Tehnologia de fabricare a rășinilor epoxidice

Noţiuni generale

Rãşinile epoxidice sunt produşi macromoleculari liniari, obţinuţi prin policondensarea polialcoolilor (bisfenol, glicerinã) cu epiclorhidrinã în prezenţã de catalizatori alcalini (NaOH, KOH) sau acizi. Ele conţin în molecula lor grupări reactive epoxi:

Răşinile epoxidice sunt printre cele mai bune materiale utilizate ca matrici polimerice în structura compozitelor polimerice, deoarece:

 răşinile epoxidice aderă foarte bine la o mare varietate de agenţi de umplutură, agenţi de rigidizare şi diferite substraturi.

 marea varietate de răşini epoxidice şi agenţi de reticulare duce la o diversitate de proprietăţi după reticulare, proprietăţi care pot veni în sprijinul cerinţelor de prelucrare.

 reacţia chimică dintre răşina epoxidică şi agentul de reticulare nu duce la eliminarea unei substanţe volatile sau a apei (astfel, contracţia după reticulare este mai mică decât în cazul altor tipuri de răşini, de ex. fenolice sau poliesterice).

 răşinile epoxidice reticulate sunt rezistente la acţiunea agenţilor chimici şi au proprietăţi dielectrice foarte bune.

În funcţie de raportul dintre polialcool şi epiclorhidrinã se pot obţine rãşini cu diferite mase moleculare, respectiv diferite grade de policondensare. Astfel, rãşina de tip A are o greutate molecularã de 370 şi se prezintã ca un lichid vâscos ; rãşina de tip B, cu masa molecularã de 900 este un produs solid cu punctul de înmuiere apropiat de 60°C ; rãşina de tip C, cu masa molecularã 1400 este un produs solid, casant, cu temperatura de înmuiere de 98°C , iar rãşina de tip D, cu masa molecularã 2900 este un produs solid cu temperatura de înmuiere de 130°C.

Cu cât masa molecularã a polimerului este mai mare, deci cu cât lungimea macromoleculelor creşte, cu atât procentul de grupe epoxidice este mai mic, deoarece ele reprezintã grupele terminale ale macromoleculelor.

Mecanismul reactiei de policondensare

Policondensarea în acest caz are loc în prima fazã prin migrarea unui hidrogen, deci este de fapt o poliadiţie precedatã de deschiderea ciclului epoxidic, dupã care în faza a doua se eliminã o moleculã de acid clorhidric.

Practic, reactia în ansamblu este o policondensare:

Datoritã prezenţei grupelor hidroxilice laterale, cât şi a grupelor epoxidice terminale, polimerii epoxidici pot fi transformaţi din polimeri liniari în polimeri tridimensionali printr-o operaţie de reticulare sau întãrire, ce are loc în prezenta aminelor (primare, secundare, terţiare sau chiar amestecuri de amine) sau acizilor bibazici, de obicei sub forma anhidridelor lor. În absenţa acestor agenţi de întãrire, rãşinile epoxidice sunt foarte stabile la încãlzire, având o neînsemnatã tendinţã de reticulare.

Mecanismul reactiei de reticulare

În cazul folosirii aminelor ca agenţi de întãrire, reticularea are loc printr-o reacţie de adiţie a aminei la grupele terminale, prin deschiderea prealabilã a ciclurilor epoxidice.

a) Reticularea răşinilor epoxidice cu amine primare (secundare)

Reticularea răşinilor epoxidice cu amine primare alifatice are loc la temperatura camerei, pentru aminele aromatice fiind necesare temperaturi mai ridicate.

Reticularea răşinilor epoxidice cu amine secundare se desfăşoară după acelaşi mecanism, fiecărei grupe epoxidice fiindu-i necesară pentru reticulare un atom de H din amină.

Legătturile C─N formate prin reticulare sunt stabile la acţiunea majorităţii agenţilor anorganici şi a bazelor, dar mai puţin stabile la acţiunea acizilor organici (decât legăturile formate în cazul folosirii altor agenţi de reticulare). De asemenea, capacitatea de izolator electric a răşinii reticulate este mai mică decât în cazul folosirii altor agenţi de reticulare, datorită polarităţii introduse în moleculă de grupele ─OH formate.