Что такое материал эпоксидной смолы?

Что такое эпоксидная смола?

Эпоксидная смола, также известная как EP-смола, искусственная смола или смоляной клей, представляет собой полимерное соединение, содержащее в молекуле по меньшей мере две эпоксидные группы, которое при реакции с отвердителем образует термореактивную трехмерную сетчатую структуру. Эпоксидные смолы представляют собой термореактивные пластмассы с превосходными физико-механическими свойствами и используются в широком спектре применений, таких как клеи, покрытия, электронная упаковка, печатные платы, строительные материалы, аэрокосмическая и военная промышленность. Название эпоксидной группы по IUPAC — оксид этилена (оксиран), а форполимер и продукт сшивки также можно вместе называть эпоксидной смолой.

Эпоксидные смолы могут вступать в реакцию друг с другом (сшивание) посредством каталитической гомополимеризации или с различными сореагентами, включая полифункциональные амины, кислоты (ангидриды), фенолы, спирты и меркаптаны. Эти сореагенты часто называют отвердителями или отвердителями, а реакцию сшивки часто называют отверждением.

Происхождение эпоксидных смол

В 1934 году немецкий химик Пауль Шлак впервые запатентовал реакцию конденсации эпоксидов с аминами. Затем в 1943 году доктор Пьер Кастан объявил об открытии эпоксидных смол на основе бисфенола А. Лицензию на это исследование в конечном итоге получила швейцарская компания Ciba, которая стала одним из ведущих мировых производителей эпоксидных смол, а в 1946 году Сильвен Гринли запатентовал изобретение смолы, полученной в результате сшивания бисфенола А и эпихлоргидрина во время его работы в компаниях DeVoe и Reynolds.

Разработка эпоксидных смол в Китае началась в 1956 году и впервые была успешной в Шэньяне и Шанхае. К концу 70-х годов в Китае сформировалась полноценная промышленная система от мономера, смолы, вспомогательных материалов, от научных исследований, производства до применения.

Эпоксидная смола с бисфенолом А

Около 75% эпоксидных смол, используемых во всем мире, основаны на реакции бисфенола А с эпихлоргидрином (ECH) с образованием диглицидилового эфира бисфенола А (BADGE или DGEBA).

Этот производственный процесс представляет собой двухстадийный процесс, в котором эпихлоргидрин сначала добавляется к бисфенолу А с образованием бис(3-хлор-2-гидроксипропил) эфира бисфенола А, который затем подвергается реакции конденсации с равным количеством гидроксида натрия с образованием бис(3-хлор-2-гидроксипропил) эфира. двойной эпоксид. Атомы хлора высвобождаются в виде хлорида натрия, а атомы водорода высвобождаются в виде воды. При дальнейшем взаимодействии образовавшегося эпоксида с бисфенолом А образуются диглицидиловые эфиры с более высокой молекулярной массой (n ≥ 1):

Контролируя количество молекулярных единиц, можно получить различные формы эпоксидных смол. Меньшее количество молекулярных единиц (n = 1~2) приводит к образованию вязких, прозрачных жидких эпоксидных смол. Большее количество молекулярных единиц (n = от 2 до 30) приводит к образованию бесцветных твердых эпоксидных смол. Хотя эпоксидные смолы на основе бисфенола А являются наиболее распространенными продуктами на рынке, другие бисфенолы, такие как бисфенол F (BPF), могут аналогичным образом реагировать с эпихлоргидрином.

Диглицидиловый эфир бисфенола А далее реагирует с бисфенолом А с образованием диглицидилового эфира с более высокой молекулярной массой (n≥1), называемого преполимеризацией. Продукт, состоящий из повторяющихся единиц (n=1~2), представляет собой вязкую прозрачную жидкость, называемую жидкой эпоксидной смолой. Продукт, состоящий из повторяющихся единиц (n=2~30), представляет собой бесцветное твердое вещество, называемое твердой эпоксидной смолой.

Бисфенолы, отличные от бисфенола А (особенно бисфенола F) или бромированных бисфенолов (например, тетрабромбисфенола А), также могут быть использованы для эпоксидирования и преполимеризации, описанных выше. По сравнению со смолами на основе бисфенола А, такие смолы, как бисфенол F и бисфенол H, обычно имеют более низкую вязкость и более высокое среднее содержание эпоксидной смолы на грамм, что приводит к лучшей химической стойкости после отверждения.

Поскольку эпоксидные смолы существуют в виде полимеров, полуполимеров или олигомеров, в чистом виде они встречаются редко. Эпоксидные смолы более высокой степени чистоты можно получить в конкретных целях, например, с помощью процессов очистки дистилляцией. Однако жидкие эпоксидные смолы высокой чистоты имеют тенденцию образовывать кристаллические твердые вещества из-за своей очень регулярной структуры, и поэтому их необходимо плавить для обработки.

Одним из наиболее важных показателей эпоксидной смолы является эпоксидное число, которое представляет собой содержание эпоксидных групп. Эпоксидное число выражается как «эквивалентная масса эпоксидной смолы», то есть соотношение между молекулярной массой и количеством эпоксидных групп. Этот параметр используется для расчета количества отвердителя, необходимого в процессе отверждения. Эпоксидные смолы обычно отверждаются стехиометрическими или близкими к стехиометрическим отвердителями для получения наилучших физических свойств.

Применение эпоксидной смолы

Эпоксидная смола обладает превосходными электроизоляционными, физико-механическими свойствами и разнообразием свойств склеивания материалов, а также гибкостью технологии ее использования, недоступной другим термореактивным пластикам. Поэтому он широко используется в: покрытиях и клеях; литье в формы различных электронных устройств, интегральных схем, упаковочных материалов и плат; производство промышленных комплектующих изделий; гидроизоляционные материалы; армирование строительных конструкций, может использоваться с углеродными волокнами, чтобы обеспечить очень высокую прочность на растяжение армирующего материала.

• Строительный материал

Эпоксидные смолы исследуются и применяются в сфере строительства на протяжении десятилетий и обладают отличными адгезионными свойствами к различным строительным материалам, обладают высокой прочностью, усталостной прочностью, устойчивостью к старению, коррозионной стойкостью и т. д. Эпоксидные смолы можно использовать в качестве добавок для повышения прочности. механические свойства раствора и бетона. Эпоксидную смолу можно использовать в качестве добавки для улучшения механических свойств раствора и бетона; Модифицированную эпоксидную смолу можно использовать для армирования бетонной конструкции, например, армирования тканью из углеродного волокна, армирования стальными пластинами, посадки арматуры, ремонта трещин и дефектов в бетоне и т. д., а также это лучший выбор в качестве конструкционного клея. материал, признанный в отрасли.

• Клей

Эпоксидные клеи составляют основную часть категории «структурных» или «технических клеев», в которую также входят полиуретаны, акрилы, цианакрилаты и другие. Эти высокоэффективные клеи используются в производстве самолетов, автомобилей, велосипедов, лодок, клюшек для гольфа, лыж и других изделий, требующих высокопрочных соединений. Эпоксидные клеи могут склеивать практически любой материал, обеспечивая превосходную адгезию к дереву, металлу, стеклу, камню и пластику, и могут быть гибкими или жесткими, прозрачными или непрозрачными, цветными, быстросхватывающимися или медленносхватывающими, в зависимости от необходимости. Эпоксидные клеи значительно превосходят другие типы клеев по термо- и химической стойкости.

• Электрическое и электронное оборудование

Эпоксидные пластиковые герметики и электронные клеи для микросхем играют ключевую роль в электронной промышленности и являются важными материалами, обеспечивающими стабильную реализацию функций чипов, что сильно влияет на качество полупроводниковых устройств. Он часто используется в электродвигателях, генераторах, трансформаторах, распределительных устройствах, печатных платах и ​​полупроводниковых корпусах. Эпоксидные смолы являются отличными электроизоляторами, защищающими электрические компоненты от коротких замыканий, пыли и влаги. В электронной промышленности эпоксидные смолы используются при заливке интегральных схем, транзисторов и гибридных интегральных схем, а также при производстве печатных плат. Самый большой тип печатной платы, FR-4, состоит из подготовленной стеклоткани с огнестойкой эпоксидной смолой. Поскольку инкапсулированное полупроводниковое устройство должно выдерживать бессвинцовую пайку оплавлением при 260 °C даже после обработки высокой температурой и высокой влажностью, а герметизированный материал не должен иметь расслоения или растрескивания, а также электрических сбоев из-за чрезмерного напряжения во время В процессе процесса необходимо учитывать широкий диапазон физико-химических свойств (длина потока, коэффициент теплового расширения, температура стеклования, вязкость, водопоглощение и диэлектрическая проницаемость), чтобы достичь производительности процесса, а также требований к производительности применения.

• Производство ветровой энергии

Эпоксидный клей для сращивания можно использовать для сращивания сборных железобетонных секций башни ветряной турбины, материал эпоксидной смолы имеет отличные характеристики склеивания бетона, может обеспечить более низкую стоимость и лучшую долговечность ветряной турбины; Комбинация эпоксидной смолы и стекловолокна или ткани из углеродного волокна позволяет производить очень высокопрочные и легкие композитные материалы. Эти материалы очень подходят для изготовления более длинных и более эффективных лопастей ротора ветряных турбин; Эпоксидные смолы также можно использовать в качестве защитных покрытий для стальных башен, стоек опор и бетонных фундаментов, продлевая срок службы оборудования и снижая затраты на техническое обслуживание. Генераторы соединены с лопастями ротора с помощью привода, который преобразует механическую энергию ветра в полезную электроэнергию. Этот процесс требует электрической изоляции и высокой термостойкости эпоксидных смол. Кроме того, эпоксидные смолы используются в трансформаторах, втулках и композитных кабелях, соединяющих ветряные турбины с сетью. В настоящее время компоненты ветроэнергетики в Европе представляют собой крупнейший сегмент применения эпоксидных смол с долей около 27% рынка.

• Аэрокосмическая промышленность

В аэрокосмической промышленности эпоксидные смолы являются отличными материалами реакционного отверждения, которые в сочетании с высокоэффективными армированными волокнами материалами становятся незаменимыми конструкционными матричными материалами. Типичные армирующие волокна материалы включают стекловолокно, углеродное волокно, кевларовое волокно и борсодержащее волокно. Эпоксидные смолы также используются в качестве конструкционных клеев в аэрокосмической отрасли и превосходят большинство других типов смол по механическим свойствам и устойчивости к воздействию окружающей среды.

Исследователи обнаружили, что композитное покрытие из графена и эпоксидной смолы на лопастях несущего винта крыльев самолетов способно эффективно бороться с обледенением, а эксперименты показали, что покрытие все же способно растопить лед толщиной в сантиметр на лопастях крыльев под Условия окружающей среды -20°C. Метод относится к активной противообледенительной системе, которая более экологична, чем химический противообледенительный метод. Этот метод относится к активному противообледенительному методу в противообледенительной системе, который более экологичен, чем химический противообледенительный метод.

• Промышленные щупы и композиты

Эпоксидная смола имеет важное применение в промышленном производстве и обычно используется при производстве вспомогательных средств производства, таких как формы, мастер-модели, ламинаты, отливки и приспособления. По сравнению с традиционными материалами, такими как металл и дерево, формы из эпоксидной смолы не только повышают производительность, но также снижают затраты и сокращают производственные циклы. Он также широко используется в производстве армированных волокон и композитных деталей. Хотя эпоксидные смолы дороже, чем полиэфирные и винилэфирные смолы, композитные детали, которые они производят, обычно имеют более высокую прочность и термостойкость.

• Применение покрытий

Двухкомпонентные эпоксидные покрытия можно использовать на металлических подложках в тяжелой промышленности, и такие покрытия обеспечивают более высокую твердость и долговечность, чем обычные порошковые покрытия термического отверждения. Эпоксидные порошковые покрытия, связанные методом плавления, широко используются для защиты от коррозии стальных труб и фитингов, а также бетонной арматуры в нефтяной, газовой и питьевой промышленности. Эпоксидные покрытия более термостойки по сравнению с латексными и алкидными красками и широко используются в промышленности и автомобилестроении. Его также можно использовать в качестве грунтовки для улучшения адгезии автомобильных и морских покрытий, и он особенно подходит для защиты от ржавчины и коррозии металлических поверхностей, где требуется высокая защита от коррозии. Металлические банки и контейнеры часто покрывают покрытиями из эпоксидной смолы, особенно для предотвращения коррозии металла, вызванной кислыми пищевыми продуктами, такими как помидоры. Кроме того, эпоксидные смолы используются для декоративных полов, таких как терраццо, полы из щебня и цветного заполнителя, обеспечивая декоративный эффект, сочетающий эстетику с долговечностью.

• Производство кораблей

Существует два основных применения эпоксидных смол в морском секторе. Во-первых, эпоксидные смолы используются при производстве компонентов, требующих высокой прочности или веса, поскольку они имеют лучшие механические свойства, чем более распространенные полиэфирные смолы. Во-вторых, высокая прочность эпоксидной смолы, ее хорошая способность к заполнению зазоров и отличная адгезия к различным материалам, включая древесину, делают ее одним из важнейших материалов, используемых при строительстве кораблей.

Эпоксидные смолы также широко используются в судоремонте, где они используются для ремонта и сборки судов, после чего наносится слой краски с защитой от ультрафиолета для дополнительной защиты.

• Нефть и нефтехимия

Эпоксидные смолы также играют важную роль в нефтяном секторе. Он используется для обработки отдельных слоев, которые образуют избыток рассола в закупоренных коллекторах, тем самым уменьшая выбросы скважин и увеличивая добычу сырой нефти. Этот метод известен как «обработка закупоривания».

• Царство искусства

Эпоксидные смолы, смешанные с пигментами, можно использовать в качестве краски для формирования полноценной картины, накладывая их друг на друга. Эпоксидные смолы также используются для украшения произведений искусства и мебели. Благодаря бесшовной глянцевой поверхности, которой можно придать различные формы, эпоксидная смола является предпочтительным материалом для создания минималистских предметов в современном дизайне мебели.

В будущем мы продолжим заниматься инновационными исследованиями в области усиления и обслуживания строительных конструкций, а также постоянно улучшать качество наших материалов. Каждый проект является продолжением наших обязательств и практики соблюдения отраслевых стандартов. Мы уверены, что благодаря усердной работе и инновациям усиление конструкций приведет к более надежному и долговечному будущему. Спасибо, что читаете, делитесь и уделяете внимание!

Эпоксидные смолы играют жизненно важную роль в электронной промышленности благодаря своим превосходным физико-механическим свойствам, электроизоляции и адгезии к различным материалам. Использование эпоксидной смолы, особенно в области электронной упаковки, не только обеспечивает стабильную реализацию функций чипа, но и существенно влияет на качество полупроводниковых устройств. На таком фоне паста из красного фосфора РП-ЭП эпоксидной смолы с покрытием из красного фосфора, разработанной ИНСУ Компания Flame Retardant Company особенно подходит для электронных эпоксидных пластиковых уплотнительных материалов с такими характеристиками, как высокая вязкость и стабильность. Разработка этого материала не только удовлетворяет спрос электронной промышленности на высокоэффективные герметики, но также открывает новые возможности для применения эпоксидных смол, сигнализируя о том, что структурное усиление и электронные герметизирующие материалы будут двигаться в сторону более надежного и долговечного будущего.