giới thiệu về chung epoxy

 
EPOXY
Nhóm sinh viên: Trần Ngọc Linh 20103220
Đinh Văn Tuấn 20092961
Nguyễn Văn Năm 20103256
Giới thiệu chung
Tính chất
Tổng hợp
Gia công
Ứng dụng
1. Giới thiệu chung:
1.1 Khái niệm:

Nhựa epoxy là hợp chất cao phân tử có chứa ít nhất 2 nhóm epoxy
.

Nhựa epoxy là nhựa nhiệt rắn.
1. Giới thiệu chung:
1.2 Lịch sử phát triển:

Hợp chất epoxy được phát hiện vào thế kỉ 19.

Năm 1859, wurt điều chế được etylen oxit từ clohidrin của glycol
trong môi trường kiềm.

Năm 1943, P.Kastan công bố điều kiện tiến hành phản ứng giữa
bisphenol A và epiclohidrin, để có thể nhận được monomer epoxy
hoặc polymer epoxy.

Từ sau 1950 sản lượng nhựa epoxy tăng mạnh.


Năm 1994, tổng sản lượng và khối lượng tiêu thụ nhựa epoxy trên
thế giới khoảng 6,01 triệu tấn.
1. Giới thiệu chung:
1.3 Phân loại:

Nhựa epoxy mạch thẳng:

Nhựa epoxy mạch vòng:
1. Giới thiệu chung:
1.3 Phân loại:

Nhựa epoxy mạch thẳng:

Nhựa epoxy tổng hợp từ epichlorohydrin với các hợp chất cho proton với nhóm epoxy ở đầu mạch, phân tử có cấu tạo
theo một trong 3 nhóm thường gặp:

Nhựa epoxy có nhóm epoxy không ở đầu mạch có thể nhận được bằng cách epoxy hóa các hợp chất không no

1. Giới thiệu chung:
1.3 Phân loại:

Nhựa epoxy mạch vòng nhận được bằng phương pháp epoxy hóa
nối đôi trong vòng phổ biến
2. Tính chất:
2.1 Tính chất vật lý:

Tùy thuộc vào loại nhựa, tác nhân đóng rắn, chất pha loãng mà
epoxy có thể có dạng cứng hoặc dạng mềm.

Tùy thuộc vào khối lượng phân tử:


M<1000: khối lượng phân tử thấp, tồn tại ở trạng thái lỏng nhớt.

M>1000: khối lượng phân tử cao, tồn tại ở trạng thái rắn.

Ở điều kiện bình thường epoxy trong suốt không màu, không mùi,
gây dị ứng da.
2. Tính chất:
2.1 Tính chất vật lý:

Nhựa epoxy khi chưa đóng rắn tan tốt trong các dung môi hữu cơ:
xeton, axetat, hydrocacbon clo hóa,…. Không tan trong các
hydrocacbon mạch thẳng:white spirit, xăng,…

Nhựa epoxy có thể phối trộn với các loại nhựa khác như : phenol
formandehit, nitroxenlulo, polyeste,…

Nhựa epoxy có thể chuyển sang mạng lưới không gian ba chiều khi
sử dụng các chất đóng rắn nóng như anhydric phtalic , anhydric
maleic,… hay các chất đóng rắn nguội như polyamit,…

Nhựa epoxy sau khi đóng rắn thì bám dính tốt với nhiều loại vật liệu
khác nhau, bền hóa học, đặc biệt với kiềm, độ bền cơ học cao,
cách điện tốt , ít co ngót và bền nhiệt đến 160 – 260 0C
2. Tính chất:
2.1 Tính chất vật lý:

Các thông số vật lý quan trọng:
Các thông số Giá trị
Khối lượng riêng ở 200C ,

g/cm3
1,16 – 1,25
Độ cứng rockwell M 100 – 110
Độ bền kéo , lb/in2 4 – 13000
Độ hút nước sau 24h , % 0,05 – 0,1
Modun đàn hồi , GN/m2 2,5 – 3,5
Nhiệt độ hóa thủy tinh 60 – 1800C
Độ bền nhiệt 55 – 1700C
Nhiệt độ phân hủy 310 – 350 0C
2. Tính chất:
2.2 Tính chất hóa học:
 Tính chất hóa học nổi bật của epoxy là tính kháng hóa chất và
chống mài mòn, tính chất này phụ thuộc vào mức độ đóng rắn và
chất đóng rắn:
 Với tác nhân đóng rắn là anhydric acid thì epoxy không bền trong
kiềm và acid vô cơ.
 Còn đóng rắn bằng amin thì ổn định trong kiềm và acid vô cơ,
không bền trong acid hữu cơ.
 Nhựa epoxy có hai nhóm chức hoạt động là nhóm epoxy và nhóm
hydroxyl nên dễ dàng phản ứng với tác nhân nucleophin , với tác
nhân electrophin phản ứng xảy ra thuận lợi khi có mặt xúc tác
proton như rượu , phenol , axit ,…
3. Tổng hợp:
3.1 Các phương pháp tổng hợp:
 Ngưng tụ có xúc tác (bazơ ) giữa các hợp chất epoxy (điển hình là
epiclohydrin) với các chất cho proton (chẳng hạn bisphenol-A).

Epoxy hóa các hợp chất không no bằng tác nhân cung cấp oxi.
 Trùng hợp và đồng trùng hợp các hợp chất epoxy không no.
3. Tổng hợp:

3.2 Nguyên liệu đầu vào:
 3.2.1 Sản xuất epichlorohydrin:
3. Tổng hợp:
3.2 Nguyên liệu đầu vào:
 3.2.2 Sản xuất bisphenol-A:
3. Tổng hợp:
3.3 Phản ứng hóa học:

3. Tổng hợp:
3.4 Cơ chế phản ứng:
 Nhóm epoxy của epichlorohydrin tác dụng với nhóm hydroxyl của
bisphenol-A, phản ứng xảy ra nhanh ở 60-700C và tỏa nhiệt:
3. Tổng hợp:
3.4 Cơ chế phản ứng:
 Tạo ra nhóm epoxy mới do đứt HCl, phản ứng xảy ra chậm và thu
nhiệt:
3. Tổng hợp:
3.4 Cơ chế phản ứng:
 Các sản phẩm ban đầu tiếp tục ngưng tụ với bisphenol-A:
3. Tổng hợp:

Trong quá trình tạo thành nhựa cần ngăn chặn các quá
trình phụ:

Thủy phân epichlorohydrin do kiềm dư.

Thủy phân nhóm epoxy ở cuối mạch thành nhóm hydroxyl.

Khối lượng phân tử của nhựa epoxy dao động trong
khoảng 300- 18000 phụ thuộc vào tỉ lệ mol giữa

epichlorohydrin và bisphenol-A, nhiệt độ, thời gian phản
ứng và nồng độ NaOH sử dụng.
3. Tổng hợp:

Ảnh hưởng của tỷ lệ cấu tử đến khối lượng phân tử nhựa
epoxy:
Sơ đồ khối tổng hợp nhựa epoxy từ thấp
phân tử đến cao phân tử
4. Gia công:
4.1 Phản ứng đóng rắn của nhựa epoxy:
 Nhựa epoxy chỉ được sử dụng hiệu quả khi nó chuyển sang trạng
thái nhiệt rắn, nghĩa là hình thành các liên kết ngang giữa các phân
tử nhờ phản ứng với chất đóng rắn, tạo ra cấu trúc không gian ba
chiều, không nóng chảy không hòa tan.

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng và công nghệ gia công mà ta chọn
các chất đóng rắn phù hợp
4. Gia công:
4.2 Chất đóng rắn:

4.2.1 Chất đóng rắn amin:

Bao gồm các hợp chất chứa nhóm amin : Amin mạch thẳng, amin
thơm, amin vòng, dị vọng và các sản phẩm biến tính của amin có
nhóm amin ở cuối mạch.
 Phân tử amin có các nguyên tử hidro hoạt động , mỗi nguyên tử
hidro tham gia phản ứng mở vòng nhóm epoxy tạo liên kết C-N, do
có năng lượng liên kết cao nên sau khi đóng rắn nhựa epoxy có thể
chịu môi trường và nhiệt độ cao.
4. Gia công:

4.2 Chất đóng rắn:

4.2.1 Chất đóng rắn amin:
4. Gia công:
4.2 Chất đóng rắn:

4.2.2 Đóng rắn nguội:

Bao gồm các amin mạch thẳng hóa rắn qua cơ chế mở vòng bằng
phản ứng cộng vào nhóm oxyran cùng R3N mở vòng theo cơ chế
anion (A+) khi có mặt xúc tác OH-
 Lượng polyamin cỡ 8-10 phần khối lượng cho 100 phần nhựa
epoxy.