Rășini epoxidice

1. Răşini epoxidice

Materialele compozite stratificate şi armate cu fibre sunt alcătuite dintr-o matrice (polimer) şi un material de armare, ales în funcţie de caracteristicile şi condiţiile de utilizare ale produsului proiectat. Introducerea unor fibre sau a altor elemente de armare în materiale plastice urmăreşte obţinerea unor materiale cu rezistenţe ridicate în comparaţie cu materialul plastic folosit ca bază

Compozitele polimerice sunt clasificate din punct de vedere al tehnologiilor de obţinere în compozite termorigide şi compozite termoplastice. Compozitele termorigide sunt cele care prin încălzire suferă o transformare ireversibilă, materialul nemaiputând reveni la starea iniţială (bachelita), spre deosebire de compozitele termoplastice la care procesul de încălzire prezintă un caracter reversibil până la înmuiere, materialul putând reveni ulterior, prin răcire, la structura sa iniţială (smoala).

Răşinile cel mai des utilizate pentru obţinerea compozitelor termoplastice sunt: nylonul, polietilena, polipropilena, acrilaţii, vinilul etc. Acestea se toarnă prin injecţie şi se armează cu fibre scurte, tocate.

Din categoria răşinilor folosite pentru realizarea compozitelor termoplastice fac parte răşinile poliesterice nesaturate, esterii, răşinile fenolice, răşinile siliconice, răşinile epoxidice etc. Utilizarea compozitelor termoplastice se recomandă atunci când se doreşte obţinerea unei structuri compozite de formă complexă. Pentru realizarea compozitelor stratificate şi armate cu fibre se folosesc mai des acrilaţii, poliesterii, poliamidele

Răşinile epoxidice sunt în general mai scumpe decât cele poliesterice sau fenolice. Acestea au caracteristici mecanice, chimice şi electrice care le situează la loc de frunte în ierarhia materialelor de bază utilizate la elaborarea compozitelor. Răşinile epoxidice întărite sunt materiale foarte dure, duritatea lor fiind de aproximativ şapte ori mai mare decât a răşinilor fenolice. În timpul întăririi, aceste răşini suferă o contracţie relativ mică (max 25%). Structura chimică a acestora asigură o aderenţă bună între materialul de armare şi matrice. Răşinile epoxidice mai au şi alte proprietăţi care le recomandă, cum ar fi: rezistenţă mare la acţiunea solvenţilor şi acizilor, rezistenţă dielectrică ridicată, rezistenţă la arc electric, stabilitate termică bună (260˚C), foarte mică absorbţie de apă.

Datorită calităţilor lor, industria aeronautică este domeniul unde sunt cel mai mult folosite. Dezavantajul acestor răşini îl reprezintă preţul lor ridicat.

În ţara noastră se produc atât răşini poliesterice nesaturate, utilizate la obţinerea lacurilor şi chiturilor (tip Polestral), cât şi răşini pentru armare (tip Nestrapol).

Principalele caracteristici ale Nestrapolului 220 sunt:

- rezistenţa la tracţiune: 50 MPa;

- rezistenţa la compresiune: 165 MPa;

- rezistenţa la şoc: 50 MPa;

-rezistenţa la încovoiere: 90 MPa;

-alungirea specifică: 5%;

-modulul de elasticitate: 3900 MPa.

Răşinile epoxidice sunt răşini termoreactive ce au în moleculă grupări epoxi ce conferă posibilitatea de a reacţiona, prin deschiderea ciclului epoxidic, cu alcooli şi amine, sau de a polimeriza, prin deschiderea ciclului oxiranic, ducând la întărirea acestora.

Răşinile epoxidice sunt considerate cele mai bune matrici polimerice pentru materiale compozite datorită aderenţei bune la materiale de umplutură, ranforsare sau la diverse substraturi; aplicaţiilor multiple datorită proprietăţilor (fizicochimice, mecanice, dielectrice) obţinute în urma întăririi (varietatea răşinilor şi a agenţilor de întărire); la reticulare nu se elimină compuşi volatili, iar contracţia de volum este redusă comparativ cu răşinile fenolice sau poliesterice.

1.1. Sinteză

Răşinile epoxidice se obţin în mediu bazic, prin reacţia dintre epiclorhidrină şi fenoli sau amine (compuşi cu atomi de hidrogen mobili). Un exemplu de sinteză este reacţia dintre epiclorhidrină şi bisfenol A, ce decurge în două etape: deschiderea ciclului oxiranic şi dehidrohalogenare clorhidrinei intermediare (formarea ciclurilor epoxidice), formându-se diglicidileterul bisfenolului A.