Епоксидна смола

Епоксидната смола е олигомер от епоксидната група, който под въздействието на втвърдител може да образува съединени полимери. Най-разпространените епоксидни смоли са продукти на поликондензация на епихлорохидрин с феноли (предимно с бисфенол A).

Спринцовка с 5-минутно епоксидно лепило, съдържаща отделения за епоксидната смола и за втвърдителя.

Капсулирана хибридна микросхема с епоксидна смола върху печатна платка.

Реакцията на епоксидна смола с полифункционален втвърдител образува реактопласт, често с благоприятни механични свойства и висока топлинна и химична устойчивост. Епоксидните смоли имат широко приложение: метални покрития, употреба в електронни/електрически компоненти, електрически изолатори за високо напрежение, производство на бояджийски четки и лепила.

Свойства

Епоксидните смоли са устойчиви към въздействието на халогените, някои киселини (към силно окисляващите киселини са слабо устойчиви) и основи. Имат висока адхезия към метали. В зависимост от производителя и марката, епоксидната смола може да изглежда като прозрачна течност с жълто-оранжев цвят, напомняща мед, или като кафява твърда маса, приличаща на катран. Течната смола може да има най-различен цвят – от бял и прозрачен до виненочервен.

Чистата, немодифицирана смола има следните свойства:

• модул на еластичност: $E\approx 3000-4500{\frac {\rm {N}}{\rm {{mm}^{2}}}}$;
• якост на опън: $R\approx 80{\frac {\rm {N}}{\rm {{mm}^{2}}}}$;
• плътност: $\rho \approx 1{,}2{\frac {\rm {g}}{\rm {{cm}^{3}}}}$.

Макар при втвърдяване по правилна технология епоксидната смола да се счита за абсолютно безвредна при нормални условия, употребата ѝ е силно ограничена, тъй като по време на втвърдяване в промишлени условия определено количество золна фракция остава в смолата под формата на разтворим остатък. Тя може да причини сериозни здравословни щети, ако се измие с разтворители и попадне в тялото. Когато не се втвърдени, епоксидните смоли са доста токсични и могат също да бъдат вредни.

Получаване

За пръв път епоксидна смола на базата на бисфенол A е получена от швейцарския химик Пиер Кастан през 1936 г.

Епоксидната смола се получава чрез поликондензация на епихлорохидрин с различни органични съединения:

Ценни видове епоксидни смоли се получават чрез каталитично окисляване на ненаситени съединения. Например, циклоалифатни смоли се получават по този начин и са ценни с това, че съвсем не съдържат хидроксилни групи, поради което са високо водоустойчиви и устойчиви към електрическа дъга.

За практическата употреба на епоксидните смоли е нужен втвърдител.. Той може да бъде полифункционален амин или анхидрид. Използват се и катализатори за втвърдяване – Люисова киселина или третични амини. След смесването ѝ с втвърдител, епоксидната смола може да се оформи в твърдо и неразтворимо състояние.

Приложение

Приложенията на материалите на основата на епоксидни смоли са много широки и се считат за много гъвкави. Приложенията включват покрития, лепила и композитни материали като тези, в които се използват армировки от въглеродни влакнаи стъклени влакна (въпреки че полиестер, винилови етери и други термореактивни смоли се използват и за стъклени влакна). Химическият състав на епоксидните смоли и редица налични в търговската мрежа варианти водят до получаване на втвърдяващи се полимери с много широк диапазон от свойства. Те се използват широко в бетонни и циментови системи. Като цяло епоксидните смоли са известни с отличната си адхезия, химическа и термична устойчивост, добри до отлични механични свойства и много добри електроизолационни свойства. Предлагат се версии, които осигуряват висока топлоизолация или топлопроводимост в комбинация с висока електрическа устойчивост за приложения в електрониката.

Епоксидните системи се използват в индустриалното оборудване за производство на форми, мастер модели, слойни материали, отливки, приспособленияи и други помощни средства за индустриалното производство. Този "пластмасов инструмент" замества метала, дървото и други традиционни материали и се стреми да повиши ефективността и да намали общите разходи или времето за изпълнение на много промишлени процеси.

Епоксидните лепила са основна част от клас лепила, наречени "структурни лепила" или "инженерни лепила" (които включват полиуретан, акрил, цианоакрилат и други химични съединения). Тези високоефективни лепила се използват в конструкцията на самолети, автомобили, велосипеди, лодки, стикове за голф, ски, сноубордове и други приложения, при които се изисква високо-якостно свързване.