Epoxyharpiks
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. april 2022; checks kræver 3 redigeringer .Epoxyharpiks - oligomerer indeholdende epoxygrupper og i stand til at danne tværbundne polymerer under påvirkning af hærdere (polyaminer osv.) . De mest almindelige epoxyharpikser er polykondensationsprodukter af epichlorhydrin med phenoler , oftest med bisphenol A. Harpikser baseret på bisphenol A kaldes ofte epoxy-diane til ære for den russiske kemiker A.P. Dianin , som først opnåede bisphenol A [1] .
Egenskaber
Epoxyharpikser er resistente over for halogener , nogle syrer (stærke syrer, især oxiderende syrer, har dårlig modstand), alkalier , har høj vedhæftning til metaller . Epoxyharpiks, afhængigt af mærke og producent, ligner en gennemsigtig gul-orange væske, der ligner honning , eller som en brun fast masse, der ligner tjære . Flydende harpiks kan have en meget forskellig farve - fra hvid og gennemsigtig til vinrød (til epoxideret anilin).
Følgende egenskaber er ren, umodificeret harpiks uden fyldstoffer :
- elasticitetsmodul: ;
- trækstyrke: ;
- tæthed :.
Toksicitet
Selvom korrekt hærdet epoxy overvejes[ af hvem? ] er absolut uskadelig under normale forhold, dens anvendelse er meget begrænset, da når den hærdes under industrielle forhold, forbliver en vis mængde af solfraktionen, en opløselig rest, i epoxyharpiksen. Det kan give alvorlige helbredsskader, hvis det vaskes væk med opløsningsmidler og kommer ind i kroppen. Uhærdede epoxyharpikser er ret giftige og kan også være sundhedsskadelige. Men de mest skadelige er mange hærdere, herunder den mest udbredte hærdning ved stuetemperatur - amin.
Epoxyharpikser er mutagene , og nogle komponenter i nogle harpikser har vist sig at være kræftfremkaldende [2] [3] . Til en vis grad kan selve epoxyringen også have disse egenskaber , da den er i stand til at binde sig til DNA [4] . Nogle harpikser forårsager allergi hos nogle mennesker. Den mest almindeligt observerede skadelige virkning af epoxyharpikser er irritation af kroppens integument [5] . De er blandt hovedårsagerne til erhvervsmæssig allergisk kontaktdermatitis [6] . Som hærdere til epoxyharpikser anvendes oftest aminer , som også udviser toksicitet og irriterende virkning [5] [3] [7] . Arbejde med epoxy kræver uigennemtrængelige handsker (udskiftes, når de er forurenet med harpiks, da mange af deres komponenter trænger ind i tynd plast), åndedrætsværn og god ventilation. Toksiciteten af mindre viskøse harpikser er generelt højere end for mere viskøse harpikser [2] [4] [7] .
Ændring
Epoxyharpikser kan modificeres. Skelne mellem kemisk og fysisk modifikation.
Den første er at ændre strukturen af polymernetværket ved at tilføje forbindelser, der er indbygget i dets sammensætning. Som et eksempel giver tilsætningen af laproxider (polyethere af alkoholer indeholdende glycidylgrupper, for eksempel glycerolanhydrid), afhængigt af funktionaliteten og molekylvægten, den hærdede harpiks elasticitet ved at øge molekylvægten af det internodale fragment, men sænker dens vandafvisende. Tilsætning af organohalogen- og fosforforbindelser giver harpiksen større ubrændbarhed. Tilsætningen af phenol-formaldehyd-harpikser gør det muligt at hærde epoxyharpiksen ved direkte opvarmning uden hærder, giver større stivhed, forbedrer anti-friktionsegenskaber, men reducerer slagstyrken [8] .
Fysisk modifikation opnås ved at tilsætte stoffer til harpiksen, som ikke binder kemisk til bindemidlet. Som et eksempel kan tilsætning af gummi øge sejheden af den hærdede harpiks. Tilsætningen af kolloid titaniumdioxid øger dets brydningsindeks og gør det uigennemsigtigt for ultraviolet stråling. .
Henter
Epoxyharpiks blev først opnået af den schweiziske kemiker Kastan i 1936 [1] .
Epoxyharpiks opnås ved polykondensering af epichlorhydrin med forskellige organiske forbindelser: fra phenol til spiselige olier , såsom sojabønner . Denne proces kaldes epoxidation.
Værdifulde kvaliteter af epoxyharpikser opnås ved katalytisk oxidation af umættede forbindelser. For eksempel opnås cycloalifatiske harpikser på denne måde, værdifulde ved, at de slet ikke indeholder hydroxylgrupper og derfor er meget hydro-resistente, sporings- og lysbue -resistente .
Til den praktiske anvendelse af harpiksen er der behov for en hærder. Hærderen kan være en polyfunktionel amin eller anhydrid, nogle gange en syre. Der anvendes også hærdningskatalysatorer - Lewis-syrer og tertiære aminer, normalt blokeret af et kompleksdannende middel som pyridin. Efter blanding med en hærder kan epoxyharpiksen hærdes - overføres til en fast, usmeltelig og uopløselig tilstand. Hvis det er polyethylenpolyamin (PEPA), så hærder harpiksen på en dag ved stuetemperatur. Anhydridhærdere kræver 10 timers tid og opvarmning til 180 °C i et termisk kammer (og dette er uden hensyntagen til kaskadeopvarmningen fra 150 °C).
Ansøgning
Epoxyharpikser anvendes til fremstilling af forskellige typer klæbemidler , plast , elektrisk isolerende lakker , textolit ( glas- og kulfiberforstærket plast ), støbemasser og plastocementer [ 1] .
På basis af epoxyharpikser fremstilles forskellige materialer, der anvendes i forskellige industrier. Kulfiber og epoxy danner kulfiber (anvendes som et strukturelt materiale på forskellige områder: fra flyfremstilling (se Boeing 777 ) til bilteknik ). En epoxyharpikskomposit bruges i monteringsboltene på jord-til-rum raketter. Epoxyharpiks med Kevlar-fiber er et materiale til at skabe kropsrustning.
Ofte bruges epoxyharpikser som epoxyklæbemiddel eller imprægneringsmateriale - sammen med glasfiber til fremstilling og reparation af forskellige sager eller vandtætning af lokaler, samt den mest overkommelige måde at lave et glasfiberprodukt på i hverdagen , både umiddelbart klar efter støbning, og med mulighed for yderligere skæring og slibning.
Af glasfiber med epoxyharpiks laves bådskrog, der kan modstå meget kraftige stød, diverse dele til biler og andre køretøjer.
Som fyld ( fugemasse ) til forskellige brædder , enheder og enheder.
Epoxyharpikser er hovedklassen af støbemedier til transmissionselektronmikroskopi : de bevarer ultrastrukturen af objekter godt, er nemme at skære , har lav krympning og er ret stabile under en elektronstråle. Til gengæld imprægnerer de ikke altid stoffer godt og er ret giftige [2] .
Epoxyharpikser bruges også i byggeriet.
En bred vifte af genstande er lavet af epoxyharpikser (for eksempel mundstykker ), en række souvenirs og smykker.
Epoxyharpikser bruges som husholdningsklæbemidler . Det er ret nemt at bruge epoxy. Blanding af epoxy med hærder sker normalt i meget små mængder (adskillige gram), så blandingen sker ved stuetemperatur og giver ikke problemer, det nøjagtige forhold mellem harpiks/hærder ved blanding afhænger af producenten af epoxyen eller hærderen, kun disse proportioner skal anvendes, som anbefales af producenten, da hærdetiden og de fysiske egenskaber af det resulterende produkt afhænger af dette - en afvigelse fra den ønskede andel fører som regel til en ændring i hærdetiden og en ændring i materialets endelige egenskaber - med en mindre mængde hærder øges hærdetiden op til det er umuligt helt at opnå et fast materiale, med en større mængde hærder - opvarmning af blandingen til opskumning og brat hærdning og opnåelse af en meget skrøbeligt materiale.
Følgende hærdere anvendes: hærdere af kold triethylentetramin (TETA) ( eng. Triethylentetramin ), polyethylenpolyamin (PEPA) ( eng. Polyethylenimin ), polysebacinanhydrid og varmhærdende maleinsyreanhydrid (DETA) [9] [10] .
De mest almindelige forhold mellem harpiks og hærder varierer fra 1:0,4 til 1:0,1, men der er også muligheder 1:1, 1:0,5 og endda 1:0,05. Producenter anbefaler at bruge specielle apparater, når de blander en stor mængde harpiks eller blander og hælder i flere trin. Afhængigt af epoxyharpiksens egenskaber kan en stor mængde af den i kombination med en hærder fremkalde harpiksen til at koge, fremkomsten af en for stor mængde bobler [11] . Denne egenskab er iboende i epoxyharpikser hærdet med aminhærdere og afhænger også stærkt af forholdet mellem volumen og overfladearealet af den hærdede harpiks, for eksempel 1 liter af en blanding af harpiks og hærder i en beholder, der måler 10 × 10 × 10 cm vil blive meget varmt og koge, men det samme volumen af harpiks, påført en overflade på 10 kvadratmeter, vil hærde på standard 24 timer uden nogen mærkbar opvarmning.
| De vigtigste anvendelsesområder for epoxyharpikser [12] : | ||||
|---|---|---|---|---|
| Applikationsindustrien | De vigtigste typer af epoxymaterialer | Hovedformål | Fordelagtige indikatorer | Den økonomiske effekt af ansøgningen, relateret til omkostningerne ved materialet |
| Konstruktion | Polymerbetoner, forbindelser, klæbemidler | Vejafmærkningslister, gulvplader, selvnivellerende afretningslag | Fysiske og mekaniske egenskaber, slid- og kemikaliebestandighed, støvfrihed, høj vedhæftning | fra 3 til 29 |
| Belægninger (maling og lak, pulver, vanddispersion) | Dekorativ beklædning og beskyttende funktioner | Lavt svind, kemisk resistens | ||
| Bindemidler til glas og kulfiber | Reparation af armeret betonkonstruktioner, veje, flyvepladser. Limning af brokonstruktioner med mere. Udstødningsrør og kapacitet af kemiske produktioner. Rørledninger | Vejrbestandighed, kemisk resistens, styrke, varmebestandighed | ||
| Elektroteknik og radioteknik | Forbindelser, bindemidler til forstærket plast, belægninger, pressematerialer, skum | Tætningsprodukter, elektriske isoleringsmaterialer (glasfiber og andre). Påfyldning af transformatorer og mere. Elektrisk isolerende og beskyttende belægninger. | Radiotransparens, høje dielektriske værdier, lavt hærdningssvind, ingen flygtige hærdningsprodukter | 0,1 til 7,0; 300-800 (elektronik) |
| Skibsbygning | Bindemidler til glasfiber | Marinepropeller, kompressorblade | Styrke, kavitationsmodstand | 75 |
| Belægninger fra flydende belægninger og pulvere | Fartøjer til gasser og brændstoffer | Vand-, kemikalie-, slidbestandighed | ||
| Syntaktisk skum | Propelbeklædning | Slagfasthed ved lave temperaturer | ||
| Maskinteknik, herunder bilindustrien | Forbindelser, Maling og lak, Klæbemidler | Reparation og reparation af defekter i støbte produkter, forme, matricer, værktøj, værktøj (modeller, kopimaskiner osv.) | Styrke, hårdhed, slidstyrke, dimensionsstabilitet | 3,1 til 15,0 |
| Polymerbetoner | Værktøjsstyre, præcisionsmaskinbede | Varmebestandighed, høj vedhæftning til underlag og fyldstoffer, funktionelle og antifriktionsegenskaber | 320 (tunge maskiner) | |
| Bindemidler til armeret plast | Tanke, rør lavet af glasfiber "våd" vikling | Kemisk modstand, slagfasthed | ||
| Pressematerialer og pulvere | Lejer og andre antifriktionsmaterialer, fjedre, fjedre af epoxyplast, elektrisk ledende materialer | |||
| Luftfart og raketvidenskab | Bindemiddel til armeret glas og organisk plast | Kraftstrukturer og skind af vinger, skrog, emennage, dysekegler og statorer til jetmotorer | Høj specifik styrke og stivhed, radiotransparens, ablative egenskaber (varmeafskærmning) | |
| Beskyttende belægninger | Helikoptervinger, raketbrændstoftanke, jetmotorhus, komprimerede gasflasker | Brændstofmodstand | ||
Kemisk resistens af polyepoxy og epoxyharpikser
Tabellen nedenfor beskriver den kemiske modstandsdygtighed af polyepoxy og epoxyharpikser over for mange medier.
| Kemisk resistens af polyepoxy og epoxyharpikser | |
|---|---|
| Kemisk stof | Kemisk resistens |
| Salpetersyre | ustabilt stof |
| Amylacetat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Aminer | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Ammoniak 10% | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| flydende ammoniak | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Anilin | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Natriumacetat | Fremragende |
| Acetylen | Fremragende |
| Acetone | ustabilt stof |
| Benzin | Fremragende |
| Benzen | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Bertoletova salt | Fremragende |
| Kaliumbicarbonat | Fremragende |
| Bagepulver | Fremragende |
| natriumbisulfat | Fremragende |
| calciumbisulfit | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Borsyre | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Brom | ustabilt stof |
| Kaliumbromid | Fremragende |
| Hydrobromidsyre 100% | ustabilt stof |
| Borax ( natriumpyroborat ) | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Butadien ( divinyl ) | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Butan (gas) | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Butylacetat | God (ved t < +22 °C) |
| Vinsyre | Fremragende |
| Hexan | godt |
| hydraulisk væske | Fremragende |
| Hexafluorkiselsyre | Tålelig |
| Heptan | Fremragende |
| ammoniumhydroxid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| bariumhydroxid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Kaliumhydroxid | Fremragende |
| calciumhydroxid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| magnesiumhydroxid | Fremragende |
| Natriumhydroxid , 50% | God (ved t < +50 °C) |
| calciumhypoklorit | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Natriumhypoklorit 100% | ustabilt stof |
| Glycerol | Fremragende |
| Glukose | godt |
| Dieselbrændstof | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| svovldioxid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Destilleret vand | Fremragende |
| Dichlorethan | God (ved t < +50 °C) |
| Kaliumdichromat | Tålelig |
| Garvesyre | Fremragende |
| blæksten | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Fedtsyre | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| aluminiumhydroxid | God (ved t < +22 °C) |
| Isopropylalkohol | Fremragende |
| ammoniumcarbonat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| bariumcarbonat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Kaliumcarbonat | Fremragende |
| Calciumcarbonat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Natriumcarbonat | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Ricinusolie | Fremragende |
| Petroleum | Fremragende |
| xylen | Fremragende |
| Nafta | Fremragende |
| Citronsyre | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Maleinsyre | Fremragende |
| Smørsyre | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Methylalkohol | God (ved t < +22 °C) |
| Methylethylketon | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Mælkesyre | God (ved t < +22 °C) |
| Hav (salt) vand | Fremragende |
| Urin | Fremragende |
| Myresyre | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Sæbe | Fremragende |
| Naphthalen | Fremragende |
| ammoniumnitrat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| kaliumnitrat | Fremragende |
| magnesiumnitrat | Fremragende |
| kobbernitrat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| natriumnitrat | Fremragende |
| Sølvnitrat | Fremragende |
| Oliesyre | Fremragende |
| Hydrogenperoxid 10% | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Øl | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Picrinsyre | Fremragende |
| Flussyre 75% | God (ved t +22 °C) |
| propan væske | Fremragende |
| flybrændstof | Fremragende |
| Merkur | Fremragende |
| Frisk vand | Fremragende |
| Svovlsyre 75-100% | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| svovlbrinte | Fremragende |
| natriumsilikat | Fremragende |
| Saltsyre 20% | God (ved t < +22 °C) |
| Stearinsyre | godt |
| aluminiumsulfat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Ammoniumsulfat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| bariumsulfat | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| jernsulfat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| kaliumsulfat | Fremragende |
| calciumsulfat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Magnesiumsulfat | Fremragende |
| Natriumsulfat | Fremragende |
| Nikkelsulfat | Fremragende |
| bariumsulfid | God (ved t < +22 °C) |
| natriumsulfit | Fremragende |
| Terpentin | godt |
| carbontetrachlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Natriumthiosulfat | Fremragende |
| Toluen | God (ved t < +22 °C) |
| Carbondioxid | God (ved t < +22 °C) |
| Carbondioxid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| magnesiumcarbonat | Fremragende |
| Eddike | Fremragende |
| Eddikesyre , 20% | Fremragende |
| Eddikeholdig bly | Fremragende |
| Phenol ( oxybenzen ) | godt |
| Formaldehyd 40% | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| ammoniumfosfat | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Phosphorsyre | godt |
| Freon | Fremragende |
| aluminium fluorid | God (ved t < +22 °C) |
| Fluor i gasform | ustabilt stof |
| natriumfluorid | Fremragende |
| aluminiumchlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| ammoniumchlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| bariumchlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Jernchlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| kaliumchlorid | Fremragende |
| Kalcium Klorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| magnesiumchlorid | Fremragende |
| kobberchlorid | Fremragende |
| Natriumchlorid | Fremragende |
| Nikkelchlorid | Fremragende |
| zinkchlorid | Fremragende |
| ferrichlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
| Stannochlorid | Fremragende |
| natriumcyanid | Fremragende |
| Hydrogencyanid | Fremragende |
| Oxalsyre | Fremragende |
| ethylacetat | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| ethylenglycol | Tolerabel (ved t < +22 °C) |
| Ethanol | Fremragende (ved t < +50 °C) |
| ethylchlorid | Fremragende (ved t < +22 °C) |
Se også
Noter
- ↑ 1 2 3 Dmitry Starokadomsky. Epoxyens lange alder // Videnskab og liv . - 2018. - Nr. 1 . - S. 66-69 .
- ↑ 1 2 3 Mollenhauer HH (1993). "Artefakter forårsaget af dehydrering og epoxyindlejring i transmissionselektronmikroskopi". Mikroskopiforskning og -teknik . 26 (6): 496-512. DOI : 10.1002/jemt.1070260604 . PMID 8305727 .
- ↑ 1 2 Glauert AM, Lewis PR Indlejring i epoxyharpikser // Biologisk prøveforberedelse til transmissionselektronmikroskopi. - Princeton University Press, 1999. - S. 1173-1202. — ISBN 9781400865024 . doi : 10.1515 / 9781400865024.175 .
- ↑ 1 2 Ringo DL, Brennan EF, Cota-Robles EH (1982). "Epoxyharpikser er mutagene: implikationer for elektronmikroskopister". Journal of Ultrastructure Research . 80 (3): 280-287. DOI : 10.1016/s0022-5320(82)80041-5 . PMID 6752439 .
- ↑ 1 2 Borgstedt HH, Hine CH Toksicitet, farer og sikker håndtering // Epoxyharpikser: Kemi og teknologi / red. af C. A. May. - 2. - 1988. - S. 1173-1202. — ISBN 9781351449953 . - doi : 10.1201/9780203756713-15 .
- ↑ Henriks-Eckerman M.-L., Mäkelä EA, Suuronen K. (2015). "Test gennemtrængning af epoxyharpiks og diaminhærdere gennem beskyttelseshandsker og beklædningsmaterialer" (PDF) . Annals of Occupational Hygiene . 59 (8): 1034-1043. doi : 10.1093/annhyg/ mev040 . PMID26130079 . _
- ↑ 1 2 Teknisk informationsbulletin (TIB): Sikker håndtering af epoxyharpikssystemer . Wolverine Coatings Corp.
- ↑ 1 2 A. F. Nikolaev, V. K. Kryzhanovsky, V. V. Burlov et al. Teknologi af polymere materialer / Ed. V. K. Kryzhanovsky. - Sankt Petersborg. : Profession, 2008. - 544 s.
- ↑ Hærdere til epoxyharpikser
- ↑ Moderne epoxyharpikshærdere
- ↑ Epoxyharpiks
- ↑ Khozin V.G. Forstærkning af epoxypolymerer. - Kazan: PIK "House of Printing", 2004. - 446 s.
Litteratur
- Retningslinjer for kurset "Højmolekylære forbindelser". Lærebog / udarbejdet af: Sobanov A. A., Kuramshin A. I., Burnaeva L. M. et al. - Kazan: Publishing House of KazGU, 2000. - S. 26-27. — 42 sek.
Links
 Ordbøger og encyklopædier | |
|---|---|
| I bibliografiske kataloger |
|