|
ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ
Эпоксидную смолу синтезируют взаимодействием эпихлогидрина
(ЭХГ) с дифенилолпропаном (диан, ДФП). При нагревании ДФП с
ЭХГ происходит взаимодействие эпоксигрупп ЭХГ с гидроксильными
группами ДФП:
92
H
2
C
Cl
H
C
CH
2
O
+
C
CH
3
CH
3
HO
OH
2
H
2
C
Cl
H
C
H
2
C
OH
C
CH
3
CH
3
O
O
H
2
C
H
C
OH
CH
2
Cl
ДФП
ЭХГ
(I)
Присутствие неорганических оснований (например,
N a O H
) уско-
ряет эту реакцию. Образующийся дихлоргидринглицериновый эфир
ДФП (I) содержит две вторичные гидроксильные группы. В щелочной
среде происходит быстрое отщепление хлороводорода, образуется
диглицидиловый эфир ДФП (II) с новыми концевыми эпоксигруппа-
ми:
H
2
C
Cl
H
C
H
2
C
OH
C
CH
3
CH
3
O
O
H
2
C
H
C
OH
CH
2
Cl
+ 2 NaOH
H
2
C
H
C
H
2
C
C
CH
3
CH
3
O
O
H
2
C
H
C
CH
2
O
O
+ 2 NaCl
2 H
2
O
+
(II)
При дальнейшем взаимодействии ЭХГ и ДФП с диглицидиловым
эфиром ДФП образуется линейная олигомерная эпоксидиановая смола
общей формулы:
H
2
C
H
C
H
2
C
C
CH
3
CH
3
O
O
H
2
C
H
C
H
2
C
O
OH
C
CH
3
CH
3
O
O
H
2
C
H
C CH
2
O
n
Где
2
7
n
.
Эпоксидные смолы имеют концевые эпоксигруппы и вдоль цепи
вторичные гидроксильные группы. С увеличением степени поликон-
денсации
n
ЭС превращаются из вязких продуктов в полутвердые и
хрупкие материалы.
Эпоксисоединения отличаются большой реакционной способно-
стью. Они реагируют со многими веществами, содержащими подвиж-
ные атомы водорода (фенолами, спиртами, аминами, кислотами и
93
т.п.). В качестве отвердителя наиболее часто используют полиамины
(этилендиамин, гексаметилендиамин, полиэтилеполиамин и др.):
H
C
CH
2
O
H
C
CH
2
O
+
R
NH
2
NH
2
H
C
OH
H
2
C
NH
R
H
C
OH
H
2
C
NH
H
C
OH
H
2
C
NH
R
H
C
OH
H
2
C
NH
H
2
C
H
C
O
H
2
C
H
C
O
+
H
C
OH
H
2
C
N
R
H
C
OH
H
2
C
N
H
2
C
H
C
OH
H
2
C
H
C
OH
Эти реакции приводят к превращению ЭС, содержащих две и более
эпоксигруппы, в неплавкие и нерастворимые продукты.
Промышленностью выпускаются ряд марок эпоксидиановых смол.
Свойства некоторых из них в неотвержденном состоянии приведены в
таблицах 4 и 5 Приложения.
Неотвержденные ЭС – термопластичные продукты, имеющие цвет
от желтого до светло-коричневого и консистенцию от вязкой жидко-
сти до твердого хрупкого вещества. Они растворяются в кетонах (аце-
тон, метилэтилкетон, метилциклогексанон), сложных эфирах (этила-
цетат), простых эфирах (диоксан, этилцеллозольв). Низкомолекуляр-
ные смолы растворяются в спиртах и ароматических углеводородах
(бензол, толуол, ксилолы).
Эпоксидиановые смолы совмещаются с ПВА и ПВХ, с мочевино-,
меламино- и фенолформальдегидными, полиэфирными и полисуль-
фидными смолами, но не совмещаются с эфирами целлюлозы (как
простыми так и сложными).
Главной особенностью ЭС является их способность отверждаться
как при нагревании, так и на холоду. ЭС отверждаются без нагревания
при введении на 100 весовых частей смолы 7 – 25 весовых частей пер-
вичных алифатических полиаминов линейного или разветвленного
строения (диэтилентриамин, полиэтиленполиамин, триэтилентетра-
мин, гексаметилендиамин, аминоэтилэтаноламин и др.). После сме-
шения компонентов начинается загустевание композиции. Время
94
жизни смолы при 20 – 25
С
составляет 25 – 60 мин. Через 2 – 4 часа
она становится твердой, отверждение заканчивается через 24 часа, но
оптимальные свойства достигаются через 5 – 7 суток.
При нагревании время отверждения значительно сокращается.
Время твердение ЭС в зависимости от температуры приведено в таб-
лице 8.1.
Таблица 8.1.
Режимы отверждения эпоксидных смол полиэтиленполиамином.
Температура от-
верждения,
С
Минимальное
время отверждения,
час.
Оптимальное
время отверждения,
час.
20
40
60
80
100
24
8 – 10
2 – 3
1 – 1,5
0,5
70 – 160
20 – 25
4 – 5
3 – 4
1 – 2
Использование в качестве отвердителя дициандиамида позволяет
увеличить жизнеспособность смолы без нагревания до 24 ч, а быстрое
отверждение происходит при температуре 145 – 165
С
.
В отвержденном состоянии ЭС обладают комплексом ценных тех-
нических свойств: механической прочностью, химической стойко-
стью, высокой адгезией к самым различным материалам, при опреде-
ленной модификации эластичностью, хорошими диэлектрическми по-
казателями. Отвержденные ЭС имеют небольшое число сшивок, нахо-
дящихся на значительном расстоянии друг от друга, поэтому сегмен-
ты цепей между сшивкеами обладают некоторой подвижностью.
Вследствие этого ЭС менее хрупки, чем, например, отвержденные фе-
нолформальдегидные смолы, и отличаются от других смол более вы-
сокой прочностью при изгибе.
Отверждение ЭС сопровождается небольшой усадкой, которая при
100
С
составляет 0,5%, а при 200
С
– 2,3%.
Эпоксидиановые смолы используется в промышленности в чистом
виде, или в качестве компонентов композиционных материалов – за-
ливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих
для армированных пластиков (в том числе стеклопластика, углепла-
стика, слоистых пластиков), защитных покрытий.
95
Do'stlaringiz bilan baham: |
