Nhựa epoxy trong sơn Nhựa epoxy đã trở thành vật liệu công nghệ quan trọng đã được tìm thấy và ứng dụng rộng rãi trong sơn hiệu suất cao, chất kết dính và nhựa gia cố Kể từ khi có mặt trên thị trường[.]
Nhựa epoxy sơn Nhựa epoxy trở thành vật liệu cơng nghệ quan trọng tìm thấy ứng dụng rộng rãi sơn hiệu suất cao, chất kết dính nhựa gia cố Kể từ có mặt thị trường vào năm 1950, hệ nhựa epoxy sử dụng lớp phủ bảo vệ Trong lịch sử, lớp phủ bảo vệ sử dụng cuối lớn loại nhựa epoxy Mặc dù năm gần đây, ứng dụng noncoating nhựa epoxy phát triển, chất phủ chiếm khoảng nửa việc sử dụng nhựa epoxy hàng năm Lớp phủ nhựa epoxy cung cấp kết hợp độc đáo bám dính, kháng hóa chất tính chất vật lý cung cấp bảo vệ vượt trội so với mơi trường ăn mịn nghiêm trọng Chúng sử dụng rộng rãi sơn cho nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa chất, thiết bị hàng hải dàn khoan ngồi khơi tàu bn Ứng dụng quan trọng khác, nơi mà lớp phủ nhựa epoxy sử dụng bảo vệ chống ăn mịn họ đủ khả bao gồm mồi tơ, máy bay thiết bị để bảo vệ bên bên ống Nhựa epoxy nhựa nhiệt rắn chủ yếu sử dụng cho lớp lót bên bia nước giải khát lon, lon cho sản phẩm khó có chứa thức ăn bắp cải muối, nước cà chua sản phẩm thịt, dùng để lót chất kháng thùng trống Các lớp phủ sử dụng không để bảo vệ kim loại container từ ăn mòn, mà để bảo vệ sản phẩm từ bên trong, bị ảnh hưởng tiếp xúc trực tiếp với kim loại Các thành phần epoxy hệ sơn nhựa nhựa epoxy chất lưu hóa hay chất làm cứng Nhựa epoxy trung gian phản ứng chất lỏng rắn, chúng chuyển đổi thành lớp phủ cuối phản ứng với tác nhân đóng rắn (chất đóng rắn) Chất lưu hóa hoạt động cách phản ứng với nhóm cụ thể phân tử nhựa epoxy để cung cấp cho mạng polymer ba chiều, nóng khơng chảy Mặc dù loại nhựa chất lưu hóa chung cho tất lớp phủ epoxy, vật liệu khác tích hợp để đạt đặc tính lưu biến mong muốn, tốc độ lưu hóa việc thực màng phim LOẠI NHỰA Nói chung, nhựa epoxy mơ tả nhóm vật liệu thương mại có sẵn oligomeric chứa nhiều epoxy (oxirane) nhóm cho phân tử Các loại nhựa epoxy sử dụng rộng rãi sơn bisphenol A dựa nhựa epoxy Cấu trúc tổng quát hình Trong sản phẩm thương mại, giá trị n khoảng từ đến khoảng 25, trọng lượng phân tử cao loại nhựa nhiệt dẻo có giá trị n 200 lớn Khi n tăng lên, trọng lượng tương đương epoxy (EEW) tăng lên, số lượng nhóm hydroxyl Vì nhựa epoxy với giá trị n thấp thường lưu hóa phản ứng nhóm epoxy, loại nhựa với giá trị n cao lưu hóa phản ứng chức hydroxyl Nhựa có giá trị n nhỏ chất lỏng nhớt; chúng sử dụng chủ yếu lớp phủ xung quanh nhiệt độ lưu hóa, dây điện, ván sàn, cán mỏng điện, hợp chất sợi gia cố Các ứng dụng địi hỏi loại nhựa chất lỏng có dịng chảy tốt lưu hóa qua vịng epoxy Các loại nhựa n giá trị cao hơn, đặc biệt 3000 trọng lượng phân tử, thường sử dụng dung dịch tìm thấy qua ứng dụng tốt sơn chịu nhiệt Trong loại nhựa nồng độ nhóm epoxy thấp, đó, lưu hóa với vật liệu phản ứng với nhóm hydroxyl dọc theo sườn Bảng hiển thị loạt loại nhựa epoxy điển hình có sẵn với thuộc tính ứng dụng CHẤT ĐĨNG RẮN Nhựa epoxy trung gian phản ứng gồm hỗn hợp nguyên liệu oligomeric có chứa hay nhiều nhóm epoxy phân tử Để chuyển đổi loại nhựa epoxy thành sản phẩm hữu ích, phải có liên kết ngang "lưu hóa" vào mạng polymer chiều Chất liên kết, hay chất lưu hóa, đặc trưng phản ứng gây phản ứng nhóm epoxide hydroxyl nhựa epoxy Số lượng chất đóng rắn phát triển năm qua cho loại nhựa epoxy áp đảo Lựa chọn chất đóng rắn cho nhựa quan trọng nhựa bản; phụ thuộc vào yêu cầu hiệu suất màng phim hạn chế định phương pháp cụ thể ứng dụng Loại quan trọng chất đóng rắn sử dụng lớp phủ nhựa epoxy aminvật liệu chức cho sơn bền với môi trường loại nhựa amino- phenoplast cho hệ chịu nhiệt Chất đóng rắn amin- chức sử dụng cho sơn bền với mt amin béo loại nhựa epoxy, polyamit, ketimines Vật liệu chức amin làm bền loại nhựa epoxy polyaddition( cộng hợp monomer) thông qua phản ứng amin với nhóm epoxy n thường 0-1 cho loại nhựa chất lỏng với loại nhựa rắn có n giá trị cao 15 nhiều Hình 1: câu trúc lý tưởng loại nhựa epoxy bisphenol Amin loại nhựa liên kết ngang phenoplast thường ê te hóa ureformandehyt melamine-formaldehyde, ngưng tụ phenolformaldehyde Các amino- nhựa phenoplast lưu hóa cách ngưng tụ với nhóm hydroxyl sườn nhựa epoxy với loại bỏ nước rượu Các amin béo ethylene diamine (EDA), diethylene triamine (DETA), triethylene tetramine (TETA) làm chất đóng rắn phổ biến cho loại nhựa epoxy khả chúng để sẵn sàng lưu hóa nhiệt độ phịng Tuy nhiên amin béo có mối nguy hiểm định độ bazo cao chúng áp suất tương đối cao Sản phẩm cộng Epoxy/ amin, amine-terminated polyamides, ketimines, polyamine biến tính khác dẫn xuất độc hại amin béo, thường cung cấp hiệu suất xử lý lợi LỚP PHỦ NHỰA EPOXY Có số cách để phân loại lớp phủ nhựa epoxy Kể từ chất đóng rắn chia thành chất bền môi trường chất bền nhiệt Để thuận tiện cho loại sơn phủ epoxy phân loại tương tự Phần lớn chất bền mơi trường hay lớp phủ “ khơng khí – khơ” lưu hóa với polyamine polyamine bị biến đổi thường tìm thấy ứng dụng bảo trì hay sơn kiến trúc Sơn bền môi trường dựa nhựa epoxy trọng lượng phân tử thấp có thành phần nhóm epoxy cao thường lưu hóa thơng qua phản ứng nhóm epoxy Sự cộng hợp “ hai loại” sơn epoxy bền môi trường, este epoxy khô khơng khí, chuẩn bị este hóa nhựa epoxy với axit béo khơng bão hịa, khơ chế tương tự loại nhựa alkyd Trong lịch sử sơn phủ epoxy bền môi trường áp dụng khỏi dung môi, với khoảng 40% khối lượng chất rắn Tuy nhiên, với điều chỉnh hàm lượng chất hữu bay ( VOCs), xu hướng hướng sang sơn phủ có hàm lượng hữu dễ bay thấp hơn, 100% chất rắn, hệ thống đường nước Lớp phủ sơn chịu nhiệt sử dụng để hồn thiện cơng ngiệp, sơn lót tơ, thiết bị sơn lót, sơn đường ống, sơn để bia nước giải khát lon, phủ chữa khỏi cho thùng trống 1.1 Giới thiệu chung nhựa epoxy Nhựa epoxy loại nhựa tương đối mới, nhiều ngành công nghiệp ý đến Do nhựa có chứa nhóm epoxy nên gọi nhựa epoxy Nhựa epoxy điều kiện xác định có chất đóng rắn, có khả chuyển sang trạng thái nóng chảy khơng tan Oxit etylen hợp chất epoxy đơn giản nhất, có khả phản ứng lớn Trước nhận khả dễ trùng hợp tạo thành hợp chất cao phân tử Đến 1936, đưa vào sản xuất Ngồi việc sử dụng mình, nhựa epoxy cịn biến tính nhiều loại nhựa khác 1.2 Định nghĩa - Nhựa epoxy định nghĩa hệ thống polymer, oxirane vịng epoxide tham gia tổng hợp binder, hay lĩnh vực biến đổi ( đóng rắn ) - Epoxy resins trở thành loại thương mại có sẵn sử dụng nhiều công nghiệp Thực tế, phần lớn epoxies ( 85% năm 1970) dựa sản phẩm condensation bisphenol A( diphenylol propan) epichlorohydrin, có sẵn loạt trọng lượng phân tử khác Resins trọng lượng phân tử thấp chất lỏng, cao rắn - Trong CN nhựa, epoxy resins phân loại thermosetting resins, chúng sử dụng ngành cơng nghiệp sơn chất tạo màng có khả biến đổi Epoxy resins chuyển thành trạng thái thermoset phản ứng hóa học resin chất đóng rắn ( curing agent) Tùy thuộc vào chất đóng rắn phản ứng diễn nhiệt độ cao nhiệt độ phịng Resins đóng rắn không tan solvents chảy gia nhiệt 1.3 Các loại nhựa epoxy 1.3.1 Nhựa epoxy Bisphenol A CTHH: Nhựa epoxy Bisphenol A nhựa epoxy sản xuất từ Bisphenol A epichlorohydrin Sự có mặt nhóm Bisphenol A cung cấp cho loại nhựa đặc tính độ cứng cao, chống mơi trường hóa chất nhiệt độ Trong phân tử khơng chứa nhóm ester mà có nhóm ete liên kết carbon, lại tăng khả chống hóa chất cho nhựa Ngồi ra, nhóm hydroxyl nhóm epoxy đầu mạch giúp nhựa có khả thấm ướt bám dính tốt tương tác pư với loại nhựa khác Nhóm epoxy pư với nhóm amine, thiols, methylol, acid carboxylic nhóm cyanate nhóm ester isocyanate Vì pư với amin mạch thẳng amin mạch vòng, amide, nhựa amino, polyester, axit cacboxylic… pư không làm nhóm chức nhóm epoxy ban đầu mà gắn thêm loại nhóm chức vào mạch nhựa, nhờ ta bổ sung thêm tính chất khác cho nhựa 1.3.2 Nhựa epoxy Bisphenol F CTHH Nhựa epoxy Bisphenol F có cấu trúc tương tự nhựa epoxy Bisphenol A, nhiên có nhóm methylene nối hai vịng benzen thay cho nhóm isopropylidene bisphenol A, điều làm giảm thủy tinh hóa trình lưu trữ cung cấp độ nhớt thấp cho nhựa Bisphenol F Nhựa epoxy Bisphenol F KLPT thấp có độ nhớt từ 3000-8000 cps thấp so với nhựa Bisphenol A KLPT thấp độ nhớt 1100 -1600 cps Với cầu nối methylên nhóm phenolic thay cho nhóm isopropylene trog nhựa epoxy Bisphenol A, nhựa epoxy Bisphenol F có khả kết mạng cao hơn, làm cho màng phim nhựa có nhiệt độ thủy tinh hóa, khả chịu nhiệt & khả chống dung mơi hóa chất cao 1.3.3 Nhựa epoxy novolac CTHH: Nhựa epoxy novolac có khả chống hóa chất tốt có cấu trúc chặt chẽ Khi nhiệt độ cao 5000F (2600C) P = 10.000psia(69Mpa) nhựa có khả chống hóa chất tốt Nhựa novolac có độ nhớt cao ( 30.000 -500.000 cps) Trong CN sơn, nhựa novolac thường đc dùng làm sơn bột ( powder coating) Khi đóng rắn amin béo, nhựa có khả chịu hầu hết loại dung môi : ketone, chlorinated hydrocacbon, acid vô ( HCl, HF, H2SO4), dd kiềm… phải ngâm dd hàng tháng 1.4 Tính chất chung nhựa epoxy - Nhựa epoxy chứa hay nhiều nhóm epoxy vị trí cuối mạch hay lặp lặp lại cấu trúc phân tử - Nhựa điepoxy: chứa nhóm epoxy đầu mạch, điển sản phẩm ngưng tụ Bisphenol A epiclohydrin - Polyepoxy: chứa nhiều nhóm epoxy cấu trúc mạch Ví dụ: sản phẩm P.F + epiclohydrin Đặc tính chung: chịu va đập, chịu mài mịn, chịu uốn, nén, không sinh bụi chống bám bụi, dễ vệ sinh Trong hệ thống phủ hoạt động tốt môi trường làm việc yêu cầu vệ sinh cao chịu cường độ nhà xưởng CN, nhà máy sx lắp ráp oto, nhà máy hóa chất, CN, TP… Với tính kết dính khả kháng nước tuyệt vời, epoxy lý tưởng sử dụng ngành đóng tàu, hàng hải, dùng làm lớp lót cho tàu chất lượng cao hay phủ bên vỏ tàu ( gel – coat) thay cho polieste dễ bị thủy phân Do epoxy đóng rắn khơng cịn nhóm ete nên kháng nước tốt, chứa nhóm vịng thơm vị trí trung tâm nên epoxy chịu ứng suất t0 cao Nhựa epoxy thông dụng : ED-5 ED-6 Ngồi việc sd nhựa epoxy cịn biến tính với U.F, P.F, polyamin, polieste, trùng hợp với vinyl axetat Tùy vào KLPT mà nhựa epoxy chất lỏng nhớt hay chất rắn có Tnc thấp Nhựa epoxy (epiclohydrin + diphenolyl propan bisphenol A +NaOH ) ED-5 CTCT ED-6: Diepoxy (nhựa) Trọng lượng phân tử thấp chất lỏng, cao chất rắn Phụ thuộc tỷ lệ nguyên liệu mà sản phẩm thu khác nhau, có trạng thái lỏng nhớt đến rắn, có KLPT, đương lượng epoxy khác nhau, nấu tỷ lệ epiclohydrin: dian > > KLPT epoxy < < Nhựa epoxy hỗn hợp đồng đẳng polymer, KLPT thành phần phân tử: Nhựa epoxy ngun chất khơng có tính chất đặc biệt, ko dùng riền mà thường kết hợp với: + chất biến tính: sd axit béo of dầu thực vật ( este hóa epoxy), đồng trùng hợp với hợp chất vinyl, đồng trùng hợp với styren + Đóng rắn nhựa epoxy: axit, bazo, anhydrit, amin gây pư trùng hợp, tạo nên tính chất q, đặc biệt chất kết dính Sau đóng rắn sản phẩm có cấu trúc khơng gian mạng lưới nên độ bền học cao, khơng có sản phẩm phụ nên co ngót sp Nhóm epoxy có độ bám dính cao bề mặt kim loại, ổn định hóa học bền hóa chất Sơn sở nhựa epoxy có khả bảo vệ chống ăn mòn cao, làm việc lâu dài nơi tiếp xúc với nước hóa chất THƠNG TIN AN TỒN Epoxy vật liệu an toàn đại đa số người sư dụng, nhiên cần ý số điều sau đây: - Bảo quản epoxy t0 thấp, tránh xa tầm tay trẻ em Hầu hết người tiếp xúc với epoxy mà ko găp vấn đề sức khỏe Tuy nhiên số bị dị ứng với epoxy Đây dị ứng thường, để tránh cần mang găng tay, bảo hộ lao động tránh không để epoxy lỏng tiếp xúc với da mắt - Khi tay chân bạn bị dính epoxy ko nên dùng loại hóa chất để tẩy rửa mà nên dùng dấm ăn Tuy nhiên dấm ăn tốt dùng rửa tay chân Muốn rửa dụng cụ dùng acetone - Epoxy chưa đóng rắn chất xúc tác xem hóa chất gây ƠN trước bỏ epoxy thừa vào thùng rác ta phải gói kỹ nilong - Epoxy chưa đóng rắn khơng dễ gây cháy, hóa chất pha lỗng rửa epoxy acetone dễ cháy ... khác Resins trọng lượng phân tử thấp chất lỏng, cao rắn - Trong CN nhựa, epoxy resins phân loại thermosetting resins, chúng sử dụng ngành công nghiệp sơn chất tạo màng có khả biến đổi Epoxy resins. .. thùng trống 1.1 Giới thiệu chung nhựa epoxy Nhựa epoxy loại nhựa tương đối mới, nhiều ngành công nghiệp ý đến Do nhựa có chứa nhóm epoxy nên gọi nhựa epoxy Nhựa epoxy điều kiện xác định có chất đóng... trường dựa nhựa epoxy trọng lượng phân tử thấp có thành phần nhóm epoxy cao thường lưu hóa thơng qua phản ứng nhóm epoxy Sự cộng hợp “ hai loại” sơn epoxy bền môi trường, este epoxy khô không