

 Nhựa epoxy mạch vòng:

1 Giới thiệu chung:

1 Giới thiệu chung:

1.3 Phân loại:

 Nhựa epoxy mạch vòng nhận được bằng phương pháp epoxy hóa nối đôi trong vòng phổ biến

2 Tính chất:

2.1 Tính chất vật lý:

 Tùy thuộc vào loại nhựa, tác nhân đóng rắn, chất pha loãng mà epoxy có thể có dạng cứng hoặc dạng mềm

 Tùy thuộc vào khối lượng phân tử:

 M<1000: khối lượng phân tử thấp, tồn tại ở trạng thái lỏng nhớt.

 M>1000: khối lượng phân tử cao, tồn tại ở trạng thái rắn.

 Ở điều kiện bình thường epoxy trong suốt không màu, không mùi, gây dị ứng da

2 Tính chất:

2.1 Tính chất vật lý:

 Nhựa epoxy khi chưa đóng rắn tan tốt trong các dung môi hữu cơ: xeton, axetat, hydrocacbon clo hóa,… Không tan trong các

hydrocacbon mạch thẳng:white spirit, xăng,…

 Nhựa epoxy có thể phối trộn với các loại nhựa khác như : phenol

formandehit, nitroxenlulo, polyeste,…

 Nhựa epoxy có thể chuyển sang mạng lưới không gian ba chiều khi

sử dụng các chất đóng rắn nóng như anhydric phtalic , anhydric maleic,… hay các chất đóng rắn nguội như polyamit,…

 Nhựa epoxy sau khi đóng rắn thì bám dính tốt với nhiều loại vật liệu khác nhau, bền hóa học, đặc biệt với kiềm, độ bền cơ học cao,

cách điện tốt , ít co ngót và bền nhiệt đến 160 – 260 0C

Độ bền nhiệt 55 – 1700CNhiệt độ phân hủy 310 – 350 0C

2 Tính chất:

2.2 Tính chất hóa học:

 Tính chất hóa học nổi bật của epoxy là tính kháng hóa chất và chống mài mòn, tính chất này phụ thuộc vào mức độ đóng rắn và chất đóng rắn:

 Với tác nhân đóng rắn là anhydric acid thì epoxy không bền trong kiềm và acid vô cơ

 Còn đóng rắn bằng amin thì ổn định trong kiềm và acid vô cơ, không bền trong acid hữu cơ

 Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động là nhóm epoxy và nhóm hydroxyl nên dễ dàng phản ứng với tác nhân nucleophin , với tác nhân electrophin phản ứng xảy ra thuận lợi khi có mặt xúc tác proton như rượu , phenol , axit ,…

3 Tổng hợp:

3.1 Các phương pháp tổng hợp:

 Ngưng tụ có xúc tác (bazơ ) giữa các hợp chất epoxy (điển hình là epiclohydrin) với các chất cho proton (chẳng hạn bisphenol-A)

 Epoxy hóa các hợp chất không no bằng tác nhân cung cấp oxi

 Trùng hợp và đồng trùng hợp các hợp chất epoxy không no

3 Tổng hợp:

3.2 Nguyên liệu đầu vào:

 3.2.1 Sản xuất epichlorohydrin:

3 Tổng hợp:

3.2 Nguyên liệu đầu vào:

 3.2.2 Sản xuất bisphenol-A:

3 Tổng hợp:

3.3 Phản ứng hóa học:

3 Tổng hợp:

3.4 Cơ chế phản ứng:

 Nhóm epoxy của epichlorohydrin tác dụng với nhóm hydroxyl của bisphenol-A, phản ứng xảy ra nhanh ở 60-700C và tỏa nhiệt:

3 Tổng hợp:

3.4 Cơ chế phản ứng:

 Tạo ra nhóm epoxy mới do đứt HCl, phản ứng xảy ra chậm và thu nhiệt:

3 Tổng hợp:

3.4 Cơ chế phản ứng:

 Các sản phẩm ban đầu tiếp tục ngưng tụ với bisphenol-A:

3 Tổng hợp:

 Trong quá trình tạo thành nhựa cần ngăn chặn các quá trình phụ:

 Thủy phân epichlorohydrin do kiềm dư.

 Thủy phân nhóm epoxy ở cuối mạch thành nhóm hydroxyl.

 Khối lượng phân tử của nhựa epoxy dao động trong

khoảng 300- 18000 phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

epichlorohydrin và bisphenol-A, nhiệt độ, thời gian phản ứng và nồng độ NaOH sử dụng.

3 Tổng hợp:

 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấu tử đến khối lượng phân tử nhựa epoxy:

Sơ đồ khối tổng hợp nhựa epoxy từ thấp

phân tử đến cao phân tử

4 Gia công:

4.1 Phản ứng đóng rắn của nhựa epoxy:

 Nhựa epoxy chỉ được sử dụng hiệu quả khi nó chuyển sang trạng thái nhiệt rắn, nghĩa là hình thành các liên kết ngang giữa các phân

tử nhờ phản ứng với chất đóng rắn, tạo ra cấu trúc không gian ba chiều, không nóng chảy không hòa tan

 Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và công nghệ gia công mà ta chọn các chất đóng rắn phù hợp

Phân tử amin có các nguyên tử hidro hoạt động , mỗi nguyên tử hidro tham gia phản ứng mở vòng nhóm epoxy tạo liên kết C-N, do

có năng lượng liên kết cao nên sau khi đóng rắn nhựa epoxy có thể chịu môi trường và nhiệt độ cao

4 Gia công:

4.2 Chất đóng rắn:

 4.2.1 Chất đóng rắn amin:

Lượng polyamin cỡ 8-10 phần khối lượng cho 100 phần nhựa epoxy.

4 Gia công:

4.2 Chất đóng rắn:

 4.2.3 Đóng rắn nóng:

Bao gồm các amin thơm và các anhydrit

Sản phẩm đóng rắn bằng amin thơm có độ bền nhiệt, bền hóa chất cao hơn nhiều so với amin mạch thẳng Cơ chế đóng rắn giống amin mạch thẳng nhưng tiến hành ở 130 – 1500C

Chất đóng rắn nhóm anhydrit là một số loại anhydrit hữu cơ (Tỷ lệ

sử dụng khoảng 30-40% trọng lượng so với nhựa)

5 Ứng dụng:

5.1 Keo dán:

 Keo epoxy có khả năng chịu mài mòn, chịu áp lực cao khi đông cứng, thao tác dễ dàng và sử lý nhanh các sự cố

5 Ứng dụng:

5.3 Làm vật liệu compozit:

 Dùng nhựa epoxy với sợi thủy tinh, sợi basalt, sợi cacbon để bọc

vỏ thuyền, cột buồm, bánh lái,…

5 Ứng dụng:

5.4 Băng quấn epoxy:

 Dùng để sửa chữa các vết nứt dò rỉ nước, dầu, khí , hóa chất của các đường ống, bình hơi một cách an toàn nhất và nhanh chóng nhất