Las resinas epoxi son compuestos de alto peso molecular con dos o más grupos epoxi en la molécula y bajo peso molecular relativo.
Clasificación y tipos principales
Hay muchas variedades y marcas de resinas epoxi, pero la resina epoxi de éter glicidílico de bisfenol A, comúnmente conocida como resina epoxi de bisfenol A, es el tipo más importante. Representa el 90% de la producción total de resinas epoxi.
Resina epoxi de bisfenol A La resina epoxi de bisfenol A también se conoce como resina epoxi de uso general y resina epoxi estándar. En China se denomina resina epoxi de tipo E. Se obtiene por policondensación de bisfenol (BPA o DPP) y epiclorhidrina (ECH) bajo hidróxido de sodio: según la proporción de materia prima, las condiciones de reacción y el método utilizado, se pueden obtener líquidos viscosos de bajo peso molecular relativo y sólidos de alto peso molecular relativo y alto punto de ablandamiento con diferentes grados de polimerización. El peso molecular relativo medio es 300-7000. La apariencia es un líquido viscoso transparente casi incoloro o amarillo claro o un sólido quebradizo y escamoso. La resina epoxi en sí es un polímero lineal termoplástico. Cuando se calienta, la viscosidad de la resina líquida disminuye y la resina sólida se ablanda o se funde. Es soluble en disolventes orgánicos como acetona, metiletilcetona, ciclohexanona, acetato de etilo, benceno, tolueno, xileno, etanol anhidro, etilenglicol, etc.
Resina epoxi de bisfenol A hidrogenado La resina epoxi de bisfenol A hidrogenado se denomina químicamente éter diglicidílico de bisfenol A hidrogenado. Se obtiene condensando hexahidrobisfenol A obtenido por hidrogenación de bisfenol A y epiclorhidrina bajo la catálisis de hidróxido de sodio.
El nombre químico de la resina epoxi de bisfenol F es bisfenol F diglicidil éter, denominado DGEBF o BPF. Es un líquido viscoso transparente, incoloro o de color amarillo claro, obtenido por la reacción de fenol y formaldehído bajo un catalizador ácido para generar bisfenol F, y luego experimenta una reacción de policondensación con epiclorhidrina bajo la catálisis de hidróxido de sodio; el nombre químico de la resina epoxi de bisfenol S es bisfenol S diglicidil glicirricina éter de aceite, denominado BPS o KGEBS, que se prepara mediante bisfenol S y epiclorhidrina bajo la catálisis de hidróxido de sodio. La resina epoxi de bisfenol S tiene una alta resistencia al calor y su temperatura de deformación por calor es 60-700C más alta que la de la resina epoxi de bisfenol A. El producto curado es estable y tiene buena resistencia a los disolventes.
La resina epoxi de bisfenol P se prepara sintetizando bisfenol P con 3-cloropropileno y fenol como materias primas principales y luego sometiéndola a una reacción de policondensación con epiclorhidrina bajo la catálisis de hidróxido de sodio. Las resinas epoxi novolac incluyen principalmente resinas epoxi de ácido fenólico lineal de fenol y resinas epoxi fenólicas lineales de o-cresol, así como resinas epoxi novolac de tipo resorcinol. Además, la resina epoxi de tetrafenol etano también pertenece a la resina epoxi fenólica; la resina epoxi novolac de fenol (EPN) es una resina fenólica lineal obtenida por reacción de condensación de fenol y formaldehído en un medio ácido, y luego condensada con un exceso de epiclorhidrina en presencia de hidróxido de sodio para obtener un líquido viscoso o semisólido lineal de color marrón; la resina epoxi novolac de o-cresol es una resina fenólica de o-cresol lineal obtenida por condensación de o-cresol y formaldehído, y luego reaccionada con epiclorhidrina en presencia de hidróxido de sodio, y obtenida después de un tratamiento de múltiples pasos para obtener un sólido de color amarillo a ámbar;
La resina epoxi de resorcinol formaldehído tiene el nombre químico de resorcinol formaldehído tetraglicidil éter, que es una resina fenólica tetrafuncional obtenida por la reacción de resorcinol y formaldehído con ácido oxálico como catalizador. Luego se policondensa con epiclorhidrina en presencia de hidróxido de sodio para obtener un líquido viscoso de color amarillo anaranjado; el nombre químico de la resina epoxi de tetrafenol etano es tetrafenol etano glicidil éter (PGEE), que se obtiene haciendo reaccionar fenol con glioxal en presencia de un catalizador ácido para obtener tetrafenol etano, y luego reaccionando con epiclorhidrina bajo la catálisis de hidróxido de sodio; la resina epoxi fenólica de naftol (EEPN) se sintetiza mediante la policondensación de a-naftol con solución de formaldehído para producir resina fenólica lineal, y luego reaccionando con epiclorhidrina bajo la catálisis de hidróxido de sodio;
La resina epoxi fluorada tiene una estructura molecular densa debido a la introducción de átomos de flúor, y los átomos de carbono-flúor están dispuestos de cerca alrededor de la cadena principal de la resina. Por lo tanto, la tensión superficial, el coeficiente de fricción y el índice de refracción son muy bajos, y tiene una excelente resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, resistencia al calor, resistencia a la contaminación y durabilidad. La resina epoxi de poliuretano, también conocida como resina epoxi de uretano, se obtiene mediante la reacción de poliol de poliéster (o éter) con epiclorhidrina en presencia de BF3 y NaOH para generar éter de poliol glicidílico, que luego se policondensa con diisocianato; la resina epoxi de silicona es un epóxido que contiene silicio en su estructura molecular, que se policondensa con polimetilfenilsiloxano y resina epoxi. El tolueno es una solución, un líquido uniforme de color amarillo claro; la resina epoxi de titanio orgánico se obtiene mediante la reacción del grupo hidroxilo en la resina epoxi de bisfenol A con titanato de n-butilo. Dado que el elemento metálico titanio se introduce en la resina, no solo resuelve los problemas de mayor absorción de agua, menor resistencia a la humedad y propiedades eléctricas causadas por la presencia de grupos hidroxilo, sino también porque los átomos de oxígeno con electrones P en la resina están conectados directamente a los átomos de titanio con vacantes de electrones D, lo que da como resultado el efecto de conjugación PD en la cadena macromolecular, lo que mejora significativamente la resistencia al envejecimiento por calor y tiene mejores propiedades dieléctricas.
Propiedades y curado
Con el continuo desarrollo de la alta tecnología y la tecnología, en los últimos años, la modificación de la resina epoxi se ha profundizado continuamente y se han utilizado ampliamente métodos como redes interpenetrantes, copolimerización química y endurecimiento de nanopartículas.
Las resinas epoxídicas son un tipo de adhesivos llamados estructurales o de ingeniería; se utilizan en la construcción de aviones, automóviles, bicicletas, esquíes y sirven para pegar gran cantidad de materiales, incluidos algunos plásticos, pudiendo ser rígidos o flexibles, transparentes o de color, de secado rápido o lento. En general, si el secado de un adhesivo epoxídico se realiza con calor, será más resistente al calor y a los agentes químicos que si se seca a temperatura ambiente. La resistencia a la tracción de este tipo de adhesivos puede llegar a superar los 350 kg/cm², lo que les convierte en el adhesivo más resistente del mundo.
Las resinas epoxi se usan mucho en capas de impresión, tanto para proteger de la corrosión como para mejorar la adherencia de las posteriores capas de pintura. Las latas y contenedores metálicos se suelen revestir con epoxi para evitar que se oxiden, especialmente en alimentos ácidos, como el tomate. En la industria electrónica se usan con profusión para el encapsulado de los circuitos integrados y los transistores, también se usan en la fabricación de circuitos impresos. El tipo de circuito impreso más frecuente FR-4 no es más que un sándwich de capas de fibra de vidrio pegadas entre sí por resina epoxi.
Castropox 1233 A / B es un sistema epoxi de baja viscosidad diseñado para tecnologías de inyección como RTM y SCRIMP que dispone de tres tios de endurecedores para tres tipos de tiempo de gel. Este sistema epoxi es adecuado para la producción de laminados de alto rendimiento para la industria automotriz, aplicaciones marinas, palas de rotor de molinos de viento y equipos deportivos. La temperatura de curado es de 6 h a 70 °C; la viscosidad de la mezcla es muy baja y puede reducirse a 150 mPas calentando la resina hasta 30 °C. La resina epoxi se suele utilizar con aditivos para optimizar su aplicación. Entre los aditivos comunes se incluyen agentes de curado, modificadores, rellenos, diluyentes y otros. El agente endurecedor es un aditivo indispensable para el adhesivo, el recubrimiento y el moldeable.
La selección de resina epoxi y de endurecedores depende de criterios como propósito, resistencia mecánica, requisitos de operación y seguridad. 1. Selección de resina epoxi.a) Seleccionar del propósito Es mejor seleccionar una resina con un valor epoxi medio (0.25-0.45) como adhesivo, como la resina epoxi e44 y 634; es mejor seleccionar una resina con un valor epoxi alto (0.40) como moldeable, como la resina epoxi e51 y 6101; generalmente, se utiliza una resina con un valor epoxi bajo (<0.25) como recubrimiento, como la 901, 904, 907, 909, etc. b) Seleccione entre resistencia mecánica La resina con alto valor epoxi tiene mayor resistencia pero es quebradiza; la resistencia de la resina epoxi es buena a altas y bajas temperaturas; si el valor de epoxi es bajo, la resistencia es pobre a altas temperaturas. c) Seleccionar entre los requisitos de operación. No es necesario que sea resistente a altas temperaturas y tiene pocos requisitos de resistencia. Se puede seleccionar la resina con menor valor epoxi; Si desea buena permeabilidad y resistencia, puede elegir la resina con mayor valor epoxi.
2. Selección del agente de curado.a) Tipo de agente de curado Los agentes de curado comunes para resina epoxi incluyen amina alifática, amina alicíclica, amina aromática, poliamida, anhídrido de ácido, resina y amina terciaria. Además, la luz ultravioleta o la luz también pueden curar la resina epoxi bajo la acción del fotoiniciador. El agente de curado de amina se usa generalmente para curar a temperatura ambiente o baja temperatura, mientras que el anhídrido y el agente de curado aromático se usan comúnmente para el curado por calor.b) Dosificación del agente de curado. i. Cuando se usa amina como agente reticulante, se usa la siguiente fórmula para el cálculo Dosis de amina = mg/hn Lugar: M=peso molecular de la amina Hn=número de hidrógeno activo G=valor de epoxi (equivalente de epoxi por 100 gramos de resina epoxi) El rango de cambio no será superior al 10-20%. ii. Cuando se utiliza anhídrido de ácido, se calcula según la siguiente fórmula Cantidad de anhídrido de ácido=mg (0.6-1)/100 Lugar: M=peso molecular del anhídrido G=valor de epoxi (0.6~1) es la prueba. c) Principios para la selección del agente de curado. i. Seleccione entre los requisitos de rendimiento: algunos requieren resistencia a altas temperaturas, otros requieren buena flexibilidad y otros requieren buena resistencia a la corrosión. ii. Selección del método de curado: si algunos productos no se pueden calentar, no se puede seleccionar el agente de curado para el curado térmico. iii. Seleccione el período aplicable: el llamado período aplicable se refiere al tiempo desde el momento en que se agrega la resina epoxi con el agente de curado hasta el momento en que no se puede utilizar. Para aplicar durante mucho tiempo, generalmente elija anhídrido ácido o agente de curado latente. iv. Seleccione desde el punto de vista de la seguridad: en general, es mejor tener una toxicidad baja, lo cual es conveniente para una producción segura. v. Elija entre el costo. 3. Selección de modificador El propósito del modificador es mejorar la propiedad de curtido, la resistencia al corte, la resistencia a la flexión, la resistencia al impacto y el rendimiento de aislamiento de la resina epoxi. Se presentan brevemente los modificadores comunes y sus características. a) Caucho de polisulfuro: puede mejorar la resistencia al impacto y la resistencia al pelado; b) Resina de poliamida: Puede mejorar la fragilidad y la adherencia; c) PVA ter- butiraldehído: mejora la resistencia al bronceado por impacto; d) Caucho de nitrilo: mejora la resistencia al bronceado por impacto; e) Resina fenólica: puede mejorar la resistencia a la temperatura y la resistencia a la corrosión; f) Resina de poliéster: mejora la resistencia al curtido por impacto; g) Resina de melamina urea formaldehído: aumenta la resistencia química y la solidez; h) Resina furfural: mejora el rendimiento de flexión estática y la resistencia a los ácidos; i) Resina vinílica: mejora la resistencia al pelado y al impacto; j) Isocianato: reduce la permeabilidad a la humedad y aumenta la resistencia al agua; k) Resina de silicona: mejora la resistencia al calor. La dosis de caucho de polisulfuro puede ser del 50 al 300% y se debe agregar agente de curado; La cantidad de resina de poliamida y resina fenólica es generalmente del 50 al 100 %, y la cantidad de resina de poliéster es generalmente del 20 al 30 %. No se puede agregar ningún agente de curado adicional, o se puede agregar una pequeña cantidad de agente de curado para acelerar la reacción. En términos generales, cuanto más modificador se utilice, mayor será la flexibilidad, pero la temperatura de deformación térmica de los productos de resina disminuirá en consecuencia.
La resina epoxi es un polímero de alto peso molecular con la fórmula molecular (C11H12O3)n, que se refiere a un término general para una clase de polímeros que contienen más de dos grupos epoxi en la molécula. Es un producto de policondensación de epiclorhidrina y bisfenol A o poliol. Debido a la actividad química del grupo epoxi, se puede usar una variedad de compuestos que contienen hidrógeno activo para abrir el anillo, curar y reticular para formar una estructura de red, por lo que es una resina termoendurecible.
