Názvem epoxid, případně epoxy, je označována epoxidová pryskyřice. Tekutá epoxidová pryskyřice je typ polymeru, který odkazuje na obecný termín pro polymery, které obsahují ve svých molekulách dvě nebo více epoxidových skupin. Jedná se o termosetovou pryskyřici, která je kondenzačním produktem epichlorhydrinu a bisfenolu A nebo polyolů. Vytvrzením dochází v materiálu k vytvoření prostorové sítě, čímž epoxidová pryskyřice získává své typické vlastnosti. Při dodržení doporučené teploty se materiál postupně mění z kapalného do pevného stavu. Epoxidová pryskyřice je syntetický materiál, který nachází široké uplatnění v hobby i profesionálním využití. Všechny zmíněné pojmy jako epoxid, resin, pryskyřice nebo křišťálová pryskyřice označují stejný materiál.
Vzhledem k chemické reaktivitě epoxidové skupiny může být otevřena různými sloučeninami obsahujícími aktivní vodík, vytvrzena a zesíťována za vzniku síťové struktury, což z ní činí termosetovou pryskyřici. Epoxidová pryskyřice Bisfenol A má nejen největší objem výroby a nejúplnější odrůdu, ale také neustále přibývá nových modifikovaných odrůd se zlepšující se kvalitou.
Vlastnosti a Výhody Epoxidové Pryskyřice
Vynikající fyzikální, mechanické a elektrické izolační vlastnosti epoxidové pryskyřice, její adhezní vlastnosti k různým materiálům a flexibilita jejích zpracovatelských technik jsou nesrovnatelné s jinými termosetovými plasty. Patří mezi ně vysoká chemická odolnost, tvarová stálost, nerozpustnost a v neposlední řadě také dobrá tepelná odolnost. Tekutá epoxidová pryskyřice má tři hlavní výhody:
- Epoxidová pryskyřice má nízké smrštění při vytvrzování a dobrou rozměrovou stabilitu.
- Epoxidová pryskyřice má stabilní chemické vlastnosti a nepodléhá snadno korozi nebo poškození běžnými kyselinami, zásadami, chemikáliemi a průmyslovými rozpouštědly.
- Epoxidová pryskyřice má vynikající přilnavost k mnoha materiálům, vysokou mechanickou pevnost a dokáže odolat dlouhodobé zátěži prostředím, díky čemuž je vysoce spolehlivá.
Největší výhodou epoxidové pryskyřice je její variabilita. Úpravou složení složení může rychle vytvrdnout nebo zůstat po dlouhou dobu nereaktivní. Může být přeměněn na pevná lepidla nebo vysoce flexibilní materiály. Epoxidová pryskyřice vyniká širokým spektrem využití právě díky svým jedinečným vlastnostem.
Metody Zpevnění a Úpravy Epoxidové Pryskyřice
Epoxidová pryskyřice (EP) je velmi důležitá termosetová pryskyřice, která vzniká reakcí EP oligomerů a tužidel. Obecně se dělí do pěti kategorií podle chemické struktury a způsobu vazby EP báze: alifatický amin, alifatický ester, alifatický ether, alifatické cyklické a aromatické cyklické epoxidové sloučeniny. Vzhledem k velkému počtu skupin EP v čistém EP, vysoké hustotě chemického zesítění vytvrzené struktury, nízké flexibilitě molekulárních řetězců a vysokému vnitřnímu pnutí má vytvrzený EP materiál vyšší křehkost, špatnou odolnost proti nárazu a únavovou trvanlivost, což omezuje jeho uplatnění a vývoj v některých high-tech oborech s vysokými požadavky na životnost a spolehlivost. Proto je nutné EP kalit a upravovat při zachování jeho vynikajících vlastností. V současné době existují tři hlavní způsoby, jak zpevnit a upravit EP v průmyslu:
Čtěte také: Aplikace epoxidové barvy na beton
- Přidejte pryžové elastomery, polymery jádra a obalu, termoplastické pryskyřice (TP), termotropní polymery s tekutými krystaly (TLCP) a nanočástice do matrice EP za účelem vytvoření mikrofázové separace nebo homogenní struktury.
- Nepřetržitě navlékněte TP do trojrozměrné síťovací sítě EP, aby se vytvořila vzájemně se prostupující síťová struktura pro zpevnění.
- Upravte mikrostrukturu EP, jako je zavedení pružnějších segmentů řetězce do trojrozměrné síťovací sítě pro zlepšení její molekulární flexibility nebo zavedení mikrofázové separační struktury pro zvýšení synergie deformace segmentů molekulárního řetězce, dosažení otužování.
Aplikace Epoxidové Pryskyřice
Epoxidová pryskyřice je široce používán v různých oblastech národního hospodářství jako nátěry, kompozitní materiály, licí materiály, lepidla, formovací hmoty a vstřikovací materiály.
Epoxidová pryskyřice v nátěrech
Epoxidová pryskyřice má velký podíl aplikací v nátěrech a lze z ní vyrobit různé druhy s charakteristickými vlastnostmi a použitím. Mezi jeho společné vlastnosti patří:
- vynikající chemická odolnost, zejména odolnost vůči alkáliím;
- silná přilnavost k nátěrovému filmu, zejména ke kovu;
- dobrá tepelná odolnost a elektrické izolační vlastnosti;
- dobré zachování barvy nátěrového filmu.
Odolnost nátěrů z epoxidové pryskyřice typu bisfenol A proti povětrnostním vlivům je však nízká a nátěrový film je náchylný ke křídování a ztrátě lesku ve venkovním prostředí, takže je nevhodný pro venkovní použití a vysoce dekorativní nátěry. Nátěry z epoxidových pryskyřic se proto používají hlavně jako antikorozní nátěry, základní nátěry na kovy a izolační nátěry, ale pro venkovní aplikace lze použít nátěry z heterocyklických a alifatických epoxidových pryskyřic.
Příklady aplikací nátěrů:
- Automobily: základní nátěr podvozku, nátěr součástí, nátěr interiéru cisterny.
- Kontejnery: vnitřní a vnější nátěry potravinářských plechovek, vnitřní a vnější antikorozní nátěry skladovacích nádrží, antikorozní nátěry tlakových nádob.
- Tovární zařízení: antikorozní nátěry zařízení a potrubí, nátěry vnější vrstvy ledniček, praček, izolační nátěry elektrických zařízení.
- Občanské stavby: můstkové antikorozní nátěry, antikorozní nátěry ocelové konstrukce, vodouředitelné produktové protisakové nátěry, podlahové nátěry, dekorativní nátěry, funkční nátěry, ocelová drátěná pletiva cementová vrata.
- Lodě: vnitřní nátěry, nátěry námořních kontejnerů, antikorozní nátěry ocelových součástí.
Epoxidové pryskyřice v kompozitních materiálech
Epoxidové technické plasty zahrnují hlavně epoxidové lisované plasty a epoxidové laminované plasty používané pro vysokotlaké lisování, stejně jako epoxidové pěnové plasty. Epoxidové technické plasty lze také považovat za druh širokospektrálního epoxidového kompozitního materiálu. Epoxidové kompozitní materiály zahrnují hlavně epoxidový plast vyztužený skelnými vlákny (univerzální kompozitní materiál) a epoxidové konstrukční kompozitní materiály, jako jsou extrudované epoxidové profily, duté rotačně lisované výrobky a vysoce výkonné kompozitní materiály. Epoxidové kompozitní materiály jsou důležitým konstrukčním a funkčním materiálem v high-tech oblastech, jako je chemický průmysl, letectví, letectví a vojenství. Technické plasty z epoxidové pryskyřice se používají hlavně jako konstrukční plastové díly, které vyžadují vysokou pevnost, dobrou rázovou houževnatost a určitou tepelnou odolnost. Používají se také jako funkční plasty, jako jsou zalévací materiály pro elektronické součástky, vodou mazaná plastová ložiska atd. Vysoce výkonné epoxidové kompozitní materiály se používají především jako konstrukční komponenty pro letadla, satelity, kosmické lodě, pláště raketových motorů a špičkové sportovní vybavení.
Příklady aplikací v kompozitních materiálech:
- Automobily: sklolaminátové skořepiny automobilů, laminátové podlahy, sklolaminátové cisterny, nástroje řídicího systému a elektrické komponenty, displeje, automobilové suché zapalovací cívky, sklolaminátové díly, protiskluzové granulované kryty volantů, epoxidové pryskyřicové místní výztužné materiály.
- Sportovní vybavení: sklolaminátové ochranné přilby, rakety, golfové hole, rybářské pruty, bowlingové koule, sněhové lopaty, surfovací prkna, sklolaminátové veslice, plachetnice, závodní auta, lehátka, hokejky.
- Další pole: trupy letadel, listy rotorů vrtulníků, lopatky větrných turbín, lékařské nástroje, rukojeti chirurgických nožů, kardiostimulátory, řemeslné výrobky a šperky, těsnění ventilů, projekty hydraulického inženýrství, clony proti emisím, betonové vrstvy odolné proti opotřebení, izolační materiály, modely zvířat, letecká vozidla, lodní záďové hřídele, kormidelní hřídele, chemicky ošetřené dřevo, výztuže věží, maglevské vlakové koleje, solární články, hudební nástroje, epoxidové dekorace, sklolaminátové stanové tyče, rukojeti nožů, okna, nábytek, čerpadla, hole, grafické karty, infračervené filtry, digitální displeje, matricové zářiče, světelné diody a fotodiody, laboratorní desky, simulované stromy, prefabrikované brusné kameny, vozovky a mosty atd.
Epoxidová lepidla
Lepidlo z epoxidové pryskyřice je technické lepidlo složené z materiálů na bázi epoxidové pryskyřice, vytvrzovacích činidel, ředidel, urychlovačů a plniv. Díky svým dobrým lepicím vlastnostem, funkčnosti, relativně nízké ceně a jednoduchému procesu lepení se v posledních desetiletích stal nepostradatelným materiálem v oborech, jako jsou letadla, rakety, rakety, satelity, automobily, lodě, stroje, elektronika a civilní stavebnictví. Kromě špatné adheze k nepolárním plastům, jako jsou polyolefiny, má epoxidová pryskyřice vynikající adhezní vlastnosti pro různé kovové materiály, jako je hliník, ocel, železo, měď; nekovové materiály jako sklo, dřevo, beton; a termosetové plasty, jako je fenol, amino, nenasycený polyester, díky čemuž se nazývá univerzální lepidlo. Epoxidová lepidla jsou důležitým typem strukturálních lepidel.
Čtěte také: Použití dvousložkové epoxidové barvy
Příklady aplikací lepidel:
- Letecký průmysl: výroba voštinových sendvičových konstrukcí, plně lepených plechových konstrukcí, kompozitních kovových konstrukcí a kompozitních materiálů kov-polymer. Jeho aplikace se stala jedním ze základů konstrukce letadel.
- Elektrotechnický průmysl: fixace izolace ve štěrbinách jader elektromotorů, lepení plechů z křemíkové oceli v transformátorech a lepení železných jader a fázových posuvníků pro dálkový přenos třífázových proudů v urychlovačích elektronů. Lepidla na bázi epoxidové pryskyřice jsou široce používána v elektronice a elektrotechnice díky jejich vynikajícímu komplexnímu výkonu, zejména vynikajícímu izolačnímu výkonu.
- Občanská výstavba: lepidla z epoxidové pryskyřice pro občanskou výstavbu odpovídají obecnému trendu rozvoje moderních občanských staveb, takže se v posledním desetiletí rychle vyvíjela.
Epoxidové pryskyřice jako licí a zalévací hmoty
Epoxidová pryskyřice nabízí téměř neomezené možnosti využití jako licí a zalévací hmota. Epoxidové pryskyřice jsou většinou dvousložkové kapaliny, které po smíchání složek začnou polymerovat a vytvářet tvrdý, chemicky odolný a tvarově stálý odlitek. Toho se využívá při výrobě designového nábytku, zejména river stolů z epoxidové pryskyřice, konferenčních a odkládacích stolků, hodin z pryskyřice, šperků z pryskyřice, dále epoxidových servírovacích prkének, epoxidových lampiček, epoxidových obrazů a jiných dekoračních výrobků.
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. Každá licí pryskyřice je navržená pro určitý typ použití. Některé jsou vhodné pro tenké vrstvy, jiné pro hlubší odlitky.
Typy licích pryskyřic podle použití:
Pro snadnější orientaci je možné rozdělit licí pryskyřice podle jejich primárního určení:
| Typ Licí Pryskyřice | Vlastnosti a použití | Max. tloušťka vrstvy | Max. objem | Doba vytvrzování (orientační) |
|---|---|---|---|---|
| Pro malé odlitky (šperky, dekorace) | Řídká, rychlé vytvrzování, pro šperky, psací pera, drobné dekorace, podtácky. | Není specifikováno v materiálu, ale obvykle malé. | Není specifikováno v materiálu, ale obvykle malé. | Řádově hodiny až max. 1 den. |
| Pro střední odlitky (nábytek, lampy) | Řídká, pomalejší vytvrzování, pro epoxidové servírovací prkénka, drobné kusy nábytku, epoxidové lampy, epoxidové hodiny, střední konferenční stolky z epoxidové pryskyřice a dřeva. | Až např. 5 cm. | Není specifikováno v materiálu. | 2-3 dny. |
| Pro velké odlitky (river stoly, vázy) | Řídká, pomalé vytvrzování, pro jídelní stoly z pryskyřice a dřeva (tzv. river stoly), konferenční stolky, dveře, čela postelí, epoxidové vázy, větší kusy nábytku. | Až např. 10 cm. | Až např. 50 L. | 3-5 dní. |
| Pro tenké vrstvy (table top pryskyřice) | Pro vytvoření "skleněného" povrchu odlitku ze dřeva a pryskyřice, samonivelační. | Není specifikováno v materiálu. | Není specifikováno v materiálu. | Není specifikováno v materiálu. |
| Umělecké licí pryskyřice | Na vytváření epoxidových obrazů, geode art, různých efektů. | Není specifikováno v materiálu. | Není specifikováno v materiálu. | Není specifikováno v materiálu. |
Příklady specifických zalévacích a lisovacích hmot:
- Černá vodivá pryskyřice s příměsí grafitu pro elektronovou mikroskopii.
- Vodivá fenolová zalévací pryskyřice s grafitem (bez mědi a bez kovů nebo slitin).
- Extra tvrdá černá pryskyřice, jemnozrnná, pro přípravu metalografických vzorků.
- Vodivá pryskyřice s příměsí mědi pro elektrolytické leštění a leptání. Tato pryskyřice na bázi čisté mědi o velmi homogenní konzistenci optimalizuje vodivost zkoumaných vzorků.
- Teplem vytvrzovaná epoxidová hmota 633 pro přípravu metalografických vzorků.
- Nová pryskyřice ORGANIC 701 pro přípravu metalografických vzorků zaléváním zatepla.
- Zalévací hmota 613 je dvousložkový, transparentní epoxid pro zalévání metalografických vzorků při pokojové teplotě.
- PHENOFREE pryskyřice je určena pro zalévání všech typů materiálů pro materiálové zkoušky. Řada PHENOFREE pryskyřic zahrnuje tři barevné varianty pryskyřice (šedou, bílou a červenou), které usnadňují identifikaci metalografických vzorků. Jsou obzvláště vhodné pro leštění tvrdých materiálů.
- Černá epoxidová zalévací pryskyřice je plněná skelnými vlákny s vysokým podílem minerálních příměsí.
Práce s Epoxidovou Pryskyřicí: Časté Chyby a Důležité Parametry
U epoxidové pryskyřice nerozhoduje jen to, jak krásně vypadá výsledný odlitek, ale hlavně to, zda jste zvolili správný systém pro daný projekt a dodrželi základní technická pravidla. Epoxidová pryskyřice je dvousložkový systém, u kterého dochází po smíchání složky A a složky B k chemické reakci. Tato reakce není jen „prosté zaschnutí“, ale skutečné vytvrzování, při němž se mění vlastnosti materiálu z kapaliny na pevný odlitek. Pokud bychom měli vše shrnout do jedné věty, zněla by takto: epoxidová pryskyřice není materiál, který odpouští improvizaci. Nestačí jen nalít složku A a B do kelímku a doufat, že to „nějak dopadne“.
Nejčastější chyby při práci s epoxidovou pryskyřicí
- Míchání epoxidové pryskyřice „od oka“. Jedna z nejčastějších a zároveň nejdražších chyb je míchání epoxidové pryskyřice „od oka“. Lidé si řeknou, že trochu přidají tvrdidla, aby směs vytvrdla rychleji, nebo že menší odchylka přece nemůže ničemu vadit. Každá pryskyřice má výrobcem stanovený poměr míchání - ať už objemový, nebo hmotnostní. Tyto dva údaje nelze zaměňovat, protože jednotlivé složky mohou mít odlišnou hustotu. Pokud není poměr složek dodržen správně, reakce neproběhne tak, jak má. U epoxidové pryskyřice nefunguje logika jako u některých jiných materiálů, kde více aktivátoru znamená rychlejší reakci. Tady je systém navržený na konkrétní poměr. Odhad je u epoxidu jeden z nejčastějších důvodů špatného vytvrzení.
- Nedodržení maximální výšky lití v jedné vrstvě. Další zásadní parametr je maximální výška lití v jedné vrstvě. Mnoho lidí udělá chybu v tom, že vezmou libovolnou epoxidovou pryskyřici a nalijí ji do hluboké formy, i když je daný systém určený třeba jen na tenčí odlitky nebo povrchové vrstvy. Exoterm je teplo, které se při vytvrzování epoxidové pryskyřice přirozeně uvolňuje. Problém nastává tehdy, když je směsi příliš mnoho na jednom místě nebo když je odlitek příliš vysoký a teplo nemá kam unikat. U hlubšího odlitku není zatížení materiálu lineární. To, že je pryskyřice čirá a licí, ještě neznamená, že zvládne hluboké lití. Proto je potřeba nevnímat pryskyřici jen jako „čirou hmotu do formy“, ale jako konkrétní systém s určitým pracovním rozsahem.
- Příliš velké množství směsi připravené najednou v nádobě. Možná ještě častější problém než samotná výška odlitku je příliš velké množství směsi připravené najednou v nádobě. Zákazník si spočítá, kolik materiálu asi bude potřebovat, vše namíchá do jednoho kelímku nebo kbelíku a teprve pak začne lít. Když je v nádobě velký objem smíchané epoxidové pryskyřice, teplo se kumuluje mnohem rychleji než v tenké rozlité vrstvě. Směs se začne zahřívat, zkracuje se zpracovatelnost, roste viskozita a může nastat prudká exotermní reakce. Rozdíl je v geometrii: V kelímku máte velký objem směsi koncentrovaný na malém prostoru. Po nalití do formy se směs rozprostře a teplo se může odvádět lépe. Velký objem směsi v kelímku se zahřívá rychleji než tenká vrstva ve formě. Někteří uživatelé sledují jen maximální výšku lití, ale neřeší maximální najednou smíchané množství.
Forma, pigmenty, dekorace, pracovní plocha i nářadí mají být připravené dopředu. Je nutné si klást otázky: Jak vysoký bude odlitek? Kolik materiálu budu potřebovat celkem a kolik musím namíchat najednou? Je můj projekt vhodný na jednu vrstvu, nebo bude lepší lití rozdělit? Znám správný poměr míchání pro tento konkrétní produkt? Mám připravené vše předem?
Čtěte také: Aplikace epoxidové pryskyřice na beton
Klíčové vlastnosti a parametry epoxidové pryskyřice
Při výběru vyhovující epoxidové pryskyřice je třeba se zaměřit na několik klíčových parametrů:
- UV odolnost: Definuje odolnost pryskyřice proti UV záření. UV záření způsobuje degradaci - žloutnutí každého epoxidu - a tento parametr nám říká, za jak dlouho a do jakého odstínu pryskyřice změní odstín. Odolnost proti UV záření je vlastnost epoxidové pryskyřice odolávat působení UV záření, které může mít za následek změnu barvy v horizontu několika let.
- Doba zpracovatelnosti (čas gelace): Definuje dobu, za kterou pryskyřice zpolymeruje natolik, že zvýší svou hustotu do medové konzistence. Určuje dobu, po kterou je možné smíchané složky zpracovávat.
- Tvrdost v jednotkách ShA: Určuje, jak je materiál tvrdý nebo houževnatý po vytvrzení metodou Shore. Ideální hodnota se pohybuje mezí 75-80ShA.
- Teplota skelného přechodu (TG Ultimate): Určuje teplotní odolnost epoxidu. Jedná se o teplotu, při které polymer přechází z tvrdého sklovitého skupenství do pružného pryžovitého skupenství. Proces je vratný. Je jednou z nejdůležitějších vlastností všech epoxidů.
- Smrštění epoxidu: Definuje úbytek objemu epoxidu při vytvrzování.
- Viskozita epoxidu v mPa.s: Určuje, jak je pryskyřice tekutá. Viskozita - tekutost epoxidové pryskyřice napomáhá dobrému zatékání epoxidové pryskyřice do formy při zalévání předmětů. Termín viskozita popisuje tekutost tekutin. Mluvíme o nízké viskozitě, pokud je kapalina obzvláště tekutá a volně tekoucí (blížící se vodě). Silnější vrstvy lze snadno odlévat pomocí zvláště nízko-viskózních variant pryskyřice. Protože se tato pryskyřice během vytvrzování příliš nezahřívá, lze odlévat i silnější vrstvy o síle 10 cm i více. Mnohé husté nebo středně husté epoxidové pryskyřice připomínají svou konzistencí med. Varianty produktů v této kategorii jsou v oboru většinou výslovně označovány jako laminovací či povrchové epoxidová pryskyřice a jsou zvláště vhodné pro potahování povrchů. U vysoce viskózních pryskyřic byste měli rozhodně brát vážně pokyny výrobce týkající se maximální tloušťky vrstvy v jednom kroku odlévání. Hustější epoxidové pryskyřice, jako je laminovací pryskyřice, by se neměla nalít silněji než asi 1 cm.
- Doporučená plná doba vytvrzení: Doba plného vytvrzení odlitku. Doba vytvrzování epoxidové pryskyřice je definována jako doba, po které je po smíchání složek dosaženo stavu absolutní tvrdosti a trvanlivosti. V závislosti na výrobci a produktu může být tohoto stavu dosaženo až přibližně po týdnu. Někdy to vypadá, že je pryskyřice vytvrzena mnohem dříve, jako je uvedené v dokumentaci. V mnoha případech však chemická transformace trvá mnohem déle, než se očekávalo. K tomuto stavu úplného vytvrzení však může u některých směsí pryskyřic dojít až po několika týdnech.
- Pevnost v tlaku: Je taková hodnota jednoosého napětí, při které dochází k úplnému porušení vzorku.
Plně vytvrzený povrch z vysoce kvalitní epoxidové pryskyřice je extrémně odolný a odolný proti oděru. Materiál je mechanicky velmi pevný bez deformace. Je také odolný vůči kyselinám a není náchylný ke korozi. Po vytvrzení epoxidová pryskyřice zůstává vodotěsná, pokud voda nepronikne otvory nebo prasklinami.
Při práci s epoxidem je nutné dbát na bezpečnost. Kapalná pryskyřice a tvrdidlo obsahují látky, které se neaplikují přímo na kůži. Přímý kontakt s pokožkou může, stejně jako u mnoha jiných látek, způsobit podráždění kůže nebo dokonce alergické reakce. Doporučujeme pracovat s epoxidem pouze v dobře větraných místnostech. Kromě toho byste měli vždy chránit oči vhodnými ochrannými brýlemi a pokud možno také nosit dýchací masku s filtrem. Ihned po použití se doporučuje očistit nářadí.
Chcete-li najít správnou epoxidovou pryskyřici pro váš projekt, záleží na vlastnostech materiálu, které charakterizují konkrétní směs epoxidové pryskyřice. Nejdůležitější informace obvykle najdete v údajích výrobce na obalu produktu nebo v technickém listu (TDS). Obvykle najdete podrobnější informace v pokynech výrobce přímo na obalu nebo v technickém listu (TDS).
tags: #epoxidova #pryskyřice #lisovací #hmoty #informace