Tổng quát
Nhựa epoxy lần đầu được khám phá từ năm 1891, tuy nhiên mãi đến 1930 mới được thương mại hoá với phiên bản đầu tiên là Epoxy được tổng hợp từ Bisphenol A với Epichlorohydrin. Ngày nay, Epoxy phát triển với tốc độ 3-4%/năm với giá trị 2015 ước tính 21 tỷ đô la.
Nhựa Epoxy là loại nhựa nhiệt rắn có hai hoặc nhiều hơn vòng Oxirane trong cấu trúc; Epoxy phố biến có bốn loại: Diglycidyl Ether của Bisphenol A; Triglycidyl p-amino phenol; tetraglycidylether của 4, 4’ diaminodiphenyl methane và Epoxy Novolac.
Trong đó loại phố biến nhât được dùng là Epoxy Diglycidyl Ether của Bisphenol A. Do đó trong bài viết chúng tôi xin phép gọi loại này với tên chung là Epoxy.
Epoxy được sản xuất bằng phản ứng Epichlorodydrin (ECD) với Bisphenol A (BPA):
ECD được sản xuất từ Polypropylene (PP) bằng phản ứng Chloride với xút. ECD sau đó được phản ứng với BPA và xúc tác xút. Vòng oxiran của ECD được mở bởi nhóm Hydroxyl của BPA. Quá trình tiếp tục diễn ra và kết thúc là chuỗi Oligomer với hai đầu là Epoxy; Oligomer tiếp tục phản ứng để cuối cùng tạo thành nhựa Epoxy hoàn chỉnh. Quá trình tổng hợp Epoxy có thể được điều chỉnh nồng độ các chất tham gia phản ứng, thời gian phản ứng để cho thành phẩm Epoxy có độ nhớt khác nhau, thậm chí là Epoxy dạng rắn.
Chính sự xuất hiện các vòng thơm trong cấu trúc, gốc -OH trong mạch khiến Epoxy sau khi đóng rắn có khả năng chống chịu hoá chất, kháng thời tiết, độ bền nhiệt, các yếu tố cơ tính cao. Kèm theo đó là sự linh hoạt của nhóm Oxiran khiến một loạt các “tổ hợp” Epoxy và các đóng rắn khác nhau điều này dẫn đến sự đa dạng trong ứng dụng của Epoxy.
Tính chất nhựa Epoxy
Tính chất nhựa Epoxy phụ thuộc một tỷ lệ lớn vào lựa chọn đóng rắn cho nhựa Epoxy. Trong bài viết này, PCM cung cấp một số đặc tính của Epoxy cơ bản nhất cho bạn đọc.
Epoxy có thể đóng rắn trong khoảng nhiệt độ rộng từ -40o C đến 200o C. Epoxy có độ co rút rất thấp và không tạo ra các sản phẩm phụ trong quá trình đóng rắn.
Do sự hiện diện của các nhóm phân cực trong cấu trúc, Epoxy dễ dàng bám dính tốt trên nhiều bề mặt. Đặc tính cơ học của nhựa Epoxy vượt xa nhiều loại nhựa khác như Polyester, VinylEster, Novolac, Alkyl…; nhiệt độ sử dụng Epoxy có thể lên đến 290o C và Epoxy có khả năng chống ăn mòn/hoá chất rất tốt với rất nhiều loại hoá chất như xút, dầu, các loại dung môi, acid, carbon hydro clo hoá, các acid hữu cơ…
Ứng dụng
Nhựa epoxy được sử dụng rộng rãi làm chất kết dính, chất phủ bề mặt, các trong các sản phẩm đúc cũng như composite. Chúng được sử dụng nhiều tronng công nghiệp để sản xuất khuôn mẫu, các mô mình.
Chất kết dính Epoxy được sử dụng nhiều trong hàng hải, sơn chống ăn mòn. Các composite sử dụng Epoxy làm vật liệu nền kết hợp với các sợi gia cường như sợi thuỷ tinh, sợi Carbon và sợi Kevlar (vì đặc tính tương thích tốt trên nhiều bề mặt vật liệu). Epoxy được sử dụng nhiều trong ngành hàng không vũ trụ. Trong lĩnh vực dân sự, Epoxy được sản xuất ống dẫn hoá chất, khí chịu áp suất cao, kháng hoá chất; phủ sàn nhà máy, sân thể thao. Composite Epoxy sử dụng trong động cơ, máy phát điện, máy biến áp, các bánh răng đóng cắt bởi tính cơ học cao và khả năng cách điện tuyệt vời.
Ngoài ra, Epoxy trong suốt còn được sử dụng trong ngành quang điện, âm học và công nghệ thông tin. Các loại Epoxy modify cao su hoá hệ số giảm rung chấn cao còn được sử dụng trong các ứng dụng chống rung…
