Головна

епоксидні

  1.  епоксидні

Епоксидні (ЕП) матеріали готують на основі епоксидних смол. Епоксидні смоли - продукти поліконденсації епіхлоргідріна з багатоатомними фенолами, спиртами, полиаминами, багатоосновними кислотами, а також продукти епоксідірованія (т. Е. Введення епоксидних груп) з'єднань, що містять не менше двох подвійних зв'язків. Епоксидні смоли, що є продуктами взаємодії дифенилолпропана і епіхлоргідріна різної молекулярної маси (від 600-900 - рідкі смоли до 900-5000 - тверді смоли), не здатні при висиханні не тільки на холод, але і при нагрівається утворювати лакофарбові покриття з необхідними фізико механічними та експлуатаційними властивостями. Для зшивання епоксидних смол і отримання полімерного покриття в епоксидні лакофарбові матеріали додають затверджувачі або модифікують смоли, здатні взаємодіяти з реакціоіноспособнимі групами епоксидної смоли.

Найбільшого поширення набули так звані діанові епоксидні смоли.

Діанові епоксидні смоли (наприклад, ЕД-16, ЕД-20, Е-23, Е-40, Е-41, Е-45 і ін.) - В'язкі рідини жовтого кольору, розчинні в ацетоні і толуолі, а також тверді речовини жовтого або коричневого кольору, розчинні в суміші толуолу і бутанолу.

Епоксидні діанові смоли підрозділяються по молекулярній масі на низькомолекулярні (300-900), середньомолекулярні (900-2000) і високомолекулярні (2000-4300). Діанові смоли самі по собі утворюють термопластичні м'які неміцні покриття. Щоб уникнути цього їх отверждают амінами, їх адуктів з епоксидною смолою, поліамідами, ізоціанатами багатоосновними кислотами і їх ангідридами, низькомолекулярними феноло- і аміноформальдегідних смолами.

Епоксидні олігомери, в основному, є лінійними (і вони утворюють міцні термореактивні покриття тільки після затвердіння). Це досягається введенням спеціальних затверджувачів, що забезпечують, в певних умовах утворення поперечних зв'язків. Отверждение відбувається по реакционноспособним групам олигомера - епоксидним і гідроксильних.

Однокомпонентні епоксидні лакофарбові матеріали гарячого затвердіння складаються з епоксидних смол і розчинників з додаванням модифікуючих смол, прискорювачів затвердіння і різних інших добавок, а також пігментів і наповнювачів (для наповнених ЛФМ).

Для отримання двокомпонентних матеріалів використовують переважно низькомолекулярні (600-900) і середньомолекулярних (1000-2000) епоксидні смоли, які характеризуються відносно високим вмістом епоксидних груп. Значно рідше в двокомпонентних системах використовуються високомолекулярні епоксидні смоли з молекулярною масою 2500-5000.

Епоксидні смоли, які мають в своєму складі реакційно здатні групи двох типів - епоксидні і гідроксильні, здатні взаємодіяти на холоду з амінами, поліамідами, ізоціанатами, а при нагріванні - з сполуками, що містять карбоксильні, алкоксильной, гідроксильні групи, з утворенням полімерів сітчастої структури, що призводить до отверждению покриттів.

Наявність в макромолекулі смоли сильно полярних вторинних гідроксильних груп, рідко розташованих уздовж ланцюга, надає епоксидним покриттям поряд з високою адгезією хорошу еластичність. Відсутність в макромолекулі складноефірного зв'язку, наявної в макромолекулах більшості поліконденсаційних плівкоутворюючих, забезпечує високу водо- і хімічну стійкість покриттів, особливо до лугів.

Для отримання однокомпонентних епоксидних матеріалів гарячого затвердіння переважно застосовуються високомолекулярні епоксидні смоли з молекулярною масою 2500-5000. Високомолекулярні смоли відрізняються підвищеним вмістом гідроксильних груп (понад 5%) і низьким вмістом епоксидних груп (менше 3%), а також високою температурою плавлення (до 150 ° С). Отверждение цих матеріалів відбувається в результаті взаємодії гідроксильних і епоксидних груп епоксидної смоли з реакційноздатними групами модифікують смол при 140-200 ° С. При цьому утворюється полімерне покриття сітчастої структури.

Затверджувачі.По механізму дії все отвердители можна розділити на дві групи: що зшивають отвердители і каталізатори.

Можливо затвердіння епоксидних матеріалів при знижених (до -15 ° С) або підвищених (60-180 ° С) температурах, в залежності від типу затверджувача. Як затверджувачів використовують поліаміни, багатоосновні кислоти та їх ангідриди, багатоатомні феноли (феноло-, мочевино- або меламіно-формальдегідні смоли), ортофосфорну кислоту, а також третинні аміни, комплекси BF3 і ін. Відмітна особливість епоксидних смол при затвердінні - відсутність виділення летких речовин і мала усадка (0,1-3%).

поліаміни надають покриттям твердість і міцність плівки і високу стійкість до кислот і лугів. Вони дуже летких і реактивні, тобто мають малу живучість і час затвердіння. Вони реагують з двоокисом вуглецю і вологою повітря з утворенням амінокарбомітов, іменованих терміном «аминного почервоніння». Ці білі продукти повинні бути видалені до нанесення наступного шару до ступеня, поки не перестануть відчуватися на поверхні як злегка липкі ділянки, іменовані «Аміна запотівання».

Затверджувачі аминного типу: сполуки, які мають не менше двох вільних аміногруп. Переважно протікає реакція між аміногрупою затверджувача і епоксидної групою отверждаємого олигомера. З меншою швидкістю проходить взаємодія з вторинним атомом азоту. Затверджувачі аминного типу отверждают епоксидні олігомери при температурах від 0 до + 150 ° С.

Як аліфатичних поліамінів використовуються наступні з'єднання: гексаметилендиамін H2N (CH2)6NH2, Діетілентріамін H2N (CH2)2-NH- (CH2)2-NH2 (ДЕТА), поліетиленполіамін H2N (CH2CH2NH)n(CH2)2NH2 (ПЕПА), триетилентетрамін (NH2CH2CH2NHCH2) (Дельта), поліетиленімін, поліалліламін і ін.

Ці отвердители отверждают епоксиди при звичайній температурі, але при цьому утворюються покриття низької якості; іноді спостерігається їх помутніння. Більш тверді і хімічно стійкі покриття утворюються при нагріванні.

Співвідношення між епоксидним олігомером і Амін затверджувачем має бути стехіометрічним, але з огляду на летючість поліамінів, зазвичай їх беруть в надлишку. При великому надлишку поліаміну знижується стійкість покриття до воздейтствію води, солей і кислот. З огляду на високу активність аліфатичних поліамінів життєздатність композицій при 15-20 ° С становить всього 1-3 години. Тому такі отвердители слід вводити вводити в епоксидний олігомер безпосередньо перед використанням ЛФМ.

Для затвердіння епоксидів при негативних температурах (до -15 ° С), а також в умовах підвищеної вологості може бути використаний продукт взаємодії фенолу, формальдегіду і етілендіаміна, наприклад - АФ-2.

Недолік аліфатичних поліамінів - летючість і токсичність.

Поліаміди дещо простіше в застосуванні, ніж поліаміни. Вони мають достатню живучість і більш прості вимоги по змішуванню. Основа і затверджувач після змішування вимагають певного часу індукції до нанесення. Такі покриття також володіють високою в'язкістю. Застосовуються для холодного і гарячого затвердіння продукти взаємодії полімеризованих жирних кислот, рослинних масел і поліетиленполіамін. Вони також використовуються в якості пластифікуючих агентів в епоксидних компаундах і ЛФМ. Надають хорошу стійкість до ароматичних і аліфатичних розчинників, олив, воді, розчинів солей і перепадів температур.

поліізоціанати застосовують як в епоксидних, так і в поліуретанових покриттях. Реакція протікає досить швидко, визначаючи тим самим малу живучість і короткий час полімеризації. Тверда плівка має хорошу еластичність і бар'єрні захисні властивості. Ізоціанати реагують з водою, тому фарби, використовують такий затверджувач, чутливі до води.

При затвердінні епоксидних смол Поліізоціонат відбувається взаємодія ізоціанатних і гідроксильних груп смоли з утворенням поліуретанової зв'язку. Тому застосування ізоціанатів доцільно для затвердіння твердих епоксидних смол з молекулярної масою більше 1000, що містять велику кількість гідроксильних груп.

Застосування ізоціанатних отвердителей забезпечує епоксидним покриттям хороший блиск, високу вологостійкість, кислотостійкість і хорошу адгезію. До впливу лугів ці покриття мають знижену стійкість.

Сушка при 80-100 ° С забезпечує якісні покриття, а крім того підвищена термосушка забезпечує кращу адгезію епоксидних смол до матеріалів (за рахунок розрідження і лучще растекаемости смол). Розчинники: кетони, ефіри і ароматичні вуглеводні. Плівки мають високу адгезію до металів, скла, бетону і до інших матеріалів, механічною міцністю, твердістю, водостійкістю, стійкістю до концентрованих гарячим лугів і слабких кислот, хорошими діелектричними показниками.

Лаки на основі епоксидних смол, які тверднуть речовинами, що реагують з епоксидною смолою при кімнатній температурі, нестабільні при зберіганні. Їх поставляють у вигляді двох розчинів (один містить затверджувач, інший - інші компоненти), що змішуються безпосередньо перед нанесенням лаку. До таких епоксидним лакам відносяться: лаки, отверждающиеся діполіамінамі, низькомолекулярними поліамідами (тривалість затвердіння 4-6 год при 18-20 ° С або 1,5-2 ч при 120 ° С); лаки на основі епоксидної смоли, модифікованої алкідної смолою, пластифікованої тіоколом і отверждающей ізоціанатами (ці епоксидно-уретанові лаки можуть бути отверждаясь при температурі нижче 0 ° С).

Стабільні при зберіганні епоксидні лаки, що містять всі необхідні компоненти (однопакувальний лаки), отримують при використанні в якості затверджувача феноло-, мочевино- або меламиноформальдегидной смоли. Тверднуть такі лаки тільки при 160-200 ° С (25-30 хв). Основою однопакувальний лаків служать також епоксиефіри - продукти взаємодії епоксидної смоли з жирними кислотами, що висихають рослинних масел, наприклад лляної (тверднуть за 24 год при 18-20 ° С або за 1 год при 150 ° С; в першому випадку до складу лаку вводять сикатив, у другому - меламиноформальдегидной смолу).

Епоксидні пігментовані матеріали володіють термостійкістю до 150-160 ° С (в залежності від природи і термостійкості пігментів і наповнювачів) і короткочасно до 250 ° С.

Епоксидні смоли застосовуються як адгезиви для металів в несилових конструкціях, а також в якості конструкційних клеїв. Залежно від кількості затверджувача величина адгезії епоксидних смол зазвичай змінюється по кривій з максимумом. При малому вмісті затверджувача адгезія обумовлена ??взаємодією з поверхнею металу вільних епоксидних груп. Зі збільшенням кількості затверджувача число вільних епоксидних груп зменшується. У зв'язку з цим можливе додавання епоксидних смол в сумісні з ними полімерні фарби для збільшення адгезії. Епоксидна група сприяє підвищенню адгезії особливо ефективно в умовах, що сприяють розкриттю епоксидного кільця (при введенні речовин, що містять активні атоми водню, наприклад бензидина). Розкриття етіленоксідного циклу супроводжується утворенням хімічних зв'язків з окисної плівкою металу.

Епоксидні смоли, як полімери містять полярні групи, здатні до утворення водневих зв'язків з поверхневими гидроксилами силікатних скляних поверхонь (на склі, що містить катіони металів різного ступеня окислення і кремнійкіслородную сітку.

Затверджувачі на основі масла горіхів Кешью. Ці отвердители розроблені «Carbolite Corporation» і мають власні гібридні назви (з назв органічних радикалів): Феналкаміни і Феналкаміди. Матеріали розроблені на основі Карданола, отриманого з масла горіхів Кешью.

Феналкаміни (фенол-алкіл-аміни) - алифатический амін реагує з епоксидів під воздействіемкаталітіческого ефекту фенольной групи і ненасиченої бічного ланцюга. Феналкаміни забезпечують високу адгезію і швидке низькотемпературне затвердіння. Матеріали низковязкие і забезпечують хорошу водостійкість і еластичність покриттів, а також підвищену корозійну стійкість. Розчинники - спирти, кетони, ароматичні сполуки, ксилол.

Феналкаміди (фенол-алкіл-аміди) - поєднує в собі переваги поліамідів і феналкамінов. Можуть застосовуватися в різних лакофарбових системах на основі епоксидів і поліуретанів в широкому діапазоні температур (до -10). Забезпечують хорошу адгезію до непідготовленим і вологих поверхнях, а також чудову корозійну стійкість. Покриття виходить глянцевим, без дефектів, навіть при формуванні при несприятливих умовах.

Модифікатори. В якості модифікаторів для епоксидних лакофарбових систем, отверждаємих на холоду, використовують бітумні смоли, низькомолекулярні тіоколи, дівінілацетіленовие смоли. Введення модифікаторів дозволяє поліпшити деякі властивості покриттів і зменшити витрату дорогої епоксидної смоли.

Для отримання однокомпонентних епоксидних матеріалів гарячого затвердіння в якості модифікуючих смол застосовують фенолоформальдегідні, меламіноформальдегідні і карбамидоформальдегидние, які містять гідроксильні, алкоксильной (метілольних) та інші групи, здатні взаємодіяти з реакційноздатними групами епоксидної смоли.

Розчинники. Епоксидні смоли добре розчиняються в кетонах, ацетат, ефірах гликолей, спиртах, хлоровмісних розчинниках. В ароматичних вуглеводнях (толуол, ксилол) розчиняються тільки низькомолекулярні рідкі смоли, В аліфатичних вуглеводнях (уайт-спірит, бензин) епоксидні смоли не розчиняються.




 Водорозчинні Алкід |  АКРИЛОВІ |  АКРИЛОВІ Однокомпонентних МАТЕРІАЛИ |  АКРИЛОВІ ДВОКОМПОНЕНТНІ МАТЕРІАЛИ |  поліефірних |  поліімідного |  ПОЛІУРЕТАНОВІ |  ДВОКОМПОНЕНТНІ ПОЛІУРЕТАНОВІ МАТЕРІАЛИ |  Однокомпонентні поліуретанові МАТЕРІАЛИ |  Однокомпонентні поліуретанові лаки та емалі, отверждаемие вологою повітря. |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати