báo cáo tìm hiểu nhựa epoxy

báo cáo tìm hiểu nhựa epoxy

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 thc hóa hc : CH 2 CH CH 2 OH CH 2 CH CH 2 O C CH 3 CH 3 O O O CH 2 CH CH 2 O C CH 3 CH 3 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 CH 3 CH 3 OH Cl CH 2 CH CH 2 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 thc hóa hc : 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 gim s thy 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. CH 2 CH CH 2 O O CH 2 CH 2 CH O CH 2 O 1.3.3Nhựa Epoxy nền Novolac Công thc hóa hc : 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 500 o F (260 o C) 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, H 2 SO 4 ), dung dịch kiềm… ngay cả khi phải ngâm trong các dung dịch này hàng tháng. Ngoài ra, nó có thể chịu được nhiệt độ cao, trong môi trường khô hoặc ẩm ướt, môi trường kiềm hoặc acid và chịu mài mòn cao… Tuy nhiên , tùy vào mục đích riêng mà ta dùng loại nhựa Epoxy nào. Ngày này , người ta thường sử dụng Epoxy đi từ nền Bisphenol A do nó có nhiều tính chất ưu việt thỏa mãn nhiều yêu cầu khi sử dụng. CHƢƠNG 2 :TÍNH CHẤT NHỰA EPOXY 2.1. TÍNH CHẤT VẬT LÝ – CÁC THÔNG SỐ VẬT LÝ ĐẶC TRƢNG 2.1.1. 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 dẻo như cao su tùy thuộc vào trọng lượng phân tử.  M < 1000: trọng lượng phân tử thấp  tồn tại ở trạng thái lỏng nhớt  M > 1000: trọng lượng phân tử cao  trạng thái rắn. Ở điều kiện bình thường epoxy trong suốt không màu , không mùi , có vị hơi ngọt, gây dị ứng da. 2.1.2. Các thông số vật lý quan trọng Một vài tính chất vật lý chung về Epoxy không có độn được tóm tắt trong bảng sau: Các thông số Gía trị Tỷ trọng 1.2-1.3 Độ cứng Rockwell M 100-110 Độ bền kéo, lb/in 2 4-13000 Độ giản dài lúc đứt, % 3-5 Module Young, lb/in 2 2-5 x 10 5 Độ bền va đập 0.3-0.9 Độ dẫn nhiệt (cal cm -1 sec -1 o C) 4-5 x 10 5 2.2. TÍNH CHẤT HÓA HỌC Tính chất hóa học nổi bật của Epoxy là tính kháng hóa chất, kháng mài mòn,… Tính chất này phụ thuộc vào mức độ đóng rắn và bản chất của 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 hưu cơ Các tính chất chính của epoxy resin ( Epoxy đi từ nền Bisphenol A) dựa trên sự lựa chọn của epoxy resins từ một loạt các chất dẻo và resins sẵn có hiện nay. Các tính chất quan trọng được liệt kê dưới đây. Cấu trúc hóa học của epoxy resins cho chúng có tính kháng hóa chất cao, chống lại một số điều kiện ăn mòn, tính chất này có được từ tính chất vòng thơm của các backbone và bền hóa học tốt của các liên kết ether phenolic. Epoxy resins có tính bám dính tốt cho một loạt các nguyên vật liệu, bao gồm các kim loại, gỗ, bê tông, thuỷ tinh, gốm và nhiều chất dẻo. Điều này là do sự hiện diện của polar hydroxyl và nhóm ethertrong resin. Độ co rút thấp trong quá trình đóng rắn cho kết quả tốt trong tính chính xác kích thước trong kết cấu sản phẩm và cho phép sản xuất keo dán tính năng cao. Tính chất cơ lý tốt như toughness, độ mềm dẻo và kháng mài mòn có thể có được. Mặc dù có sự hạn chế về nhiệt độ sử dụng, epoxy resins thường tốt hơn so với hầu hết các nhựa nhiệt dẻo ở nhiệt độ cao. 2.3. PHẢN ỨNG ĐÓNG RẮN EPOXY Vì epoxy là nhựa nhiệt dẻo nên không thể tự chuyển sang trạng thái không tan , không nóng chảy . Để nhựa epoxy có nhiều tính chất cơ lý tốt, ta phải thực hiện phản ứng đóng rắn nhựa này bằng cách chọn các chất đóng rắn phù hợp. Nhiệt độ phân hủy 310 0 C – 350 0 C Tuy nhiên , việc đóng rắn ở đây không giống như trường hợp đóng rắn nhựa phenol formandehyt hay amin formandehyt, mà đóng rắn epoxy giống như hiện tượng lưu hóa cao su, tức có thể tạo thành vật liệu mềm dẻo và co giãn tốt. Do nhóm epoxy có hoạt tính rất mạnh nên phả ứng dễ dàng với hidro linh động của các hợp chất amin, amid, acid, methylon, phenol. Việc lựa chọn chất đóng rắn cho nhựa epoxy phụ thuộc vào :  Tính chất gia công tốt trong hệ chưa đóng rắn như: độ nhớt thấp ở nhiệt đọ gia công, thời gian gel ( pot life) , nhiệt lượng của phản ứng và độ độc hại.  Thời gian và nhiệt độ đóng rắn  Những tính chất (vật lý , cơ học, điện và hóa học ) của hệ đóng rắn.  Giá thành. Chất đóng rắn nhựa epoxy có thể chia làm 3 nhóm chính:  Chất đóng rắn loại amin : đóng rắn ở nhiệt độ thường  Chất đóng rắn loại acid : đóng rắn ở nhiệt độ cao  Chất đóng rắn loại khác : các hợp chất chưa hai hay nhiều thành phần định chức như phenol formandehyt,…. 2.3.1. Đóng rắn ở nhiệt độ thƣờng : amin, amid Khi tác dụng amin với epoxy thì xảy ra hiện tượng đứt vòng epoxy và nối amin, đồng thời không sinh ra bất kỳ chất nào , do đó sản phẩm có độ co rút nhỏ Chất đóng rắn này coa đặc điểm là độ nhớt thấp, giá rẻ, do đó nó được sử dụng phổ biến. Đôi khi dùng các amine biến tính để cải thiện được các tính chất trên. Các chất đóng rắn thường gặp :  DETA (dietyl triamin) hàm lượng 5-8%.  TETA (trietyl tetraamin) hàm lượng 7-10%.  PETA (polyethylene polyamid) hàm lượng 10-20%.  Versamit 125, 135 hàm lượng 40-55%. Thời gian đóng rắn phụ thuộc vào nhiệt độ. Tốc độ đóng rắn càng nhanh thời gian càng giảm. Nếu dư amine, phản ứng xảy ra nhanh tỏa hiệt làm phân hủy amine, tạo bọt. [...]... toluen H2O 50-60oC Gia nhiệt 70-750C Rửa Hút tách NaCl,NaOH dư dian Epoxy phân tử thấp Gia nhiệt 200oC Epoxy phân tử cao cân CHƢƠNG 4:MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA NHỰA EPOXY 4.1 VÀI NÉT VỀ NHỰA EPOXY Nhựa epoxy là loại nhựa có nhiều ưu điểm tốt như độ bám dính cao trên bề mặt kim loại, có tính ổn định hố học, bền hố chất Việc sử dụng nhựa epoxy trên nền cốt sợi thuỷ tinh làm tăng tính bền cơ lên đáng kể và... hiệu quả tốt nhất Có hai loại nhựa epoxy thường được sử dụng là nhựa epoxy polyurethane và epoxy dạng lưới thủy tinh  Epoxy dạng lưới thủy tinh tương đối bền, cứng vững và có tính kháng lực cắt rất lớn  Epoxy polyurethane thì linh hoạt hơn, nhưng lại dễ bị phá vỡ liên kết so với epoxy dạng lưới thuỷ tinh 4.2.2 Epoxy dùng trong sơn sàn 671-X75 DER 671 ( dạng rắn) Nhựa Epoxy là một loại ngun liệu dẽo... dính cấu trúc được sử dụng trong sản xuất xe hơi là một loại chất hố học có tên là nhựa epoxy Nhựa epoxy cấu thành bởi hai yếu tố, keo nhựa thơng và chất xúc tác Khi trộn lẫn hai thành tố này, chất xúc tác bắt đầu phản ứng lại với nhựa thơng giúp nhựa thơng phát huy tối đa đặc tính kết dính Thời gian để dính của nhựa epoxy dao động trong khoảng vài phút cho đến vài ngày Ở một vài trường hợp, q trình... kiềm tạo thành –OH làm biến đổi ngun liệu ban đầu 3.2.2 Biến tính nhựa Epoxy Do có nhiều nhóm hoạt động hóa học trong phân tử, nên Epoxy có thể tham gia nhiều phản ứng biến đổi hóa học và phối hợp với các polymer khác Biến tính Epoxy góp phần làm nên tính đa dạng về tính chất của nhựa này so với epoxy chưa biến tính Các loại biến tính nhựa epoxy phổ biến: Biến tính bằng acid béo của dầu thảo mộc, đồng... 3.2 LÝ THUYẾT TẠO NHỰA EPOXY 3.2.1 Phản ứng đa tụ nhựa Epoxy Việc tổng hợp nhựa epoxy tiến hành theo phản ứng đa tụ giữa những chất chứa nhóm hydroxyt và những chất có vòng oxiran  Những chất chứa hidroxyt có thể dùng được là : rezorisin, hydroquyno, piro catesin, dioxifenil propan, nhựa phenol formandehyt novolac và rezolic, tinh bột,…  Những chất chứa hay có khả năng tạo ra nhóm epoxy là : epichhydrin,... dụng với hydro của dioxydifenyl propan  Tạo ra nhóm epoxy mới do đứt HCl:  Các sản phẩm ban đầu tiếp tục ngưng tụ với đioxdifenil propan: Cơng thức tổng qt nhựa Epoxy: Ta thấy nhựa epoxy ở trạng thái khơng đóng rắn là những mạch polyete dài, trong đó nhóm hydroxyl tự do nằm cách nhau một khoảng cách tương đối xa Hai đầu mạch là nhóm epoxy Nhóm epoxy và hydroxyl có khả năng phản ứng với nhiều chất... chống ăn mòn hố chất Ngồi ra Keo Epoxy chính vì rất dễ thêm chất phụ gia để cải thiện chức năng cơ tính, cho nên ngày nay có rất nhiều chất epoxy khác nhau và chiếm lĩnh nhiều lĩnh vực trong đời sống Như sơn epoxy, nhựa epoxy, tấm lợp, gạch, keo,… Cơng nghệ sử dụng epoxy trong đóng thuyền rất là phổ biến trên thế giới đã tạo ra một phương thức mới hồn tồn mới mẻ và tiết kiệm Epoxy đã trở thành một lớp màng... sắt gỗ, nhựa đều có thể dùng epoxy để bảo vệ Và bởi vì đặc tính ưu điểm vượt trội mà người ta tìm thấy được từ epoxy là: độ bám dính cao với tất cả bề mặt, khi bổ sung các ngun tố hợp kim thì epoxy là loại keo hai thành phần: thành phần epoxy có khả năng liên kết cao và thành phần hóa rắn có bổ sung các hợp kim đặc biệt và gốm, một số vật liệu còn bổ sung các cốt sợi đặc biệt Có thể nói keo epoxy dùng... hay nhiều nhóm định chức dể đóng rắn nhựa epoxy như: nhựa phenol-formaldehyl, polyamine (-NH-CO-) , ure(melamin)-formaldehyl Đóng rắn bằng hai chất đóng rắn trên thì nhựa sau đóng rắn có nhiều vòng thơm trong mạch, có độ cứng làm tăng độ bền cơ học, bền nhiệt , trong nhựa có liên kết ete, este làm cho mạch mềm, trong nhựa có nhóm OH tự do tạo nên bám dính tốt, trong nhựa có số liên kết ngang khơng nhiều... đun nóng ( 40-45 0C) 3.3.2 Sản xuất nhựa epoxy phân tử cao ( M=1500-3500 ) Điều chế bằng cách làm nóng chảy nhựa phân tử thấp với dian ở nhiệt độ 200 0C trong 1,5 – 2 giờ, với cách này thì nhựa phân tử thấp phải sạch vì vậy khơng tạo ra sản phẩm phụ nào và khơng cần rửa nhựa Trọng lượng phân tử trung bình của polymer tạo ra phụ thuộc vào tỉ lệ dian 3.3.3 Nhựa polyepoxy Tính chất δuốn [KG/cm2] δva đập . 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. LOẠI NHỰA EPOXY 1.3.1. Nhựa Epoxy nền Bisphenol - A Công thc hóa hc : CH 2 CH CH 2 OH CH 2 CH CH 2 O C CH 3 CH 3 O O O CH 2 CH CH 2 O C CH 3 CH 3 O n Nhựa epoxy nền Bisphenol A là nhựa. bổ sung thêm các tính chất khác cho nhựa. 1.3.2. Nhựa Epoxy nền Bisphenol - F Công thc hóa hc : Nhựa epoxy nền Bisphenol F có cấu trúc tương tự nhựa epoxy nền Bisphenol A, tuy nhiên