Epoxiharts
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 april 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .Epoxiharts - oligomerer som innehåller epoxigrupper och som kan bilda tvärbundna polymerer under inverkan av härdare (polyaminer, etc.) . De vanligaste epoxihartserna är polykondensationsprodukter av epiklorhydrin med fenoler , oftast med bisfenol A. Hartser baserade på bisfenol A kallas ofta epoxi-diane för att hedra den ryske kemisten A.P. Dianin , som först fick bisfenol A [1] .
Egenskaper
Epoxihartser är resistenta mot halogener , vissa syror (starka syror, särskilt oxiderande syror, har dålig beständighet), alkalier , har hög vidhäftning till metaller . Epoxiharts, beroende på märke och tillverkare, ser ut som en genomskinlig gul-orange vätska som liknar honung , eller som en brun fast massa som liknar tjära . Flytande harts kan ha en mycket olika färg - från vitt och transparent till vinrött (för epoxiderad anilin).
Följande egenskaper är rent, omodifierat harts utan fyllmedel :
- elasticitetsmodul: ;
- draghållfasthet: ;
- densitet: .
Toxicitet
Även om korrekt härdad epoxi övervägs[ av vem? ] är absolut ofarlig under normala förhållanden, dess användning är mycket begränsad, eftersom en viss mängd av solfraktionen, en löslig rest, blir kvar i epoxihartset vid härdning under industriella förhållanden. Det kan orsaka allvarliga hälsoskador om det sköljs bort med lösningsmedel och kommer in i kroppen. Ohärdade epoxihartser är ganska giftiga och kan även vara skadliga för hälsan. Men de mest skadliga är många härdare, inklusive den mest använda härdningen vid rumstemperatur - amin.
Epoxihartser är mutagena , och vissa komponenter i vissa hartser har visat sig vara cancerframkallande [2] [3] . Till viss del kan epoxiringen i sig också ha dessa egenskaper , eftersom den kan binda till DNA [4] . Vissa hartser orsakar allergier hos vissa människor. Den vanligaste skadliga effekten av epoxihartser är irritation av kroppens integument [5] . De är bland huvudorsakerna till yrkesmässig allergisk kontaktdermatit [6] . Som härdare för epoxihartser används oftast aminer , som också uppvisar toxicitet och irriterande verkan [5] [3] [7] . Att arbeta med epoxi kräver ogenomträngliga handskar (ersätts när de är förorenade med hartser, eftersom många av deras komponenter penetrerar tunn plast), andningsskydd och god ventilation. Toxiciteten för mindre trögflytande hartser är generellt högre än för mer trögflytande hartser [2] [4] [7] .
Ändring
Epoxihartser är modifierbara. Skilj mellan kemisk och fysikalisk modifiering.
Den första är att ändra strukturen på polymernätverket genom att lägga till föreningar som är inbyggda i dess sammansättning. Som ett exempel, tillsats av laproxider (polyetrar av alkoholer som innehåller glycidylgrupper, till exempel glycerolanhydrid), beroende på funktionalitet och molekylvikt, ger det härdade hartset elasticitet, genom att öka molekylvikten hos det internodala fragmentet, men sänker dess vattentålighet. Tillsatsen av organohalogen och fosforföreningar ger hartset större obrännbarhet. Tillsatsen av fenol-formaldehydhartser gör att epoxihartset kan härdas genom direkt uppvärmning utan härdare, ger större styvhet, förbättrar antifriktionsegenskaperna, men minskar slaghållfastheten [8] .
Fysisk modifiering uppnås genom att tillsätta ämnen till hartset som inte binder kemiskt till bindemedlet. Som ett exempel kan tillsatsen av gummi öka segheten hos det härdade hartset. Tillsatsen av kolloidal titandioxid ökar dess brytningsindex och gör den ogenomskinlig för ultraviolett strålning. .
Får
Epoxiharts erhölls först av den schweiziska kemisten Kastan 1936 [1] .
Epoxiharts erhålls genom polykondensation av epiklorhydrin med olika organiska föreningar: från fenol till matoljor , såsom sojabönor . Denna process kallas epoxidation.
Värdefulla kvaliteter av epoxihartser erhålls genom katalytisk oxidation av omättade föreningar. Till exempel erhålls cykloalifatiska hartser på detta sätt, värdefulla genom att de inte innehåller hydroxylgrupper alls, och därför är mycket hydroresistenta, spårnings- och ljusbågsresistenta .
För den praktiska appliceringen av hartset behövs en härdare. Härdaren kan vara en polyfunktionell amin eller anhydrid, ibland en syra. Härdningskatalysatorer används också - Lewis-syror och tertiära aminer, vanligtvis blockerade av ett komplexbildande medel som pyridin. Efter blandning med en härdare kan epoxihartset härdas - överföras till ett fast, osmältbart och olösligt tillstånd. Om det är polyetylenpolyamin (PEPA), kommer hartset att härda på en dag i rumstemperatur. Anhydridhärdare kräver 10 timmars tid och uppvärmning till 180 °C i en termisk kammare (och detta utan att ta hänsyn till kaskaduppvärmningen från 150 °C).
Applikation
Epoxihartser används för att framställa olika typer av lim , plaster , elektriska isolerande lacker , textolit ( glas- och kolfiberarmerad plast ), gjutmassa och plastocement [1] .
På basis av epoxihartser produceras olika material som används i olika industrier. Kolfiber och epoxi bildar kolfiber (används som ett konstruktionsmaterial inom olika områden: från flygplanstillverkning (se Boeing 777 ) till bilteknik ). En epoxihartskomposit används i monteringsbultarna på raketer från jord till rymd. Epoxiharts med kevlarfiber är ett material för att skapa kroppsskydd.
Ofta används epoxihartser som epoxilim eller impregneringsmaterial - tillsammans med glasfiber för tillverkning och reparation av olika höljen eller vattentätning av lokaler, såväl som det mest prisvärda sättet att göra en glasfiberprodukt i vardagen , både omedelbart efter formning, och med möjlighet till ytterligare skärning och slipning.
Av glasfiber med epoxiharts tillverkas båtskrov som tål mycket kraftiga stötar, olika delar till bilar och andra fordon.
Som fyllning ( tätningsmedel ) för olika brädor , enheter och enheter.
Epoxihartser är huvudklassen av gjutmedier för transmissionselektronmikroskopi : de behåller objektens ultrastruktur väl, är lätta att skära , har låg krympning och är ganska stabila under en elektronstråle. Å andra sidan impregnerar de inte alltid tyger bra och är ganska giftiga [2] .
Epoxihartser används också i konstruktion.
En mängd olika föremål är gjorda av epoxihartser (till exempel munstycken ), en mängd olika souvenirer och smycken.
Epoxihartser används som hushållslim . Att använda epoxi är ganska enkelt. Blandning av epoxi med härdare görs vanligtvis i mycket små volymer (flera gram), så blandningen görs i rumstemperatur och orsakar inga problem, det exakta förhållandet mellan harts/härdare vid blandning beror på tillverkaren av epoxin eller härdaren, endast Dessa proportioner bör användas, som rekommenderas av tillverkaren, eftersom härdningstiden och de fysikaliska egenskaperna hos den resulterande produkten beror på detta - en avvikelse från den önskade proportionen leder som regel till en förändring av härdningstiden och en förändring av materialets slutliga egenskaper - med en mindre mängd härdare ökar härdningstiden upp till omöjligheten att helt erhålla ett fast material, med en större mängd härdare - värma upp blandningen till skumning och abrupt härdning och få en mycket ömtåligt material.
Följande härdare används: härdare av kall trietylentetramin (TETA) ( eng. Trietylentetramin ), polyetylenpolyamin (PEPA) ( eng. Polyetylenimin ), polysebacinanhydrid och varmhärdande maleinsyraanhydrid (DETA) [9] [10] .
De vanligaste proportionerna av harts till härdare sträcker sig från 1:0,4 till 1:0,1, men det finns också alternativ 1:1, 1:0,5 och till och med 1:0,05. Tillverkare rekommenderar att man använder speciella apparater när man blandar en stor mängd harts, eller blandar och häller i flera steg. Beroende på egenskaperna hos epoxihartset kan en stor mängd av det i kombination med en härdare få hartset att koka, uppkomsten av en överdriven mängd bubblor [11] . Denna egenskap är inneboende i epoxihartser härdade med aminhärdare, och beror också starkt på förhållandet mellan volym och ytarea av det härdade hartset, till exempel 1 liter av en blandning av harts och härdare i en behållare som mäter 10 × 10 × 10 cm kommer att bli väldigt hett och koka, men samma volym harts, applicerad på en yta på 10 kvadratmeter, kommer att härda på standard 24 timmar utan någon märkbar uppvärmning.
| De huvudsakliga användningsområdena för epoxihartser [12] : | ||||
|---|---|---|---|---|
| Applikationsindustrin | De viktigaste typerna av epoximaterial | Huvudsyfte | Fördelaktiga indikatorer | Den ekonomiska effekten av applikationen, relaterad till materialets kostnad |
| Konstruktion | Polymerbetonger, föreningar, lim | Vägmarkeringslister, bjälklag, självutjämnande golv | Fysikaliska och mekaniska egenskaper, slitage- och kemikaliebeständighet, dammfrihet, hög vidhäftning | från 3 till 29 |
| Beläggningar (färg och lack, pulver, vattendispersion) | Dekorativ beklädnad och skyddsfunktioner | Låg krympning, kemikaliebeständighet | ||
| Pärmar för glas och kolfiber | Reparation av armerade betongkonstruktioner, vägar, flygfält. Limning av brokonstruktioner med mera. Avgasrör och kapacitet för kemiska produktioner. Rörledningar | Väderbeständighet, kemikaliebeständighet, styrka, värmebeständighet | ||
| Elektroteknik och radioteknik | Föreningar, bindemedel för armerad plast, beläggningar, pressmaterial, skum | Tätningsprodukter, elektriska isoleringsmaterial (glasfiber och annat). Påfyllning av transformatorer med mera. Elektrisk isolerande och skyddande beläggningar. | Radiotransparens, höga dielektriska värden, låg härdningskrympning, inga flyktiga härdningsprodukter | 0,1 till 7,0; 300-800 (elektronik) |
| Skeppsbyggnad | Pärmar för glasfiber | Marina propellrar, kompressorblad | Styrka, kavitationsmotstånd | 75 |
| Beläggningar från flytande beläggningar och pulver | Fartyg för gaser och bränslen | Vatten, kemikalier, nötningsbeständighet | ||
| Syntaktiska skum | Propellerkåpor | Slaghållfasthet vid låga temperaturer | ||
| Maskinteknik, inklusive fordonsindustrin | Blandningar, Färger och fernissor, Lim | Reparation och reparation av defekter i gjutna produkter, formar, stansar, verktyg, verktyg (modeller, kopiatorer, etc.) | Styrka, hårdhet, slitstyrka, dimensionsstabilitet | 3,1 till 15,0 |
| Polymerbetong | Maskinstyrningar, precisionsmaskinsängar | Värmebeständighet, hög vidhäftning till underlag och fyllmedel, funktionella och antifriktionsegenskaper | 320 (tunga maskiner) | |
| Pärmar för armerad plast | Tankar, rör gjorda av glasfiber "våt" lindning | Kemisk beständighet, slagtålighet | ||
| Pressmaterial och pulver | Lager och andra antifriktionsmaterial, fjädrar, fjädrar av epoxiplast, elektriskt ledande material | |||
| Flyg- och raketvetenskap | Bindemedel för armerat glas och organisk plast | Kraftstrukturer och skal på vingar, flygkropp, empennage, munstyckskoner och statorer för jetmotorer | Hög specifik styrka och styvhet, radiotransparens, ablativa egenskaper (värmeavskärmning) | |
| Skyddande beläggningar | Helikopterblad, raketbränsletankar, jetmotorhölje, komprimerade gasflaskor | Bränslemotstånd | ||
Kemisk beständighet hos polyepoxi och epoxihartser
Tabellen nedan beskriver den kemiska beständigheten hos polyepoxi och epoxihartser mot många medier.
| Kemisk beständighet hos polyepoxi och epoxihartser | |
|---|---|
| Kemisk substans | Kemisk resistans |
| Salpetersyra | instabil substans |
| Amylacetat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Aminer | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Ammoniak 10% | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| flytande ammoniak | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Anilin | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| natriumacetat | Excellent |
| Acetylen | Excellent |
| Aceton | instabil substans |
| Bensin | Excellent |
| Bensen | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Bertoletova salt | Excellent |
| Kaliumbikarbonat | Excellent |
| Bikarbonat av läsk | Excellent |
| natriumbisulfat | Excellent |
| kalciumbisulfit | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Borsyra | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Brom | instabil substans |
| Kaliumbromid | Excellent |
| Bromvätesyra 100% | instabil substans |
| Borax ( natriumpyroborat ) | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Butadien ( divinyl ) | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Butan (gas) | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Butylacetat | Bra (vid t < +22 °C) |
| Vinsyra | Excellent |
| Hexan | Bra |
| hydraulisk vätska | Excellent |
| Hexafluorkiselsyra | Tolerabel |
| Heptan | Excellent |
| ammoniumhydroxid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| bariumhydroxid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Kaliumhydroxid | Excellent |
| kalcium hydroxid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| magnesiumhydroxid | Excellent |
| Natriumhydroxid , 50% | Bra (vid t < +50 °C) |
| kalciumhypoklorit | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Natriumhypoklorit 100% | instabil substans |
| Glycerol | Excellent |
| Glukos | Bra |
| Dieselbränsle | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Svaveldioxid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Destillerat vatten | Excellent |
| Dikloretan | Bra (vid t < +50 °C) |
| Kaliumdikromat | Tolerabel |
| Garvsyra | Excellent |
| bläcksten | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Fettsyra | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| aluminiumhydroxid | Bra (vid t < +22 °C) |
| Isopropylalkohol | Excellent |
| ammoniumkarbonat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| bariumkarbonat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Kaliumkarbonat | Excellent |
| Kalciumkarbonat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Natriumkarbonat | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| ricinolja | Excellent |
| Fotogen | Excellent |
| xylen | Excellent |
| Nafta | Excellent |
| Citronsyra | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Maleinsyra | Excellent |
| Smörsyra | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| Metylalkohol | Bra (vid t < +22 °C) |
| Metyletylketon | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| Mjölksyra | Bra (vid t < +22 °C) |
| Havsvatten (salt). | Excellent |
| Urin | Excellent |
| Myrsyra | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| Tvål | Excellent |
| Naftalen | Excellent |
| ammoniumnitrat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| kaliumnitrat | Excellent |
| magnesiumnitrat | Excellent |
| kopparnitrat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| natriumnitrat | Excellent |
| Silvernitrat | Excellent |
| Oljesyra | Excellent |
| Väteperoxid 10% | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| Öl | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Pikrinsyra | Excellent |
| Fluorvätesyra 75% | Bra (vid t +22 °C) |
| propan vätska | Excellent |
| flygbränsle | Excellent |
| Merkurius | Excellent |
| Färskt vatten | Excellent |
| Svavelsyra 75-100% | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| vätesulfid | Excellent |
| natriumsilikat | Excellent |
| Saltsyra 20% | Bra (vid t < +22 °C) |
| Stearinsyra | Bra |
| aluminiumsulfat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Ammoniumsulfat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| bariumsulfat | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| ferrosulfat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| kaliumsulfat | Excellent |
| kalciumsulfat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Magnesiumsulfat | Excellent |
| Natriumsulfat | Excellent |
| Nickelsulfat | Excellent |
| bariumsulfid | Bra (vid t < +22 °C) |
| natriumsulfit | Excellent |
| Terpentin | Bra |
| koltetraklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Natriumtiosulfat | Excellent |
| Toluen | Bra (vid t < +22 °C) |
| Koldioxid | Bra (vid t < +22 °C) |
| Koldioxid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| magnesiumkarbonat | Excellent |
| Vinäger | Excellent |
| Ättiksyra , 20% | Excellent |
| Ättiksbly | Excellent |
| Fenol ( oxibensen ) | Bra |
| Formaldehyd 40% | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| ammoniumfosfat | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Fosforsyra | Bra |
| Freon | Excellent |
| aluminiumfluorid | Bra (vid t < +22 °C) |
| Fluor i gasform | instabil substans |
| natriumfluorid | Excellent |
| aluminiumklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| ammoniumklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| bariumklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Järnklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| kaliumklorid | Excellent |
| Kalciumklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Magnesiumklorid | Excellent |
| kopparklorid | Excellent |
| Natriumklorid | Excellent |
| Nickelklorid | Excellent |
| zinkklorid | Excellent |
| järnklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
| Tenn(II)klorid | Excellent |
| natriumcyanid | Excellent |
| Vätecyanid | Excellent |
| Oxalsyra | Excellent |
| Etylacetat | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| etylenglykol | Tolererbar (vid t < +22 °C) |
| Etanol | Utmärkt (vid t < +50 °C) |
| etylklorid | Utmärkt (vid t < +22 °C) |
Se även
Anteckningar
- ↑ 1 2 3 Dmitrij Starokadomsky. Epoxins långa ålder // Vetenskapen och livet . - 2018. - Nr 1 . - S. 66-69 .
- ↑ 1 2 3 Mollenhauer HH (1993). "Artefakter orsakade av uttorkning och epoxiinbäddning i transmissionselektronmikroskopi". Mikroskopi forskning och teknik . 26 (6): 496-512. DOI : 10.1002/jemt.1070260604 . PMID 8305727 .
- ↑ 1 2 Glauert AM, Lewis PR Inbäddning i epoxiharts // Biologiskt provförberedelse för transmissionselektronmikroskopi. - Princeton University Press, 1999. - P. 1173-1202. — ISBN 9781400865024 . doi : 10.1515 / 9781400865024.175 .
- ↑ 1 2 Ringo DL, Brennan EF, Cota-Robles EH (1982). "Epoxihartser är mutagena: konsekvenser för 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 Toxicitet, faror och säker hantering // Epoxihartser: Kemi och teknologi / ed. av C. A. May. - 2. - 1988. - P. 1173-1202. — ISBN 9781351449953 . - doi : 10.1201/9780203756713-15 .
- ↑ Henriks-Eckerman M.-L., Mäkelä EA, Suuronen K. (2015). "Testa penetration av epoxiharts och diaminhärdare genom skyddshandskar och klädesmaterial" (PDF) . Annals of Occupational Hygiene . 59 (8): 1034-1043. doi : 10.1093/annhyg/ mev040 . PMID26130079 . _
- ↑ 1 2 Teknisk informationsbulletin (TIB): Säker hantering av epoxihartssystem . Wolverine Coatings Corp.
- ↑ 1 2 A. F. Nikolaev, V. K. Kryzhanovsky, V. V. Burlov et al. Technology of polymeric materials / Ed. V. K. Kryzhanovsky. - St Petersburg. : Yrke, 2008. - 544 sid.
- ↑ Härdare för epoxihartser
- ↑ Moderna epoxihartshärdare
- ↑ Epoxiharts
- ↑ Khozin V.G. Förstärkning av epoxipolymerer. - Kazan: PIK "House of Printing", 2004. - 446 s.
Litteratur
- Riktlinjer för kursen "Högmolekylära föreningar". Lärobok / sammanställd av: Sobanov A. A., Kuramshin A. I., Burnaeva L. M. et al. - Kazan: Publishing House of KazGU, 2000. - S. 26-27. — 42 s.
Länkar
 Ordböcker och uppslagsverk | |
|---|---|
| I bibliografiska kataloger |
|