Технология производства эпоксидных смол
Содержание эпоксигрупп в смоле является одной из важнейших характеристик эпоксидных смол, определяющей количество отвердителя, необходимого для отверждения смолы. Содержание эпоксидных групп в смоле может быть выражено:
1. Количеством эпоксидных групп в массовых процентах. За эпоксидную группу принимают эквивалентную массу группы, равную 43 (рис. 3).
2. Эпоксидным числом, равным числу грамм-эквивалентов эпоксидных групп в 100 г смолы.
3. Эпоксидным эквивалентом, равным массе смолы в граммах, содержащей 1 грамм-эквивалент эпоксидных групп.
Метод определения эпоксидных групп основан на взаимодействии эпоксигрупп с соляной кислотой и образованием хлоргидрина по схеме (рис.4)
Кроме содержания эпоксидных групп в готовых смолах определяют:
1) содержание летучих при 110 °С;
2) содержание хлора;
3) температуру размягчения или каплепадения (для твердых смол типа ЭД-);
4) вязкость (для жидких смол типа ЭД-5 и ЭД-6);
5) растворимость в ацетоне.
1.2 Отверждение эпоксидных смол
Для отверждения эпоксидных смол применяются соединения двух типов:
1) Кислые отвердители, к которым относятся различные дикарбоновые кислоты или их ангидриды (малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид, эндикангидрид, додеценилянтарный ангидрид). Для отверждения эпоксидных смол этими отвердителями требуется повышенная температура 100-200°С, поэтому данный вид отвердителей называется отвердителями горячего отверждения.
2) Аминные отвердители, к которым относятся различные амины (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, метафенилендиамин). Отверждение аминами (кроме некоторых, как, например, триэтаноламин, дициандиа-мид) происходит при нормальной температуре или небольшом нагреве (70-80 °С). Поэтому эта группа называется отвердителями холодного отверждения.
Наиболее высокие физико-технические свойства композиции получаются при горячем отверждении. Свойства отвердителей приведены в таблице 1.
Отвердители эпоксидных смол
Таблица 1.
Отвердитель |
Структурная формула |
Внешний вид |
Молекулярная масса |
Плотность |
Температура плавления |
Область применения |
Малеиновый ангидрид |
|
Белый кристаллический порошок |
98,06 |
51-53 |
Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения | |
Фталевый ангидрид |
|
Чешуйки и порошок белого, бледно-желтого или бледно-розового цвета |
148,11 |
130 |
Для изготовления заливочных компаундов горячего отверждения | |
Метилтетрагидрофталевый ангидрид |
|
Белое кристаллическое вещество |
166,09 |
64 |
Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения | |
Дициандиамид |
|
Белый или светло-серый кристаллический порошок |
81,08 |
201-204 |
Для изготовления эпоксидных клеев горячего отверждения | |
Триэтаноламид |
|
Прозрачная вязкая жидкость от желтого до коричневого оттенка |
149,19 |
1,1-1,2 |
Как ускоритель полимеризации компаундов горячего отверждения | |
Метафенилендиамин |
|
Бесцветные слабоокрашенные кристаллы |
108,14 |
63-64 |
Для изготовления пропиточных, заливочных и обмазочных компаундов холодного отверждения | |
Гексаметилендиамин |
|
Белый кристаллический порошок |
116,2 |
39 |
Для изготовления компаундов холодного отверждения | |
Полиэтиленполиамин |
|
Маслянистая жидкость от светло-желтого до темно-бурого |
146 |
0,97-1,05 |
Ткип= 277 |
Для изготовления компаундов холодного отверждения |
1.3 Взаимодействие эпоксидных смол с различными отвердителями
1. Взаимодействие кислоты с эпоксидной группой (рис. 5).
Процесс отверждения проходит с раскрытием эпоксигруппы и образованием сначала гидроксильной группы, а затем эфирной группы, то есть происходит процесс этерификации смолы и образования трехмерного полимера.