Epoxidová pryskyřice je syntetický materiál, který nachází široké uplatnění v hobby i profesionálním využití. Pokud hledáte informace o epoxidu, velmi pravděpodobně se setkáte s různými pojmy, jako jsou epoxid, resin, pryskyřice nebo křišťálová pryskyřice. Ve všech případech se však jedná o stejný materiál.
Co je epoxidová pryskyřice?
Názvem epoxid, případně epoxy, je označována epoxidová pryskyřice. Epoxidové pryskyřice (EP) podléhají polyadiční síťovací reakci, při které se neuvolňují molekuly small. Po jejich smíchání ve správném poměru dochází k chemické reakci, která obvykle trvá několik hodin až dní. Při dodržení doporučené teploty se materiál postupně mění z kapalného do pevného stavu. Vytvrzením dochází v materiálu k vytvoření prostorové sítě, čímž epoxidová pryskyřice získává své typické vlastnosti. Patří mezi ně vysoká chemická odolnost, tvarová stálost, nerozpustnost a v neposlední řadě také dobrá tepelná odolnost.
Vlastnosti pryskyřice jsou silně závislé na struktuře, stupni zesíťování, typu a množství výztužného materiálu a postupu zpracování. Na trhu existuje velké množství různých epoxidových pryskyřic, které se liší svými vlastnostmi i způsobem použití. Rozdíly se mohou projevit například v průběhu vytvrzování, výsledné tvrdosti, tepelné odolnosti nebo ochraně proti UV záření.
Aplikace a využití epoxidových pryskyřic
Epoxidová pryskyřice vyniká širokým spektrem využití právě díky svým jedinečným vlastnostem. Epoxidová pryskyřice pro lití, lepení, laminace se používá k impregnaci, zalévání, odlévání, přípravě tmelů, stěrkových hmot, polymermaltových a polymerbetonových kompozic apod. v různých odvětvích průmyslu. Je vhodná pro elektrotechnický průmysl, elektroniku, stavebnictví a podobně. Profesionální uživatelé mohou pryskyřici použít jako pojivo pro zhotovování tmelů, stěrkových hmot, polymermalt. Epoxidová pryskyřice nabízí téměř neomezené možnosti využití a používá se k výrobě šperků, originálních dekorací, obrazů, hodin, stolů nebo osobitých dárků.
Zpracování a vytvrzování epoxidových pryskyřic
Epoxidová pryskyřice je obvykle složena ze dvou složek - pryskyřice a tuhého činidla. Tyto složky musí být smíchány ve správných poměrech podle pokynů výrobce. Směs pryskyřice a tužidla je nutno velice pečlivě promíchat, dokud nebude směs zcela jednotné barvy. Specifikované poměry míchání musí být co nejpřesněji dodrženy, protože přidání více či méně tužidla nebude mít vliv na rychlejší či pomalejší reakci - pouze nedostatečné vytvrzení, které nelze žádným způsobem opravit.
Čtěte také: Podrobně o vlastnostech epoxidových pryskyřic
Pryskyřice ani natužená směs před aplikací nesmí ředit přídavkem žádného rozpouštědla ani ředidla. Po vytvrzení je čistá pryskyřice transparentní. Vytvrzuje se vhodnými tvrdidly při normální nebo mírně zvýšené teplotě (30-60 °C).
Typické tvrdidlo a jeho parametry
TVRDIDLO P 11 je rychlé tvrdidlo s kratší dobou zpracovatelnosti. Vyznačuje se povrchovým dolepem po vytvrzeni, který lze odstranit omytím vodou nebo 3 % roztokem kyseliny citronové. Vytvrzená kompozice zůstává transparentní. Doporučená teplota obou složek před zpracováním je +15 až +20 °C.
- Doba želatinace: 20-30 min. při +20 °C (dle připraveného množství).
- Vytvrzení: 24 hodin při teplotě +20 °C pro manipulaci.
- Plné vytvrzení: 7 dní při teplotě +20 °C.
Dotvrzování
Pro dosažení optimálních vlastností je často nutné dotvrzování při zvýšené teplotě:
- 1-2 dny při +20 °C a dotvrzeni 3 dny při +50 až +60 °C (infrazářiče).
- U uzavřených nádob: po 7 dnech vytvrzování se dotvrzuje při teplotě +20 °C naplněním nádoby vlažnou vodou, jejíž teplota se postupně zvýší až na +60 °C a udržuje se 2-3 dny.
Speciální tužidlo pro výrobu forem zajišťuje systému při vytvrzení minimální smrštivost a vysoké technické parametry. Dobrého vytvrzení tohoto systému je dosaženo po době min. 3 hodiny při teplotách 50 - 60 °C. Tepelná odolnost je ještě o něco vyšší než u tužidla H 512 a při temperování min. Dobré vytvrzení je zajištěno od teplot +50°C. Doba zpracovatelnosti je cca 25 minut při 25°C. Vytvrzení mezi 50 - 60°C po dobu min. Je určeno speciálně pro použití při vyšších teplotách. Doba zpracovatelnosti je 1- 1,5 hodiny. Dobrého vytvrzení tohoto systému je dosaženo po době min. 3 hodiny při teplotách od + 50 °C. Tepelná odolnost je vyšší než u tužidla H 300, při temperování min.
Poměry tužení pro CHS-Epoxy 521 s TVRDIDLEM P 11
| Složka | Hmotnostní poměr | Objemový poměr |
|---|---|---|
| CHS-Epoxy 521 | 100 | 100 |
| TVRDIDLO P 11 | 10 | 12,3 |
Modifikační metody
Pro úpravu vlastností epoxidových pryskyřic lze použít několik modifikačních metod:
Čtěte také: Aplikace epoxidové barvy na beton
- Vyberte si vytvrzovací činidlo.
- Přidejte reaktivní ředidlo.
- Přidejte plnivo.
- Přidejte speciální termosetovou nebo termoplastickou pryskyřici.
Odvod tepla je možno zlepšit přídavkem vhodného plniva, např. suchého křemenného písku.
Fyzikální a chemické vlastnosti
Epoxidové pryskyřice mají sekundární hydroxylové skupiny a epoxidové skupiny. Sekundární hydroxylové skupiny mohou reagovat s isokyanáty. Jako polyol se epoxidová pryskyřice přímo přidává do složky polyuretanového lepidla obsahující hydroxyl-. Při této metodě se reakce účastní pouze hydroxylová skupina a epoxidová skupina nereaguje.
Je možné použít karboxylovou skupinu kyselé pryskyřice k otevření epoxidového kruhu a poté reagovat s isokyanátem v polyuretanovém lepidle. Také je možné rozpustit epoxidovou pryskyřici v ethylacetátu, přidat kyselinu fosforečnou pro zahřátí reakce a přidat adukt k polyuretanovému lepidlu pro zlepšení počáteční viskozity, tepelné odolnosti a hydrolytické stability lepidla. Alkoholaminy nebo aminy mohou být také použity k reakci za vzniku polyolů. Přítomnost terciárních atomů dusíku v aduktech může urychlit reakci NCO.
Použití epoxidové pryskyřice jako polyhydroxysložky spojuje výhody polyuretanové a epoxidové pryskyřice, která má dobrou pevnost spoje a chemickou odolnost. Epoxidová pryskyřice používaná při výrobě polyuretanových lepidel obecně přijímá odrůdy EP-12 a EP-13, EP-16 a EP-20.
Přehled základních fyzikálních parametrů epoxidových pryskyřic
Obecně platí, že epoxidové pryskyřice vykazují dobrou houževnatost, dobrou přilnavost na mnoha podkladech, dobrou chemickou odolnost a nízké smrštění při vytvrzování. Morfologie epoxidových pryskyřic je termoset.
Čtěte také: Použití dvousložkové epoxidové barvy
| Vlastnost | Popis | Hodnota |
|---|---|---|
| Krátký název | EP | |
| Název | EP Epoxidová pryskyřice | |
| Teplota přechodu skla | 50 až 200 °C | |
| Teplota tání | - | |
| Entalpie tání | - | |
| Teplota rozkladu | 380 až 450 °C | |
| Youngův modul | 3000 až 5000 MPa | |
| Koeficient lineární tepelné roztažnosti (CLTE/CTE) | Popisuje změnu délky materiálu v závislosti na teplotě. | 60 *10-6/K |
| Měrná tepelná kapacita (cp) | Fyzikální veličina specifická pro daný materiál, která se určuje jako podíl množství tepla dodaného vzorku a výsledného zvýšení teploty. Vztahuje se k jednotkové hmotnosti vzorku. | 1.67 až 2,10 J/(g*K) |
| Tepelná vodivost (λ) | Popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu. | 0.17 až 0,52 W/(m*K) |
| Hustota | Hmotnostní hustota je definována jako poměr mezi hmotností a objemem. | 1.15 g/cm³ |
| Morfologie | Termoset |
Typické způsoby zpracování
Epoxidové pryskyřice se zpracovávají metodami jako jsou lisování, roztírání, vstřikování (např. RIM, VARI, RTM).
Oblasti použití
Použití epoxidových pryskyřic zahrnuje:
- Stavebnictví: ochrana proti korozi, těsnění, nátěry podlah.
- Stavba lodí: konstrukční lepidlo.
- Elektronický průmysl: desky s plošnými spoji.
- Kompozity: matrice pro kompozity vyztužené vlákny.
Tepelná odolnost a tepelné zpracování
Pokud jde o tepelné zpracování částí z epoxidové pryskyřice, je třeba mít na paměti několik záležitostí. Proces obvykle zahrnuje aplikaci tepla k urychlení tuhnutí a podpoře přesíťování molekul pryskyřice. Epoxidová pryskyřice obvykle vyžaduje proces tuhnutí, aby se ztvrdla a získala požadované vlastnosti. Výrobce by měl poskytnout pokyny k doporučené teplotě tuhnutí a času pro konkrétní systém epoxidové pryskyřice, který používáte. Obvykle se pryskyřice zahřívá na určitou teplotu a udržuje se na této teplotě po určitou dobu, aby se umožnilo úplné přesíťování.
Metody a podmínky ohřevu
Existují různé metody pro ohřev částí z epoxidové pryskyřice během procesu tuhnutí. Běžné metody zahrnují použití pecí, horkovzdušných pistolí nebo specializovaných komor na tuhnutí. Vždy se řiďte pokyny výrobce pro doporučenou teplotu a dobu tuhnutí. Je důležité dodržovat konkrétní pokyny poskytnuté výrobcem epoxidové pryskyřice, protože různé složky mohou mít jedinečné požadavky na tepelné tuhnutí.
Některé systémy epoxidové pryskyřice mohou mít prospěch z předehřevu částí před aplikací pryskyřice. Předehřev pomáhá snížit viskozitu směsi, usnadňuje práci s ní a zajišťuje lepší impregnaci do požadovaného tvaru nebo podkladu. Také může pomoci snížit vzduchové bubliny a zlepšit přilnavost.
Jde o laminační systémy s nízkou viskozitou, neobsahující rozpouštědla či plniva, určené pro vytvrzování při zvýšené teplotě. Pro vytvrzování při zvýšené teplotě od 50 - 100 °C jsou k dispozici speciální kombinace laminačních systémů. Tyto systémy byly upraveny takovým způsobem, že při pokojové teplotě sice zcela vytvrdnou, ale požadované vlastnosti získají až následným tepelným vytvrzením. Tepelného odporu 80 - 110 °C lze dosáhnout vytvrzováním při teplotě 50 - 60°C.
Odolnost vůči teplotám
Epoxidová pryskyřice může odolávat středním teplotám, ale nemusí být vhodná pro extrémní tepelné aplikace. Maximální teplotní tolerance epoxidové pryskyřice se liší v závislosti na složení. Tato pryskyřice byla testována a používána při výrobě forem a dílů pro chlazení brzdového systému na vozech Škoda Fabia WRC. I přesto, že tyto díly byly vystaveny teplotám přesahujícím 250°C a zároveň neustálým nárazům, plně vyhověly extrémním nárokům na pevnost a tepelnou odolnost.
Teplotní odolnost 160°C je teplotou, při které nedochází ke změnám mechanickým parametrům a vlastností. Při vystavení větším teplotám postupně dochází k takzvanému roztékání vytvrzené pryskyřice, stejně jak tomu dochází u většiny termosetů. Při teplotách nad 160°C může postupně dojít při zatížení k tvarové deformaci výrobku a při teplotách dlouhodobě zahřívaných přes 250°C dochází k hnědnutí a oxidaci.
Epoxidová pryskyřice má koeficient tepelného roztažení, což znamená, že se rozšiřuje a smršťuje s teplotními změnami. Pokud pracujete na konkrétní aplikaci, kde je odolnost vůči teplotě klíčová, je vhodné provést testování teploty na malém vzorku nebo prototypu.
Charakterizace amorfní epoxidové pryskyřice pomocí DSC
Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) je klíčovou metodou pro charakterizaci tepelných vlastností polymerů, včetně epoxidových pryskyřic. Exotermická reakce je přechod vzorku nebo reakce, pokud při ní vzniká teplo.
Parametry měření NETZSCH
- Hmotnost vzorku: 13.22 mg
- Rychlost zahřívání: 10 K/min
- Kelímek: Al, propíchnuté víko
- Atmosféra: N2 (40 ml/min)
Hodnocení výsledků
Jako amorfní polymer vykazuje tato epoxidová pryskyřice skelný přechod při 77 °C (střední bod) s měrnou tepelnou kapacitou 0,14 J/(g*K) při prvním ohřevu (modrá barva), po kterém následuje exotermický efekt (maximální teplota 174 °C) v důsledku dodatečného vytvrzení pryskyřice. V důsledku dodatečného vytvrzení se teplota skelného přechodu při 2. ohřevu (červená) posune na 88 °C (střední bod). Výška kroku zůstává téměř stejná. Protože nedochází k žádnému dalšímu exotermickému efektu, lze předpokládat, že epoxidová pryskyřice byla během 1. ohřevu zcela vytvrzena.
Bezpečnostní pokyny a upozornění
Při aplikaci je třeba zajistit takové teplotní podmínky, aby nedošlo k vysrážení vlhkosti na povrchu opravovaného předmětu (rosný bod). Větráním je nutné omezit případný výskyt kyselých plynů a par (např.: CO2), které reagují s tužidlem a znemožňují dokonale vytvrzení materiálu. Pozor, reakce s tužidlem je exotermická, produkuje teplo. Natužením velkého množství pryskyřice dochází k vyvinu tepla a tím ke zkrácení doby zpracovatelnosti! Výška odlitku nesmí přesáhnout 20 mm! Větší odlitky je nutno zhotovovat po vrstvách. Pro zvýšení vytvrzovací teploty nepoužívejte naftové nebo propanbutanové hořáky.
Nevytvrzenou kompozici lze z povrchu nářadí umýt acetonem. Vytvrzená kompozice lze odstranit pouze mechanicky. Při použití výrobku jako pojiva musí uživatel brát na zřetel splnění legislativních podmínek uvedení konečného stavebního nebo jiného stanoveného výrobku na trh a způsobu jeho použití.
Bezpečnostní varování dle nařízení EU
- H411: Toxický pro vodní organismy, s dlouhodobými účinky.
- H319: Způsobuje vážné podráždění očí.
- H315: Dráždí kůži.
- H317: Může vyvolat alergickou kožní reakci.
- P261: Zamezte vdechování prachu/dýmu/plynu/mlhy/par/aerosolů.
- P264: Po manipulaci důkladně omyjte.
- P273: Zabraňte uvolnění do životního prostředí.
- P280: Používejte ochranné rukavice/ochranný oděv/ochranné brýle/obličejový štít.
- P302+P352: PŘI STYKU S KŮŽÍ: Omyjte velkým množstvím vody.
- P305+P351+P338: PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování.
- P391: Uniklý produkt seberte.
- P501: Odstraňte obsah/obal v souladu s platnými právními předpisy pro třídění odpadu resp.
- EUH205: Obsahuje epoxidové složky.
tags: #amorfni #epoxidova #pryskyrice #dsc