1.3. LỚP PHỦ POLYME NANOCOMPOZIT BẢO VỆ CHỐNG ĂN MỊN
1.3.2.2. Đĩng rắn nhựa epoxy
Epoxy là nhựa nhiệt dẻo nên khơng thể chuyển sang trạng thái nĩng chảy, khơng hịa tan. Do đĩ để lớp phủ cĩ tính chất cơ lý tốt cần phải thêm các chất đĩng rắn phù hợp. Tuy nhiên việc đĩng rắn epoxy khơng giống như trường hợp đĩng rắn nhựa phenol formandehyt hay amin formandehyt, mà tương tự như hiện tượng lưu hĩa cao su, tức là cĩ thể tạo thành vật liệu mềm dẻo và co giãn tốt.
Nhựa epoxy cĩ thể đĩng rắn với các chất chứa nhĩm chức cĩ khả năng phản ứng với nhĩm epoxy như các nhĩm: –OH, –COOH, –NH2 ... Trong đĩ, các chất amin được sử dụng nhiều nhất để đĩng rắn nhựa epoxy.
Việc lựa chọn chất đĩng rắn cho nhựa epoxy phụ thuộc vào:
- Tính chất gia cơng tốt trong hệ chưa đĩng rắn như: độ nhớt thấp ở nhiệt độ gia cơng, thời gian gel, nhiệt lượng của phản ứng và độ độc hại.
- Thời gian và nhiệt độ đĩng rắn.
- Những tính chất cơ, lý, điện hĩa của hệ đĩng rắn. - Giá thành.
Đĩng rắn bằng amin và polyamit (đĩng rắn nguội)
- Đĩng rắn bằng amin mạch thẳng (chủ yếu là các ankylen amin khơng biến tính như: dietylen triamin DETA NH2CH2CH2NHCH2CH2NH2)
Hình 1.8. Sơ đồ đĩng rắn epoxy bằng amin mạch thẳng.
+ Quá trình đĩng rắn xảy ra rất nhanh ngay ở nhiệt độ thường và tỏa nhiệt. Thời gian đĩng rắn 1 - 2 giờ, nếu thêm dung mơi loại xeton thì thời gian đĩng rắn là 24 - 48 giờ.
+ Lượng amin cho vào phải tính tốn chính xác sao cho một nguyên tử hidro hoạt động của nhĩm amin tương ứng với một nhĩm epoxy vì nếu dư amin thì các nhĩm epoxy sẽ kết hợp với các amin và hạn chế khả năng tạo thành cấu trúc khơng gian (các nguyên tử hiđro hoạt động trong một phân tử khơng phản ứng hết). Cịn nếu thiếu amin thì cấu tạo mạng lưới thưa thớt, kém chặt chẽ.
+ Các amin thấp phân tử độc, dễ bay hơi. Để khắc phục người ta thường dùng loại đĩng rắn là sản phẩm ngưng tụ giữa epoxy và amin. Khi dùng loại này (amin biến tính) thì phản ứng xảy ra vừa phải, ít tỏa nhiệt và lượng chất đĩng rắn
số khi chọn tỷ lệ và do trọng lượng phân tử lớn nên ít ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của nhựa).
- Đĩng rắn bằng amin thơm
Quá trình đĩng rắn xảy ra chậm hơn và chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao, màng sơn chịu nhiệt, bền cơ học, cách điện tốt hơn so với màng sơn đĩng rắn bằng amin mạch thẳng ở nhiệt độ thường.
- Chất đĩng rắn là polyamit phân tử thấp (ví dụ sản phẩm đa tụ của amin thơm hoặc thẳng với dime, trime của axit béo dầu khơ –NH–CO–).
Cĩ thể đĩng rắn ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ cao. Lượng polyamit thêm vào từ 40 - 100 % lượng nhựa epoxy. Hàm lượng này cĩ ảnh hưởng đến tốc độ đĩng rắn và tính chất của màng sơn. Polyamit làm cho màng sơn co giãn, bền va đập, nhựa epoxy làm màng sơn cứng rắn và bám dính tốt.
Sản phẩm sau quá trình đĩng rắn cĩ cấu trúc mạng lưới khơng gian nên cĩ độ bền cơ học cao. Phản ứng đĩng rắn là phản ứng cộng, khơng cĩ sản phẩm phụ nên độ co ngĩt của sản phẩm thấp.
Đĩng rắn bằng axit
Chúng cĩ thời gian gel hĩa dài, độ nhớt thấp và hoạt tính thấp (nếu khơng cĩ xúc tác). Phản ứng xảy ra ở 200 oC. Giai đoạn đầu nhanh hơn giai đoạn sau và cĩ khuyết điểm là tách nước. Để khắc phục thường sử dụng các anhydric axit dicacboxylic: AM (anhydrit maleic), AP (anhydrit phtalic). Tuy nhiên anhydric maleic cứng, dịn và đọ bền kém hơn anhydric phtalic.
Các loại đĩng rắn khác
Ngồi hai loại chất đĩng rắn phổ biến là amin và axit người ta cịn dùng một số chất sau:
- Nhựa phenolfomandehit hàm lượng 50%. Phản ứng đĩng rắn ở 175 oC (phản ứng đĩng rắn do nhĩm epoxy + hydroxyl của phenol)
- Nhựa urefomandehit, melamin fomandehyt. Đĩng rắn ở 150 oC - 200 oC. Nhờ cĩ nhĩm epoxy mà sản phẩm cĩ độ bám dính cao trên bề mặt kim loại, cĩ 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 rất thích hợp để chế tạo lớp bọc lĩt bảo vệ thiết bị chống ăn mịn hố chất.