Курсовая работа: Технология производства эпоксидных смол

Высокие физико-технические свойства эпоксидных смол, отличающие их от многих остальных смол, определяются строением их молекулы, а главным образом — наличием эпокси группы.

Содержание эпоксигрупп в смоле является одной из важнейших характеристик эпоксидных смол, определяющей количество отвердителя, необходимого для отверждения смолы. Содержание эпоксидных групп в смоле может быть выражено:

1. Количеством эпоксидных групп в массовых процентах. За эпоксидную группу принимают эквивалентную массу группы, равную 43 (рис. 3).

2. Эпоксидным числом, равным числу грамм-эквивалентов эпоксидных групп в 100 г смолы.

3. Эпоксидным эквивалентом, равным массе смолы в граммах, содержащей 1 грамм-эквивалент эпоксидных групп.

Метод определения эпоксидных групп основан на взаимодействии эпоксигрупп с соляной кислотой и образованием хлоргидрина по схеме (рис.4)

Кроме содержания эпоксидных групп в готовых смолах определяют:

1) содержание летучих при 110 °С;

2) содержание хлора;

3) температуру размягчения или каплепадения (для твердых смол типа ЭД-);

4) вязкость (для жидких смол типа ЭД-5 и ЭД-6);

5) растворимость в ацетоне.

1.2 Отверждение эпоксидных смол

Для отверждения эпоксидных смол применяются соединения двух типов:

1) Кислые отвердители, к которым относятся различные дикарбоновые кислоты или их ангидриды (малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид, эндикангидрид, додеценилянтарный ангидрид). Для отверждения эпоксидных смол этими отвердителями требуется повышенная температура 100-200°С, поэтому данный вид отвердителей называется отвердителями горячего отверждения.

2) Аминные отвердители, к которым относятся различные амины (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, метафенилендиамин). Отверждение аминами (кроме некоторых, как, например, триэтаноламин, дициандиа-мид) происходит при нормальной температуре или небольшом нагреве (70-80 °С). Поэтому эта группа называется отвердителями холодного отверждения.

Наиболее высокие физико-технические свойства композиции получаются при горячем отверждении. Свойства отвердителей приведены в таблице 1.

Отвердители эпоксидных смол

Таблица 1.

Отвердитель	Структурная формула	Внешний вид	Молекулярная масса	Плотность	Температура плавления	Область применения
Малеиновый ангидрид		Белый кристаллический порошок	98,06	51-53	Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения
Фталевый ангидрид		Чешуйки и порошок белого, бледно-желтого или бледно-розового цвета	148,11	130	Для изготовления заливочных компаундов горячего отверждения
Метилтетрагидрофталевый ангидрид		Белое кристаллическое вещество	166,09	64	Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения
Дициандиамид		Белый или светло-серый кристаллический порошок	81,08	201-204	Для изготовления эпоксидных клеев горячего отверждения
Триэтаноламид		Прозрачная вязкая жидкость от желтого до коричневого оттенка	149,19	1,1-1,2	Как ускоритель полимеризации компаундов горячего отверждения
Метафенилендиамин		Бесцветные слабоокрашенные кристаллы	108,14	63-64	Для изготовления пропиточных, заливочных и обмазочных компаундов холодного отверждения
Гексаметилендиамин		Белый кристаллический порошок	116,2	39	Для изготовления компаундов холодного отверждения
Полиэтиленполиамин		Маслянистая жидкость от светло-желтого до темно-бурого	146	0,97-1,05	Ткип = 277	Для изготовления компаундов холодного отверждения

1.3 Взаимодействие эпоксидных смол с различными отвердителями

1. Взаимодействие кислоты с эпоксидной группой (рис. 5).

Процесс отверждения проходит с раскрытием эпоксигруппы и образованием сначала гидроксильной группы, а затем эфирной группы, то есть происходит процесс этерификации смолы и образования трехмерного полимера.

2. Применение аминных отвердителей (рис. 6).

Амины также реагируют с раскрытием эпоксигруппы и образованием гидроксила, а затем образуют более сложные пространственные полимеры. Амины реагируют со смолой довольно активно, поэтому добавление их должно производиться незадолго перед употреблением смолы. Количество вводимых отвердителей в эпоксидную смолу определяется в зависимости от содержания эпоксигрупп или от эпоксидного числа согласно формуле