3.3. Эпоксидные смолы
Эпоксидные смолы (ЭС)
– это олигомерные соединения, в состав
молекул которых входит не менее двух эпоксидных групп:
85
ЭС выпускают периодическим и непрерывным методами в виде
жидких, твердых и эмульсионных продуктов. Наибольшее распро-
странение получили эпоксидиановые смолы на основе эпихлоргидри-
на (ЭХГ) и дифенилолпропана (ДФП), получаемые в щелочной среде
по реакции
Образующийся дихлоргидринглицериновый эфир ДФП содер-
жит две вторичные гидроксильные группы, находящиеся в
α-положении к атомам хлора. В щелочной среде происходит быстрое
отщепление хлористого водорода, образуется диглицидиловый эфир
ДФП с новыми концевыми эпоксигруппами:
При дальнейшем взаимодействии ЭХГ и ДФП с диглицидило-
вым эфиром ДФП образуется линейная олигомерная эпоксидиановая
смола общей формулы
С увеличением степени поликонденсации ЭС превращаются из
вязких продуктов в полутвердые и хрупкие материалы. Они характе-
ризуются массовой долей эпоксидных групп (%), содержащихся в
100 г эпоксидной смолы, или эпоксидным эквивалентом – массой ЭС в
граммах, приходящейся на одну эпоксигруппу.
Эпоксисоединения отличаются большой реакционной способно-
стью. Они реагируют со многими веществами, содержащими подвижные
атомы водорода (с фенолами, спиртами, аминами, кислотами и т. п.).
86
Неотвержденные ЭС
–
термопластичные продукты, имеющие
цвет от желтого до светло-коричневого и консистенцию от вязкой
жидкости до твердого хрупкого вещества. Они растворяются в кето-
нах, сложных эфирах, диоксане, хлорбензоле, особенно хорошо
–
в
метилэтилкетоне, метилциклогексаноне, этилцеллозольве. Низкомоле-
кулярные смолы растворяются в спиртах и ароматических углеводо-
родах, а высокомолекулярные смолы в этих веществах не растворяют-
ся. Растворы и расплавы смол могут храниться длительное время (бо-
лее года) без изменений.
ЭС совмещаются с ПВА и ПВХ, с мочевино-, меламино- и фе-
нолформальдегидными, полиэфирными и полисульфидными смолами,
но не совмещаются с простыми и сложными эфирами целлюлозы.
Главной особенностью ЭС является их способность отверждать-
ся как при нагревании, так и на холоду.
В отвержденном состоянии ЭС обладают комплексом ценных
технических свойств: механической прочностью, химической стойко-
стью, высокой адгезией к самым различным материалам, эластично-
стью при определенной модификации, хорошими диэлектрическими
показателями. Молекулярная масса смолы и тип отвердителя в значи-
тельной степени определяют свойства отвержденных продуктов.
Практикой установлено, что низкомолекулярные смолы лучше всего
применять в качестве клеев, для изготовления литьевых компаундов и
слоистых пластиков, а высокомолекулярные смолы – при изготовле-
нии лаков и порошков для покрытий.
Отвержденные ЭС имеют небольшое число сшивок, находящих-
ся на значительном расстоянии друг от друга, поэтому сегменты цепей
между сшивками обладают некоторой подвижностью. Вследствие это-
го ЭС менее хрупки, чем, например, отвержденные ФФС, и отличают-
ся от других смол более высокой прочностью при изгибе. Так как пе-
реход из плавкого и растворимого состояния в неплавкое и нераство-
римое не связан с выделением каких-либо летучих продуктов, то при
отверждении смол не образуются поры и вздутия. При отверждении
эпоксидных смол происходит усадка, составляющая 0,5 % при 100 °С
и 2,3 % при 200 °С, т.е значительно меньшая, чем у фенолформальде-
гидных смол.
На физико-механические и диэлектрические свойства ЭС суще-
ственное влияние оказываеют тип и количество отвердителя. Наилуч-
шие свойства имеют смолы, отвержденные при нагревании ангидри-
дами кислот.
87
Способы получения ЭС могут быть разделены на две группы:
способы непосредственной поликонденсации ДФП и ЭХГ и способы
сплавления низкомолекулярных ЭС и ДФП. Способы, относящиеся к
непосредственной поликонденсации компонентов, различаются при-
родой исходных продуктов, порядком их загрузки и концентрацией в
растворе, концентрацией раствора щелочи и скоростью его подачи,
температурой реакции и длительностью процесса. Наибольшее приме-
нение нашли периодические процессы производства ЭС по двух- и
трехаппаратной схеме. Если приготовление смолы, ее промывка и от-
гонка летучих компонентов проводятся в одном аппарате, а сушка
смолы – в другом, то схема является двухаппаратной. При трехаппа-
ратной схеме эти операции осуществляются в разных аппаратах.
ЭС низкой молекулярной массы 360–600 кг/кмоль образуются
при мольном соотношении ДФП : ЭХГ : щелочь = 1 : 2 : 2. Для полу-
чения смол разной молекулярной массы применяют различный избы-
ток ЭХГ.
При получении жидких ЭС применяют следующие количества
исходных продуктов, мас. ч.:
Дифенилолиропан
100
Эпихлоргидрин
105-460
Гидроксид натрия, 50 %-ный раствор
35
Достарыңызбен бөлісу: |