- Epoxy được ứng dụng trong 5 lĩnh vực chính: sơn phủ, keo dán, composite, vật liệu cách điện, lĩnh vực xây dựng.
3.1.1. Sơn - Lớp phủ:
- Tổng lượng epoxy bán ra thị trường trên toàn thế giới năm 1994 vào khoảng 200 triệu tấn, trong đó, hơn nửa số lượng sử dụng làm sơn, lớp phủ [1]
- Đối với ứng dụng lớp phủ, người ta thường sử dụng hai dòng sản phẩm: epoxy gốc nước và epoxy gốc dung môi, tuỳ vào nguồn gốc sản xuất hay thành phần hoá học mà mỗi sản phẩm có đặc điểm khác nhau. Nhưng nhìn chung, chúng đều mang các tính chất: chịu va đập, chịu mào mòn, chịu uốn, nén, không sinh bụi và chống bám bụi, dễ vệ sinh. Do đó, hệ thống phủ nay hoạt động khá tốt trong môi trường làm việc yêu cầu vệ sinh cao và chịu cường độ như nhà xưởng công nghiệp, nhà máy sản xuất-lắp ráp ô tô, nhà máy hoá chất, dược phẩm, thực phẩm, bệnh viện. [10]
- Hạn chế của việc kiểm soát ô nhiễm môi trườngđã thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống sơn nước, sơn rắn hay sơn không dùng dung môi. Khi đó, nhựa epoxy gốc và chất đóng rắn được phối trộn thành sơn dạng bột và sử dụng bằng cách phun hoặc áp dụng kỹ thuật tầng sôi, điều này đã được chú trọng phát triển bởi 2 yếu tố thân thiện với môi trường: về cơ bản không có khí thải khi gia nhiệt đóng rắn và bột sơn được thu hồi khá dễ dàng để tái chế. Những loại sơn mới như vậy hoàn toàn thích ứng với các công nghệ phun sơn mới, kỹ thuật đóng rắn cũng phát triển theo nhanh chóng, điển hình như phương pháp đóng rắn sử dụng năng lượng bức xạ tử ngoại. [1]
- Với tính kết dính và khả năng kháng nước tuyệt vời, epoxy rất lý tưởng để sử dụng trong ngành đóng tàu, hàng hải, dùng làm lớp lót chính cho tàu chất lượng cao hoặc phủ bên ngoài vỏ tàu (gel-coat) thay cho polyeste dễ bị thuỷ phân. Do epoxy khi đóng rắn không có nhóm este nên kháng nước tôt, hơn nữa, do chứa 2 vòng thơm ở vị trí trung tâm nên nhựa epoxy chịu ứng suất cơ và nhiệt cao hơn.[11]
3.1.2. Keo dán. [1]
- Theo một thống kê, năm 1980 đã sản xuất được 8 triệu tấn sản phẩm keo epoxy, lượng sản phẩm tăng lên 18 triệu tấn năm 1994. Nhờ khả năng đóng rắn không bay hơi, độ co ngót rất thấp, độ bền kéo cực kỳ tốt làm cho epoxy trở thành loại keo dán hàng đầu, nó được sử dụng nhiều nhất trong các chi tiết máy bay.[1]
+ Năm 1978, quân đội Hoa Kỳ đã tiến hành một chuyên đề nhằm xác định rằng keo epoxy có thay thế được kỹ thuật tán đinh truyền thống hay không trong việc lắp ráp máy bay. Toàn bộ cấu trúc thân máy bay với kích thước 5,5x13m được gắn kết băng keo epoxy với độ bám dính cực đại đã trải qua khâu kiểm tra hoàn hảo. Từ đó, chương trình được phê chuẩn cho công nghệ thiết kế máy bay mới với việc dùng nhiều keo dán hơn trong các cấu trúc cơ bản. [1]
- Trong công nghiệp tự động hoá, một vài hệ số kỹ thuật được nâng cao khi thay thế phương pháp hàn, tán đinh bằng liên kết keo. Các chi tiết sử dụng keo trên xe hơi, xe tải hay xe buýt giảm được tiếng ồn và loại trừ được những chất liệu độc hại nếu dùng kỹ thuật hàn ( như chì). Kỹ thuật dán keo hoàn toàn đáp ứng được các hỏng hóc, yêu cầu an toàn và giảm trọng lượng nên tăng được hiệu quả sử dụng nhiên liệu. [1]
3.1.3. Vật liệu cách điện. [1]
- Với điện trở suất cao, hệ số tổn thất tương đối thấp, cho phép mở rộng phạm vi sử dụng của epoxy trong công nghiệp điện, điện tử. Epoxy dùng phủ và mạ cho điện trở, bộ ngắt mạch, cuộn cảm… Ở Châu Âu, chất liệu epoxy thậm chí còn vượt trội chất liệu sứ trong các máy biến áp cỡ lớn, bộ chuyển mạch và tấm cách điện cao áp.[1]
- Tại Mỹ, epoxy được dùng làm vật liệu cách điện sử dụng trong thanh cái thay cho vật liệu Mylar (thương hiệu của Dupont Corp, – bản chất polyester). Đặc tính của sản phẩm Epoxy Class B là độ bền cách điện rất cao (điện áp lên tới 11kV), được kết dính với thanh cái thông qua quá trình nhúng nóng. Công nghệ sản xuất thanh cái này chỉ mới xuất hiện ở các nước tiên tiến, nhưng triển vọng phát triển là rất lớn. Người ta tiến hành các thử nghiệm trên thanh cái Epoxy, đem so sánh với vật liệu Mylar như sau:
+ Test lão hoá (thời gian sống) với điều kiện 900VAC, 160C, 1200 giờ (10 tuần, mỗi tuần 120 giờ liên tục). Điều kiện tương đương với thanh cái hoạt động liên tục 50 năm tại điện áp bình thường (toàn tải, nhiệt độ môi trường tối đa)
•PVC chịu được 72 giờ (~ 3 năm)
•Mylar chịu được 540 giờ (~ 22,5 năm)
•Epoxy chịu được 1200 giờ (~ 50 năm)
+ Khả năng chịu nước: Ngâm thanh cái Epoxy 1000 giờ trong nước, lấy ra, test khả năng cách điện và chịu điện áp cao, vẫn hoạt động tốt, đối với hệ Mylar không có tính năng này.
+ Test chịu va đập:
•PVC 30 (pound/inch²)
•Mylar 40 (pound/inch²)
•Epoxy 150 (pound/inch²)
(Nguồn: Dựa trên tài liệu tổng hợp từ tài liệu của các hãng sản xuất: GE Spectra – Technical data, SIEMENS Sentron USA, Epoxy technical sheet – HENKEL).
3.1.4. Ứng dụng trong xây dựng - Vật liệu composite
- Ngành xây dựng sử dụng nhiều ứng dụng epoxy: keo dán, composite, lớp phủ và đặc biệt là kết cấu đúc dùng cho những vị trí chịu cường độ cao, ứng suất lớn.
+ Đúc chuyển nhựa là phương pháp hữu dụng để đúc epoxy dạng lỏng. Một số sản phẩm đặc trưng của phương pháp này như cánh quạt helit, cánh quạt công nghiệp, thanh dầm đỡ.[1]
+ Sản phẩm đúc và các chất bao phủ epoxy đã được phát triển dựa trên khái niệm hệ thống phân tán đồng thời. Ví dụ hệ thống dựa trên cơ sở epoxy và poly (n-butylacrylate). Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là sản phẩm đúc cải thiện được khả năng chống nứt.[1] Ứng dụng tiêu biểu cho kết cấu đúc này như giá đỡ cho khớp quay của giàn khoan thăm dò dầu khí, bơm chịu axit, vỏ bọc cho tàu biển,…[1]
- Nhờ đặc tính đàn nhớt cao, epoxy có thể kết hợp với nhiều loại sợi, từ sợi thiên nhiên đến sợi tổng hợp, đôi khi cũng có thể gặp epoxy kết hợp với trấu, bột gỗ, rơm rạ…
- Trong xây dựng hạ tầng, ngoài việc sử dụng keo dán, lớp phủ, người ta còn dung composite epoxy với cùng mục đích bảo vệ và tạo mặt bằng chịu cường độ, hoá chất. Ví dụ sàn epoxy – sợi thuỷ tinh dùng trong bể bơi, nhà máy hoá chất, xưởng giấy, bể chứa nước thải. Sử dụng epoxy loại không dung môi, mặt nền tạo ra có độ căng giãn cao, chịu nến, chịu va đập, chịu nước rất tốt và có thể ngâm nước trong thời gian dài.
- Composite epoxy cao cấp được dùng nhiều trong các phương tiện giao thông.[8]
+ Các bộ phận bằng composite epoxy – sợi carbon trong thân máy bay AV–8B. + Composite sợi thuỷ tinh–epoxy gia công thành thân tàu đánh cá, guông quay trong thiết bị xử lý nước thải. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Composite sợi Kevlar/epoxy làm các bộ phận của xe trượt tuyết, mái chèo cho thuyền đua.[8]
3.2. Tình hình ở Việt Nam.
- Ở Việt Nam, cùng với sự phát triển của Công nghiệp hoá – Hiện đại hoá, nhiều lĩnh vực trong công nghiệp – xây dựng – đời sống cũng phát triển theo hướng mở rộng hơn, theo đó, nhu cầu sử dụng các sản phẩm epoxy nói riêng và polymer nói chung luôn không ngừng lớn mạnh. Đối với sản phẩm từ epoxy, quy mô và nhu cầu sử dụng ở Việt Nam càng ngày càng nhiều hơn.
- Sản phẩm từ epoxy có thể gặp ở rất nhiều lĩnh vực của xã hội, chúng được dùng làm sơn dân dụng, sơn công nghiệp, lớp bọc công nghiệp, phủ nền, sản phẩm đúc, vật liệu xây dựng, vv… Một số ví dụ thực tế như sau:
+ Sàn công nghiệp nền epoxy tại Nhà máy nhiệt điện Uông Bí – Quảng Ninh, Nhà máy Dược Nam Hà – Nam Định, Chi nhánh Công ty TNHH Siemens – Bình Dương, Nhà máy thực phẩm Orion Vina; nền phủ epoxy tại Bệnh viện Nhi Đồng 2 theo Dự án vì Cộng Đồng…
+ Công trình cầu đầu tiên tại Việt Nam được tăng cường khả năng chịu lực sử dụng sợi carbon (dạng tấm)/keo epoxy là cầu Trần Thị Lý (TP. Đà Nẵng). Sau đó phương pháp này còn được áp dụng cho cầu Lồi – Nghệ An (sử dụng sợi thuỷ tinh), cầu Ô Sông – Quãng Ngãi; cầu Văn Thánh, cầu Trà Nóc – TP.HCM. Các loại sợi gia cường và keo epoxy không khó tìm và rất nhiều hãng có khả năng cung cấp tại Việt Nam với giá cả cạnh tranh. Tuy nhiên, các keo epoxy sử dụng tại Việt Nam hầu hết có độ nhớt cao, khó đồng nhất và phụ thuộc trình độ thao tác của công nhân, keo yêu cầu độ ẩm bề mặt bê tông phải thấp.[13] Ví dụ: keo Epoxy của hãng Sika yêu cầu độ ẩm ≤ 4%, hãng Fischer yêu cầu ≤ 10%.
Từ đó kiến nghị lựa chọn loại vật liệu phù hợp, sử dụng các loại keo Epoxy có thể dán trên bề mặt có độ ẩm cao, dễ kiểm soát chất lượng (vì khí hậu Việt Nam thường có độ ẩm rất cao), keo có độ nhớt thấp. [13]
+ Theo bài báo “Người Việt chế tạo tàu ngầm” (tác giả Đình Sơn), kỹ sư Phan Bội Trân, người từng làm việc nhiều năm cho hãng Comex của Pháp (chuyên đóng tàu ngầm và các thiết bị lặn) và các hãng chế tạo composite ở Châu Âu. Năm 2006, ông trở về nước và chế tạo thành công tàu ngầm mini với toàn bộ phần vỏ làm bằng composite trên nền epoxy.[12] Nhờ phần vỏ bằng composite nên tàu nhẹ hơn, di chuyển nhanh hơn, đặc biệt không phản xạ tia điện từ; hơn nữa nền nhựa epoxy có khả năng bền nước rất tốt. [12]
- Qua một vài ví dụ tiêu biểu trên, có thể thấy quy mô sử dụng epoxy là không nhỏ, hầu hết các sản phẩm epoxy đều là hàng ngoại nhập, do trong nước chưa hề có cơ sở sản xuất epoxy nào theo quy mô công nghiệp, sản phẩm nhập ngoại từ các hãng sản xuất lớn trên thế giới như 4Oranges, ALEX, DULUX, JOTUN… và các quốc gia Hoa Kỳ, Ý, Trung Quốc, Thái Lan…
- Cùng với sự phát triển của quy mô và nhu cầu sử dụng là sự ra đời ngày càng nhiều của các đơn vị phân phối sản phẩm và thi công công trình epoxy, ví dụ Công ty TNHH Asia Paint Việt Nam, Công ty TNHH Epoxy Á Đông, Công ty Cổ Phần Sơn Tổng hợp Hà Nội SMI, Công ty Cổ Phần Dinh Việt JSC – TP.HCM… Các đơn vị này chịu trách nhiệm nhập khẩu, phân phối và thi công rất nhiều sản phẩm và công trình epoxy, họ có thể nhập khẩu thành phẩm để sử dụng ngay hoặc mua về bán thành phẩm, sau đó phối trộn theo đơn của nhà sản xuất hoặc tuỳ theo điều kiện sử dụng mà pha chế, phối trộn composite với các vật liệu và tỷ lệ khác nhau.
KẾT LUẬN
Trên đây là toàn bộ nội dung phần thuyết minh Đồ án Công nghệ I em đã thực hiện trong thời gian qua. Trong quá trình tra cứu, tìm hiểu và thu thập tài liệu để thực hiện đồ án, em đã hiểu được một số kiến thức cơ bản về nhựa Epoxy nói chung, nắm được các tính chất và ứng dụng rộng rãi của epoxy. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều nhầm lẫn và sai sót do hiểu biết hạn chế trong việc tổng hợp tài liệu tham khảo. Em xin cảm ơn sự hướng dẫn từ cô Đoàn Thị Thu Loan đã giúp em sửa chữa nhiều chi tiết sai sót, từ đó nhận biết đúng nhiều kiến thức về nhựa epoxy, tạo điều kiện nghiên cứu sâu hơn về loại sản phẩm này.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Sydney H.Goodman, Handbook of Thermoset Plastics (2nd Edition),
Raytheon Systems Co., El Segundo, California.
[2]. Ken L.Forsdyke and Trevor F.Starr, Thermoset Resin (2002), Rapra Technology Limited, UK.
[3]. M.Sc. Doan, Thi Thu Loan, Investigation on jute fibres and their composites
based on polypropylene and epoxy matrices (2006).
[4]. PGS.TS Thái Doãn Tĩnh, Hoá học các hợp chất cao phân tử, NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội.
[5]. Phan Thế Anh, Giáo trình Kỹ thuật sản xuất nhựa (2012), Khoa Hóa, Đại học Bách Khoa, ĐHĐN.
[6]. Nguyễn Thị Thanh Uyên, Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế phân xưởng sản xuất
nhựa Epoxy ED–5, năng suất 500 tấn/năm” (2007), 02H4, Đại học Bách Khoa,
ĐHĐN.
[7]. Hoàng Văn Đoàn, Đồ án tốt nghiệp “Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa Epoxy
ED–5, năng suất 7000 tấn/năm” (2005), 00H4, Đại học Bách Khoa, ĐHĐN.
[8]. TS. Đoàn Thị Thu Loan, Giáo trình vật liệu composite (2010), Đại học Bách Khoa, ĐHĐN.
[9]. http://ttvnol.com/showthread/p-1#post1
[10]. http://adongepoxy.com/css/template.css.css
[11].http://cauduongbkdn.com/f@rum/showthread.php?27583-vat-lieu- composite&s=87b0cf6ac3d3652bb6e41e0b9870849f (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[12]. Báo THANH NIÊN – Số 288(6140), Người Việt chế tạo tàu ngầm, Chủ nhật 14–10–2012.
[13]. http:// w ww.tedi.vn/home. as px?tab=8&act=news&madm=37&lang=1
[14]. http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Phenalkamine&oldid=460186817