•POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •1 Polymery a plasty v praxi EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. pospisil@gascontrolplast.cz 29716@mail.muni.cz •4. 5. 2017 EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE – hlavní oblasti použití •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •2 •Lepidla •Tmely •Lamináty •Lisovací hmoty •Práškové barvy •KAPALNÉ BARVY A LAKY • …………. EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE – hlavní oblasti použití (USA, 1993) •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •3 použití epoxidových praskyřic v USA924.jpg EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE – MATERIÁL MNOHA PODOB •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •4 •NÍZKOVISKÓZNÍ NÁTĚROVÉ HMOTY, •STŘEDNĚ VISKÓZNÍ LEPIDLA A TMELY, •PEVNÉ PRÁŠKOVÉ NÁTĚROVÉ HMOTY •………. EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE versus OSTATNÍ TERMOSETY •EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE •VYSOKÁ CENA •VÝBORNÉ VLASTNOSTI OBECNĚ •KVANTITATIVNĚ VYROBA NEJNIŽŠÍ •OSTATNÍ TERMOSETY •NIŽŠÍ AŽ NÍZKÁ CENA •VLASTNOSTI HORŠÍ NEŽ EPOXYDOVÉ PRYSKYŘICE OBECNĚ •KVANTITATIVNĚ VYROBA OBECNĚ VYŠŠÍ •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •5 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •6 Lepidla a tmely kniha 880.jpg EPOXIDY – trochu chemie 1 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •7 OXIRANOVÁ SKUPINA907.jpg •EPOXIDOVÁ (OXIRANOVÁ) SKUPINA •Epoxidové pryskyřice je možno rozdělit na dvě skupiny: • OBSAHUJÍCÍ GLYCIDILOVÉ SKUPINY vzniklé reakcí EPICHLORHYDRINU + DIFUNKČNÍ SLOUČENINY (bisfenoly, aromatické aminy, dikarboxylové skupiny, alifatické dioly atd.) • OBSAHUJÍCÍ EPOXIDOVÉ SKUPINY vzniklé EPOXIDACÍ NENASYCENÝCH SLOUČENIN • EPOXIDY – trochu chemie 2 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •8 DIAN + EPICHLORHYDRIN908.jpg •BISFENOL A •TÍMTO POSTUPEN SE VYRÁBÍ CCA. 85 % EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC EPOXIDY – trochu chemie 2/1 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •9 •BISFENOL A •EPICHLORHYDRIN img339.jpg •Ty koncové EPOXISKUPINY mohou znovu reagovat s BISFENOLEM A a tak roste řetězec EPOXIDY – trochu chemie 2/2 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •10 •Bisphenol F epoxy resin •Bisphenol F may also undergo epoxidation in a similar fashion to bisphenol A. Compared to DGEBA, bisphenol F epoxy resins have lower viscosity and a higher mean epoxy content per gramme, which (once cured) gives them increased chemical resistance. 620px-Bisphenol_F_svg.png •Bis(4-hydroxyphenyl)methane •DGEBA Bisphenol_A_diglycidyl_ether_200_svg.png EPOXIDY – trochu chemie 3 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •11 •Co s tou H2O a NaCl? •Produkt se zředí toluenem, •NaCl se vysráží a odfiltruje, •Oddestiluje se voda, toluen a nezreagovaný epichlorhydrin •Regulace molekulové hmotnosti •Poměrem epichlorhydrin/dian • • EPOXIDY – trochu chemie 4 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •12 str 536.jpg •HLAVNÍ REAKCE RŮSTU ŘETĚZCE EPOXIDY – trochu chemie 5 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •13 •VEDLEJŠÍ REAKCE EPICHLORHYDRINU str 537.jpg EPOXIDY – trochu chemie 6 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •14 •Makromoleklula epoxidu str 538.jpg EPOXIDY – trochu chemie 7 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •15 epoxid - předpolymer910.jpg •Molekulová hmotnost: x*102 – y*103 •EPOXIDOVÉ ČÍSLO: MOLY EPOXIDU/kg pryskyřice •EPOXIDOVOVÝ EKVIVALENT: g pryskyřice OBSAHUJÍCÍ JEDEN MOL EPOXIDU • • EPOXIDY – VYTVRZOVÁNÍ (síťování) •Polyadice přes epoxidové skupiny – nejrozšířenější postup, hlavně POLYAMINY & ANHYDRIDY POLYKARBOXYLOVÝCH KYSELIN •Polykondenzace přes – OH •Polymerace epoxidových skupin • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •16 EPOXIDY – trochu chemie 5 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •17 •VYTVRZOVÁNÍ POLYAMINY •Musejí mít alespoň TŘI AKTIVNÍ VODÍKY • Triethylenetetramine EPOXY HARDENER 909.jpg •Triethylenetetramin EPOXIDY – trochu chemie 5/1 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •18 •VYTVRZOVÁNÍ POLYAMINY • img340.jpg •Přes tyto dusíky se vytváří TROJROZMĚRNÁ SÍŤ EPOXIDY – další aminová tvrdila •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •19 tvrdidla912.jpg •Vytvrzování probíhá za normální teploty, na rozdíl od např. fenoplastů EPOXIDY – pár komerčních typů 1/1 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •20 charakteristika komerčních epoxidů911.jpg •EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE se vyrábějí v tuzemsku již cca. 60 let! •METODA KROUŽEK – KULIČKA (ČSN EN 1427): PRYSKYŘICE SE VYTVRDÍ V KROUŽKU DANÉ VÝŠKY A DO NÍ SE PAK VLOŽÍ KULIČKA NORMOVANÉHO PRŮMĚRU ZA ZVYŠUJÍCÍ SE TEPLOTY (5 °C/min). Odečte se teploty při průhybu 25 mm. Použití hlavně u asfaltů. EPOXIDY – pár komerčních typů 1/2 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •21 •CHS-EPOXY 324 •Speciální bezftalátový epoxy systém k přípravě stěrkových hmot a tmelů •CHARAKTERISTIKA •• CHS-EPOXY 324 je nízkomolekulární epoxidová pryskyřice modifikovaná (změkčovadlem) zvláčňovadlem. Neobsahuje ftaláty. Je určená pro zpracování při normální teplotě, tvrdí se polyaminickými tvrdidly. •POUŽITÍ •• CHS-EPOXY 324 se používá k přípravě lepicích kompozic pro lepení kovů, skla, keramiky, porcelánu, dřeva, eternitu, výrobků z očovinoformaldehydových pryskyřic a jiných materiálů, dále k přípravě stěrkových hmot a tmelů ap. EPOXIDY – pár komerčních typů 1/3 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •22 •Tvrdidlo > P o m ě r •CHS-Tvrdidlo P11 (VYSOKÉ AMINOVÉ ČÍSLO, malý podíl tvrdidla) > 100: 7 Kratší doba zpracovatelnosti, vysoká chemická odolnost ( ca 0,5 h) •TELALIT 0846 > 100:27 Nízkoteplotní vytvrzování, rychle vytvrzující •TELALIT 0492 > 100:16 Vysoká houževnatost, střední doba zpracovatelnosti (1-2 hodiny) •TELALIT 410 > 100:11 Krátká doba zpracovatelnosti (cca. 20 minut) •TELALIT 0563 > 100: 18 Vysoká houževnatost delší doba zpracovatelnosti (cca. 2 hodiny) •SPOLCHEMIE Ústí nad Labem má v sortimentu několik desítek epoxidů: • lepidla, • tmely, • nátěrové hmoty, • ……….. EPOXIDY – pár komerčních typů 2/1 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •23 •EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE se vyrábějí v tuzemsku již cca. 60 let! •Lepox Universal • vysokoviskózní obě složky > menší chyby při míchání, • nemá plnivo, • nemá urychlovač vytvrzování > vytvrzování cca. 240 minut, • má změkčovadlo ftalátové, jako se používá pro PVC (DOP) •Lepox METAL • vysokoviskózní obě složky > menší chyby při míchání, • má plnivo – kovový prášek, • MÁ URYCHLOVAČ vytvrzování (směs kresolů) > zápach > vytvrzování cca. 60 minut, • má změkčovadlo ftalátové, jako se používá pro PVC (DOP) EPOXIDY – pár komerčních typů 2/2 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •24 •DODAVATEL – LACHNER Neratovice •CENY • LEPOX UNIVERSAL • 45 g > 90 Kč • 1500 g > 900 Kč • LEPOX METAL • 150 g > 180 Kč • 3 kg > 1390 Kč EPOXIDY –VÝPOČET tvrdila •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •25 tvrdidla VÝPOČET913.jpg •Lepidla •Tmely •Nátěrové hmoty •Lité podlahy •Plastbeton •Existuje mnoho dalších variant tvrdidel na bázi aktivních vodíků na dusíku, např. oligomerní adukty s nízkomolekulární epoxidovou pryskyřicí > LEPOX •Urychlování přídavkem FENOLU, ale příšerně a donekonečna z toho smrdí FENOL! EPOXIDY – trochu chemie 6 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •26 •VYTVRZOVÁNÍ ANHYDRIDY • tvrdidla anhydridová II fáze915.jpg tvrdidla anhydridová II fáze914.jpg •Kysele katalyzovaná reakce epoxidových skupin za vzniku etherových vazeb (-CH2-O-CH2-) EPOXIDY – VYTVRZOVÁNÍ ANHYDRIDY •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •27 •Zalévací pryskyřice, •Laminace, •Impregnace elektrických vodičů (laky na dráty a plechy) •Práškové nátěrové hmoty (výšemolekulární typy) • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •28 Hybridcircuit EPOXCY CASTED.jpg Citizen_se-733_int_1ac EPOXY CASTED.jpg •ZALITO EPOXIDOVOU PRYSKYŘICÍ •Laminát pro plošné spoje JEDNA Z APLIKAČNÍCH FOREM EPOXIDOVÉHO LEPIDLA •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •29 FiveMinEpoxy.jpg •Poměrem složek lze měnit vlastnosti lepeného spoje • pevný, tvrdý, • méně pevný, deformovatelný • u nás lepidlo LEPOX EPOXIDY – trochu chemie 7 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •30 •VYTVRZOVÁNÍ BF3 • tvrdidla na bázi BF3916.jpg EPOXIDY – VYTVRZOVÁNÍ BF3 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •31 •Rychlé vytvrzování i za nízkých teplot ( 0 – 10°C) •Zalévání kabelových koncovek v terénu •Vypalovací laky EPOXYESTERY •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •32 EPOXYESTERY i917.jpg EPOXYESTERY REAKTIVNÍ KOMONOMERY922.jpg •Kyseliny z lněného, sojového oleje > lakařské pryskyřice > + kobaltové sušidlo > autooxidace > zasychání •Polymerace s REAKTIVNÍMI KOMONOMERY > Laky a dentální pryskyřice tvrditelné UV zářením EPOXYESTERY •Použití kyseliny akrylové a metakrylové > zředění styrénem (60 – 70 % epoxidové pryskyřice) > vytvrzení redox systémy •Vysoká chemická odolnost > rotory větrných elektráren v moři, cisterny, potrubí atd. • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •33 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •34 C:\Documents and Settings\Pospisil\Dokumenty\WINWORD\VUT FCH výuka 2008\JPG FCH 2008\Snímek 001.jpg •35 •35 C:\Documents and Settings\Pospisil\Dokumenty\WINWORD\VUT FCH výuka 2008\JPG FCH 2008\Snímek 002.jpg •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •4. 5. 2017 PLASTIFIKACE EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •36 •DŮVOD: ODOLÁVAT ZMĚNÁM TEPLOT BEZ VZNIKU PRASKLIN •Jak na to? –Monomery se změkčujícím účinkem –Tvrdidla se změkčujícím účinkem – dlouhý alifatický řetězec –Změkčovadla (dibutylftalát, dioktylftalát – změkčovadla známá z použití pro PVC! •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •37 Monomery se změkčujícím účinkem EPOXYESTERY REAKTIVNÍ KOMONOMERY 23 923.jpg •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •38 Reaktivní a nereaktivní ředidla •Nereaktivní •Xylén, směs xylén – butanol •Benzylalkohol, dicyklohexyléter •Reaktivní •Epoxidové pryskyřice s nižším polymeračním stupněm •Epoxyestery – styrén a jiné reaktivní komonomery • • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •39 Plniva pro epoxidy 1 •Proč plniva používáme? •Snížení ceny •Zlepšení vlastností •Anorganická plniva – zvýšení tuhosti •Skleněná tkanina nebo netkaná textilie •UHLÍKOVÁ TKANINA NEBO NETKANÁ TEXTILIE •Slída •Polymerbetony a lité podlahy – neobsahuje (styrén) monomer, jako u nenasycených polyesterových pryskyřic •Organická plniva •Mleté vulkanizáty – potlačení křehkosti •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •40 Plniva pro epoxidy 2 •Problémy s plnivy v epoxidech •Sedimentace > nerovnoměrnost vlastností vertikálně •Adheze plniva k epoxidu > malé zlepšení vlastností •Řešení problémů •Úprava viskozity > problémy s mícháním a rozlivem •Úprava povrchu plniva > vyšší cena plniva •Jedná se o velmi jemný speciálně upravovaný pryžový prach, jehož základem je kombinace přírodního a syntetického kaučuku o velikosti mikro částic 0 – 400 µm (AGP4) a 400 – 800 µm (AGP8). • • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •41 Plniva pro epoxidy 3 •Jedná se o velmi jemný speciálně upravovaný pryžový prach, jehož základem je kombinace přírodního a syntetického kaučuku o velikosti mikro částic 0 – 400 µm (AGP4) a 400 – 800 µm (AGP8). • • • AGP%204%20PT_1kx.jpg EPDM%204_1kx.jpg Plniva pro epoxidy 4 •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •42 Analýza Jednotka Norma Materiály AGP 4 TT**) AGP 8 TT AGP 4 PT AGP 8 PT Kaučuk 1 (NR) [%] ASTM E 1131 35,82 37,83 24,51 24,32 Kaučuk 2 (BR/SBR)*) [%] ASTM E 1131 19,49 18,65 26,88 27,13 Saze [%] ASTM E 1131 28,90 28,82 28,09 28,20 Popelovina [%] ASTM D297-18 7,74 7,15 7,85 8,01 Acetonový extrakt [%] ASTM D297-18 8,05 7,55 12,67 12,34 •*) rozlišení mezi BR a SBR závisí na typu pneumatik použitých pro výrobu AGP, a proto je tato fáze uváděna jako BR/SBR. **) TT označuje AGP vyrobený z nákladních pneumatik (Truck Tires), PT označuje AGP vyrobený z osobních pneumatik (Personal Car Tires). •Tab. 1 - Složení aktivního gumového prachu AGP VÝZTUŽ epoxidu – uhlíkové vlákno •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •43 IMG_0969.JPG • Letadla • Auta • Kola • Lyže • ……… •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •44 POUŽITÍ EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC JEŠTĚ JEDNOU •Výrobce v tuzemsku •SPOLCHEMI Ústí nad Labem, Chs EPOXY •Výrobci ve světě •3M - ScotchCast •Ciba Geigy - Araldit •……… • Výhody EPOXIDOVÝCH PRYSKYŘIC proti jiným lepidlům •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •45 img418.jpg •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •46 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE •Hlavně lepidla na sklo, keramiku, kovy dřevo atd. •Vytvrzování bez vzniku těkavých složek •Malé smrštění •Lze plnit a barvit •Možnost různých rychlostí vytvrzování •Tixitropní vlastnosti použitím např.FUMED SILICA (Sylobloc 44, Sylobloc 45 – Grace Davidson) •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •47 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE 1 •Hlavně lepidla na sklo, keramiku, kovy dřevo atd. –LEPOX RAPID – katalýzy fenolem, ale do nekonečna smrdí fenol –LEPOX METAL– PLNĚNO KOVOVÝM PRÁŠKEM, PRO OPRAVY KOVOVÝCH ČÁSTÍ •Doplňování chybějících částí objektů z kovů, dřeva, kamenné objekty – vždy plněno vhodnou hmotou (kovový prášek, dřevitá moučka, podrcený kámen) – •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •48 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE 2 •Konsolidant pro poškozené porézní předměty – roztok nebo nízkoviskózní pryskyřice •Kopie ve formě odlitků (plněné) •Po plnění kovem lze galvanicky pokovovát • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •49 KONZERVÁTOR & RESTAURÁTOR A EPOXIDOVÉ PRYSKYŘICE 3 •BEZVÝKOPOVÁ oprava potrubí •Vložené potrubí do porušených odvodů odpadních vod – pletený rukáv nasycený epoxidovou pryskyřicí –Nafouknutí teplým vzduchem a vytvrzení za cca. 6 hodin, –Robotické odfrézování uzavřených konců a míst napojení jiných vtoků •BUDEME TO DĚLAT V DOMĚ NA OBILNÍM TRHU, 15 m > cca. 100 000 Kč i s DPH a pomocnými pracemi – • •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •50 Co si můžete udělat ve cvičeních z chemie polymerů C3806 •Úlohu s epoxidy, •Úlohu s nenasycenými polyesterovými pryskyřicemi, •Srovnat si časy gelace •Vliv plniv, •Poměry složek, •………… EPOXIDY – a máme vytvrzeno! •4. 5. 2017 •POLYMERY A PLASTY V PRAXI EPOXIDY_10 - 2017 •51 VernetzteEpoxidharze_svg.png