Эпоксид это: Эпоксиды — Википедия – ЭПОКСИД — это… Что такое ЭПОКСИД?

Содержание

Эпоксиды — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Общая структура эпоксидов

Эпоксиды (оксираны) — насыщенные трёхчленные гетероциклы, содержащие в цикле один кислородный атом[1]. Эпоксиды являются циклическими простыми эфирами, однако вследствие напряжённости трёхчленного цикла обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия цикла.

Низшие эпоксиды — за исключением газообразной при нормальных условиях окиси этилена — жидкости с эфирным запахом, хорошо растворимые в органических растворителях, температуры кипения эпоксидов несколько выше температур кипения простых эфиров с близкими молекулярными массами.

Длины связей углерод-углерод эпоксидного кольца — 0,147 нм, углерод-кислород — 0,144 нм, угол при атоме кислорода COC — 61°24′. В ИК-спектрах присутствуют характеристические полосы поглощения валентных колебаний кольца при 1250 см−1, также присутствуют полосы при 950—810 см−1 и 840—750 см−1.

Наиболее общими методами синтеза эпоксидов являются селективное окисление алкенов (эпоксидирование) и циклизация при дегидрогалогенировании галогенгидринов под действием оснований.

Лабораторным методом эпоксидирования алкенов является реакция Прилежаева — взаимодействие алкенов с перкарбоновыми кислотами в инертных неполярных или слабополярных растворителях:

Epoxidation.png

Эпоксидирование алкенов может осуществляться и под действием других пероксидных соединений (трет-бутилгидропероксид, пероксид водорода в щелочной среде при эпоксидировании α, β-непредельных карбонильных соединений), в промышленности этиленоксид получают каталитическим окислением этилена кислородом воздуха.

Другим общим методом синтеза эпоксидов является дегидрогалогенирование галогенгидринов под действием оснований, являющееся внутримолекулярным вариантом синтеза простых эфиров алкилированием алкилгалогенидов алкоголятами (внутримолекулярная реакция Вильямсона):

Base-catalysed-intramolecular-epoxidation-mechanism.png

Этот метод синтеза эпоксидов используют и в промышленности благодаря доступности хлоргидринов, получаемых реакцией алкенов с хлором в присутствии воды:

Epoxide synthesis from propene.svg

Благодаря угловому напряжению трёхчленного цикла эпоксиды гораздо более реакционноспособны по сравнению с ациклическими и ненапряжёнными циклическими простыми эфирами. Наиболее характерными и имеющими наибольшее значение в химии эпоксидов являются реакции с нуклеофилами с раскрытием цикла.

Под действием нуклеофилов раскрытие цикла происходит по механизму бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2, при этом, в случае наличия в эпоксидном кольце алкильных или арильных заместителей, атака нуклеофила направляется на наименее замещённый атом углерода, реакция идёт стереоспецифично с сохранением конфигурации.

Нуклеофильное присоединение к эпоксидам может катализироваться электрофилами. Так, при кислотном катализе на первой быстрой и обратимой стадии реакции происходит протонирование атома кислорода с образованием оксониевого катиона. Дальнейший путь реакции зависит от стабильности образовавшегося оксониевого иона. Если оксониевый ион стабилен, то далее он подвергается нуклеофильной атаке по механизму S

N2:

Epoxide reaction 2.svg

В случае замещённых эпоксидов возможно раскрытие циклического оксониевого катиона с образованием стабильного третичного карбокатиона, который далее подвергается нуклеофильной атаке по механизму мономолекулярного замещения SN1. В таком случае направление раскрытия эпоксидного кольца противоположно наблюдающемуся при механизме SN2: присоединение нуклеофила идёт по наиболее замещённому атому углерода этиленоксидного цикла.

Эпоксиды образуются в организме человека в результате биотрансформации чужеродных соединений — ксенобиотиков. Источниками ксенобиотиков являются антропогенная деятельность (загрязнение воздуха, воды, почвы и т. д.) и биологические факторы (загрязнение пищевых продуктов патогенными микроорганизмами). В процессе биотрансформации некоторых ксенобиотиков (бензола, ароматических и полиароматических соединений) под действием ферментной системы (микросомальная система окисления) происходит образование эпоксидного цикла, сама реакция носит название эпоксидирование. Образовавшиеся продукты обладают высокой реакционной способностью. Они легко алкилируют нуклеофильные центры нуклеиновых кислот. Изменения структуры ДНК влечёт к повышению количества мутаций.

ЭПОКСИД — это… Что такое ЭПОКСИД?

  • эпоксид — epoksidas statusas T sritis chemija apibrėžtis Oksirano darinys. atitikmenys: angl. alkene oxide; epoxide rus. окись алкена; эпоксид ryšiai: sinonimas – alkeno oksidas …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • эпоксид — epoksidinė derva statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. epoxy; epoxy resin; epoxider resin vok. Epoxyd, m; Epoxidharz, n; Äthoxylinharz, n rus. эпоксид, m; эпоксидная смола, f pranc. résine époxy, f …   Fizikos terminų žodynas

  • Эпоксид — Эпоксиды это трехчленные циклические соединения, содержащие один атом кислорода в цикле. Эпоксиды обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия трехчленного цикла под действием различных нуклеофильных агентов …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • Варфарин — …   Википедия

  • Лютик едкий — Ranumculus acer L. Семейство лютиковые. Многолетнее травянистое растение высотой 30 70 см, с бороздчатым, прижато волосистым, внизу почти голым стеблем. Корневище малоразвитое, длиной 0,5 1,8 см, с мочковатыми корнями, собранными в плотный пучок …   Энциклопедия лекарственных растений

  • Перец стручковый однолетний — — Capsicum annuum L. Семейство пасленовые. На родине небольшой кустарник. В культуре однолетнее травянистое растение высотой 30 60 см. Стебель прямой или извилистый, цилиндрический, обычно разветвленный от самого основания, древеснеющий внизу.… …   Энциклопедия лекарственных растений

  • Биосинтез холестерина — Биосинтез холестерина  образование в живом организме органического спирта холестерина стероидной природы. Синтез холестерина происходит в клетках печени (50 %), кишечнике и коже. В клетке он идёт в гладком эндоплазматическом ретикулуме… …   Википедия

  • Псевдоаллерги́я — (греч. pseudēs ложный + Аллергия; синоним параллергия) патологический процесс, по клиническим проявлениям похожий на аллергию, но не имеющий иммунологической стадии развития, тогда как последующие две стадии освобождения (образования) медиаторов… …   Медицинская энциклопедия

  • ЛЕЙКОТРИЕНЫ — (LT), производные полиеновых к т, содержащие в молекуле три сопряженные двойные связи, а также (наряду с др. заместителями) гидроксигруппу в положении 5 или эпоксигруппу в положении 5,6; выполняют ф ции прир. биорегуляторов. Известно 6 типов Л. А …   Химическая энциклопедия

  • ОРГАНОПЛАСТИКИ — композиц. материалы, содержащие в качестве армирующего наполнителя орг. волокна в виде нитей, жгутов, тканей, нетканых материалов, матов, войлока, бумаги. Наиб. широко применяют синтетич. волокна (особенно арамидные), реже прир. и искусственные… …   Химическая энциклопедия

  • Эпоксиды — это… Что такое Эпоксиды?

    Общая структура эпоксидов

    Эпоксиды (оксираны) — насыщенные трехчленные гетероциклы, содержащие в цикле один кислородный атом

    [1]. Эпоксиды являются циклическими простыми эфирами, однако вследствие напряженности трехчленного цикла обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия цикла.

    Физические свойства

    Низшие эпоксиды — за исключением газообразной при нормальных условиях окиси этилена — жидкости с эфирным запахом, хорошо растворимые в органических растворителях, температуры кипения эпоксидов несколько выше температур кипения простых эфиров с близкими молекулярными массами.

    Длины связей углерод-углерод эпоксидного кольца — 0.147 нм, углерод-кислород — 0.144 нм, угол при атоме кислорода COC — 61°24′. В ИК-спектрах присутствуют характеристические полосы поглощения валентных колебаний кольца при 1250 см−1, также присутствуют полосы при 950—810 см-1 и 840—750 см−1.

    Синтез

    Наиболее общими методами синтеза эпоксидов являются селективное окисление алкенов (эпоксидирование) и циклизация при дегидрогалогенировании галогенгидринов под действием оснований.

    Лабораторным методом эпоксидирования алкенов является реакция Прилежаева — взаимодействие алкенов с перкарбоновыми кислотами в инертных неполярных или слабополярных растворителях:

    Epoxidation.png

    Эпоксидирование алкенов может осуществляться и под действием других пероксидных соединений (трет-бутилгидропероксид, перекись водорода в щелочной среде при эпоксидировании α,β-непредельных карбонильных соединений), в промышленности этиленоксид получают каталитическим окислением этилена кислородом воздуха.

    Другим общим методом синтеза эпоксидов является дегидрогалогенирование галогенгидринов под действием оснований, являющееся внутримолекулярным вариантом синтеза простых эфиров алкилированием алкилгалогенидов алкоголятами (реакция Вильямсона):

    Base-catalysed-intramolecular-epoxidation-mechanism.png

    Этот метод синтеза эпоксидов используют и в промышленности благодаря доступности хлоргидринов, получаемых реакцией алкенов с хлором в присутствии воды:

    Epoxide synthesis from propene.svg

    Реакционная способность

    Благодаря угловому напряжению трехчленного цикла эпоксиды гораздо более реакционноспособны по сравнению с ациклическими и ненапряженными циклическими простыми эфирами. Наиболее характерными и имеющими наибольшее значение в химии эпоксидов являются реакции с нуклеофилами с раскрытием цикла.

    Под действием нуклеофилов раскрытие цикла происходит по механизму бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2, при этом, в случае наличия в эпоксидном кольце алкильных или арильных заместителей, атака нуклеофила направляется на наименее замещенный атом углерода, реакция идет стереоспецифично с сохранением конфигурации.

    Нуклеофильное присоединение к эпоксидам может катализироваться электрофилами. Так, при кислотном катализе на первой быстрой и обратимой стадии реакции происходит протонирование атома кислорода с образованием оксониевого катиона. Дальнейший путь реакции зависит от стабильности образовавшегося оксониевого иона. Если оксониевый ион стабилен, то далее он подвергается нуклеофильной атаке по механизму SN2:

    Epoxide reaction 2.svg

    В случае замещенных эпоксидов возможно раскрытие циклического оксониевого катиона с образованием стабильного третичного карбокатиона, который далее подвергается нуклеофильной атаке по механизму мономолекулярного замещения SN1. В таком случае направление раскрытия эпоксидного кольца противоположно наблюдающемуся при механизме SN2: присоединение нуклеофила идет по наиболее замещенному атому углерода оксиранового цикла.

    Примечания

    Двухкомпонентная эпоксидная смола: состав, формула, отверждение

    Чтобы понять, как сложилась ситуация с механизмом отверждения эпоксидной смолы, есть смысл сравнить его с механизмом полимеризации полиэфирных смол. Ведь существуют и однокомпонентные эпоксидки, которых достаточно выдавить из герметичного тюбика или флакона и через несколько часов вы будете иметь застывший эпоксидный состав.  При этом ничего не смешивая перед применением.

    Две части состава

    Но ключевое слово здесь «герметичный». Дело в том, что в реакции полимеризации в случаях с однокомпонентными эпоксидными смолами участвует еще и кислород воздуха. Как только герметичность тюбика или флакона при нанесении на обрабатываемые поверхности нарушается, выдавленная эпоксидная масса, взаимодействуя с кислородом, начинает саморазогрев и, как следствие, полимеризуется, превращаясь из аморфной массы в монолит с обширными полимерным связями.

    В таких компаундах в основное вещество не добавляют отвердитель. Его роль сыграет кислород из воздуха, а катализатором процесса будет заранее введенное в компаунд вещество под названием фенолформальдегид. Главная проблема с таким видом эпоксидной смолы, не допустить ее контакта раньше времени с атмосферным воздухом. Потому  продается такая эпоксидка в герметичных тюбиках.

    Рабочий процесс

    Теперь вспомним, как работает полиэфирная смола: в полиэфир еще на стадии его производства вводится инициатор, благодаря которому процесс полимеризации начинается сразу после синтеза смол. Но он очень медленный, для полной полимеризации выпущенного химическим производством вещества требуются годы. Для ускорения же этого процесса в смесь полиэфирки и инициатора вводят ускоритель,  вот с его помощью смола застывает за очень короткое время, от минут до нескольких часов.

    Эпоксидная двухкомпонентная смола избавлена от недостатков полиэфирки, она никак не реагирует на сроки хранения. Разве что может немного кристаллизоваться, но это явление исправимо простым нагревом компаунда, то есть части А. Часть Б (отвердитель), которого требуется обычно значительно меньше, не обладает такой сохранностью с течением времени, но и это легко исправляется приобретением свежей аутентичной партией отвердителя.

    Устройство молекул олигомеров и способы их полимеризации

    В свое время сам принцип действия эпоксидных олигомеров был сначала рассчитан, а затем и открыт благодаря синтезу простейшего эпоксидного соединения, оксида этилена C2 H4O.

    Подготовка к работе

    После этого стало возможным получение эпоксидных компаундов тремя разными методами:

    1. Когда двух- и многоатомные фенолы, спирты, кислоты, амины, то есть протонодонорные соединения, взаимодействуют с эпихлоргидрином, после чего происходит регенерация эпоксидных групп на стадии дегидрохлоргидрирования.
    2. Методом эпоксидирования непредельных соединений, проводимом органическиими надкислотами, или пероксидами (гидропероксидами) кислорода. Именно из эпоксидных смол, получаемых таким способом, делают потом однокомпонентные составы.
    3. С помощью реакции полимеризации и сополимериазации непредельных мономеров, которые имеют в своем составе эпоксид-группы.

    Если рассматривать структурную формулу неотвержденной смолы, то можно заметить определенные закономерности в ее строении, независимо от способа получения олигомера.

    Структурная формула

    В частности, здесь хорошо виден итог взаимодействия дифенилпропана с эпихлоргидрином, с образованием эпоксидной и гидроксильной функциональных групп.

    Особенно интересна гидроксильная группа, благодаря которой эпоксидные компаунды с добавлением отвердителей прекрасно взаимодействуют с водой в цементно-бетонных смесях, увеличивая их прочность после застывания в разы.

    Величина (n) в квадратных скобках формулы указывает на количество мономеров перед образованием полимера, или степень  полимеризации смол после воздействия отвердителей, ангидридов, кислот  или кислорода воздуха. N может достигать 25, хотя обычно она меньше 10. Чем выше степень полимеризации, тем больше вязкость компаунда. N=25 – это уже твердое вещество.

    Олигомерная основа, показанная в квадратных скобках, при n равной 11 повторится в цепочке 11 раз, а от свободных радикалов после воздействия отверждающих реагентов начнут ветвиться обширные полимерные цепочки, которые и превратят жидкий или вязкий компаунд после смешивания с отвердителем или любым веществом, запускающим реакцию полимеризации, в твердый монолит.

    Если же упростить формулу, исключив из нее величину n, или количество мономеров, от которых  начнет ветвиться полимер после начала реакции полимеризации, то она выглядит просто и изящно.

    Выглядит просто и изящно

    В России выпускаются эпоксидные смолы с молекулярной массой от 170 до 4500. Молекулярная масса характеризуется количеством в смоле эпихлоргидрина. Чем его меньше, тем молекулярная масса выше. Зависит она также от количества введенного в эпоксидный компаунд диана.

    Наличие в структуре  гидроксильных и концевых эпоксидных групп обусловливает высокую липучесть получаемой эпоксидок, т. е. ее адгезию и высокую реакционную способность. Что  делает двухкомпонентные эпоксидные смолы таким универсальным средством для заливок и склеивания различных (часто, казалось бы, вовсе не приспособленных к этому) поверхностей.

    Самые массовые диановые смолы у нас, получаемые синтезом  эпихлоргидрина и дифенилолпропана, это двухкомпонентные смолы под индексом ЭД (эпоксидно-диановые) с номерами 8, 10, 20СП, НСП, 14, 14Д, 16, 16Р, 20, 22,  и 24Н. Самой популярной из которых давно считается эпоксидка ЭД-20. Чем выше числовое значение, тем выше текучесть смолы при комнатной температуре и, соответственно, ниже вязкость. Смола ЭД-8 (диглициловый эфир бисфенола) вообще имеет вид твердой плитки, размягчаемой повышением температуры. Применяют ее, как антикоррозийное покрытие.

    ЭД-20 и отвердитель

    При возрастании молекулярной массы смолы в нее уменьшается количество эпоксидных групп в процентном соотношении к массе и увеличивается количество гидроксильных. Соответственно  растет температура размягчения компаунда, не смешанного с отвердителем или любым заменяющим его в реакции полимеризации веществом.

    Процесс отверждения при двухкомпонентном использовании

    После введения в компонент А компонента Б, собственно отвердителя, нужно обязательно очень тщательно и быстро, но без образования пузырьков, тот есть не взбалтывая смесь, размешать компаунд и отвердитель. Дело в том, что в негомогенной неоднородной среде со сгустками отвердителя в этих местах может идти ускоренная реакция полимеризации, а в тех местах, где отвердителя мало, реакция наоборот замедлится  вообще будет неполноценной.

    В нормально же замешанной смеси процесс запустится равномерно, с образованием обширной трехмерной сети полимера

    Реакция отверждения

    Это структура аминного отверждения, а вот так выглядит структура, получаемая в процессе полимеризации, после воздействия ангидридов или кислот, применяемая обычно в горячих производственных процессах.

    Процесс полимеризации

    В случае ионной полимеризации структурная формула процесса может выглядеть так.

    Ионная полимеризация

    Получается, что в случае отверждения эпоксидки первичными аминами отдельные части пространственной сети содержат атом азота с гидроксильной группой, при горячей реакции кислотами или ангидридами образуются сложные эфирные связи, а при ионной реакции с участием третичных аминов эфирные связи будут простыми.

    На практике это означает, что последний случай характерен формированием дефектной сетчатой структуры, связанной с тем, что на первой стадии полимеризации части А и Б представляют собой разбавленный раствор полимера в своем же олигомере. Вид и способ образования молекулярных цепочек зависит от энергетического взаимодействия молекул компаунда, отвердителя и среды. Как итог, образование малых напряженных участков полимерной сетки, где ниже прочность на разрыв и   ударная прочность.

    Стандартный набор

    В бытовом плане наиболее предпочтительным является использование аминного отверждения, как реакции, протекающей при комнатной температуре. Степень удобства повышается еще и тем, что можно варьировать время начала и конца полимеризации, добавляя или убавляя отвердитель, а также повышая или понижая температуру реакции компонентов после смешивания.

    Эпоксиды — это… Что такое Эпоксиды?

    Общая структура эпоксидов

    Эпоксиды (оксираны) — насыщенные трехчленные гетероциклы, содержащие в цикле один кислородный атом[1]. Эпоксиды являются циклическими простыми эфирами, однако вследствие напряженности трехчленного цикла обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия цикла.

    Физические свойства

    Низшие эпоксиды — за исключением газообразной при нормальных условиях окиси этилена — жидкости с эфирным запахом, хорошо растворимые в органических растворителях, температуры кипения эпоксидов несколько выше температур кипения простых эфиров с близкими молекулярными массами.

    Длины связей углерод-углерод эпоксидного кольца — 0.147 нм, углерод-кислород — 0.144 нм, угол при атоме кислорода COC — 61°24′. В ИК-спектрах присутствуют характеристические полосы поглощения валентных колебаний кольца при 1250 см−1, также присутствуют полосы при 950—810 см-1 и 840—750 см−1.

    Синтез

    Наиболее общими методами синтеза эпоксидов являются селективное окисление алкенов (эпоксидирование) и циклизация при дегидрогалогенировании галогенгидринов под действием оснований.

    Лабораторным методом эпоксидирования алкенов является реакция Прилежаева — взаимодействие алкенов с перкарбоновыми кислотами в инертных неполярных или слабополярных растворителях:

    Epoxidation.png

    Эпоксидирование алкенов может осуществляться и под действием других пероксидных соединений (трет-бутилгидропероксид, перекись водорода в щелочной среде при эпоксидировании α,β-непредельных карбонильных соединений), в промышленности этиленоксид получают каталитическим окислением этилена кислородом воздуха.

    Другим общим методом синтеза эпоксидов является дегидрогалогенирование галогенгидринов под действием оснований, являющееся внутримолекулярным вариантом синтеза простых эфиров алкилированием алкилгалогенидов алкоголятами (реакция Вильямсона):

    Base-catalysed-intramolecular-epoxidation-mechanism.png

    Этот метод синтеза эпоксидов используют и в промышленности благодаря доступности хлоргидринов, получаемых реакцией алкенов с хлором в присутствии воды:

    Epoxide synthesis from propene.svg

    Реакционная способность

    Благодаря угловому напряжению трехчленного цикла эпоксиды гораздо более реакционноспособны по сравнению с ациклическими и ненапряженными циклическими простыми эфирами. Наиболее характерными и имеющими наибольшее значение в химии эпоксидов являются реакции с нуклеофилами с раскрытием цикла.

    Под действием нуклеофилов раскрытие цикла происходит по механизму бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2, при этом, в случае наличия в эпоксидном кольце алкильных или арильных заместителей, атака нуклеофила направляется на наименее замещенный атом углерода, реакция идет стереоспецифично с сохранением конфигурации.

    Нуклеофильное присоединение к эпоксидам может катализироваться электрофилами. Так, при кислотном катализе на первой быстрой и обратимой стадии реакции происходит протонирование атома кислорода с образованием оксониевого катиона. Дальнейший путь реакции зависит от стабильности образовавшегося оксониевого иона. Если оксониевый ион стабилен, то далее он подвергается нуклеофильной атаке по механизму SN2:

    Epoxide reaction 2.svg

    В случае замещенных эпоксидов возможно раскрытие циклического оксониевого катиона с образованием стабильного третичного карбокатиона, который далее подвергается нуклеофильной атаке по механизму мономолекулярного замещения SN1. В таком случае направление раскрытия эпоксидного кольца противоположно наблюдающемуся при механизме SN2: присоединение нуклеофила идет по наиболее замещенному атому углерода оксиранового цикла.

    Примечания

    Эпоксиды — это… Что такое Эпоксиды?

    Общая структура эпоксидов

    Эпоксиды (оксираны) — насыщенные трехчленные гетероциклы, содержащие в цикле один кислородный атом[1]. Эпоксиды являются циклическими простыми эфирами, однако вследствие напряженности трехчленного цикла обладают высокой реакционной способностью в реакциях раскрытия цикла.

    Физические свойства

    Низшие эпоксиды — за исключением газообразной при нормальных условиях окиси этилена — жидкости с эфирным запахом, хорошо растворимые в органических растворителях, температуры кипения эпоксидов несколько выше температур кипения простых эфиров с близкими молекулярными массами.

    Длины связей углерод-углерод эпоксидного кольца — 0.147 нм, углерод-кислород — 0.144 нм, угол при атоме кислорода COC — 61°24′. В ИК-спектрах присутствуют характеристические полосы поглощения валентных колебаний кольца при 1250 см−1, также присутствуют полосы при 950—810 см-1 и 840—750 см−1.

    Синтез

    Наиболее общими методами синтеза эпоксидов являются селективное окисление алкенов (эпоксидирование) и циклизация при дегидрогалогенировании галогенгидринов под действием оснований.

    Лабораторным методом эпоксидирования алкенов является реакция Прилежаева — взаимодействие алкенов с перкарбоновыми кислотами в инертных неполярных или слабополярных растворителях:

    Epoxidation.png

    Эпоксидирование алкенов может осуществляться и под действием других пероксидных соединений (трет-бутилгидропероксид, перекись водорода в щелочной среде при эпоксидировании α,β-непредельных карбонильных соединений), в промышленности этиленоксид получают каталитическим окислением этилена кислородом воздуха.

    Другим общим методом синтеза эпоксидов является дегидрогалогенирование галогенгидринов под действием оснований, являющееся внутримолекулярным вариантом синтеза простых эфиров алкилированием алкилгалогенидов алкоголятами (реакция Вильямсона):

    Base-catalysed-intramolecular-epoxidation-mechanism.png

    Этот метод синтеза эпоксидов используют и в промышленности благодаря доступности хлоргидринов, получаемых реакцией алкенов с хлором в присутствии воды:

    Epoxide synthesis from propene.svg

    Реакционная способность

    Благодаря угловому напряжению трехчленного цикла эпоксиды гораздо более реакционноспособны по сравнению с ациклическими и ненапряженными циклическими простыми эфирами. Наиболее характерными и имеющими наибольшее значение в химии эпоксидов являются реакции с нуклеофилами с раскрытием цикла.

    Под действием нуклеофилов раскрытие цикла происходит по механизму бимолекулярного нуклеофильного замещения SN2, при этом, в случае наличия в эпоксидном кольце алкильных или арильных заместителей, атака нуклеофила направляется на наименее замещенный атом углерода, реакция идет стереоспецифично с сохранением конфигурации.

    Нуклеофильное присоединение к эпоксидам может катализироваться электрофилами. Так, при кислотном катализе на первой быстрой и обратимой стадии реакции происходит протонирование атома кислорода с образованием оксониевого катиона. Дальнейший путь реакции зависит от стабильности образовавшегося оксониевого иона. Если оксониевый ион стабилен, то далее он подвергается нуклеофильной атаке по механизму SN2:

    Epoxide reaction 2.svg

    В случае замещенных эпоксидов возможно раскрытие циклического оксониевого катиона с образованием стабильного третичного карбокатиона, который далее подвергается нуклеофильной атаке по механизму мономолекулярного замещения SN1. В таком случае направление раскрытия эпоксидного кольца противоположно наблюдающемуся при механизме SN2: присоединение нуклеофила идет по наиболее замещенному атому углерода оксиранового цикла.

    Примечания

    эпоксидная смола — Epoxy — qwe.wiki

    Эта статья о термореактивных пластмасс. Для химической группы, см эпоксида . Шприц из «5 минут» эпоксидного клея, содержащий отдельные отсеки для эпоксидной смолы и отвердителя. Структура группы эпоксида, реакционноспособные функциональные группы присутствуют во всех эпоксидных смолах.

    Эпоксидная смола является либо каким — либо из основных компонентов или отвержденных конечных продуктов эпоксидных смол , а также разговорного названия для эпоксидной функциональной группы. Эпоксидные смолы, также известные как полиэпоксиды , представляют собой класс реактивных форполимеров и полимеров , которые содержат эпоксидные группы. Эпоксидные смолы могут быть введена в реакции ( сшитый ) либо с собой через каталитические гомополимеризации или с широким диапазоном сореагент в том числе полифункциональных аминов, кислот (и ангидридов кислот ), фенолов, спиртов и тиолов (обычно называемые меркаптаны). Эти сореагент часто упоминается в качестве отвердителей или вулканизующих и сшивающая реакцию обычно называют отверждение. Реакция полиэпоксидов с собой или с полифункциональными отвердителями образует термореактивный полимер , часто с благоприятными механическими свойствами и высокой термической и химической стойкостью. Эпоксидная смола имеет широкий спектр применений, в том числе металлических покрытий, использования в электронике / электрические компоненты / светодиоды, высокое напряжение электрических изоляторы, производство краски кисти, армированное волокно пластмассовых материалов и конструкция клеев . Эпоксидный иногда используются в качестве клея (см изображения справа).

    Эпоксидная смола

    Структура отвержденного эпоксидного клея. Триамин отвердитель показан в красных, смолах в черном цвете. Эпоксидные группы в смоле реагируют с отвердителем , и нет больше. Материал обладает высоким сшитым и содержит множество гидроксильных групп, которые придают адгезивные свойства.

    Эпоксидные смолы представляют собой низкомолекулярные предварительные полимеры или полимеры с более высокой молекулярной массой , которые обычно содержат , по меньшей мере , две эпоксидные группы. Группа эпоксид также иногда упоминается как глицидилакрилат или оксирана группы.

    Широкий спектр эпоксидных смол выпускаются в промышленном масштабе . В качестве сырья для производства эпоксидной смолы сегодня в основном нефти получены, хотя некоторые источники растительного происхождения в настоящее время становятся коммерчески доступным (например , глицерин растительного происхождения используется для изготовления эпихлоргидрина ).

    Эпоксидные смолы представляют собой полимерные или полу-полимерные материалы или олигомер , и как таковые редко существуют в виде чистых веществ, поскольку различные результаты длиной цепи от реакции полимеризации используется для их производства. Сорта высокой чистоты могут быть получены для определенных применений, например , с использованием процесса очистки дистилляции. Один недостаток высокой чистоты жидких сортов является их склонность к образованию кристаллических твердых веществ из — за их высокой регулярной структуры, которые затем требуют плавильного включить обработку.

    Важным критерием для эпоксидных смол является содержание эпоксидной группы. Это правильно выражается в виде определенного количества вещества эпоксидных групп в материале В рассматриваемом, рассчитанное как отношение количества вещества эпоксидных групп в этом материале В, п (ЕР), деленного на массу т (В) из материала в, рассматриваемых в данном случае, от массы смолы. Единица СИ для этой величины «моль / кг», или кратные. Несколько устаревших величины все еще используется, в том числе так называемого « числа эпоксида », который не является числом , и поэтому не должно упоминаться как таковые, но вместо того, чтобы это отношение количества вещества эпоксидных групп, п (ЕР ), а масса м (Б) материал в, с блоком SI «моль / кг». Инверсия числа эпоксида называется « эпоксидный эквивалентный вес », который представляет собой отношение массы образца B смолы и количество вещества эпоксидных групп , присутствующих в этом образце В, с блоком SI «кг / моль», а также представляет собой количество устаревшим.

    Определенное количество вещества эпоксидных групп используются для вычисления массы со-реагент (отвердитель) для использования при отверждении эпоксидных смол. Эпоксидные смолы обычно отверждаются с стехиометрических или почти стехиометрических количеств вулканизующего для достижения максимальных физических свойств.

    Как и с другими классами термореактивных полимерных материалов, смешивание различных сортов эпоксидной смолы, а также использование добавок, пластификаторов или наполнителей является общим для достижения желаемой обработки или конечных свойств, или , чтобы уменьшить стоимость. Использование смешивания, добавок и наполнителей часто упоминается как сформулировать .

    Бисфенол А эпоксидная смола

    Важные эпоксидные смолы получают из сочетания эпихлоргидрина и бисфенола А с получением бисфенола А диглицидилэфиры .

    Структура бисфенола-А диглицидиловый эфир эпоксидной смолы: п обозначает число полимеризованных субъединиц и , как правило , в диапазоне от 0 до 25

    Увеличение коэффициента бисфенол А , чтобы в процессе производства эпихлоргидрина производит более высокие молекулярную массу линейных полиэфиры с глицидиловыми концевыми группами, которые являются полутвердыми для твердых кристаллических материалов при комнатной температуре в зависимости от молекулярной массы достигнуты. Этот путь синтеза известен как «Ириска» процесс. Более современные способы производства высших веса эпоксидных смол молекулярных, чтобы начать с жидкой эпоксидной смолой (LER) и добавляют расчетное количество бисфенола А и затем добавляют катализатор и реакционную смесь нагревали до приблизительно к 160 ° C (320 ° F). Этот процесс известен как «продвижение». Есть многочисленные патенты и статьи на этом процессе , который был популярен в течение более 20 лет. В качестве молекулярного веса смолы возрастает, содержание эпоксида уменьшает и материал ведет себя все больше и больше похож на термопластик . Очень поликонденсации с высокой молекулярной массой (около 30 000 — 70 000 г / моль) , образуют класс , известный как фенокси смол и практически не содержат эпоксидные группы (так как концевые эпоксидные группы незначительны по сравнению с общим размером молекулы). Эти смолы , тем не менее содержат гидроксильные группы в течение всего позвоночника, которые могут также претерпевают другие сшивающие реакции, например , с аминопластами, фенопластами и изоцианатами .

    Бисфенол F эпоксидной смолы

    Бисфенол F может проходить образование эпоксидной смолы подобного способом к бисфенолу А. Эти смолы обычно имеет более низкую вязкость и более высокие среднее содержание эпоксидной смолы на грамм , чем смолы бисфенола, которые (после отверждения) дает им увеличенных химическую стойкость.

    Новолачная эпоксидная смола

    Взаимодействие фенолов с формальдегидом и последующим glycidylation с эпихлоргидрином производит эпоксидированные новолаки, такие как эпоксидные фенольные новолаки (EPN) и эпоксидной смола крезола новолаки (ECN). Они представляют собой весьма вязкие для твердых смол с типичной средней функциональностью эпоксида около 2 до 6. высокой функциональность эпоксида из этих смол образует весьма сшитую полимерную сетку, отображающую высокую температуру и химическую стойкость, но низкая гибкость.

    Циклоалифатическая эпоксидная смола

    Связанный класс является циклоалифатической эпоксидной смолой, которая содержит одну или несколько циклоалифатических колец в молекуле (например, 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексан карбоксилатный). Этот класс также показывает более низкую вязкость при комнатной температуре, но обеспечивает значительно более высокую стойкость к температуре, чем алифатические эпоксидным разбавители. Тем не менее, реакционная способность является довольно низким по сравнению с другими классами эпоксидной смолы и высокой температурой отверждения с использованием подходящих ускорителей обычно не требуются. Как ароматичность нет в этих материалах, как в смолах бисфенол А и F, стабильность УФ значительно улучшается.

    Эпоксидная смола Разбавители

    Эпоксидные смолы разбавители обычно получают путем glycidylation алифатических спиртов или полиолов. Полученные материалы могут быть монофункциональными (например , додеканол глицидиловые эфира), бифункциональный (диглицидиловый эфир бутандиола), или выше функциональность (например , триметилолпропан триглицидил эфир). Эти смолы обычно демонстрируют низкую вязкость при комнатной температуре (10-200 мПа) и часто упоминаются как реакционноспособные разбавители . Они редко используются в одиночку, но , скорее используются для изменения (снижения) вязкости других эпоксидных смол. Это привело к термину «модифицированной эпоксидной смоле» для обозначения тех , которые содержат вязкость снижения реакционноспособных разбавителей.

    Глицидиламина эпоксидной смолы

    Глицидиламина эпоксидные смолы с более высокой функциональностью эпоксиды , которые образуются , когда ароматические амины вступают в реакцию с эпихлоргидрином. Важные промышленные сорта triglycidyl- р -aminophenol (функциональность 3) и N , N , N ‘, N ‘ -tetraglycidyl-бис- (4-аминофенил) метан (функциональность 4). Смолы низкой и средней вязкости при комнатной температуре, что делает их легче обрабатывать , чем EPN или ECN смол. Это в сочетании с высокой реакционной способностью , а также высокой термостойкостью и механическими свойствами полученной отвержденной сети делает их важные материалы для аэрокосмических композитных приложений.

    Отверждение эпоксидных смол

    В общем, отвержденная эпоксидная смола имеет только плохое механическую, химическую и термостойкость свойство. Тем не менее, хорошие свойства получают при взаимодействии линейной эпоксидной смолы с подходящими отвердителей с образованием трехмерных сшитых термореактивных структур. Этот процесс обычно называют процесс отверждения или гелеобразования. Отверждение эпоксидных смол является экзотермической реакцией , а в некоторых случаях производит достаточное количество тепла , чтобы вызвать термическое разложение , если не контролируется.

    Отверждение может быть достигнуто при взаимодействии эпоксидной смолы с самими собой (гомополимеризацией) или путем образования сополимера с полифункциональными вулканизующими или отвердителями . В принципе, любая молекула , содержащая реакционноспособный водород может вступать в реакцию с эпоксидными группами эпоксидной смолы. Общие классы отвердителей для эпоксидных смол включают амин, кислоты, ангидриды кислот, фенолы, спирты и тиолы. Относительная реакционная способность (низкая) примерно в следующем порядке: фенол <ангидрид <ароматический амин <циклоалифатический амин <алифатический амин <тиол.

    В то время как некоторые комбинации эпоксидной смолы / отвердителя отверждается при температуре окружающей среды, многие из них требуют тепла, с температурой до 150 ° С является общим, и до 200 ° С для некоторых систем специалиста. Недостаточная тепла во время отверждения приведет к сети с неполной полимеризации, и , таким образом , снижению механической, химической и термической стойкости. Температура отверждения обычно должна достичь стеклования температуры (Tg) в полностью отвержденной сети для того , чтобы достичь максимальных свойств. Температура иногда увеличивается в ступенчатым образом , чтобы регулировать скорость отверждения и предотвращения чрезмерного накопления тепла от экзотермической реакции.

    Отвердители , которые показывают только низкую или ограниченную реактивность при температуре окружающей среды, но которые вступают в реакцию с эпоксидной смолой при повышенной температуре, называются латентными отвердители . При использовании скрытых отвердителей, эпоксидная смола и отвердитель могут быть смешаны и хранился в течение некоторого времени перед использованием, что является преимуществом для многих промышленных процессов. Очень латентные отвердители позволяют однокомпонентный (1K) продукты должны быть произведены, в результате чего смола и отвердитель поставляются предварительно смешивает с конечным пользователем и требуют только тепло для инициирования отверждения. Однокомпонентные продукты обычно имеют более короткие полки полураспада , чем стандартные 2-компонентные системы, а также продукты могут требовать охлажденного хранения и транспортировки.

    Реакция отверждения эпоксидной смолы может быть ускорена добавлением небольших количеств ускорителей . Третичные амины, карбоновые кислоты и спирты ( в частности , фенолы) являются эффективными ускорителями. Бисфенол А является весьма эффективным и широко используется ускоритель, но в настоящее время все чаще заменяются из — за проблем со здоровьем с этим веществом.

    гомополимеризации

    Эпоксидная смола может быть подвергнута взаимодействие с самими собой в присутствии анионного катализатора (основание Льюиса , такие как третичные амины или имидазолы) или катализатор (катионной кислота Льюиса , такие как трифторид бора , комплекс) с образованием отвержденной сети. Этот процесс известен как каталитические гомополимеризации. Результате сеть содержит только простые эфирные мостики, а также обладает высокой термической и химической стойкостью, но является хрупким и часто требует повышенной температуры в течение процесса отверждения, так что находит только нишу приложение в промышленном масштабе . Эпоксидные гомополимеризации часто используются , когда существует требование для УФ — отверждения, так как катионные УФ — катализаторы могут быть использованы (например , для УФ — покрытий ).

    Амины

    Полифункциональные первичные амины образуют важный класс отвердителей эпоксидных. Первичные амины проходят реакции присоединения с группой эпоксида с образованием гидроксильной группы и вторичного амина. Вторичный амин может дополнительно вступать в реакцию с эпоксидом с образованием третичного амина и дополнительно гидроксильной группы. Кинетические исследования показали , реакционную способность первичного амина , чтобы быть примерно вдвое больше , чем вторичный амин. Использование бифункциональных или полифункциональных аминов образует трехмерную сшитую сеть. Алифатические, циклоалифатические и ароматические амины , все используют в качестве отвердителей эпоксидных. Амин отвердители типа будет изменять оба технологические свойства (вязкость, реакционную способность ) и конечные свойства (механические, температурные и термостойкость) отвержденной сеть сополимера. Таким образом , структура амина , как правило , выбирают в соответствии с применением. В целом реактивность потенциал для различных отвердителей примерно можно заказать; алифатические амины> циклоалифатические амины> ароматические амины, алифатические амины , хотя с стерическими затруднениями вблизи аминогрупп могут реагировать , как медленно , так как некоторые из ароматических аминов. Медленнее реактивность позволяет дольше работать раз для процессоров. Термостойкость как правило , возрастает в том же порядке, так как ароматические амины образуют гораздо более жесткой структуры , чем алифатические амины. Ароматические амины были широко использованы в качестве отвердителей эпоксидных смол, благодаря отличным свойствам конечных при смешивании с родительской смолой. За последние несколько десятилетий озабоченность по поводу возможных негативных последствий для здоровья многих ароматических аминов привело к более широкому использованию алифатических или циклоалифатических альтернативных аминов.

    Структура ТЭТЫ , типичный отвердитель. Амин (NH 2 ) группы вступают в реакцию с эпоксидными группами смолы в процессе полимеризации.

    ангидриды

    Эпоксидные смолы могут быть вылечены с циклическими ангидридами при повышенных температурах. Реакция происходит только после открытия кольца ангидрида, например, с помощью вторичных гидроксильных групп в эпоксидной смоле. Возможная побочная реакция может также происходить между эпоксидной и гидроксильными группами, но это может подавляться путем добавления третичных аминов. Низкая вязкость и высокая латентность ангидрида отвердителей делают их пригодными для систем обработки, которые требуют добавлений минеральных наполнителей перед отверждением, например, для высоковольтных электрических изоляторов.

    Фенолы

    Полифенолы, такие как бисфенол А или новолаки могут реагировать с эпоксидными смолами при повышенных температурах (130-180 ° С 266-356 ° F), как правило , в присутствии катализатора. Полученный материал имеет простые эфирные связи и отображает более высокую химическую и стойкость к окислению , чем обычно получают путем отверждения с аминами или ангидридами. Поскольку многие новолаки являются твердыми веществами, этот класс отвердителей часто используется для порошковых покрытий .

    Тиолы

    Также известен как меркаптаны, тиолы содержат серу , которая реагирует очень легко с группой эпоксида, даже при температуре окружающей среды или ниже температуры окружающей среды температурах. В то время как в результате сеть не обычно проявляют высокую температуру или химическую стойкость, высокая реакционная способность тиоловой группы делает его полезным для применений , где нагретый отверждения не представляется возможным, или очень быстро вылечить требуется , например , для домашних DIY клеев и химической анкерного болта анкеров . Тиолы имеют характерный запах, который может быть обнаружен во многих двухкомпонентных бытовых клеях.

    история

    Конденсация эпоксидов и аминов был впервые описана и запатентована Пол Шльками из Германии в 1934 году Требований открытия бисфенола-А на основе эпоксидных смол включает Pierre Castan в 1943 году работы Castan была лицензирована Ciba , Ltd. Швейцарии, который пошел на чтобы стать одним из трех крупнейших производителей эпоксидной смолы по всему миру. Эпоксидный бизнес Ciba был выделен в качестве Vantico в конце 1990 — х года, который впоследствии был продан в 2003 году и стал Advanced Materials подразделением из Huntsman Corporation в Соединенных Штатах. В 1946 году, Сильван Greenlee, работая на Devoe & Raynolds Company, запатентованный смолу , полученную из бисфенола-А и эпихлоргидрина. Devoe & Raynolds, который был активен в первые дни эпоксидной смолы промышленности, был продан Shell Chemical ; подразделение участвует в этой работе в итоге было продано, и через ряд других корпоративных сделок является частью Hexion Inc. .

    Приложения

    Заявки на эпоксидной основе материалов обширны и включают в себя покрытий, клеев и композиционных материалов , таких как те , которые используют углеродные волокна и стекловолокна подкрепления (хотя сложный полиэфир , сложный виниловый эфир , и другие термореактивные смолы , также используются для армированного стекловолокном пластика). Химии эпоксидов и диапазон коммерчески доступных вариаций позволяет вулканизации полимеров , которые будут получены с очень широким диапазоном свойств. В общем, эпоксиды известны своей отличной адгезии, химической и термической стойкостью, хорошо к отличные механические свойства и очень хорошие электрические изоляционные свойства. Многие свойства эпоксидов могут быть изменены (например , серебро с наполнением эпоксидов с хорошей электрической проводимостью доступны, хотя эпоксиды , как правило , электрически изолирующими). Вариации предлагает высокую тепловую изоляцию, или теплопроводность в сочетании с высоким электрическим сопротивлением для применения в электронике, доступны.

    Краски и покрытия

    Две части эпоксидных покрытий были разработаны для тяжелых условий службы пошлины на металлических подложках и используют меньше энергии , чем термически отверждают порошковые покрытия . Эти системы обеспечивают жесткое, защитное покрытие с превосходной твердостью. Некоторые эпоксидные покрытия готовят в виде эмульсии в воде, и могут быть очищены без растворителей. Эпоксидные покрытия часто используется в промышленных и автомобильных применениях , так как они более устойчивы , чем тепловая краска на основе латекса и алкидной основе. Эпоксидные краски имеют тенденцию ухудшаться, известный как «Намечая», из — за воздействия УФ — излучения.

    Полиэфирные эпоксиды используются в качестве порошковых покрытий для стиральных, сушильных и других «белых товаров». Fusion эпоксидные Порошковые покрытия (НЭП) широко используются для защиты от коррозии стальных труб и фитингов , используемых в нефтяной и газовой промышленности, питьевых воду магистральных трубопроводов (сталь), а также для армирования бетона арматуры . Эпоксидные покрытия также широко используют в качестве праймеров для улучшения адгезии автомобильных и морских красок , особенно на металлических поверхностях , где коррозии (ржавчины) сопротивление имеет важное значение. Металлические банки и контейнеры часто покрывают эпоксидной смолой для предотвращения коррозии, особенно для пищевых продуктов , таких как томаты , которые являются кислыми . Эпоксидные смолы также используется для декоративных целей , таких как полов терраццо~d полов, полы, чипа и цветного агрегатного пол. Эпоксидные были модифицированы различными способами, подвергают взаимодействию с жирными кислотами , полученными из масел с получением эпоксидных сложных эфиров, которые были вылечены таким же образом , как алкидные. Типичные из них были L8 (80% льняной, Д4 (40% дегидратированное касторовое масло). Они часто подвергает взаимодействие со стиролом , чтобы сделать стиролсодержащие эпоксидные сложные эфиры, используемыми в качестве праймеров. Отверждение с фенольными , чтобы сделать барабанные накладки, сложных эфиров с отверждением аминных смолами и пред- отверждения эпоксидных смол с аминосмолами , чтобы сделать устойчивые верхние слои. один из лучших примеров была системой использования без растворителей эпоксидов для грунтовки суден во время строительства, это использовал систему горячего безвоздушного распыления с предварительным смешением на голове. Это устранило проблему растворителя удержание под пленкой, что вызвало проблемы с адгезией позже.

    Клеи

    Специальная эпоксидная достаточно сильна , чтобы противостоять силам между доской для серфинга плавника и ребра крепления. Эта эпоксидная смола является водонепроницаемой и способен лечить под водой. Синего цвета эпоксидной слева все еще проходит отверждение.

    Эпоксидные клеи являются основной частью класса клеев , называемых «конструкционные клеи» или «инженерные клеи» (который включает в себя полиуретан , акрил , цианоакрилатные и другие химические.) Эти клеи высокопроизводительные используются в строительстве воздушных судов, автомобилей, велосипеды, лодки, гольф — клубы, лыжи, сноуборды и других применений , где требуется высокая прочность на облигации. Эпоксидные клеи могут быть разработаны в соответствии с практически из любого приложения. Они могут быть использованы в качестве клеев для дерева, металла, стекла, камня и некоторых пластиков. Они могут быть сделаны гибкими или жесткими, прозрачными или непрозрачными / цветными, быстрая установка или медленной настройка. Эпоксидные клеи лучше в теплом и химической стойкостью по сравнению с другими общими клеев. В общем, эпоксидные клеи отверждаемые при нагревании будет более тепло- и химически стойкие , чем те , отверждают при комнатной температуре. Прочность эпоксидных клеев разлагается при температурах выше 350 ° F (177 ° C).

    Некоторые эпоксидные смолы отверждают под воздействием ультрафиолетового света . Такие эпоксиды обычно используются в оптике , волоконной оптике и оптоэлектронике .

    Промышленные инструменты и композиционные материалы

    Эпоксидные системы используются в промышленных применениях оснастки для производства прессов — форм , мастер — модели, ламинат , литья , светильников и других вспомогательных средств промышленного производства. Это «пластиковые оснастки» заменяет металл, древесину и другие традиционные материалы, и в целом повышает эффективность и либо снижает общую стоимость и сокращает время на подготовку для многих промышленных процессов. Эпоксидные смолы также используются в производстве армированных волокнами или составных частей. Они являются более дорогими , чем полиэфирных смол и сложных виниловых эфиров смол , но обычно производят более сильные и более стойкие к температуре термореактивных полимерных матриц композитных деталей.

    Композиты Ветротурбинных технологий

    Возрастающее использование эпоксидных смол при изготовлении лопастей ветровых турбин.

    Электрические системы и электроника

    Интерьер карманного калькулятора. Темный кусок эпоксидной смолы в центре крышки чипа процессора

    Составы Эпоксидных смол имеют важные значение в электронной промышленности, а также используются в двигателях, генераторы, трансформаторы, распределительные устройства, проходные изоляторы, изоляторы, печатные платы (ПРБ), и полупроводниковые герметики. Эпоксидные смолы являются превосходными электрическими изоляторами и защитить электрические компоненты от короткого замыкания, пыли и влаги. В электронной промышленности эпоксидные смолы являются основной смолой , используемой в напрессовках интегральных схем , транзисторы и гибридные схемы , а также делают печатные платы . Наибольший тип объем печатной платы-с « FR-4 борту» -это бутерброд из слоев стеклоткани , соединенных в композиционный материал с помощью эпоксидной смолы. Эпоксидные смолы используются для скрепления медной фольги на печатные платах подложки, и являются составной частью маски припоя на многих платах.

    Гибкие эпоксидные смолы используются для заливки трансформаторов и катушек индуктивности. При использовании вакуумной пропитки на отвержденной эпоксидной, обмотки к обмотке, обмотки к сердцевине, и обмотки к изолятору исключаются воздушные пустоты. Эпоксидный представляет собой электрический изолятор и гораздо лучший проводник тепла, чем воздух. Трансформатор и индуктор горячие точки значительно снижается, что дает компоненту стабильную и более длительный срок службы, чем unpotted продукт.

    Эпоксидные смолы применяются с использованием технологии смолы дозирования .

    Нефть и нефтехимическое

    Эпоксиды могут быть использованы для подключения селективных слоев в резервуаре, производящие чрезмерное рассол. Метод называется «вода отсечной лечение».

    Потребительские и морского применения

    Эпоксидные продаются в хозяйственных магазинах, как правило , в виде пакета , содержащего отдельную смолу и отвердитель, которые должны быть смешаны непосредственно перед использованием. Они также продаются в лодочных магазинах в качестве ремонтных смол для морских применений. Эпоксиды , как правило , не используются во внешнем слое лодки , потому что они ухудшаются под воздействием УФ — света. Они часто используются во время ремонта лодки и сборок, а затем над покрытием с обычной или два частей полиуретановой краской или морскими-лаками , которые обеспечивают защиту от УФ — излучения.

    Есть два основных направления использования на морских судах. Из-за более механические свойств по отношению к наиболее распространенным полиэфирным смолам , эпоксидные смолы используются для промышленного производства компонентов , где требуется высокое отношение прочности / веса. Вторая область является то , что их прочность, разрыв наполнения свойства и отличная адгезия ко многим материалам , включая древесину создало бум в любительских строительных проектах , включая авиацию и катер.

    Нормальный гелькоут разработан для использования с полиэфирными смолами и смолами винилэфирных не прилипает к эпоксидной поверхности, хотя эпоксидные прилипает очень хорошо , если наносить на поверхность полиэфирных смол. «Flocoat» , который обычно используется для нанесения покрытия на внутреннюю часть полиэфирные стекловолокна яхт также совместим с эпоксидными смолами.

    Эпоксидные материалы имеют тенденцию затвердевать несколько более постепенно, в то время как полиэфирные материалы имеют тенденцию затвердевать быстро, особенно если много катализатора используют. Химические реакции в обеих случаях экзотермические. Большое количество смеси будет генерировать свои собственные тепло и значительно ускорить реакцию, поэтому обычно смешивать небольшие суммы, которые могут быть использованы быстро.

    В то время как он является общим для связывания полиэфирные смолы и эпоксидные смолы, их свойства достаточно различны, что они надлежащим образом рассматриваются в качестве отдельных материалов. Полиэфирные смолы, как правило, низкая прочность, если не используются армирующим материалом, такие как стекловолокно, являются относительно хрупких, если не усилено, и имеют низкую адгезию. Эпоксиды, в отличии от этого, по своей природе сильные, некоторая гибкость и имеют превосходную адгезию. Тем не менее, полиэфирные смолы гораздо дешевле.

    Эпоксидные смолы, как правило, требуют точного сочетания двух компонентов, которые образуют третье химическое вещество. В зависимости от требуемых свойств, отношение может быть что угодно, от 1: 1 или более 10: 1, но в любом случае они должны быть смешаны точно. Конечный продукт затем точный термо-установки пластика. До тех пор пока они не будут смешаны два элемента относительно инертны, хотя «» отвердители имеют тенденцию быть более химически активны и должны быть защищены от атмосферы и влаги. Скорость реакции может быть изменена с помощью различных отвердителей, которые могут изменить природу конечного продукта, либо путем регулирования температуры.

    В противоположность этому , полиэфирные смолы, как правило , доступны в «» способствовало форме, такой , что прогресс ранее смешанных смол из жидкого состояния в твердое вещество уже идет, хотя и очень медленно. Единственной переменной , доступной для пользователя, чтобы изменить скорость этого процесса с использованием катализатора, часто Метил-этил-кетон пероксид ( МЭКП ), который очень токсичен. Наличие катализатора в конечном продукте фактически умаляет желательные свойства, так что небольшие количества катализатора , являются предпочтительными, так долго , как закалочным протекает при приемлемом темпе. Поэтому Скорость полимеризации полиэфиров можно контролировать с помощью количества и типа катализатора, а также от температуры.

    В качестве клеев, эпоксидных смол связи тремя способами: а) Механически, поскольку склеиваемые поверхности являются шероховатыми; б) близость, поскольку отвержденные смолы физически так близко к склеиваемым поверхностям, что их трудно отделить; с) ионным, так как эпоксидные смолы образуют ионные связи на атомном уровне с склеиваемыми поверхностями. Последнее, по существу, самый сильный из трех. В противоположность этому, полиэфирные смолы могут только св зь с использованием первых двух из них, что значительно снижает их применение в качестве клеев и в морских ремонта.

    аэрокосмические приложения

    В аэрокосмической промышленности, эпоксидный используются в качестве структурной матрицы материала , который затем армированного волокном. Типичные армирующие волокна , включает стекло , углерод , кевлар и бор . Эпоксидные также используются в качестве структурного клея . Такие материалы , как дерево , и другие , которые являются «низкотехнологичными» приклеиваются эпоксидной смолой.

    Биология

    Водорастворимые эпоксидные смолы , такие как Durcupan обычно используются для встраивания электронного микроскопа образцов в пластмассе , так что они могут быть секционными (нарезанными тонкими) с микротомом , а затем образом.

    Изобразительное искусство

    Эпоксидная смола, смешанная с пигментом , может быть использована в качестве окрашивающей среды , путем заливки слоев поверх друг друг , чтобы сформировать полную картину. Он также используется в ювелирных изделиях, как вздутие смола для украшений и этикеток, а также в приложениях типа декупажа для искусства, столешниц и столов.

    Промышленность

    В 2006 году , эпоксидная промышленность составляет более US $ 5 миллиардов в Северной Америке и около $ 15 млрд по всему миру. Китайский рынок быстро растет, и составляет более 30% от общего мирового рынка. Она состоит из примерно 50-100 производителей основных или товарных эпоксидных смол и отвердителей.

    Эти товарные эпоксидные производители , упомянутые выше , как правило , не продают эпоксидные смолы в форме , пригодной для небольших конечных пользователей, так что есть еще одна группы компаний , которые приобретают эпоксидное сырье от крупнейших производителей , а затем соединения (смеси, модифицирует или иным образом адаптирует) эпоксидная смолу системы из этих сырьевых материалов . Эти компании известны как «рецептуры». Большинство эпоксидных систем , продаваемых производится этими рецептурами , и они составляют более 60% от стоимости доллара эпоксидного рынка. Есть сотни способов , что эти рецептур могут модифицировать эпоксиды-добавлением минеральных наполнителей ( тальк , диоксид кремния , оксида алюминия и т.д.), путем добавления пластификаторы, вязкость редукторы, красители , загустители, ускорители, адгезионные промоторы и т.д. Эти модификации , внесенные сократить расходы, повысить производительность и улучшить удобство обработки. В результате, типичный рецептур продает десятки или даже тысячи композиций, каждый с учетом требований конкретного применения или на рынке.

    Риск для здоровья

    Основной риск , связанный с использованием эпоксидной смолы часто связан с компонентом отвердителя , а не к самой эпоксидной смоле. Амин отвердители , в частности , как правило , коррозионные , но также могут быть отнесены к токсичным или канцерогенным / мутагенным . Ароматические амины представляют собой особую опасность для здоровья (большинство из них известны или подозреваемых канцерогенов), но их использование в настоящее время ограничено конкретными промышленного применения, и безопаснее , алифатические или циклоалифатические амины , которые обычно используют.

    Жидкие эпоксидные смолы в их сыром состоянии, в основном , классифицируется как раздражитель для глаз и кожи, а также токсичен для водных организмов. Твердые эпоксидные смолы , как правило , безопаснее , чем жидкие эпоксидные смолы, и многие из них классифицированы неопасных материалов. Один конкретный риск , связанный с эпоксидными смолами является сенсибилизация. Риска была показана , чтобы быть более выраженными в эпоксидных смолах , содержащих низкомолекулярные эпоксидные разбавители. Воздействие эпоксидных смол может, с течением времени, индуцировать аллергические реакции . Сенсибилизация обычно возникает из — за многократное воздействие (например , за счет плохой рабочей гигиены или отсутствия защитного оборудования) в течение длительного периода времени. Аллергические реакции иногда происходят в то время , который задерживается на несколько дней от воздействия. Аллергические реакции часто видны в виде дерматита , особенно в районах , где экспозиция была самым высоким (обычно рук и предплечий). Использование эпоксидной смолы является основным источником профессиональной астмы среди потребителей пластмасс. Бисфенол А , который используется для изготовления общего класса эпоксидных смол, является известным эндокринным нарушающим .

    Смотрите также

    Рекомендации

    внешняя ссылка

    Отправить ответ

    avatar
      Подписаться  
    Уведомление о