กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 17 นาที

อีพ็อกซี่

อีพ็อกซี เป็นกลุ่มของส่วนประกอบพื้นฐานหรือ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ที่ผ่านการบ่ม ของ เรซิน อีพ็อกซี หรือที่รู้จักกันในชื่อ โพลีอี พ็อกไซด์ ซึ่งเป็น กลุ่มของ พรีพอลิเมอร์ และ...

อีพ็อกซี่

ภาพนี้แสดงให้เห็นเรซินอีพ็อกซีเกรดอากาศยานที่ใช้ในการผลิตพรีเพรก
ภาพนี้แสดงให้เห็นเรซินอีพ็อกซีเกรดอากาศยานที่ใช้ในการผลิตพรีเพรก

กระบอกฉีดยาบรรจุกาวอีพ็อกซี่ "แห้งภายใน 5 นาที" ซึ่งมีช่องแยกสำหรับเรซินอีพ็อกซี่และสารเร่งปฏิกิริยา
โครงสร้างของ หมู่ เอพอกไซด์ซึ่งเป็นหมู่ฟังก์ชันที่ทำปฏิกิริยาได้และพบได้ในเรซินเอพอกซีทุกชนิด

อีพ็อกซีเป็นกลุ่มของส่วนประกอบพื้นฐานหรือ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ที่ผ่านการบ่มของเรซิน อีพ็อกซี หรือที่รู้จักกันในชื่อโพลีอี พ็อกไซด์ ซึ่งเป็น กลุ่มของพรีพอลิเมอร์และพอลิเมอร์ ที่ทำ ปฏิกิริยา ได้ ซึ่งมีกลุ่มอีพ็อก ไซด์ กลุ่มฟังก์ชัน อีพ็อกไซด์ เรียกรวมกันว่าอีพ็อกซี [ 1 ] ชื่อ IUPAC สำหรับกลุ่มอีพ็อกไซด์คือออกซิเร

เรซินอีพ็อกซีสามารถทำปฏิกิริยา ( เชื่อมโยงกัน ) ได้ทั้งกับตัวมันเองผ่านกระบวนการโฮโม พอลิเมอไรเซชันแบบเร่ง ปฏิกิริยาหรือกับสารร่วมทำปฏิกิริยาหลากหลายชนิด รวมถึงเอมีนที่มีหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่ กรด (และแอนไฮไดรด์ของกรด ) ฟีนอล แอลกอฮอล์ และไทออล (บางครั้งเรียกว่าเมอร์แคปแทน) สารร่วมทำปฏิกิริยาเหล่านี้มักเรียกว่าสารทำให้แข็งตัวหรือสารบ่ม และปฏิกิริยาการเชื่อมโยงกันนี้มักเรียกว่าการบ่ม

ปฏิกิริยาของโพลีอีพอกไซด์กับตัวเองหรือกับสารเร่งปฏิกิริยาโพลีฟังก์ชันจะก่อให้เกิดพอลิเมอร์เทอร์โมเซตติง ซึ่งมักจะมีคุณสมบัติทางกล ที่ดีและมีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมีสูง อีพ็อกซีมีการใช้งานที่หลากหลาย รวมถึงการเคลือบโลหะ วัสดุ คอมโพสิต[ 2 ] การใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนไฟฟ้า (เช่น สำหรับชิปบนบอร์ด ) LED ฉนวนไฟฟ้าแรงสูงการผลิตแปรงทาสี วัสดุ พลาสติกเสริมใยและกาวสำหรับโครงสร้าง[ 3 ]และวัตถุประสงค์อื่นๆ[ 4 ] [ 5 ]

ความเสี่ยงต่อสุขภาพที่เกี่ยวข้องกับการสัมผัสสารประกอบเรซินอีพ็อกซี ได้แก่ โรคผิวหนังอักเสบจากการสัมผัสและปฏิกิริยาแพ้ รวมถึงปัญหาทางเดินหายใจจากการหายใจเอาไอระเหยและฝุ่นจากการขัดเข้าไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากสารประกอบที่ยังไม่แข็งตัวสมบูรณ์[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

ประวัติศาสตร์

การควบแน่นของอีพอกไซด์และเอมีนได้รับการรายงานและจดสิทธิบัตรครั้งแรกโดยPaul Schlackจากประเทศเยอรมนีในปี 1934 [ 9 ]การอ้างสิทธิ์ในการค้นพบ เรซินอีพอกซีที่ใช้ บิสฟีนอล-เอได้แก่Pierre Castan [ 10 ]ในปี 1943 งานของ Castan ได้รับการอนุญาตจากCiba , Ltd. ของสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งต่อมาได้กลายเป็นหนึ่งในสามผู้ผลิตเรซินอีพอกซีรายใหญ่ของโลก ในปี 1946 Sylvan Greenlee [ 11 ]ซึ่งทำงานให้กับบริษัท Devoe & Raynolds (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของHexion Inc. [ 12 ] ) ได้จดสิทธิบัตรเรซินที่ได้จากบิสฟีนอล-เอและอีพิคลอโรไฮ ด ริน[ 13 ]

เคมี

ผลิต

ปฏิกิริยาการเชื่อมต่อของหมู่ไฮดรอกซีกับอีพิคลอโรไฮดริน ตามด้วยการกำจัดไฮโดรฮาโลเจน

โมโนเมอร์อีพ็อกซีที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยปฏิกิริยาของสารประกอบที่มีหมู่ไฮดรอกซีที่เป็นกรดกับ อีพิ คลอโรไฮดรินโดยขั้นแรก หมู่ไฮดรอกซีจะทำปฏิกิริยาควบคู่กับอีพิคลอโรไฮดริน ตามด้วยการกำจัด ไฮโดรฮา โลเจน เรซินอีพ็อกซีที่ผลิตจากโมโนเมอร์อีพ็อกซีดังกล่าวเรียกว่า เรซินอีพ็อกซีแบบ ไกลซิดิ ล หมู่ไฮดรอกซีอาจได้มาจากไดออลแบบอะลิฟาติกโพลีออล (โพลีอีเทอร์โพลีออล) สารประกอบฟีนอลหรือกรดไดคาร์บอกซิลิกฟีนอลอาจเป็นสารประกอบเช่นบิสฟีนอลเอและโนโว แล็ก โพลี ออลอาจเป็นสารประกอบเช่น1,4-บิวเทนไดออล ไดออลและโพลีออลนำไปสู่ไกลซิดิลอีเทอร์ กรดไดคาร์บอกซิลิก เช่น กรดเฮกซาไฮโดรฟทาลิก ใช้สำหรับเรซินเอสเทอร์ไดไกลไซด์ แทนที่จะใช้หมู่ไฮดรอกซี อะตอมไนโตรเจนของเอมีนหรือเอไมด์สามารถทำปฏิกิริยากับอีพิคลอโรไฮดรินได้

การสังเคราะห์อีพอกไซด์โดยใช้เปอร์แอซิด

เส้นทางการผลิตเรซินอีพ็อกซีอีกเส้นทางหนึ่งคือการแปลงแอล คีน อะลิฟาติกหรือไซโคลอะลิฟาติกด้วยเพอร์แอซิด : [ 14 ] [ 15 ]ตรงกันข้ามกับเรซินอีพ็อกซีที่ใช้ไกลซิดิล การผลิตโมโนเมอร์อีพ็อกซีดังกล่าวไม่จำเป็นต้องใช้อะตอมไฮโดรเจนที่เป็นกรด แต่ต้องใช้พันธะคู่แบบ อะลิฟา ติก

สารประกอบบิสฟีนอล

การสังเคราะห์บิสฟีนอลเอไดไกลซิดิลอีเทอร์

เรซินอีพ็อกซีที่พบได้ทั่วไปส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากการทำปฏิกิริยาระหว่างอีพิคลอโรไฮดริน (ECH) กับบิสฟีนอลเอทำให้เกิดสารเคมี ชนิดใหม่ ที่เรียกว่าบิสฟีนอลเอ ไดไกลซิดิลอีเทอร์ (รู้จักกันทั่วไปในชื่อ BADGE หรือ DGEBA) เรซินที่ใช้บิสฟีนอลเอเป็นส่วนประกอบหลักเป็นเรซินที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลายที่สุด แต่บิสฟีนอลชนิด อื่นๆ ก็ สามารถทำปฏิกิริยากับอีพิคลอโรไฮดรินในลักษณะเดียวกันได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่นบิสฟีนอลเอ

ในปฏิกิริยาสองขั้นตอนนี้ ขั้นแรกจะเติมอีพิคลอโรไฮดรินลงในบิสฟีนอลเอ (จะได้บิส(3-คลอโร-2-ไฮดรอกซี-โพรพอซี)บิสฟีนอลเอ) จากนั้นจะเกิดบิสอีพอกไซด์ในปฏิกิริยาควบแน่น กับ โซเดียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณที่พอดีอะตอมคลอรีนจะถูกปล่อยออกมาเป็นโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และอะตอมไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาเป็นน้ำ

ไดไกลซิดิลอีเทอร์ที่มีมวลโมเลกุลสูงกว่า (n ≥ 1) เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของไดไกลซิดิลอีเทอร์ของบิสฟีนอลเอที่เกิดขึ้นกับบิสฟีนอลเอเพิ่มเติม ซึ่งเรียกว่า พรีพอลิเมอไรเซชัน

การสังเคราะห์บิสฟีนอล-เอ-ไดไกลซิดิลอีเทอร์ที่มี มวลโมเลกุลสูง

ผลิตภัณฑ์ที่ประกอบด้วยหน่วยซ้ำจำนวนน้อย ( n = 1 ถึง 2) จะเป็นของเหลวใสที่มีความหนืดสูง เรียกว่า เรซินอีพ็อกซีเหลว ส่วนผลิตภัณฑ์ที่ประกอบด้วยหน่วยซ้ำจำนวนมาก ( n = 2 ถึง 30) จะเป็นของแข็งไม่มีสีที่อุณหภูมิห้อง เรียกว่า เรซินอีพ็อกซีแข็ง

แทนที่จะใช้บิสฟีนอลเออาจใช้ บิสฟีนอลชนิดอื่น (โดยเฉพาะ บิสฟีนอลเอฟ ) หรือบิสฟีนอลที่มีโบรมีนเป็นองค์ประกอบ (เช่นเตตระโบรโมบิสฟีนอลเอ ) ในการทำ ปฏิกิริยา อีพอกซิเดชัน และพรีพอลิเมอไรเซชันได้บิสฟีนอลเอฟอาจเกิดการสร้างเรซินอีพอกซีในลักษณะเดียวกับบิสฟีนอลเอ เรซินเหล่านี้มักมีความหนืดต่ำกว่าและมีปริมาณอีพอกซีเฉลี่ยต่อกรัมสูงกว่าเรซินบิสฟีนอลเอ ซึ่ง (เมื่อแข็งตัวแล้ว) จะทำให้มีความทนทานต่อสารเคมีมากขึ้น

เรซินอีพ็อกซีที่สำคัญผลิตขึ้นจากการรวมอีพิคลอโรไฮดรินและบิสฟีนอลเอเพื่อให้ได้ บิสฟีนอลเอไดไกลซิดิ ล อีเทอร์

โครงสร้างของเรซินอีพอกซีไดไกลซิดิลอีเทอร์บิสฟีนอล-เอ: nหมายถึงจำนวนหน่วยย่อยที่เกิดพอลิเมอร์ และโดยทั่วไปจะมีค่าอยู่ในช่วง 0 ถึง 25

การเพิ่มอัตราส่วนของบิสฟีนอลเอต่ออีพิคลอโรไฮดรินในระหว่างการผลิตจะทำให้เกิดโพลีอีเทอร์เชิงเส้นที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงขึ้นโดยมีหมู่ปลายไกลซิดิล ซึ่งเป็นวัสดุกึ่งแข็งถึงผลึกแข็งที่อุณหภูมิห้อง ขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลที่ได้ เส้นทางการสังเคราะห์นี้เรียกว่ากระบวนการ "ทอฟฟี่" เส้นทางปกติในการผลิตเรซินอีพ็อกซีที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงขึ้นคือการเริ่มต้นด้วยเรซินอีพ็อกซีเหลว (LER) และเติมบิสฟีนอลเอในปริมาณที่คำนวณไว้ จากนั้นจึงเติมตัวเร่งปฏิกิริยาและให้ความร้อนแก่ปฏิกิริยาจนถึงประมาณ 160 °C (320 °F) กระบวนการนี้เรียกว่า "การพัฒนา" [ 16 ] เมื่อน้ำหนักโมเลกุลของเรซินเพิ่มขึ้น ปริมาณอีพ็อกไซด์จะลดลง และวัสดุจะมีพฤติกรรมคล้าย เทอร์โมพลาสติกมากขึ้นเรื่อยๆ พอลิคอนเดนเซตที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก (ประมาณ 30,000–70,000 กรัม/โมล) จัดอยู่ในกลุ่มที่เรียกว่าฟีนอกซีเรซิน และแทบไม่มีหมู่เอพอกไซด์เลย (เนื่องจากหมู่เอพอกซีที่ปลายโมเลกุลมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับขนาดโดยรวมของโมเลกุล) อย่างไรก็ตาม เรซินเหล่านี้มีหมู่ไฮดรอกซิลอยู่ตลอดโครงสร้างหลัก ซึ่งอาจเกิดปฏิกิริยาเชื่อมโยงข้ามสายโซ่กับสารอื่นๆ ได้ เช่น อะมิโนพลาสต์ ฟีโนพลาสต์ และไอโซไซยาเนต

เรซินอีพ็อกซีเป็นวัสดุพอลิเมอร์หรือกึ่งพอลิเมอร์ หรือโอลิโกเมอร์และด้วยเหตุนี้จึงหาได้ยากในรูปสารบริสุทธิ์ เนื่องจากความยาวของสายโซ่ที่แปรผันได้เกิดจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันที่ใช้ในการผลิต สามารถผลิตเกรดที่มีความบริสุทธิ์สูงได้สำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่น การใช้กระบวนการกลั่นเพื่อทำให้บริสุทธิ์ ข้อเสียอย่างหนึ่งของเกรดของเหลวที่มีความบริสุทธิ์สูงคือแนวโน้มที่จะเกิดผลึกของแข็งเนื่องจากโครงสร้างที่เป็นระเบียบสูง ซึ่งจำเป็นต้องหลอมเหลวเพื่อให้สามารถนำไปแปรรูปได้

เกณฑ์สำคัญสำหรับเรซินอีพ็อกซีคือค่าอีพ็อกซีซึ่งเกี่ยวข้องกับปริมาณหมู่เอพ็อกไซด์ ค่านี้แสดงในรูปของ " น้ำหนักสมมูลเอพ็อกไซด์ " ซึ่งเป็นอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักโมเลกุลของโมโนเมอร์และจำนวนหมู่เอพ็อกไซด์ พารามิเตอร์นี้ใช้ในการคำนวณมวลของสารร่วมทำปฏิกิริยา (สารเร่งปฏิกิริยา) ที่ใช้ในการบ่มเรซินอีพ็อกซี โดยทั่วไปแล้ว อีพ็อกซีจะถูกบ่มด้วย ปริมาณสารเร่ง ปฏิกิริยาในสัดส่วนที่เหมาะสมหรือใกล้เคียงกับสัดส่วนที่เหมาะสม เพื่อให้ได้คุณสมบัติทางกายภาพที่ดีที่สุด

โนโวแล็กส์

โครงสร้างทั่วไปของอีพอกซีฟีนอลโนโวแล็ก โดยที่nมักอยู่ในช่วง 0 ถึง 4 สารประกอบนี้มีอยู่ในรูปของไอโซเมอร์โครงสร้างต่างๆ

โนโวแลคผลิตขึ้นโดยการทำปฏิกิริยา ระหว่าง ฟีนอลกับเมทานอล ( ฟอร์มาลดีไฮด์ ) ปฏิกิริยาระหว่างอีพิคลอโรไฮดรินและโนโวแลคจะผลิตโนโวแลคที่มีหมู่ไกลซิดิลตกค้าง เช่น อีพอกซีฟีนอลโนโวแลค (EPN) หรืออีพอกซีครีซอลโนโวแลค (ECN) เรซินที่มีความหนืดสูงถึงของแข็งเหล่านี้โดยทั่วไปจะมีหมู่เอพอกซี 2 ถึง 6 หมู่ต่อโมเลกุล เมื่อบ่มแล้วจะได้พอลิเมอร์ที่มีการเชื่อมโยงข้ามสูงซึ่งทนต่ออุณหภูมิและสารเคมีสูง แต่มีความยืดหยุ่นเชิงกลต่ำเนื่องจากฟังก์ชันการทำงานสูง และด้วยเหตุนี้จึงมีความหนาแน่นของการเชื่อมโยงข้ามสูงของเรซินเหล่านี้[ 14 ]

อะลิฟาติก

สูตรโครงสร้างของ3,4-อีพอกซีไซโคลเฮกซิลเมทิล-3',4'-อีพอกซีไซโคลเฮกเซนคาร์บอกซิเลต

เรซินอีพ็อกซีแบบอะลิฟาติกมีสองประเภทหลัก ได้แก่ ประเภทที่ได้จากการอีพอกซิเดชันของพันธะคู่ (ไซโคลอะลิฟาติกอีพ็อกไซด์และน้ำมันพืชที่ผ่านการอีพอกซิเดชัน ) และประเภทที่เกิดจากปฏิกิริยากับอีพิคลอโรไฮดริน (ไกลซิดิลอีเทอร์และเอสเทอร์)

อีพอกไซด์ไซโคลอะลิฟาติกประกอบด้วยวงแหวนอะลิฟาติกหนึ่งวงหรือมากกว่าในโมเลกุลซึ่งมีวงแหวนออกซิเรนอยู่ (เช่น3,4-อีพอกซีไซโคลเฮกซิลเมทิล-3',4'-อีพอกซีไซโคลเฮกเซนคาร์บอกซิเลต ) ผลิตได้จากปฏิกิริยาของแอลคีนแบบวงแหวนกับเปอร์แอซิด (ดูด้านบน) [ 17 ] อีพอกไซด์ไซโคลอะลิฟาติกมีลักษณะเฉพาะคือโครงสร้างอะลิฟาติก ปริมาณออกซิเรนสูง และไม่มีคลอรีน ซึ่งส่งผลให้มีความหนืดต่ำ และ (เมื่อแข็งตัวแล้ว) ทนต่อสภาพอากาศได้ดี มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ และมีT g สูง อย่างไรก็ตาม เรซินอีพอกซีอะลิฟาติกจะเกิดพอลิเมอไรเซชันช้ามากที่อุณหภูมิห้อง ดังนั้นโดยทั่วไปจึงต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้นและตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม เนื่องจากอีพอกซีอะลิฟาติกมีความหนาแน่นของอิเล็กตรอน ต่ำ กว่าอะโรมาติก อีพอกซีไซโคลอะลิฟาติกจึงทำปฏิกิริยากับนิวคลีโอไฟล์ได้น้อยกว่าเรซินอีพอกซีที่ใช้บิสฟีนอลเอ (ซึ่งมีกลุ่มอีเทอร์อะโรมาติก) นั่นหมายความว่าสารเร่งปฏิกิริยานิวคลีโอฟิลิกทั่วไป เช่น เอมีน แทบจะไม่เหมาะสมสำหรับการเชื่อมโยงข้าม ดังนั้นอีพอกไซด์ไซโคลอะลิฟาติกจึงมักจะถูกทำให้เป็นโฮโมพอลิเมอร์ด้วยความร้อนหรือเริ่มต้นด้วยรังสียูวีในปฏิกิริยาอิเล็กโทรฟิลิกหรือแคตไอออนิก เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำและไม่มีคลอรีน อีพอกไซด์ไซโคลอะลิฟาติกจึงมักถูกใช้เพื่อห่อหุ้มระบบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น ไมโครชิปหรือ LED นอกจากนี้ยังใช้สำหรับสีและวานิชที่บ่มด้วยรังสี อย่างไรก็ตาม เนื่องจากราคาสูง การใช้งานจึงถูกจำกัดไว้เฉพาะการใช้งานดังกล่าวเท่านั้น[ 14 ]

น้ำมันพืชอีพอกซิไดซ์เกิดจากการทำปฏิกิริยาอีพอกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวกับเปอร์แอซิด ในกรณีนี้ เปอร์แอซิดยังสามารถเกิดขึ้นได้ในแหล่งกำเนิดโดยการทำปฏิกิริยาของกรดคาร์บอกซิลิกกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เมื่อเปรียบเทียบกับ LERs (เรซินอีพอกซีเหลว) น้ำมันเหล่านี้มีความหนืดต่ำมาก อย่างไรก็ตาม หากใช้ในสัดส่วนที่มากขึ้นในฐานะสารเจือจางที่ทำปฏิกิริยามักจะนำไปสู่การลดความต้านทานทางเคมีและความร้อน และคุณสมบัติทางกลของอีพอกไซด์ที่ผ่านการบ่มที่แย่ลง น้ำมันพืชอีพอกซิไดซ์ขนาดใหญ่ เช่น น้ำมันถั่วเหลืองและน้ำมันเลนส์อีพอกซิไดซ์ ถูกนำมาใช้ในปริมาณมากในฐานะพลาสติไซเซอร์รองและสารรักษาเสถียรภาพต้นทุนสำหรับPVC [ 14 ]

เรซินอีพ็อกซีไกลซิดิลแบบอะลิฟาติกที่มีมวลโมเลกุลต่ำ (แบบโมโนฟังก์ชัน ไบฟังก์ชัน หรือโพลีฟังก์ชัน) เกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างอีพิคลอโรไฮดรินกับแอลกอฮอล์หรือโพลีออลแบบอะลิฟาติก (เกิดเป็นไกลซิดิลอีเทอร์) หรือกับกรดคาร์บอกซิลิกแบบอะลิฟาติก (เกิดเป็นไกลซิดิลเอสเทอร์) ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในสภาวะที่มีเบส เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์ คล้ายกับการเกิดบิสฟีนอลเอ-ไดไกลซิดิลอีเทอร์ นอกจากนี้ เรซินอีพ็อกซีไกลซิดิลแบบอะลิฟาติกมักมีความหนืดต่ำกว่าเรซินอีพ็อกซีแบบอะโรมาติก ดังนั้นจึงมักเติมลงในเรซินอีพ็อกซีอื่นๆ ในฐานะสารเจือจางที่ทำปฏิกิริยาได้ หรือสารส่งเสริมการยึดเกาะเรซินอีพ็อกซีที่ทำจากโพลีออล (สายยาว) ก็ถูกเติมลงไปเพื่อเพิ่มความแข็งแรงดึงและความแข็งแรงรับแรงกระแทกด้วย

เรซินอีพ็อกซีชนิดไซโคลอะลิฟาติกเป็นอีกกลุ่มหนึ่งที่เกี่ยวข้อง โดยมีวงแหวนไซโคลอะลิฟาติกอย่างน้อยหนึ่งวงอยู่ในโมเลกุล (เช่น 3,4-อีพ็อกซีไซโคลเฮกซิลเมทิล-3,4-อีพ็อกซีไซโคลเฮกเซนคาร์บอกซิเลต) เรซินกลุ่มนี้มีความหนืดต่ำกว่าที่อุณหภูมิห้อง แต่ทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดีกว่าเรซินอีพ็อกซีชนิดอะลิฟาติก อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเรซินอีพ็อกซีกลุ่มอื่น ๆ และโดยปกติแล้วจำเป็นต้องใช้สารเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมในการบ่มที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากไม่มีส่วนประกอบของอะโรมาติกเหมือนในเรซินบิสฟีนอลเอและเอฟ ความเสถียรต่อรังสียูวีจึงดีขึ้นอย่างมาก

ฮาโลเจน

เรซินอีพ็อกซีที่มีฮาโลเจนจะถูกผสมเพื่อให้ได้คุณสมบัติพิเศษ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจะใช้เรซินอีพ็อกซีที่มีโบรมีนและฟลูออรีน[ 14 ]

บิสฟีนอลเอที่ผ่านการโบรมีนจะใช้เมื่อต้องการคุณสมบัติหน่วงไฟ เช่น ในการใช้งานทางไฟฟ้าบางประเภท (เช่นแผงวงจรพิมพ์ ) เตตระโบรมีนบิสฟีนอลเอ (TBBPA, 2,2-bis(3,5-dibromophenyl)propane) หรือไดไกลซิดิลอีเทอร์ของมัน 2,2-bis[3,5-dibromo-4-(2,3-epoxypropoxy)phenyl]propane สามารถเติมลงในสูตร อีพ็อกซี ได้ จากนั้นสูตรดังกล่าวสามารถทำปฏิกิริยาได้ในลักษณะเดียวกับบิสฟีนอลเอบริสุทธิ์ เรซินอีพ็อกซีบางชนิด (ที่ไม่เชื่อมโยงกัน) ที่มีมวลโมเลกุลสูงมากจะถูกเติมลงในเทอร์โมพลาสติกทางวิศวกรรม เพื่อให้ได้คุณสมบัติหน่วงไฟเช่นกัน

เรซินอีพ็อกซีที่มีฟลูออรีนได้รับการศึกษาเพื่อนำไปใช้ในงานประสิทธิภาพสูง บางประเภท เช่น ไดไกลซิดีอีเทอร์ที่มีฟลูออรีน 5-เฮปตาฟลูออโรโพรพิล-1,3-บิส[2-(2,3-อีพ็อกซีโพรพ็อกซี)เฮกซาฟลูออโร-2-โพรพิล]เบนซีน เนื่องจากมีแรงตึงผิวต่ำ จึงถูกเติมเป็นสารช่วยให้เปียก (สารลดแรงตึงผิว) สำหรับการสัมผัสกับเส้นใยแก้ว ปฏิกิริยาของมันกับสารเร่งปฏิกิริยานั้นเทียบได้กับบิสฟีนอลเอ เมื่อแข็งตัวแล้ว เรซินอีพ็อกซีจะกลายเป็นพลาสติก เทอร์โมเซตติงที่มีความทนทานต่อสารเคมีสูงและดูดซับน้ำต่ำ อย่างไรก็ตาม การใช้งานเชิงพาณิชย์ของเรซินอีพ็อกซีที่มีฟลูออรีนนั้นถูกจำกัดด้วยต้นทุนที่สูงและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว ( Tg )ที่ต่ำ

สารเจือจาง

โดยทั่วไปแล้ว สารเจือจางของอีพ็อกซีเรซินจะเกิดจากการไกลซิดิเลชันของแอลกอฮอล์อะลิฟาติกหรือโพลีออลและแอลกอฮอล์อะโรมาติก วัสดุที่ได้อาจเป็นแบบโมโนฟังก์ชัน (เช่น โดเดคาโนลไกลซิดิลอีเทอร์) ไดฟังก์ชัน ( 1,4-บิวเทนไดออลไดไกลซิ ดิลอีเทอร์) หรือฟังก์ชันที่สูงกว่า (เช่น ไตร เมทิลอลโพรเพนไตรไกลซิดิลอีเทอร์ ) เรซินเหล่านี้มักมีความหนืดต่ำที่อุณหภูมิห้อง (10–200 mPa.s) และมักเรียกว่าสารเจือจางแบบรีแอคทีฟ[ ​​18 ]ไม่ค่อยมีการใช้สารเจือจางเหล่านี้เพียงอย่างเดียว แต่จะใช้เพื่อปรับเปลี่ยน (ลด) ความหนืดของอีพ็อกซีเรซินอื่นๆ[ 19 ]จึงเกิดคำว่าอีพ็อกซีเรซินดัดแปลงขึ้นเพื่อหมายถึงอีพ็อกซีเรซินที่มีสารเจือจางแบบรีแอคทีฟที่ช่วยลดความหนืด[ 20 ]การใช้สารเจือจางส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาคของอีพ็อกซีเรซิน[ 21 ]โดยทั่วไปแล้ว คุณสมบัติเชิงกลของเรซินอีพ็อกซีจะไม่ดีขึ้นเมื่อใช้สารเจือจาง[ 21 ]นอกจากนี้ยังมีสารเจือจางอีพ็อกซีชีวภาพอีกด้วย[ 22 ]

ไกลซิดิลามีน

เรซินอีพ็อกซีไกลซิดิลามีนเป็นอีพ็อกซีที่มีฟังก์ชันการทำงานสูงกว่า ซึ่งเกิดจากการทำปฏิกิริยาระหว่างอะโรมาติกเอมีน กับ อีพิคลอโรไฮดรินเกรดอุตสาหกรรมที่สำคัญ ได้แก่ ไตรไกลซิดิล- พี- อะมิโนฟีนอล (ฟังก์ชันการทำงาน 3) และN , N , N ′, N′-เตตระไกลซิดิล-บิส-(4-อะมิโนฟีนิล)-มีเทน (ฟังก์ชันการทำงาน 4) เรซินเหล่านี้มีความหนืดต่ำถึงปานกลางที่อุณหภูมิห้อง ทำให้แปรรูปได้ง่ายกว่าเรซิน EPN หรือ ECN คุณสมบัติเหล่านี้ประกอบกับปฏิกิริยาที่สูง ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง และคุณสมบัติทางกลของโครงข่ายที่ผ่านการบ่ม ทำให้เรซินเหล่านี้เป็นวัสดุสำคัญสำหรับการใช้งานคอมโพสิต ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

การบ่ม

โครงสร้างของกาวอีพ็อกซี่ที่แข็งตัวแล้ว สารเร่งปฏิกิริยาไตรเอมีนแสดงด้วยสีแดง ส่วนเรซินแสดงด้วยสีดำ หมู่เอพอกไซด์ของเรซินได้ทำปฏิกิริยากับสารเร่งปฏิกิริยาแล้วจึงไม่ปรากฏอีกต่อไป วัสดุนี้มีการเชื่อมโยงกัน สูง และมีหมู่ OH จำนวนมาก ซึ่งทำให้มีคุณสมบัติในการยึดเกาะ

มีสารเคมีหลายสิบชนิดที่สามารถใช้ในการบ่มอีพ็อกซีได้ รวมถึงเอมีนอิมิดาโซล แอนไฮไดรด์ และสารเคมีไวแสง[ 23 ] โดยทั่วไปการศึกษาการบ่มอีพ็อก ซีจะดำเนินการโดยใช้แคลอริเมตรีแบบสแกนดิฟเฟอเรนเชียล[ 24 ]

โดยทั่วไป เรซินอีพ็อกซีที่ยังไม่แข็งตัวจะมีคุณสมบัติทางกล ทางเคมี และความทนทานต่อความร้อนที่ไม่ดี[ 25 ]อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติที่ดีจะได้รับจากการทำปฏิกิริยาของเรซินอีพ็อกซีเชิงเส้นกับสารเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมเพื่อสร้างโครงสร้างเทอร์โมเซตแบบเชื่อมโยงสามมิติ กระบวนการนี้มักเรียกว่ากระบวนการบ่มหรือการเกิดเจล[ 26 ]การบ่มเรซินอีพ็อกซีเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน และในบางกรณีจะสร้างความร้อนมากพอที่จะทำให้เกิดการเสื่อมสภาพทางความร้อนหากไม่ควบคุม[ 27 ]การบ่มทำให้เกิดความเครียดตกค้างในระบบอีพ็อกซีซึ่งได้รับการศึกษาแล้ว[ 28 ]ความเครียดที่เกิดขึ้นอาจบรรเทาลงได้ด้วยสารเพิ่มความยืดหยุ่น

การบ่มอาจเกิดขึ้นได้โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างอีพ็อกซีกับตัวมันเอง (โฮโมพอลิเมอไรเซชัน) หรือโดยการสร้างโคพอลิเมอร์กับสารบ่มหรือสารเร่งปฏิกิริยาที่มีหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่ การบ่มนี้เองที่ทำให้เกิดคุณสมบัติของสาร เช่น ความต้านทาน ความทนทาน ความอเนกประสงค์ และการยึดเกาะ โดยหลักการแล้ว โมเลกุลใดๆ ที่มีไฮโดรเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาสามารถทำปฏิกิริยากับหมู่เอพอกไซด์ของเรซินอีพ็อกซีได้ สารเร่งปฏิกิริยาที่ใช้กันทั่วไปสำหรับเรซินอีพ็อกซี ได้แก่ เอมีน กรด กรดแอนไฮไดรด์ ฟีนอล แอลกอฮอล์ และไทออล ความสามารถในการทำปฏิกิริยา (จากต่ำสุดไปสูงสุด) เรียงลำดับได้ประมาณดังนี้: ฟีนอล < แอนไฮไดรด์ < อะโรมาติกเอมีน < ไซโคลอะลิฟาติกเอมีน < อะลิฟาติกเอมีน < ไทออล

แม้ว่าเรซินอีพ็อกซี/สารเร่งปฏิกิริยาบางชนิดจะสามารถแข็งตัวได้ที่อุณหภูมิห้อง แต่หลายชนิดจำเป็นต้องใช้ความร้อน โดยอุณหภูมิสูงถึง 150 °C (302 °F) เป็นเรื่องปกติ และสูงถึง 200 °C (392 °F) สำหรับระบบพิเศษบางระบบ ความร้อนที่ไม่เพียงพอในระหว่างการแข็งตัวจะส่งผลให้โครงสร้างเกิดการพอลิเมอไรเซชันไม่สมบูรณ์ และทำให้ความต้านทานเชิงกล ทางเคมี และทางความร้อนลดลง โดยทั่วไปแล้ว อุณหภูมิในการแข็งตัวควรถึง อุณหภูมิ การเปลี่ยนสถานะแก้ว (Tg )ของโครงสร้างที่แข็งตัวสมบูรณ์แล้ว เพื่อให้ได้คุณสมบัติสูงสุด บางครั้งอาจเพิ่มอุณหภูมิทีละขั้นตอนเพื่อควบคุมอัตราการแข็งตัวและป้องกันการสะสมความร้อนมากเกินไปจากปฏิกิริยาคายความร้อน

สารเร่งปฏิกิริยาที่มีปฏิกิริยาต่ำหรือจำกัดที่อุณหภูมิห้อง แต่จะทำปฏิกิริยากับเรซินอีพ็อกซีที่อุณหภูมิสูงขึ้น เรียกว่าสารเร่งปฏิกิริยาแฝงเมื่อใช้สารเร่งปฏิกิริยาแฝง เรซินอีพ็อกซีและสารเร่งปฏิกิริยาสามารถผสมและเก็บไว้ได้นานก่อนใช้งาน ซึ่งเป็นข้อดีสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง สารเร่งปฏิกิริยาแฝงที่มีปฏิกิริยาต่ำมากช่วยให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์แบบส่วนประกอบเดียว (1K) ได้ โดยที่เรซินและสารเร่งปฏิกิริยาจะถูกผสมไว้ล่วงหน้าให้กับผู้ใช้ปลายทาง และต้องการเพียงความร้อนเพื่อเริ่มกระบวนการบ่ม ผลิตภัณฑ์แบบส่วนประกอบเดียวโดยทั่วไปจะมีอายุการเก็บรักษาสั้นกว่าระบบสองส่วนประกอบมาตรฐาน และผลิตภัณฑ์อาจต้องเก็บรักษาและขนส่งในที่เย็น

ปฏิกิริยาการบ่มอีพ็อกซีอาจเร่งได้โดยการเติมสารเร่งปฏิกิริยา ในปริมาณเล็กน้อย เอมีนตติยภูมิ กรดคาร์บอกซิลิก และแอลกอฮอล์ (โดยเฉพาะฟีนอล) เป็นสารเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพ บิสฟีนอลเอเป็นสารเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพสูงและใช้งานกันอย่างแพร่หลาย แต่ปัจจุบันมีการแทนที่มากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับสุขภาพของสารนี้ สารเร่งปฏิกิริยาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดคือ2,4,6-Tris(dimethylaminomethyl) phenol [ 29 ] [ 30 ]

โฮโมพอลิเมอไรเซชัน

เรซินอีพ็อกซีอาจทำปฏิกิริยากับตัวเองได้ใน présence ของตัวเร่งปฏิกิริยาประจุลบ (เบสของลูอิส เช่น เอมีนตติยภูมิหรืออิมิดาโซล) หรือตัวเร่งปฏิกิริยาประจุบวก (กรดของลูอิส เช่น สารประกอบโบรอนไตรฟลูออไรด์) เพื่อสร้างโครงข่ายที่แข็งตัว กระบวนการนี้เรียกว่า โฮโมพอลิเมอไรเซชันแบบเร่งปฏิกิริยา โครงข่ายที่ได้จะมีเฉพาะสะพานอีเทอร์ และมีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมีสูง แต่เปราะและมักต้องใช้ความร้อนสูงในกระบวนการบ่ม ดังนั้นจึงมีการใช้งานเฉพาะกลุ่มในอุตสาหกรรมเท่านั้น โฮโมพอลิเมอไรเซชันของอีพ็อกซีมักใช้เมื่อต้องการการบ่มด้วยรังสียูวี เนื่องจากสามารถใช้ตัวเร่งปฏิกิริยายูวีประจุบวกได้ (เช่น สำหรับการเคลือบยูวี )

เอมีน

เอมีนปฐมภูมิที่มีหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่เป็นสารเร่ง ปฏิกิริยาอีพ็อกซีที่สำคัญชนิดหนึ่ง เอมีนปฐมภูมิจะทำปฏิกิริยากับหมู่เอพอกไซด์เพื่อสร้างหมู่ไฮดรอกซิลและเอมีนทุติยภูมิ เอมีนทุติยภูมิสามารถทำปฏิกิริยากับเอพอกไซด์ต่อไปเพื่อสร้างเอมีนตติยภูมิและหมู่ไฮดรอกซิลเพิ่มเติม การศึกษาจลนศาสตร์แสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาของเอมีนปฐมภูมิมีค่าประมาณสองเท่าของเอมีนทุติยภูมิ การใช้เอมีนที่มีหมู่ฟังก์ชันสองหมู่หรือหลายหมู่จะสร้างโครงข่ายเชื่อมโยงสามมิติ เอมีนแบบอะลิฟาติก ไซโคลอะลิฟาติก และอะโรมาติก ล้วนถูกนำมาใช้เป็นสารเร่งปฏิกิริยาอีพ็อกซี สารเร่งปฏิกิริยาประเภทเอมีนจะเปลี่ยนแปลงทั้งคุณสมบัติในการแปรรูป (ความหนืด ปฏิกิริยา) และคุณสมบัติสุดท้าย (เชิงกล อุณหภูมิ และความทนทานต่อความร้อน) ของโครงข่ายโคพอลิเมอร์ที่ผ่านการบ่ม ดังนั้นโครงสร้างของเอมีนจึงมักถูกเลือกตามการใช้งาน ศักยภาพในการทำปฏิกิริยาโดยรวมของสารเร่งปฏิกิริยาต่างๆ สามารถเรียงลำดับได้คร่าวๆ ดังนี้ เอมีนแบบอะลิฟาติก > เอมีนแบบไซโคลอะลิฟาติก > เอมีนแบบอะโรมาติก แม้ว่าเอมีนแบบอะลิฟาติกที่มีสิ่งกีดขวางทางสเตอริกใกล้กับหมู่เอมีนอาจทำปฏิกิริยาช้าเท่ากับเอมีนแบบอะโรมาติกบางชนิดก็ตาม ปฏิกิริยาที่ช้าลงช่วยให้มีเวลาทำงานนานขึ้นสำหรับผู้ผลิต ความทนทานต่ออุณหภูมิโดยทั่วไปจะเพิ่มขึ้นในลำดับเดียวกัน เนื่องจากเอมีนแบบอะโรมาติกมีโครงสร้างที่แข็งแรงกว่าเอมีนแบบอะลิฟาติกมาก เอมีนแบบอะโรมาติกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะสารทำให้แข็งตัวของเรซินอีพ็อกซี เนื่องจากคุณสมบัติสุดท้ายที่ดีเยี่ยมเมื่อผสมกับเรซินหลัก ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความกังวลเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพที่อาจเกิดขึ้นจากเอมีนแบบอะโรมาติกหลายชนิดได้นำไปสู่การใช้เอมีนแบบอะลิฟาติกหรือไซโคลอะลิฟาติกเป็นทางเลือกมากขึ้น เอมีนยังถูกผสม เติม และทำปฏิกิริยาเพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ และเรซินเอมีนเหล่านี้มักถูกใช้ในการบ่มเรซินอีพ็อกซีมากกว่าเอมีนบริสุทธิ์ เช่น TETA นอกจากนี้โพลีเอมีน ที่ใช้สารละลายน้ำ ก็ถูกนำมาใช้มากขึ้นเพื่อช่วยลดความเป็นพิษและเหตุผลอื่นๆ ด้วย

โครงสร้างของTETAซึ่งเป็นสารเร่งปฏิกิริยาทั่วไป หมู่เอมีน (NH2) ทำปฏิกิริยากับหมู่เอพอกไซด์ของเรซินในระหว่างกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน

แอนไฮไดรด์

เรซินอีพ็อกซีอาจถูกบ่มด้วยความร้อนโดยใช้แอนไฮไดรด์เพื่อสร้างพอลิเมอร์ที่มีการคงคุณสมบัติไว้ได้ดีที่อุณหภูมิสูงเป็นเวลานาน ปฏิกิริยาและการเชื่อมโยงข้ามจะเกิดขึ้นหลังจากเปิดวงแหวนแอนไฮไดรด์ เช่น โดยกลุ่มไฮดรอกซิลรองในเรซินอีพ็อกซี การเกิดโฮโมพอลิเมอไรเซชันอาจเกิดขึ้นระหว่างกลุ่มอีพอกไซด์และไฮดรอกซิลได้เช่นกัน ระยะเวลาแฝงที่สูงของสารเร่งปฏิกิริยาแอนไฮไดรด์ทำให้เหมาะสำหรับระบบการประมวลผลที่ต้องการเติมสารตัวเติมแร่ก่อนการบ่ม เช่น สำหรับฉนวนไฟฟ้าแรงสูง ความเร็วในการบ่มอาจดีขึ้นได้โดยการจับคู่แอนไฮไดรด์กับตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสม สำหรับไดแอนไฮไดรด์ และในระดับที่น้อยกว่าสำหรับโมโนแอนไฮไดรด์ มักใช้การกำหนดเชิงประจักษ์ที่ไม่เป็นไปตามสัดส่วนทางเคมีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพระดับการให้ยา ในบางกรณี การผสมไดแอนไฮไดรด์และโมโนแอนไฮไดรด์สามารถปรับปรุงการวัดและการผสมกับเรซินอีพ็อกซีเหลวได้[ 31 ]

ฟีนอล

สารโพลีฟีนอล เช่น บิสฟีนอลเอ หรือโนโวแลค สามารถทำปฏิกิริยากับเรซินอีพ็อกซีได้ที่อุณหภูมิสูง (130–180 °C, 266–356 °F) โดยปกติแล้วจะต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยา วัสดุที่ได้จะมีพันธะอีเทอร์และแสดงคุณสมบัติทนต่อสารเคมีและการออกซิเดชันได้ดีกว่าวัสดุที่ได้จากการบ่มด้วยเอมีนหรือแอนไฮไดรด์ทั่วไป เนื่องจากโนโวแลคหลายชนิดเป็นของแข็ง สารเพิ่มความแข็งประเภทนี้จึงมักถูกนำมาใช้ใน การ เคลือบ ผง

ไทออล

ไทออล หรือที่รู้จักกันในชื่อเมอร์แคปแทน มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบ ซึ่งทำปฏิกิริยากับหมู่เอพอกไซด์ได้ง่ายมาก แม้ในอุณหภูมิห้องหรือต่ำกว่าอุณหภูมิห้องก็ตาม ถึงแม้โครงสร้างที่ได้จะไม่ทนต่ออุณหภูมิหรือสารเคมีสูง แต่ปฏิกิริยาที่รวดเร็วของหมู่ไทออลทำให้มีประโยชน์สำหรับการใช้งานในกรณีที่ไม่สามารถใช้ความร้อนในการบ่มได้ หรือต้องการการบ่มที่รวดเร็วมาก เช่น กาวสำหรับงาน DIY ในครัวเรือน และพุกยึดหิน แบบเคมี ไทออลมีกลิ่นเฉพาะตัว ซึ่งสามารถตรวจพบได้ในกาวสององค์ประกอบหลายชนิดที่ใช้ในครัวเรือน

ไอโซไซยาเนต

ปฏิกิริยาระหว่างกลุ่มอีพอกไซด์และกลุ่มไอโซไซยาเนตสามารถส่งผลให้เกิดโครงสร้างวงแหวนหลักสองประเภท ได้แก่ วงแหวน ไอโซ ไซยา นูเรต (ผ่านการเกิดไตรเมอร์ของกลุ่มไอโซไซยาเนต) และวงแหวนออกซาโซลิดิโนน (ผ่านปฏิกิริยาของกลุ่มไอโซไซยาเนตกับกลุ่มอีพอกไซด์) ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นโดยมีตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิระหว่าง 150 °C ถึง 180 °C การศึกษาแสดงให้เห็นว่ามีความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักเทียบเท่าอีพอกซี (EEW) และอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว (T g ) ของพอลิเมอร์ขั้นสุดท้าย ซึ่งบ่งชี้ว่า EEW ที่สูงขึ้นจะสอดคล้องกับ T gที่ สูงขึ้น [ 32 ]

แอปพลิเคชัน

วัสดุอีพ็อกซีมีการใช้งานอย่างกว้างขวางและถือว่ามีความอเนกประสงค์มาก[ 33 ]การใช้งานรวมถึงสารเคลือบกาว[ 34 ] [ 35 ]และวัสดุคอมโพสิตเช่น วัสดุที่ใช้เส้นใยคาร์บอนและใยแก้วเสริมแรง (แม้ว่าโพลีเอสเตอร์ไวนิลเอสเตอร์และเรซินเทอร์โมเซตติง อื่นๆ ก็ใช้สำหรับพลาสติกเสริมใยแก้วเช่นกัน) เคมีของอีพ็อกซีและความหลากหลายของรูปแบบที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ทำให้สามารถผลิตพอลิเมอร์ที่มีคุณสมบัติหลากหลายมาก พวกมันถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางกับคอนกรีตและระบบซีเมนต์[ 36 ]โดยทั่วไป อีพ็อกซีเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม ความทนทานต่อสารเคมีและความร้อน คุณสมบัติทางกลที่ดีถึงดีเยี่ยม และ คุณสมบัติ เป็นฉนวนไฟฟ้า ที่ดีมาก คุณสมบัติหลายอย่างของอีพ็อกซีสามารถปรับเปลี่ยนได้ (ตัวอย่างเช่น อีพ็อกซีที่เติม เงินซึ่งนำไฟฟ้า ได้ดี มีจำหน่าย แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วอีพ็อกซีจะเป็นฉนวนไฟฟ้า) มีรูปแบบต่างๆ ที่ให้ฉนวนกันความร้อน สูง หรือการนำความร้อนร่วมกับความต้านทานไฟฟ้าสูงสำหรับการใช้งานด้านอิเล็กทรอนิกส์[ 37 ]

เช่นเดียวกับวัสดุพอลิเมอร์เทอร์โมเซตประเภทอื่นๆ การผสมเรซินอีพ็อกซีเกรดต่างๆ รวมถึงการใช้สารเติมแต่ง สารเพิ่มความยืดหยุ่น หรือสารตัวเติม เป็นเรื่องปกติเพื่อให้ได้คุณสมบัติในการแปรรูปหรือคุณสมบัติสุดท้ายที่ต้องการ หรือเพื่อลดต้นทุน การใช้การผสม สารเติมแต่ง และสารตัวเติม มักเรียกว่าการกำหนดสูตร

ส่วนผสมทุกปริมาณจะสร้างความร้อนขึ้นเองเนื่องจากปฏิกิริยาคายความร้อน ปริมาณมากจะสร้างความร้อนมากขึ้นและทำให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วขึ้นอย่างมาก ส่งผลให้เวลาในการทำงาน (อายุการใช้งานของหม้อ) ลดลง ดังนั้นจึงควรผสมในปริมาณน้อยๆ ที่สามารถใช้ได้อย่างรวดเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงการสิ้นเปลืองและเพื่อความปลอดภัยยิ่งขึ้น มีวิธีการต่างๆ ในการเพิ่มความแข็งแรง เนื่องจากอาจเปราะได้[ 38 ]การเพิ่มความแข็งแรงของยางเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่ใช้ในการเพิ่มความแข็งแรง[ 39 ] [ 40 ]

สีและสารเคลือบ

สารเคลือบอีพ็อกซี่สองส่วนได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้งานหนักบนพื้นผิวโลหะ และใช้พลังงานน้อยกว่าสารเคลือบผง ที่อบด้วยความร้อน ระบบเหล่านี้ให้การเคลือบที่แข็งแรง ทนทาน และมีความแข็งที่ดีเยี่ยม สารเคลือบอีพ็อกซี่หนึ่งส่วนนั้นถูกคิดค้นขึ้นในรูปของอิมัลชันในน้ำ และสามารถทำความสะอาดได้โดยไม่ต้องใช้ตัวทำละลาย

สีอีพ็อกซี่มักถูกใช้ในงานอุตสาหกรรมและยานยนต์โดยบริษัทต่างๆ เนื่องจากมีความทนทานต่อความร้อนมากกว่าสีลาเท็กซ์และสีอัลคิด สีอีพ็อกซี่มีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพหรือเกิดการ "เป็นผง" เนื่องจากการสัมผัสกับรังสียูวี[ 41 ]สีอีพ็อกซี่ยังถูกนำไปใช้ในงานเกี่ยวกับน้ำดื่มอีกด้วย[ 42 ]สีอีพ็อกซี่ถูกนำมาใช้ปกป้องเหล็กอ่อนและเหล็กชนิดอื่นๆ มากมายเนื่องจากมีคุณสมบัติในการปกป้องที่ดีเยี่ยม[ 43 ]

การเปลี่ยนสีที่เรียกว่าการเหลือง เป็นปรากฏการณ์ทั่วไปสำหรับวัสดุอีพ็อกซี และมักเป็นข้อกังวลในการใช้งานด้านศิลปะและการอนุรักษ์ เรซินอีพ็อกซีจะเหลืองขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป แม้ว่าจะไม่ได้สัมผัสกับรังสี UV ก็ตาม ความก้าวหน้าที่สำคัญในการทำความเข้าใจการเหลืองของอีพ็อกซีเกิดขึ้นครั้งแรกโดย Down ในปี 1984 (การเสื่อมสภาพตามธรรมชาติในที่มืด) [ 44 ]และต่อมาในปี 1986 (การเสื่อมสภาพจากแสงที่มีความเข้มสูง) [ 45 ] Down ได้ตรวจสอบกาวเรซินอีพ็อกซีที่บ่มที่อุณหภูมิห้องต่างๆ ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในการอนุรักษ์กระจก โดยทดสอบแนวโน้มการเหลืองของกาวเหล่านั้น ความเข้าใจพื้นฐานในระดับโมเลกุลเกี่ยวกับการเหลืองของอีพ็อกซีเกิดขึ้นเมื่อ Krauklis และ Echtermeyer ค้นพบต้นกำเนิดเชิงกลไกของการเหลืองในเรซินอีพ็อกซีอะมีนที่ใช้กันทั่วไป ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2018 [ 46 ]พวกเขาพบว่าเหตุผลในระดับโมเลกุลของการเหลืองของอีพ็อกซีคือวิวัฒนาการของหมู่คาร์บอนิลในโครงสร้างคาร์บอน-คาร์บอนของพอลิเมอร์ผ่านการโจมตีของอนุมูลนิวคลีโอฟิลิก

โพลีเอสเตอร์อีพ็อกซีใช้เป็นสารเคลือบผงสำหรับเครื่องซักผ้า เครื่องอบผ้า และเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นๆสารเคลือบผงอีพ็อกซีแบบยึดติดด้วยความร้อน (FBE) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการป้องกันการกัดกร่อนของท่อและข้อต่อเหล็กที่ใช้ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ ท่อส่งน้ำดื่ม (เหล็ก) และเหล็กเส้นเสริมคอนกรีตนอกจากนี้ สารเคลือบอีพ็อกซียังใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นสารรองพื้นเพื่อเพิ่มการยึดเกาะของสีรถยนต์และสีเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวโลหะที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อน (สนิม) กระป๋องและภาชนะโลหะมักถูกเคลือบด้วยอีพ็อกซีเพื่อป้องกันสนิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอาหารที่มีความเป็นกรด เช่น มะเขือเทศ เรซินอีพ็อกซียังใช้สำหรับงานปูพื้นตกแต่ง เช่น พื้น เทอร์ราซโซพื้นหินกรวด และพื้นหินสี

อีพ็อกซีได้รับการดัดแปลงในหลากหลายวิธี รวมถึงการทำปฏิกิริยากับกรดไขมันที่ได้จากน้ำมันเพื่อให้ได้อีพ็อกซีเอสเทอร์ ซึ่งจะถูกบ่มในลักษณะเดียวกับอัลคิด ตัวอย่างทั่วไปคือ L8 (ลินซีด 80%) และ D4 (น้ำมันละหุ่งที่ผ่านการทำให้แห้ง 40%) มักทำปฏิกิริยากับสไตรีนเพื่อสร้างอีพ็อกซีเอสเทอร์ที่มีสไตรีนเป็นส่วนประกอบ ซึ่งใช้เป็นไพรเมอร์ การบ่มด้วยฟีนอลเพื่อทำซับในกลอง การบ่มเอสเทอร์ด้วยเรซินอะมีน และการบ่มอีพ็อกซีเบื้องต้นด้วยเรซินอะมิโนเพื่อทำสีเคลือบชั้นบนที่ทนทาน อาจใช้โซ่สารอินทรีย์เพื่อดัดแปลงอีพ็อกซีเรซินให้มีคุณสมบัติไม่ชอบน้ำและเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของมัน ผลของความยาวโซ่ของสารดัดแปลงได้รับการศึกษาแล้ว[ 47 ]

กาว

อีพ็อกซี่ชนิดพิเศษมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะทนต่อแรงกระทำระหว่าง ครีบ กระดานโต้คลื่นกับฐานยึดครีบ อีพ็อกซี่นี้กันน้ำและสามารถแข็งตัว ได้ ใต้น้ำ อีพ็อกซี่สีน้ำเงินทางด้านซ้ายยังอยู่ระหว่างการแข็งตัว

กาวอีพ็อกซี่เป็นส่วนสำคัญของกลุ่มกาวที่เรียกว่า "กาวโครงสร้าง" หรือ "กาววิศวกรรม" (ซึ่งรวมถึงโพลียูรีเทนอะคริลิก ไซยา โน อะคริเลตและสารเคมีอื่นๆ) กาวประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ใช้ในการก่อสร้างเครื่องบิน รถยนต์ จักรยาน เรือ ไม้กอล์ฟ สกี สโนว์บอร์ด และการใช้งานอื่นๆ ที่ต้องการการยึดติดที่แข็งแรงสูง กาวอีพ็อกซี่สามารถพัฒนาให้เหมาะกับการใช้งานเกือบทุกประเภท สามารถใช้เป็นกาวสำหรับไม้ โลหะ แก้ว หิน และพลาสติกบางชนิด สามารถทำให้มีความยืดหยุ่นหรือแข็ง โปร่งใสหรือทึบแสง /มีสี แห้งเร็วหรือแห้งช้า กาวอีพ็อกซี่มีความทนทานต่อความร้อนและสารเคมีได้ดีกว่ากาวทั่วไปอื่นๆ โดยทั่วไป กาวอีพ็อกซี่ที่อบด้วยความร้อนจะทนต่อความร้อนและสารเคมีได้ดีกว่ากาวที่อบที่อุณหภูมิห้อง ความแข็งแรงของกาวอีพ็อกซี่จะลดลงที่อุณหภูมิสูงกว่า 350 °F (177 °C) [ 48 ]

อีพ็อกซีบางชนิดแข็งตัวได้ด้วยการสัมผัสกับ แสง อัลตราไวโอเลตอีพ็อกซีประเภทนี้มักใช้ในด้านทัศนศาสตร์ใยแก้วนำแสงและ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เชิง แสง

เครื่องมืออุตสาหกรรมและวัสดุคอมโพสิต

ระบบอีพ็อกซี่ถูกนำมาใช้ในงานเครื่องมืออุตสาหกรรมเพื่อผลิตแม่พิมพ์แบบจำลองต้นแบบวัสดุเคลือบ ชิ้นส่วน หล่อ อุปกรณ์จับยึดและอุปกรณ์ช่วยในการผลิตทางอุตสาหกรรมอื่นๆ "เครื่องมือพลาสติก" นี้เข้ามาแทนที่โลหะ ไม้ และวัสดุแบบดั้งเดิมอื่นๆ และโดยทั่วไปจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนโดยรวมหรือลดระยะเวลานำสำหรับกระบวนการทางอุตสาหกรรมหลายอย่าง อีพ็อกซี่ยังใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเสริมใยหรือชิ้นส่วนคอมโพสิต แม้จะมีราคาแพงกว่าเรซินโพลีเอสเตอร์และเรซินไวนิลเอสเตอร์ แต่โดยทั่วไปแล้วจะให้ชิ้นส่วนคอม โพสิตเมทริกซ์พอลิเมอร์เทอร์โมเซตที่แข็งแรงกว่าและทนต่ออุณหภูมิได้ดีกว่าการรองรับเครื่องจักรเพื่อลดการสั่นสะเทือนก็เป็นอีกการใช้งานหนึ่งในรูปแบบของอีพ็อกซี่แกรนิต

วัสดุคอมโพสิตสำหรับเทคโนโลยีกังหันลม

เรซินอีพ็อกซีถูกใช้เป็นเมทริกซ์ยึดเกาะร่วมกับผ้าใยแก้วหรือคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อผลิตวัสดุคอมโพสิตที่มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงมาก ทำให้สามารถผลิตใบพัดกังหันลมที่ยาวและมีประสิทธิภาพมากขึ้นได้[ 49 ]นอกจากนี้ สำหรับการติดตั้งพลังงานลมในทะเลและบนบก เรซินอีพ็อกซีถูกใช้เป็นสารเคลือบป้องกันบนหอเหล็ก ฐานค้ำยัน และฐานรากคอนกรีต มีการเคลือบชั้นบนสุดด้วยโพลียูรีเทนอะลิฟาติกเพื่อให้มั่นใจถึงการป้องกันรังสียูวีอย่างเต็มที่ ยืดอายุการใช้งาน และลดต้นทุนการบำรุงรักษา เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อผ่านระบบขับเคลื่อนกับใบพัดกังหันลมจะแปลงพลังงานลมเชิงกลเป็นพลังงานไฟฟ้าที่ใช้งานได้ และอาศัยฉนวนไฟฟ้าและคุณสมบัติความต้านทานความร้อนสูงของอีพ็อกซี เช่นเดียวกับหม้อแปลง บูช ตัวเว้นระยะ และสายเคเบิลคอมโพสิตที่เชื่อมต่อกังหันลมกับโครงข่ายไฟฟ้า ในยุโรป ส่วนประกอบพลังงานลมคิดเป็นส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดของการใช้งานอีพ็อกซี ประมาณ 27% ของตลาด[ 50 ]

ระบบไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์

วงจรไฮบริดที่หุ้ม ด้วยอีพ็อกซี่บนแผ่นวงจรพิมพ์
ภายในเครื่องคิดเลขพกพา ก้อนอีพ็อกซี่สีดำตรงกลางปิดบังชิปประมวลผลอยู่

สารประกอบเรซินอีพ็อกซีมีความสำคัญในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และถูกนำไปใช้ในมอเตอร์ เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง สวิตช์เกียร์ บูชฉนวน แผงวงจรพิมพ์ (PWB) และสารห่อหุ้มเซมิคอนดักเตอร์ เรซินอีพ็อกซีเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและช่วยปกป้องชิ้นส่วนไฟฟ้าจากการลัดวงจร ฝุ่น และความชื้น ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เรซินอีพ็อกซีเป็นเรซินหลักที่ใช้ในการขึ้นรูปวงจรรวมทรานซิสเตอร์และวงจรไฮบริดรวมถึงการผลิตแผงวงจรพิมพ์ แผงวงจรพิมพ์ชนิดที่มีปริมาณการผลิตมากที่สุดคือ " แผงFR-4 " ซึ่งเป็นโครงสร้างแบบแซนด์วิชของชั้นผ้าใยแก้วที่ยึดติดกันด้วยเรซินอีพ็อกซี เรซินอีพ็อกซีใช้ในการยึดแผ่นฟอยล์ทองแดงเข้ากับพื้นผิวของแผงวงจร และเป็นส่วนประกอบของมาสก์บัดกรีในแผงวงจรหลายชนิด

เรซินอีพ็อกซี่ที่มีความยืดหยุ่นใช้สำหรับ ห่อ หุ้มหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำ โดยการใช้การอัดสุญญากาศกับอีพ็อกซี่ที่ยังไม่แข็งตัว จะช่วยขจัดช่องว่างอากาศระหว่างขดลวดกับขดลวด ระหว่างขดลวดกับแกน และระหว่างขดลวดกับฉนวน อีพ็อกซี่ที่แข็งตัวแล้วเป็นฉนวนไฟฟ้าและเป็นตัวนำความร้อนที่ดีกว่าอากาศมาก จุดร้อนในหม้อแปลงและตัวเหนี่ยวนำจะลดลงอย่างมาก ทำให้ชิ้นส่วนมีเสถียรภาพและอายุการใช้งานยาวนานกว่าผลิตภัณฑ์ที่ไม่ได้ห่อหุ้ม

เรซินอีพ็อกซี่ถูกนำมาใช้โดยใช้เทคโนโลยี การ จ่าย เรซิน

ปิโตรเลียมและปิโตรเคมี

สามารถใช้อีพ็อกซี่อุดชั้นที่เลือกในอ่างเก็บน้ำซึ่งผลิตน้ำเกลือมากเกินไป เทคนิคนี้เรียกว่า "การบำบัดปิดกั้นน้ำ" [ 26 ]

การใช้งานสำหรับผู้บริโภคและการใช้งานทางทะเล

อีพ็อกซี่มีจำหน่ายในร้านขายอุปกรณ์ก่อสร้าง โดยทั่วไปจะบรรจุเป็นแพ็คที่มีเรซินและสารเร่งปฏิกิริยาแยกกัน ซึ่งต้องผสมกันทันทีก่อนใช้งาน นอกจากนี้ยังจำหน่ายในร้านซ่อมเรือในฐานะเรซินซ่อมแซมสำหรับงานทางทะเล โดยทั่วไปแล้วอีพ็อกซี่จะไม่ใช้ในชั้นนอกสุดของเรือเพราะจะเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับ รังสี ยูวีมักใช้ในระหว่างการซ่อมแซมและประกอบเรือ จากนั้นจึงเคลือบด้วยสีโพลียูรีเทนแบบธรรมดาหรือแบบสองส่วน หรือวานิชสำหรับเรือที่มีคุณสมบัติป้องกันรังสียูวี

การใช้งานในอุตสาหกรรมทางทะเลมีสองด้านหลักๆ เนื่องจากคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับเรซินโพลีเอสเตอร์ ทั่วไป อีพ็อกซีจึงถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเชิงพาณิชย์ที่ต้องการอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง ด้านที่สองคือ ความแข็งแรง คุณสมบัติในการอุดช่องว่าง และการยึดเกาะที่ดีเยี่ยมกับวัสดุหลายชนิด รวมถึงไม้ ทำให้เกิดกระแสความนิยมในโครงการก่อสร้างสมัครเล่น เช่น เครื่องบินและเรือ

เจลโค้ททั่วไปที่ผลิตขึ้นเพื่อใช้กับ เรซิน โพลีเอสเตอร์และเรซินไวนิลเอสเตอร์จะไม่ยึดเกาะกับพื้นผิวอีพ็อกซี อย่างไรก็ตาม อีพ็อกซีจะยึดเกาะได้ดีมากหากทาลงบนพื้นผิวเรซินโพลีเอสเตอร์ ส่วน "ฟลอโค้ท" ที่ปกติใช้เคลือบภายในเรือยอชต์ไฟเบอร์กลาสโพลีเอสเตอร์นั้น ก็เข้ากันได้กับอีพ็อกซีเช่นกัน

วัสดุอีพ็อกซีมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไป ในขณะที่วัสดุโพลีเอสเตอร์มีแนวโน้มที่จะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาจำนวนมาก[ 51 ]ปฏิกิริยาเคมีในทั้งสองกรณีเป็นปฏิกิริยาคายความร้อน หากผสมอีพ็อกซีปริมาณมากในคราวเดียว ความร้อนที่เข้มข้นซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาคายความร้อนนี้อาจทำให้เรซินแข็งตัวก่อนกำหนด ละลายภาชนะที่ใช้ผสม หรือแม้กระทั่งติดไฟได้[ 52 ]

แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วเรามักจะนึกถึงเรซินโพลีเอสเตอร์และเรซินอีพ็อกซีว่าเป็นวัสดุชนิดเดียวกัน แต่คุณสมบัติของมันแตกต่างกันมากพอที่จะถือว่าเป็นวัสดุคนละชนิดกัน เรซินโพลีเอสเตอร์มักมีความแข็งแรงต่ำ เว้นแต่จะใช้ร่วมกับวัสดุเสริมแรง เช่น ใยแก้ว มีความเปราะง่าย เว้นแต่จะเสริมแรง และมีการยึดเกาะต่ำ ในทางตรงกันข้าม อีพ็อกซีมีความแข็งแรง ยืดหยุ่นได้บ้าง และมีการยึดเกาะที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม เรซินโพลีเอสเตอร์มีราคาถูกกว่ามาก

โดยทั่วไปแล้ว เรซินอีพ็อกซี่ต้องการส่วนผสมที่แม่นยำของส่วนประกอบสองชนิด ซึ่งจะก่อให้เกิดสารเคมีชนิดที่สามเพื่อให้ได้คุณสมบัติตามที่ระบุไว้ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติที่ต้องการ อัตราส่วนอาจเป็น 1:1 หรือมากกว่า 10:1 แต่โดยปกติแล้วจะต้องผสมให้ได้อย่างแม่นยำ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่ได้จะเป็นพลาสติกเทอร์โมเซตที่มีคุณสมบัติเฉพาะ ก่อนที่จะผสมกัน ส่วนประกอบทั้งสองจะค่อนข้างเฉื่อยชา แม้ว่าสารเร่งปฏิกิริยาจะมีฤทธิ์ทางเคมีมากกว่าและควรได้รับการปกป้องจากบรรยากาศและความชื้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการใช้สารเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ซึ่งอาจเปลี่ยนลักษณะของผลิตภัณฑ์สุดท้าย หรือโดยการควบคุมอุณหภูมิ

ในทางตรงกันข้าม เรซินโพลีเอสเตอร์มักจะมีจำหน่ายในรูปแบบ "พร้อมดำเนินการ" ซึ่งทำให้กระบวนการเปลี่ยนสถานะของเรซินที่ผสมไว้ก่อนหน้านี้จากของเหลวเป็นของแข็งเริ่มขึ้นแล้ว แม้ว่าจะช้ามากก็ตาม ตัวแปรเดียวที่ผู้ใช้สามารถปรับเปลี่ยนได้คือ อัตราของกระบวนการนี้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งมักจะเป็นเมทิลเอทิลคีโตนเปอร์ออกไซด์ ( MEKP ) ซึ่งมีพิษร้ายแรง การมีตัวเร่งปฏิกิริยาในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะลดทอนคุณสมบัติที่พึงประสงค์ ดังนั้นจึงควรใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในปริมาณน้อย ตราบใดที่การแข็งตัวดำเนินไปในอัตราที่ยอมรับได้ ดังนั้น อัตราการแข็งตัวของโพลีเอสเตอร์จึงสามารถควบคุมได้ด้วยปริมาณและชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา รวมถึงอุณหภูมิด้วย

ในฐานะกาว อีพ็อกซีจะยึดติดได้สามวิธี: ก) โดยกลไก เนื่องจากพื้นผิวที่ต้องการยึดติดมีความหยาบ ข) โดยความใกล้ชิด เนื่องจากเรซินที่แข็งตัวแล้วอยู่ใกล้กับพื้นผิวที่ต้องการยึดติดมากจนยากที่จะแยกออกจากกัน ค) โดยไอออนิก เนื่องจากเรซินอีพ็อกซีสร้างพันธะไอออนิกในระดับอะตอมกับพื้นผิวที่ต้องการยึดติด วิธีสุดท้ายนี้แข็งแรงที่สุดในสามวิธีนี้ ในทางตรงกันข้าม เรซินโพลีเอสเตอร์สามารถยึดติดได้เพียงสองวิธีแรกเท่านั้น ซึ่งลดประโยชน์ในการใช้งานเป็นกาวและในการซ่อมแซมทางทะเลลงอย่างมาก

การใช้งานในงานก่อสร้าง

อีพ็อกซีได้รับการวิจัยและใช้ในการก่อสร้างมาหลายทศวรรษแล้ว[ 53 ]แม้ว่าการใช้เป็นสารเติมแต่งจะ ทำให้ต้นทุนของ ปูนและคอนกรีต สูงขึ้น [ 54 ]แต่ก็ช่วยเพิ่มคุณสมบัติได้ การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปเพื่อตรวจสอบการใช้อีพ็อกซีและพลาสติกรีไซเคิล อื่นๆ ในปูนเพื่อเพิ่มคุณสมบัติและรีไซเคิลของเสีย[ 55 ]การเพิ่มความหนาแน่นของวัสดุพลาสติก เช่น PET และถุงพลาสติก แล้วนำมาใช้ทดแทนมวลรวมบางส่วน และการสลายตัวของ PET เพื่อใช้เป็นสารยึดเกาะพอลิเมอร์ร่วมกับอีพ็อกซีเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของคอนกรีต กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาอย่างจริงจัง[ 56 ]

การใช้งานด้านอวกาศ

ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อีพ็อกซีถูกใช้เป็นวัสดุเมทริกซ์โครงสร้าง จากนั้นจึงเสริมแรงด้วยเส้นใย เส้นใยเสริมแรงทั่วไป ได้แก่แก้วคาร์บอนเคลาร์และโบรอนอีพ็อกซียังใช้เป็นกาว โครงสร้างอีก ด้วย วัสดุเช่นไม้และวัสดุอื่นๆ ที่เป็น 'เทคโนโลยีต่ำ' จะถูกติดด้วยเรซินอีพ็อกซี โดยทั่วไปแล้วอีพ็อกซีมีประสิทธิภาพเหนือกว่าเรซินประเภทอื่นๆ ส่วนใหญ่ในแง่ของคุณสมบัติทางกลและความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจากสิ่งแวดล้อม[ 57 ]

ชีววิทยา

อีพ็อกซีที่ละลายน้ำได้ เช่นDurcupan [ 58 ] [ 59 ]มักใช้สำหรับการฝัง ตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในพลาสติก เพื่อให้สามารถตัด (หั่นบางๆ) ด้วยไมโครโทมแล้วจึงถ่ายภาพได้[ 60 ]

ศิลปะ

เรซินอีพ็อกซีที่ผสมกับเม็ดสีสามารถใช้เป็นสื่อ ในการวาดภาพได้ โดยการเทเป็นชั้นๆ ทับกันเพื่อสร้างภาพที่สมบูรณ์[ 61 ]นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องประดับ เป็นเรซินสำหรับตกแต่งและฉลาก และในการใช้งานแบบเดคูพาจสำหรับงานศิลปะ เคาน์เตอร์ และโต๊ะ[ 62 ]ด้วยพื้นผิวที่เรียบเนียนและเงางาม รวมถึงความสามารถในการขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ทำให้เรซินอีพ็อกซีเป็นตัวเลือกที่ได้รับความนิยมในการสร้างชิ้นงานที่เรียบง่ายและโดดเด่นในการออกแบบเฟอร์นิเจอร์สมัยใหม่[ 63 ]และในสไตล์การออกแบบอื่นๆ อีกมากมาย รวมถึงสไตล์อุตสาหกรรม สไตล์ชนบท และแม้แต่สไตล์ผสมผสาน มีการใช้และศึกษาเพื่อการอนุรักษ์งานศิลปะและโครงสร้างทางประวัติศาสตร์[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]

การผลิต

ตลาดเรซินอีพ็อกซีทั่วโลกมีมูลค่าประมาณ 8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2559 ตลาดเรซินอีพ็อกซีถูกครอบงำโดยภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก ซึ่งมีส่วนแบ่งการตลาดถึง 55.2% จีนเป็นผู้ผลิตและผู้บริโภครายใหญ่ที่สุดของโลก โดยบริโภคเกือบ 35% ของการผลิตเรซินทั่วโลก ตลาดโลกประกอบด้วยผู้ผลิตเรซินอีพ็อกซีพื้นฐานหรือสินค้าโภคภัณฑ์และสารเร่งปฏิกิริยาประมาณ 50-100 ราย ในยุโรป มีการผลิตเรซินอีพ็อกซีประมาณ 323,000 ตันในปี 2560 สร้างยอดขายได้ประมาณ 1,055 ล้านยูโร เยอรมนี[ 50 ] เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสำหรับเรซินอีพ็อกซีในยุโรป รองลงมาคืออิตาลี ฝรั่งเศส สหราชอาณาจักร สเปน เนเธอร์แลนด์ และออสเตรีย

ผู้ผลิตอีพ็อกซี่รายใหญ่ที่กล่าวถึงข้างต้นมักไม่ได้จำหน่ายเรซินอีพ็อกซี่ในรูปแบบที่ผู้ใช้รายย่อยสามารถใช้งานได้ ดังนั้นจึงมีบริษัทอีกกลุ่มหนึ่งที่ซื้อวัตถุดิบอีพ็อกซี่จากผู้ผลิตรายใหญ่ แล้วนำมาผสม (ปรับปรุง ดัดแปลง หรือปรับแต่ง) ระบบอีพ็อกซี่จากวัตถุดิบ เหล่า นั้น บริษัทเหล่านี้รู้จักกันในชื่อ "ผู้ปรุงแต่งสูตร" ระบบอีพ็อกซี่ส่วนใหญ่ที่จำหน่ายนั้นผลิตโดยผู้ปรุงแต่งสูตรเหล่านี้ และพวกเขาคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ของมูลค่าตลาดอีพ็อกซี่ มีหลายร้อยวิธีที่ผู้ปรุงแต่งสูตรเหล่านี้สามารถดัดแปลงอีพ็อกซี่ได้ เช่น การเพิ่มสาร ตัวเติม แร่ ( ทัลก์ซิลิกาลูมินาฯลฯ) การเพิ่มสารเพิ่มความยืดหยุ่น สาร ลดความหนืดสารให้สี สาร เพิ่มความหนา สารเร่งปฏิกิริยา สารส่งเสริม การยึดเกาะฯลฯ การดัดแปลงเหล่านี้ทำขึ้นเพื่อลดต้นทุน ปรับปรุงประสิทธิภาพ และเพิ่มความสะดวกในการใช้งาน ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตสูตรทั่วไปจึงจำหน่ายสูตรต่างๆ นับสิบหรือแม้กระทั่งหลายพันสูตร โดยแต่ละสูตรได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมกับความต้องการของแอปพลิเคชันหรือตลาดเฉพาะแห่ง

ปัจจุบันวัตถุดิบสำหรับการผลิตเรซินอีพ็อกซีส่วนใหญ่ได้ มาจาก ปิโตรเลียมแม้ว่าขณะนี้เริ่มมีแหล่งที่มาจากพืชบางชนิดที่เริ่มมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์แล้ว (เช่น กลีเซอรอลที่ได้จากพืชซึ่งใช้ในการผลิตอีพิคลอโรไฮดริน )

อีพ็อกซี่ที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ รีไซเคิลได้ ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย และมีส่วนประกอบจากชีวภาพ

เนื่องจากมีแนวโน้มทั่วไปในการใช้แหล่งพลังงานหมุนเวียนและ "สีเขียว" และการใช้วัสดุชีวภาพมากขึ้น การวิจัยจึงยังคงดำเนินต่อไปในด้านอีพ็อกซีเช่นกัน[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ]สีอีพ็อกซีแบบใช้น้ำมีมาตั้งแต่ทศวรรษ 1970 และการวิจัยยังคงดำเนินต่อไป[ 71 ]นอกจากนี้ยังมีการเคลื่อนไหวเพื่อใช้ของเสียและวัตถุดิบรีไซเคิลเท่าที่จะเป็นไปได้ เศษหินแกรนิต เหลือทิ้ง เกิดขึ้นในอุตสาหกรรมเหมืองแร่ มีการวิจัยเกี่ยวกับวิธีการแก้ปัญหาที่เป็นนวัตกรรมใหม่ เช่น การใช้ผงหินแกรนิตเหลือทิ้งในเรซินอีพ็อกซีและการออกแบบสารยึดเกาะสำหรับสารเคลือบโดยใช้สิ่งนี้[ 72 ] งานอื่นๆ กำลังดำเนินการเพื่อผลิตอีพ็อกซีและสารเคลือบอีพ็อกซีจากวัตถุดิบรีไซเคิล รวมถึงขวดPET [ 73 ]โมโนเมอร์สำหรับเรซินอีพ็อกซีสามารถได้มาจากแหล่งชีวมวลที่แตกต่างกันหลายแหล่ง[ 74 ]

ความเสี่ยงต่อสุขภาพ

เรซินอีพ็อกซีเหลวในสถานะที่ยังไม่แข็งตัวส่วนใหญ่จัดเป็นสารระคายเคืองต่อดวงตาและผิวหนัง รวมทั้งเป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ[ 8 ]เรซินอีพ็อกซีแข็งโดยทั่วไปปลอดภัยกว่าเรซินอีพ็อกซีเหลว และหลายชนิดจัดเป็นวัสดุที่ไม่เป็นอันตราย ความเสี่ยงอย่างหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับเรซินอีพ็อกซีคือการแพ้ ความเสี่ยงนี้พบว่าเด่นชัดมากขึ้นในเรซินอีพ็อกซีที่มีสารเจือจางอีพ็อกซีที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ[ 75 ]การสัมผัสกับเรซินอีพ็อกซีเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดอาการแพ้ได้ การแพ้มักเกิดขึ้นเนื่องจากการสัมผัสซ้ำๆ (เช่น ผ่านสุขอนามัยในการทำงานที่ไม่ดีหรือขาดอุปกรณ์ป้องกัน) เป็นเวลานาน อาการแพ้บางครั้งเกิดขึ้นในเวลาที่ล่าช้าไปหลายวันหลังจากการสัมผัส อาการแพ้มักจะปรากฏให้เห็นในรูปแบบของผื่น ผิวหนัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่สัมผัสมากที่สุด (โดยทั่วไปคือมือและแขน) การใช้อีพ็อกซีเป็นสาเหตุหลักของโรคหอบหืดจากการทำงานในกลุ่มผู้ใช้พลาสติก[ 76 ]การกำจัดอย่างปลอดภัยก็จำเป็นต้องพิจารณาเช่นกัน แต่โดยปกติแล้วมักเกี่ยวข้องกับการบ่มโดยเจตนาเพื่อให้ได้ของเสียที่เป็นของแข็งแทนที่จะเป็นของเหลว[ 77 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ระบบเรซินอีพ็อกซี (กรมสาธารณสุขรัฐแคลิฟอร์เนีย) ลิงก์อัปเดตเมื่อ 31 สิงหาคม 2564
  • เคมีของอีพอกไซด์
  • วิธีการย้อมสีเรซินอีพ็อกซี

อ่านเพิ่มเติม

  • Spee, Ton; Van Duivenbooden, Cor; Terwoert, Jeroen (กันยายน 2549). "เรซินอีพ็อกซีในอุตสาหกรรมการก่อสร้าง". Annals of the New York Academy of Sciences . 1076 (1): 429– 438. Bibcode : 2006NYASA1076..429S . doi : 10.1196/annals.1371.010 . PMID  17119222 .
  • Massingill, JL; Bauer, RS (2000). "เรซินอีพ็อกซี". วิทยาศาสตร์พอลิเมอร์ประยุกต์: ศตวรรษที่ 21.หน้า  393–424 . doi : 10.1016/b978-008043417-9/50023-4 . ISBN 978-0-08-043417-9.
  • Paul F. Bruins, บรรณาธิการ (1968). เทคโนโลยีเรซินอีพ็อก ซี . นิวยอร์ก: สำนักพิมพ์ Interscience. ISBN 0-470-11390-1. OCLC  182890 .
  • ฟลิค, เออร์เนสต์ ดับเบิลยู. (1993). เรซินอีพ็อกซี สารเร่งปฏิกิริยา สารประกอบ และสารปรับแต่ง: คู่มืออุตสาหกรรม . พาร์ค ริดจ์, นิวเจอร์ซีย์: สำนักพิมพ์นอยส์. ISBN 978-0-8155-1708-5. OCLC  915134542 .
  • ลี, เฮนรี (1967). คู่มือเรซินอีพ็อกซี . คริส เนวิลล์ ([ฉบับปรับปรุงครั้งที่ 2]). นิวยอร์ก: แมคกรอว์-ฮิลล์. ISBN 0-07-036997-6. OCLC  311631322 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Epoxy&oldid=1361282428#Curing "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อีพ็อกซี่

อีพ็อกซี เป็นกลุ่มของส่วนประกอบพื้นฐานหรือ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ที่ผ่านการบ่ม ของ เรซิน อีพ็อกซี หรือที่รู้จักกันในชื่อ โพลีอี พ็อกไซด์ ซึ่งเป็น กลุ่มของ พรีพอลิเมอร์ และ...

ประวัติศาสตร์

การควบแน่นของอีพอกไซด์และเอมีนได้รับการรายงานและจดสิทธิบัตรครั้งแรกโดย Paul Schlack จากประเทศเยอรมนีในปี 1934 [ 9 ] การอ้างสิทธิ์ในการค้นพบ เรซินอีพอกซีที่ใช้ บิสฟีนอล-เอ ได้แก่ Pierre Castan [ 10 ] ในปี 1943 งานของ Castan ได้รับการอนุญาตจาก Ciba , Ltd.

ผลิต

โมโนเมอร์อีพ็อกซีที่ใช้ในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยปฏิกิริยาของสารประกอบที่มี หมู่ไฮดรอกซีที่เป็นกรด กับ อีพิ คลอโรไฮดริน โดยขั้นแรก หมู่ไฮดรอกซีจะทำปฏิกิริยาควบคู่ กับ อีพิคลอโรไฮดริน ตามด้วย การกำจัด ไฮโดรฮา โลเจน...

สารประกอบบิสฟีนอล

เรซินอีพ็อกซีที่พบได้ทั่วไปส่วนใหญ่มีพื้นฐานมาจากการทำปฏิกิริยาระหว่าง อีพิคลอโรไฮดริน (ECH) กับ บิสฟีนอลเอ ทำให้เกิด สารเคมี ชนิดใหม่ ที่เรียกว่า บิสฟีนอลเอ ไดไกลซิดิลอีเทอร์ (รู้จักกันทั่วไปในชื่อ BADGE หรือ DGEBA)...