Nếu Polyester và VinylEster có ít loại đóng rắn chừng nào, thì Epoxy có có nhiều loại đóng rắn chừng đó. Hôm nay, PCM dành riêng một bài để viết về chất đóng rắn cho Epoxy.
Bởi vì tính linh hoạt của Epoxy dựa trên sự đa dạng về các phản ứng hoá học, Epoxy có thể được sử dụng ở nhiều phương thức khác nhau phụ thuộc vào các điều kiện đóng rắn. Việc lựa chọn chất đóng rắn cho Epoxy phụ thuộc vào ứng dụng, điều kiện phản ứng, điều kiện sản xuất. Epoxy có thể được đóng rắn bởi Amine, Thiols và Alcohols. Nguyên tắc chung của các phản ứng này là mở vòng Oxirane bằng các Hạt nhân phản ứng.
Trong phạm vi bài viết này, chúng tôi đề cập tới một loại đóng rắn thông dụng nhất: AMINE.
Amine được phân loại thành: Amine bậc 1, bậc 2, bậc 3; trong đó 1, 2 hoặc 3 nguyên tỷ Hidro của NH3 bị thay thế bởi Hydrocarbon tương ứng. Ngoài ra, với hệ đóng rắn cho Epoxy, Amine được chia thành Aliphatic Amin, Aromatic Amine, Amine Biến tính. Aliphatic amine (amin béo) là chất đóng rắn ở nhiệt độ phòng cho nhựa epoxy. Sản phẩm sau khi đóng rắn có tính chất rất tốt, và khả năng chịu nhiệt của sản phẩm đến 100oC. Aromatic amine (amin thơm) được phát triển để đạt được khả năng chịu nhiệt và kháng hóa chất cao hơn dòng amin béo.
Nguyên lý hoạt động:
Phản ứng đóng rắn epoxy của hệ amine được mô tả như sau: H hoạt động của amine phản ứng với nhóm Epoxy để tạo thành amine bậc 2, và H của amine bậc 2 phản ứng đóng rắn với nhóm epoxy, và sau đó là kết quả amine bậc 3 polymer hóa nhóm epoxy.
Nhìn chung, tác nhân đóng rắn phải có nhiều hơn 3 nguyên tử H hoạt động và 2 nhóm amino trong phân tử để tạo thành mạch liên kết ngang trong nhựa. Lượng tác nhân đóng rắn là tối ưu khi số mol nhóm epoxy bằng số mol của nguyên tử H hoạt động.Tốc độ của phản ứng đóng rắn của từng loại amine phụ thuộc vào loại và lượng được sử dụng và loại nhựa epoxy được sử dụng.
Aliphatic Amine
Aliphatic amine hay amin béo, phản ứng nhanh chóng với nhựa epoxy ở nhiệt độ phòng, do đó, trong phản ứng sẽ tỏa lượng nhiệt lớn và thời gian Pot life tương đối ngắn. HDT của sản phẩm sau khi đóng rắn đạt cao nhất ở 120 oC.
Nhựa được đóng rắn bằng tác nhân Aliphatic amine sẽ bền, và đạt được tính chất liên kết tuyệt vời. Sản phẩm có khả năng kháng Alkalis và 1 vài acid vô cơ, kháng nước và dung môi tốt, tuy nhiên khả năng kháng 1 vài dung môi hữu cơ của sản phẩm bị hạn chế. Aliphatic Amine gây kích ứng da và có độc tính, mặc dù đa số amin béo có trọng lượng phân tử cao và áp suất hơi thấp, ít độc hại nhưng cần phải được xử lý tốt khi sử dụng.
Một vài loại Aliphatic Amine thường được sử dụng: EDA, DETA, TETA, TEPA; các loại Polyamines.
Phạm vi ứng dụng: Sử dụng trong hầu hết các ứng dụng cần đóng rắn ở nhiệt độ thường như Sơn, Composite, Casting.
Aromatic Amine
Aromatic Amine có tính bazo yếu hơn aliphatic amine và phản ứng đóng rắn chậm ở nhiệt độ thường do hiệu ứng cản trở steric hindrance của vòng thơm. Aromatic amine cung cấp khả năng kháng nhiệt tốt, HDT trong khoảng 150-160oC, đồng thời cung cấp tính chất cơ lí cao và bền. Ngoài ra, Aromatic cung cấp tinh chất điện và khả năng kháng hóa chất tốt, đặc biệt đối với alkalis, và các loại dung môi.
Một số loại Aromatic Amine thường được sử dụng: DDM (hoà tan trong Phenol), DETDA…
Phạm vi ứng dụng: Sử dụng trong hầu hết các ứng dụng cần độ chịu hoá chất cao, cơ tính tốt: Phụ tùng/Phụ kiện oto, kết cấu bồn đựng hoá chất, ống dẫn, sơn chịu hoá chất.
Amine biến tính
Sự biến tính của tác nhân đóng rắn amine cải thiện một số tính chất sau :
- Tăng Pot life
- Tăng hoặc giảm tốc độ phản ứng đóng rắn
- Tăng mức độ tương hợp với nhựa
- Hóa lỏng tác nhân đóng rắn
- Giảm phản ứng phụ với CO2 trong không khí
- Giảm mức độ độc hại và dị ứng với da.
Hiện tại thị trường đã phổ biến với nhiều dòng sản phẩm Amine biến tính đa dạng, như các loại Amine biến tính từ Polyamines, Aromatic Amines…
Trong những bài viết tiếp theo PCM sẽ tiếp tục giới thiệu các dòng đóng rắn khác ngoài Amine.
