Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa epoxy ED 5

Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Phần I CƠ SỞ LÝ THUYẾT NHỰA EPOXY

Chương 1. LÝ THUYẾT TỔNG HỢP NHỰA EPOXY ED-5
1.1 Giới thiệu chung về nhựa Epoxy:
Nhựa Epoxy là một loại nhựa nhiệt rắn. Giống như các loại nhựa
nhiệt rắn khác như nhựa Phenol Formaldehyt, nhựa Ure Formaldehyt, UPE,
… nó có khả năng chuyển sang trạng thái không nóng chảy, không hoà tan
trong những điều kiện nhất định có chất đóng rắn. Trong nhựa này có chứa
nhóm Epoxy nên được gọi là nhựa epoxy.
Oxyt
Etylen là hợp
chất Epoxy đơn giản nhất, có khả năng phản ứng lớn. Ngay từ những năm
1860 Buoc-Xo đã cho rằng nó dễ trùng hợp thành chất cao phân tử. Nhưng
mãi đến năm 1936 mới ứng dụng nó trong công nghiệp.
Từ năm 1948, trong công nghiệp đã dùng nhiều loại nhựa Epoxy
điều chế từ Epyclohydrin ngưng tụ với Diphenylpropan có mặt dung dịch
NaOH làm chất xúc tác. Các sản phẩm tạo ra sau khi đóng rắn có nhiều tính
chất lý, hóa tốt như: bám dính rất tốt với nhiều loại vật liệu, tính điện môi
tốt, khi đóng rắn độ co ngót không lớn, chịu được tác dụng của axít, kiềm.
Nhựa Epoxy được đưa vào thương mại hoá những năm 1940 và
ngày càng đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp polymer. Theo số liệu
thống kê tại Mỹ, lượng nhựa epoxy bán trong những năm 1970 và 1980 luôn
có tốc độ tăng hàng năm >10%.
Bảng 1. Sản xuất nhựa Epoxy hàng năm của Mỹ tính đến 1994
Năm Lượng nhựa SX (tính 10
3
.MT)
1955 10
1960 30
1965 55

1970 79
1975 100
1980 201
1985 347
1
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
1990 475
1994 433
Cho đến nay, nhựa epoxy phát triển rất mạnh cả về số lượng sản
xuất ra, chủng loại nhựa đến các lĩnh vực ứng dụng của nó rất là đa dạng và
phong phú. Nhất là trong lĩnh vực ứng dụng vật liệu composite. Số nước sản
xuất được loại nhựa này tăng lên rất đáng kể.
Bảng2. Khả năng sản xuất nhựa Epoxy ở các nước Châu Á –Thaí Bình
Dượng (2001). (Nguồn cung cấp bởi Dow Chemical).
Nước Khả Năng Sản Xuất. 1000 MT/năm
Nhật
Đài Loan
Trung Quốc
Hàn Quốc
Thái Lan
Malaysia
Philippines
240
239
100
180
30
10
10
Tổng cộng 809

Các loại nhựa điều chế từ các hợp chất của Polyhydroxyl và
Epyclohydrin có độ nhớt không lớn và có khả năng đóng rắn. Do nhóm
hydroxyl không tác dụng hết trong mạch thẳng nên ngay cả khi ở trạng thái
đóng rắn nhựa cũng không chịu được nhiệt và nước tốt, người ta thường
dùng nó để pha vào nhựa Epoxy thường.
Nhựa Epoxy có nhiều ưu điểm hơn khi nó được đóng rắn bằng các
loại amin. Amoniac và polyamin là hai hợp chất đặc biệt dễ dàng tác dụng
với Epyclohydrin, Glyxerin, Diclohydrin tạo ra hợp chất không tan, có tính
kiềm dùng để làm nhựa trao đổi ion. Nếu điều kiện phản ứng thừa nhiều
amin hoặc Epyclohydrin thì tạo ra sản phẩm tan dùng trong công nghiệp
giấy và dệt làm tăng độ chịu nước của bột xenlulo và làm tăng độ bền cọ xát
của vải.
Epoxy được sản xuất với nhiều loại khác nhau, trong đó thông dụng
nhất là hai loại DE-5 và ED–6. Hai loại này có qui trình sản xuất giống
nhau, chỉ khác nhau ở yêu cầu sản phẩm như: hàm lượng chất bốc, hàm
lượng nhóm Epoxy, độ nhớt, tỷ trọng và trọng lượng phân tử khác nhau. Nói
2
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
chung yêu cầu thông số này đối với ED –6 cao hơn. Quy trình tạo nhựa dưới
các điều kiện phản ứng khác nhau như: tốc độ phản ứng, dung môi, nồng độ
chất xúc tác, thời gian phản ứng, đặc biệt là tỉ lệ 2 monomer ban đầu sẽ cho
các sản phẩm khác nhau là ED-5, ED-6 hay các loại Epoxy khác. Gần đây
người ta điều chế được nhựa Epoxy phân tử thấp có nối đôi từ poly butadien.
Do vậy mà nó có khả năng đóng rắn khi có Amin, Anhydric của axit 2 chức
hoặc Peroxyt.
1.2 Nguyên liệu sản xuất nhựa Epoxy ED -5.
Nguyên liệu chính để sản xuất nhựa DiEpoxy là Epiclohydrin và
Diphenyl propan. Có thể dùng các dẫn xuất diphenyl khác như Rezorcin,
Dihydroxylcrezol để thay cho Diphenyl propan, nhưng thực tế ít được dùng.
1.2.1 Epiclohydrin.

* Công thức cấu tạo:
O
Cl
CH
CH
2
2
CH
*Tính chất của Epiclohydrin:
Epiclohydrin là chất lỏng trong suốt, không màu, không tan trong
nước nhưng tan trong benzen, axeton, rượu và các dung môi khác, có mùi
mạnh, đặc biệt là rất độc, sôi ở nhiệt độ 116-117
0
C, tỷ trọng ở 20
0
C = 1,175
÷ 1,35 g/cm
3
, nhiệt độ nóng chảy = 57,2
0
C.
Ít tan trong nước ở nhiệt độ 20
0
C chỉ hòa tan 6,58 % trọng lượng, tạo
hỗn hợp đẳng phí với nước ở nhiệt độ sôi 84,1
0
C và chiếm 81% trọng lượng
hỗn hợp.
* Điều Chế Epiclohydrin:
** Đi từ Glyxerin.

Đầu tiên cho khí HCl khan tác dụng với Glyxerin ở nhiệt độ từ 110
đến 115
0
C thì chuyển thành Diclohydrin Glyxerin.
CH
CH
CH
CH
CH
CH
OH
Cl
OH OH
OH
Cl
2
2
+
H
Cl
110_115 C
+
2
H
O
2
2
2
2
Để hiệu suất phản ứng cao thì Glyxerin phải thật khan hoặc chứa rất ít

nước. Ngoài ra, còn phải có các chất hút nước như Anhydric axetic hoặc
Axit axetic.
Giai đoạn hóa vòng, dùng kiềm khử HCl để tạo ra Epiclohydrin.
3
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
2
CH
CH
CH
CH
Cl
OH
Cl
+
2
H
O
2
2
2 2
NaOH
CH
CH
+
+
O NaCl
Cl
Phản ứng hóa vòng tiến hành ở nhiệt độ thường, nồng độ và tốc độ tác
dụng của NaOH với Diclohydrin có ảnh hưởng rất nhiều đến hiệu suất phản
ứng vì ngoài phản ứng tạo thành Epiclohydrin còn có phản ứng xà phòng

hóa Epiclohydrin thành Glyxerin
CH
CH
CH
OHOH
OH
+
2
H
2
2
NaOH
+
+
O
NaCl
CH
Cl
O
2
2
CH
CH
Có thể dùng các loại kiềm yếu hơn như Ca(OH)
2
, Na
2
CO
3
để khử

HCl.
Phương pháp này được ứng dụng nhiều ở Liên Xô, Trung Quốc. Ở
nước ta sản lượng dầu thảo mộc (Glyxerin tách ra khi xà phòng hóa dầu thảo
mộc) khá lớn nên nó cũng thuận lợi đáng kể.
**Đi từ Propylen.
Clo hóa Propylen dưới áp suất 18 Kg/cm
2
và nhiệt độ 500
0
C để tạo
thành Clorua-alkyl, tiếp đến cho HClO tác dụng lên nối đôi và cuối cùng
dùng kiềm để khử HCl của Diclohydrin tạo thành Epiclohydrin.
C
CH
CH
CH
CH
Cl
OH
Cl
+
H
Cl
2
H
O
2
2
2
2

NaOH
CH
CH
+
O
CH
Cl
2
2
CH
CH
3
500
o
,18at
CH
2
CH
CH
2
CH
2
CH
CH
Cl
HClO
Cl
Cl
CH
CH

CH
OH
2
2
+
+
+
NaCl
Cl
Cl
Sản phẩm phụ là Triclopropan, Diclohydrin chưa phản ứng. Trong hai
phương pháp trên thì phương pháp phù hợp đối với nước ta là phương pháp
đi từ Glyxêrin còn phương pháp đi từ Propylen chỉ phù hợp với những nước
có ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ phát triển mạnh.
*An toàn khi sử dụng Epiclohydrin.
4
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Do tính chất độc hại của Epiclohydrin nên yêu cầu thùng chứa, ống
dẫn phải kín để đảm bảo an toàn cho công nhân.
Khi vận chuyển nên đựng Epiclohydrin vào chai thủy tinh lớn hay sử
dụng thùng bằng thép được đậy kín cẩn thận để cho công nhân thao tác ở đó
khỏi bị ngộ độc.
1.2.2 Diphenylol propan (4,4-Dioxy Difenylol propan), hay gọi tắt là
Bis phenol A.
Diphenylol propan được điều chế bằng cách cho Phenol tác dụng với
Axeton trong môi trường axit mạnh ở nhiệt độ 10-15
0
C.
2
CH

H
O
+
O
2
3
C
3
3
+
C
3
CH
CH
HO HO
OH
CH
Để tạo môi trường H
+
có thể sử dụng dung dịch H
2
SO
4
, hoặc là hơi
HCl. Thực nghiệm chứng tỏ rằng lượng H
2
SO
4
chỉ ảnh hưởng đến phản ứng
giới hạn nhất định, nhưng nồng độ axit là yếu tố quan trọng quyết định hiệu

suất phản ứng.
Hiện nay, người ta dùng xúc tác là dẫn xuất Mercaptan của axit no
mạch thẳng như Tiodiaxetic (HOOC–CH
2
–S–CH
2
–COOH) điều chế từ
Monocloaxetic và Sunfohydro.
*Tính chất của Difenylol propan.
Diphenylol propan là loại bột tinh thể đồng nhất có nhiệt độ nóng chảy
từ 155–157
0
C, không hòa tan trong nước, tan dễ trong axetol và rượu. Bảo
quản bằng bao giấy không thấm nước hay thùng thép có nắp đậy kín.
Ngoài ra, trong công nghiệp người ta còn sản xuất nhựa Epoxy từ nhựa
Phenolformaldehit.
1.3 Lý thuyết tạo nhựa Epoxy.
1.3.1 Phản ứng đa tụ nhựa Epoxy.
Nguyên liệu để sản xuất ete diglyxit và polymer của chúng là phenol
đa chức và hợp chất chứa nhóm Epoxy. Những hợp chất chứa nhóm
hyđroxyl có thể dùng là: Rezosin, Hydroquinol, Dioxit diphenolpropan,
nhựa Phenolfocmandehit dạng novolac…Nhưng thường được sử dụng rộng
rãi nhất là diphenylpropan và Epyclohydrin. Phản ứng xảy ra trong môi
trường kiềm có hai nhóm định chức là Epoxy là Clo. Diphenylpropan có hai
5
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
nhóm hydroxyl có hai nguyên tử hyđrô linh động nên khả năng tham gia
phản ứng lớn. Phụ thuộc vào tỷ lệ hai chất chất đó mà có thể thu được các
sản phẩm khác nhau từ lỏng nhớt đến rắn.
Nếu thừa Epyclohyđrin thì có thể thu đựơc ete diglixit

diphenylpropan, phản ứng xảy ra trong môi trường NaOH. Trong dung môi
trơ có 0,2 đến 0,5% NaOH thì thu được ete diglyxerit có độ sạch cao, có
nhệt độ sôi 210÷230
0
C ở áp suất 0,05mHg và chỉ số khúc xạ D
20
= 1,57507.
Ở 901÷75
0
C ete diglixit diphenylpropan trong môi trường kiềm sẽ chuyển
thành polymer dạng thuỷ tinh do có nhóm Epoxy trùng hợp.
Khối lượng phân tử của nhựa tuỳ thuộc vào tỉ lệ giữa Epiclohydrin và
dian. Khi tỷ lệ Epiclohydrin càng lớn thì khối lượng phân tử của nhựa Epoxy
càng bé.
Sản phẩm thu được trong suốt, không màu, bền với kiềm, dễ xử lý và
có tính chất cơ học cao. Do vậy nhựa thu được là một hỗn hợp đồng đẳng
polymer có độ dài mạch khác nhau. Tỷ lệ mol giữa Epyclohydrin và
Diphenylpropan càng giảm thì nhiệt độ nóng chảy và trọng lượng phân tử
càng tăng.
Tốt nhất là điều chế nhựa trong dung dịch nước NaOH, Ca(OH)
2
hoặc
Ba(OH)
2
. Nếu tiến hành phản ứng không có kiềm mà thêm các axit vô cơ
hoặc xúc tác Friđen- Craft thì cuối phân tử vẫn còn nhóm Clohydrin. Do đó
phải khử HCI, tác nhân thường dùng để khử HCI là kiềm nhưng tốt nhất là
Alumiat Natri hoặc là Canxi trong môi trường Đioxan. Khi tổng hợp nhựa
Epoxy trọng lượng phân tử thấp thường hoà tan vào một lượng thừa
Epyclohydrin rồi thêm dần dung dịch kiềm nước, nhiệt độ phản ứng 60÷70

0
C. Phản ứng tạo nhựa xảy ra như sau:
+Nhóm Epoxy trong Epyclohydrin tác dụng với Hydroxyl
diphenylpropan.
C
CH
+
2
3
OH
2
Cl
3
R
CH
2
OH
CH
CH
2
HO
CH
t
CH
CH
CH
O
O
CH CH
CH

OH
OH
Cl
2 2
Cl
6
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Giai đoạn này toả nhiệt mạnh (ở 20
0
C, ΔH = -17,09 Kcal/mol). Sản
phẩm tạo ra có nhóm OH bậc 2 nằm ở vị trí ±α so với nguyên tử Clo. Ở vị trí
như vậy, trong môi trường kiềm sẽ xảy ra đứt HCl và tạo nhóm Epoxy mới.
+ Tạo ra nhóm Epoxy mới do đứt HCl (khử):
2
2
2 2
R
CH
CH
CH
O
O
CH CH
CH
OH
OH
Cl
2
2
Cl

+
2NaOH
o
t
2 2
R
CH
CH
CH
O
O
CH CH
2
2
O
O
CH
2NaCl
H
O
+
+
+ Các sản phẩm ban đầu tiếp tục ngưng tụ với Diphenylpropan, kết
quả tạo ra nhựa mạch thẳng:
2
2
R
CH
CH
CH

O
O
CH CH
2
2
O
CH
O
2
HO
R
OH
+
o
t
R
CH
CH
CH
O
O
CH
CH
2
O
O
CH
CH
CH
CH

OH
2
2
R
O
O
2 2
2
2
+
H
O
2
+ Suy ra công thức tổng quát:
R
CH
CH
CH
O
O
CH
CH
2
O
O
CH
CH
CH
CH
OH

2 2
R
O
O
2
2
n

2
*Cơ chế phản ứng như sau:
Trước hết NaOH phản ứng với Bisphenol A tạo thành muối Natri
Bisphenol A theo phương trình phản ứng:
7
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Ở phân tử muối tạo thành, có một nguyên tử oxy với 3 cặp electron chưa
đóng góp với bất kỳ nguyên tử nào và nó có điều kiện thuận lợi để đóng góp với
nguyên tử cacbon trong phân tử Epyclohydrin bên cạnh. Nguyên tử này là nguyên
tử cacboncó liên kết clo. Nguyên tử clo và nguyên tử cacbon có một cặp electron
chung nhưng vì độ âm điện của nguyên tử clo lớn nên nó có khuynh hướng chiếm
phần cặp electron này. Do đó nguyên tử cacbon sẽ dễ dàng tách cặp electron, kết
hợp với nguyên tử oxy, nguyên tử clo sẽ ra khỏi Epyclohydrin. Sản phẩm tạo
thành là một phân tử tương tự Bisphenol A và chỉ với một nhóm Epoxy trên nó,
bên cạnh đó chúng ta cũng thu được muối ăn. Quá trình phản ứng xảy ra như sau:
Tuỳ thuộc vào tỷ lệ giữa hai cấu tử tham gia phản ứng mà độ trùng
ngưng của phản ứng có thể cao (n=25). Nếu tỉ lệ mol là 1:1 thì phản ứng kết
8
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
thúc với một nhóm Epoxy tạo thành ở đầu bên kia, nhóm muối Bisphenol A
bên trái không còn để phản ứng.
Nhưng nếu có ít hơn hai phân tử Epyclohydrin cho mỗi phân tử

Bisphenol A thì khi đó không phải tất cả nhóm muối Bisphenol A đều có thể
phản ứng với Epyclohydrin. Giả sử chúng ta đưa ra tỉ lệ là ba phân tử
Epyclohydrin với hai phân tử Bisphenol A. Khi tất cả các phân tử
Epyclohydrin phản ứng hết thì tạo thành hỗn hợp 50:50 của hai phân tử sau:
Hai phân tử này có thể phản ứng với nhau để tạo thành phân tử sau:
Quá trình ngừng với một dimer, là muối Natri. Nguyên tử oxy mang điện tích
âm, khi một phân tử nước tiến đến (chúng ta đã tạo ra phân tử nước khi tạo muối
9
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Natri của Bisphenol A ), một cặp electron từ oxy sẽ tấn công một nguyên tử hydro
của phân tử nước, và lấy nó từ phân tử nước:
Nguyên tử ôxi bây giờ tạo một nhóm ancol và chúng ta thu lại được
NaOH. Như trên ta thấy nhựa Epoxy ở trạng thái không đóng rắn là những
mạch polymer dài, trong đó nhóm Hydroxyl tự do nằm cách nhau một
khoảng tương đối xa. Ở hai đầu mạch là nhóm Epoxy. Nhóm Epoxy và
Hydroxyl có khả năng phản ứng với nhiều chất và phụ thuộc vào độ định
chức của các chất đó mà có thể thu được nhựa nhiệt dẻo biến tính hoặc đóng
rắn không nóng chảy và không tan.
Công thức đơn giản trên không phản ánh được những phản ứng phụ
xảy ra trong quá trình trùng ngưng làm cho nhựa có cấu tạo nhánh và ở cuối
phân tử có chứa nhóm Hydroxyl và Clohydrin. Trong quá trình đa tụ cần chú
ý ngăn chặn những phản ứng đó.
*Các phản ứng phụ có thể xảy ra:
+ Thủy phân Epiclohydrin thành Glyxerin:
OH
HNaOH
CH
OH
+
2

2
CH
CH
2
CH
CH
CH
OH
2
+
O
O
Cl
+
NaCl
+ Thủy phân nhóm Epoxy ở cuối mạch tạo thành OH:
H
CH
OH
+
2
2
CH
CH
CH
OH
2
R
R
O

O
+ Trùng hợp nhóm Epoxy với nhóm Hydroxyl gây gel hóa:
10
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
CH
2
CH CH
2
OH
CH
2
CH
O
CH
2
CH CH
2
O CH
2
CH CH
2
O CH
2
CH CH
2
OH
+
+ Trùng hợp các nhóm Epoxy tạo cấu trúc không gian làm nhựa keo
kết:
CH

2
CH CH
2
CH
R
CH
2
CH CH
2
CH
CH
2
CH CH
2
CH
CH
2
CH
CH
2
CH
R
R
R
O
O
O
O
O
O

O
O
n
Khi tổng hợp nhựa Epoxy trọng lượng phân tử thấp thường hòa tan
Diphenylolpropan vào một lượng thừa Epiclohydrin rồi thêm dần dung dịch
kiềm nước, nhiệt độ phản ứng 60-70
0
C.
Có thể tổng hợp nhựa trong môi trường khí trơ, đun ngắt quãng,
khuấy trong 16 giờ, điều chỉnh lượng kiềm thổ thêm vào để môi trường luôn
luôn trung tính, làm như vậy để tránh trùng hợp nhóm Epoxy.
Quá trình đa tụ nhựa Epoxy hết sức phức tạp do có nhiều phản ứng
phụ. Vì vậy phải chọn điều kiện kỹ thuật chế tạo Ete diglyxerit và đồng thời
phải chú ý đến các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình phản ứng.
1.3.2 Phản ứng tạo nhựa Polyepoxy.
Nhựa Epoxy đi từ Epiclohydrin không phụ thuộc vào trọng lượng
phân tử, ở trong mỗi phân tử đều có không quá hai nhóm Epoxy, nên việc
đóng rắn nhựa này bằng Polyamin và Anhydric của axit 2 chức thì không thể
làm tăng nhiều độ bền nhiệt. Nhựa chứa trên hai nhóm Epoxy trong mỗi
phân tử gọi là nhựa Polyepoxy.
*Một số loại nhựa Polyepoxy.
11
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
+ Nhựa Poly triglyxidil xianuarat đi từ axit Xianuaric với Epiclohydrin
o
t
CH
N
C
N

C
N
OH
OH
HO
Cl
CH
2
O
CH
CH
2
+
3
C
N
C
N
C
N
O
CH
CH
OH
2
2
Cl
CH
CH
CH

OH
2
2
Cl
O
O
CH
CH
CH
OH
2
2
Cl
NaOH
C
N
C
N
C
N
O
CH
2 2
CH
2
O
O
CH
2
CH

O
CH
CH
O
CH
CH
O
CH
2
2
So sánh tính chất của nhựa Epoxy đóng rắn đi từ Diphenylolpropan và
từ axit Xianuaric thì thấy rằng nhựa Epoxy đi từ axit Xianuaric có độ chịu
nhiệt cao hơn và tổn hao điện môi ở nhiệt độ cao bé hơn nhựa Epoxy đi từ
Diphenylolpropan. Tuy nhiên nhựa này ít được sản xuất do khó khăn về
nguyên liệu.
+ Nhựa polyglyxidil phenolfocmaldehyt:
12
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Nhựa Phenol formaldehit (Novolac, Rezolic) có thể xử lý bằng
Epiclohydrin trong môi trường kiềm ở 70 – 100
0
C để tạo nhựa Poly
glyxidil. Phụ thuộc vào điều kiện phản ứng và tỷ lệ các cấu tử mà các nhóm
Hydroxyl của Phenol và nhóm metylol có thể thay thế một phần hay hoàn
toàn.
Cấu tạo nhựa Polyglyxidil Phenol Fomaldehit:
- Từ nhựa Novolac
CH
2
n

2
2
H
O
2
H
H
C
C
O
O
CH
CH
O
H
H
2
C
CH
- Từ nhựa Rezolic:
CH
CH
CH
OH
2
H
2
2
2

2
m

O
O
O
O
2
CH
CH
2
O
2
2
n

O
CH
H
C
C
H
C
CH
CH
CH
H
Nhựa Polyepoxy đi từ Novolac được dùng phổ biến hơn cả. Nhóm
Epoxy ở trong nhựa này được gói chặt hơn do đó sản phẩm đóng rắn rất
cứng và kém đàn hồi. Thường nhựa Polyepoxy có độ bám dính vào các vật

liệu thấp hơn so với nhựa Epoxy thường. Nhưng do khi đóng rắn tần số nối
ngang lớn nên làm vật phẩm có độ chịu nhiệt cao.
Nhựa này cơ bản dùng để phủ kim loại, làm keo dán và chất dẻo thủy
tinh. Nhựa Polyepoxy biến tính bằng cách đun nóng với mono và Diglyxerit
của dầu khô và dầu bán khô, lúc đó nhóm Epoxy của nhựa tác dụng với
nhóm Hydroxyl của Glyxerit và tạo ete.
1.3.4 Epoxy hóa các hợp chất không no.
13
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Thông thường phương pháp điều chế nhựa epoxy, epoxy hoá các hợp
chất không no có giá trị hơn cả về mặt lý thuyết và thực tế. Epoxy hóa theo
hai cách sau đây:
• Epoxy hóa các hợp chất không no bằng các peroxit hữu cơ như
peraxetic, perbenzoic, perpropionic. Cho HClO tác dụng lên nối đôi sau đó
dùng kiềm khử HCl để tạo ra vòng Epoxy :
H
O
OH
Cl
+
Cl
2
NaOH
CH
CH
Cl
+
+
O
H

O
CH
CH
+
OH
CH
CH
CH
CH
NaCl
Epoxy hóa thường tiến hành ở nhiệt độ 25 – 26
0
C trong các dung môi
hữu cơ: benzen, toluen, cloruafoc.
1.4 Biến tính nhựa Epoxy.
Nhờ có nhiều nhóm hoạt động hóa học, nhựa Epoxy có thể tham gia
nhiều phản ứng biến đổi hóa học và phối hợp với các polyme khác. Biến tính
nhựa Epoxy có giá trị rất quan trọng vì cho phép thay đổi tính chất sản phẩm
theo ý muốn.
Các loại nhựa Epoxy biến tính phổ biến là Epoxy biến tính bằng axit
béo của dầu thảo mộc, biến tính bằng rượu béo cao cấp không no, đồng
trùng hợp với Styren, với các hợp chất Vinyl, với cao su Butadien nitril, phối
hợp với Polyamit, dùng đa tụ với hợp chất Silic hữu cơ.
1.4.1 Biến tính bằng axit béo đầu thảo mộc.
Biến tính bằng axit béo dầu thảo mộc là phản ứng este hóa nhựa Epoxy.
Tùy điều kiện có thể este hóa riêng nhóm epoxy, hydroxyl hay là este hóa
đồng thời cả hai nhóm. Phản ứng este hóa tiến hành theo hai giai đoạn:
14
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
CH

OH
H
O
2
2
O
2
CH
CH
2
CH
CH
2
+
+
1
O
2
2
C
O
CH
CH
RO
+
R
COOH
1
RO
OOCR

CH
OH
2
CH
1
OOCR
R
COOH
R
CH
2
1
OOCR
Đồng thời este hoá cả nhóm hydroxyl của nhựa Epoxy ban đầu:
H
O
O
2
CH
+
+
O
C
OH
CH
COOH
R
R
Phản ứng giữa nhóm Epoxy và axit béo tiến hành ở nhiệt độ khoảng
160

0
C, este hóa nhóm hydroxyl ở nhiệt độ 170 – 180
0
C và cao hơn. Tuy
nhiên, ở 180 – 200
0
C phản ứng này xảy ra chậm và không trùng hợp nhiệt.
Trong công nghiệp thường este hóa ở nhiệt độ 220 – 260
0
C.
Trị số axit của epoxy este phải vào khoảng 1÷10, cao hơn 10 sẽ khô
chậm, chịu nước và hóa chất kiềm. Trong quá trình este hóa có thể dùng các
xúc tác oxit kim loại, Paratoluen sulfo axit, Hydroxit bari,… Dùng CaO và
ZnO thì thời gian este hóa giảm nhưng độ nhớt của sản phẩm lại bé. Dùng
xúc tác có nhược điểm là dung dịch nhựa bị mờ đục khi bảo quản.
Có thể tách axit béo từ các loại dầu lanh, thầu dầu khử nước, hỗn hợp
dầu thầu, dầu trẩu. Khi lựa chọn axit béo cần chú ý là số nối đôi càng nhiều
este hóa càng nhanh nhưng nhiều quá dễ bị keo tụ.
Nhựa Epoxy este thường dùng để làm màng sơn (pha vào hỗm hợp
bằng dung môi Xilen + Xenlulo theo nồng đọ 30%). Màng sơn có khả năng
khô ở nhiệt độ thường nếu thêm chất làm khô Coban (lấy 1,04% tính theo
Coban kim loại) và khô ở 150
0
C (không cần thêm chất làm khô).
1.4.2 Biến tính bằng rượu béo cao phân tử không no.
Khi cho nhựa Epoxy tác dụng với các rượu béo cao phân tử không no
sẽ nhận được hợp chất ete. Phản ứng ete hóa tiến hành có xúc tác Friden-
Craft (BF
3
), ở nhiệt độ 70-90

0
C, trong dung dịch Dioxan hay Anisol.
15
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
Ở đây chỉ có nhóm Epoxy tham gia vào phản ứng, như vậy có thể trùng
hợp nhờ nối đôi của gốc Alyl.
1.4.3 Đồng trùng hợp với các hợp chất vinyl.
Các hợp chất vinyl có thể dùng như Vinyl clorua, Vinyl axetat, Vinyl
idencloric, este của axit Acrilic và meta Acrilic. Những sản phẩm đồng trùng
hợp này dùng để tẩm giấy, vải và chế tạo keo dán. Ngoài ra, sản phẩm đồng
trùng hợp nhựa Epoxy với Acrilo nitryl có thể gia công thành sợi và màng.
1.4.4 Đồng trùng hợp với Styren.
Nhựa Epoxy đồng trùng hợp với Styren trong dung dịch Xylen và trong
môi trường khí trơ ở nhiệt độ 145-150
0
C có xúc tác loại Peroxit. Hoặc cũng
có thể tiến hành như sau:
Trước tiên cho axit béo của dầu lanh và Styren đồng trùng hợp ở nhiệt
độ 205
0
C có mặt xúc tác (hệ thống oxy hóa khử gồm SO
2
và Benzidin). Sau
đó, đem hợp chất thu được trộn với nhựa Epoxy. Sản phẩm tạo thành có thể
gia công thành màng đóng rắn bằng Naphtanat Coban.
Ngoài ra còn đồng trùng hợp nhựa Epoxy với các dẫn xuất của Styren
như Octo, Meta, Para metyl Styren, 2.5-Dietyl Styren …
1.4.5 Đồng trùng hợp với cao su Butadien nitryl.
Sản phẩm này có tính chất gần giống như cao su nhưng có khả năng
bảo tồn các tính chất mềm cao trong một giới hạn nhiệt độ rộng.

1.4.6 Phối hợp với Polyamid.
Nhựa Epoxy phối hợp với Polyamid được sử dụng rộng rãi trong ngành
công nghiệp sơn. Thường là dùng nhựa Epoxy với nhựa Vacxamit phân tử
thấp.
1.4.7 Đồng đa tụ với hợp chất Silic hữu cơ.
Nhựa Epoxy Silosan có độ chịu nhiệt và khí hậu cao, bám dính và co
dãn tốt nên được dùng làm màng phủ vật liệu để hàn kín, thêm vào các nhựa
khác để làm tăng tính chịu nhiệt, làm chất ổn định.
16
Đồ án công nghệ 2 Thiết kế dây chuyền sản xuất nhựa Epoxy ED- 5
17