Varias modificaciones de resina epoxi.

Varias modificaciones de resina epoxi.

La resina epoxi se usa ampliamente en el campo aeroespacial debido a sus excelentes propiedades, como alta resistencia, baja contracción, resistencia a la corrosión e impermeabilización. Puede utilizarse para componentes estructurales de aeronaves, componentes estructurales de naves espaciales y equipos de aviónica. También se puede utilizar para revestimientos de protección térmica de naves espaciales y materiales de prueba química para naves espaciales. Para cumplir con los requisitos de uso de diversos productos de aplicación, han surgido varios métodos de modificación de la resina epoxi, como la modificación del relleno, la modificación del refuerzo de fibra, el endurecimiento del elastómero, la modificación de nanomateriales, la modificación de la resistencia al calor, la modificación del retardante de llama y la modificación fotosensible, etc. Los principiantes a menudo se sienten confundidos por estas diversas modificaciones. No se preocupe, exploremos juntos las diversas modificaciones de la resina epoxi hoy.

Modificación de la resina epoxi

La resina epoxi, como resina termoendurecible, se ha utilizado ampliamente en campos como la construcción, maquinaria, electrónica y electricidad y aeroespacial debido a su excelente aislamiento eléctrico, estabilidad química, adhesión y buena procesabilidad. Sin embargo, este material contiene una gran cantidad de grupos epoxi. Después del curado, la densidad de reticulación es alta, lo que conduce a una mayor tensión interna, fragilidad y resistencia insuficiente al impacto, resistencia al agrietamiento, resistencia a la intemperie y resistencia a la humedad y al calor, lo que limita su aplicación posterior en tecnología de ingeniería.

En los últimos años, con los requisitos cada vez mayores para el rendimiento integral de los materiales de resina epoxi en campos como la unión estructural, encapsulación, materiales reforzados con fibra, laminados y circuitos integrados, como mayor tenacidad, menor tensión interna y excelente resistencia al calor, resistencia al agua y resistencia a la intemperie, la investigación sobre la modificación de la resina epoxi se ha convertido en un tema candente en la industria.

I. Modificación de endurecimiento de la resina epoxi

Para aumentar la dureza de la resina epoxi, el método inicial adoptado por la gente fue agregar algunos plastificantes y suavizantes. Sin embargo, estas sustancias de bajo peso molecular reducirían en gran medida la resistencia al calor, la dureza, el módulo y las propiedades eléctricas del material. Desde la década de 1960, la investigación sobre la modificación del endurecimiento de la resina epoxi se ha llevado a cabo ampliamente tanto a nivel nacional como internacional, con el objetivo de mejorar la tenacidad de la resina epoxi sin reducir significativamente sus propiedades térmicas, módulo y propiedades eléctricas.

1.REndurecimiento de elastómero de goma de resina epoxi

Los elastómeros de caucho utilizados para endurecer la resina epoxi son generalmente polímeros líquidos reactivos con un peso molecular de 1000 a 10000 y tienen grupos funcionales en los grupos terminales o laterales que pueden reaccionar con grupos epoxi.

Los principales tipos de elastómeros de caucho reactivos utilizados para endurecer la resina epoxi incluyen: caucho de butadieno acrilonitrilo terminado en carboxilo, caucho de acrilonitrilo de butadieno terminado en hidroxilo, caucho de polisulfuro, caucho de butadieno acrilonitrilo de carboxilo aleatorio líquido, prepolímero de isocianato de butadieno acrilonitrilo, polibutadieno terminado en hidroxilo, poliéter elastómero, poliuretano elastómero, etc.

En los últimos 10 años, con la aplicación de la tecnología de redes de polímeros interpenetrantes, se han producido nuevos avances en el endurecimiento de la resina epoxi con elastómeros de caucho. La red polimérica interpenetrante de acrilato de polibutilo y resina epoxi sintetizada mediante el método sincrónico ha logrado resultados satisfactorios en la mejora de la tenacidad de la resina epoxi.

2. Endurecimiento de resina termoplástica de resina epoxi

Las principales resinas termoplásticas utilizadas para endurecer la modificación de la resina epoxi son polisulfona, polietersulfona, polietercetona, polieterimida, éter de polifenileno, policarbonato, etc. Estos polímeros son generalmente plásticos de ingeniería con buena resistencia al calor y propiedades mecánicas, y se mezclan con resina epoxi mediante fusión térmica o en solución.

3. Endurecimiento de resina epoxi con polímero hiperramificado

Los polímeros hiperramificados son un nuevo tipo de material polimérico que surgió sólo en los últimos 10 a 15 años. Son una serie de compuestos con un peso molecular en continuo aumento y estructuras similares, obtenidos mediante reacciones repetitivas controladas por pasos con sustancias de bajo peso molecular como puntos de crecimiento. Los polímeros hiperramificados tienen estructuras únicas y buena compatibilidad, baja viscosidad y otras características, por lo que pueden usarse como modificadores de resina epoxi. La aplicación de polímeros hiperramificados en la modificación endurecedora de resina epoxi también tiene las siguientes ventajas:

• La estructura tridimensional esférica de los polímeros hiperramificados puede reducir la tasa de contracción de los productos de curado epoxi.

• Los grupos terminales activos de polímeros hiperramificados pueden participar directamente en la reacción de curado para formar una estructura de red tridimensional, y los numerosos grupos funcionales terminales pueden acelerar la velocidad de curado.

• El tamaño y la estructura esférica de los polímeros hiperramificados eliminan el efecto dañino de filtración de partículas observado en otros sistemas de endurecimiento tradicionales, desempeñando un papel de endurecimiento interno.

4. Endurecimiento de polímeros estructurados núcleo-carcasa de resina epoxi

Los polímeros estructurados núcleo-cubierta se refieren a una clase de partículas compuestas de polímeros obtenidas mediante polimerización en emulsión de dos o más monómeros. El interior y el exterior de las partículas están enriquecidos con diferentes componentes, mostrando una estructura especial de doble o multicapa. El núcleo y la cáscara tienen funciones diferentes. Al controlar el tamaño de las partículas y cambiar la composición del polímero para modificar la resina epoxi, se puede reducir la tensión interna, se puede mejorar la fuerza de adhesión y la resistencia al impacto y se puede lograr un efecto de endurecimiento significativo.

II. Modificación de la resistencia a la humedad y al calor.

Para mejorar la resistencia a la humedad y al calor de la resina epoxi, es necesario reducir el número de grupos polares en la estructura molecular de la matriz de la resina, disminuyendo así la interacción entre la matriz de la resina y el agua, lo que a su vez reduce la tasa de absorción de agua de la resina. matriz. Además, optimizar el proceso de moldeo de materiales compuestos para minimizar la formación de microhuecos, microfisuras y volumen libre durante el proceso de moldeo también puede mejorar su resistencia a la humedad y al calor. Los medios más importantes para mejorar la resistencia al calor son aumentar el grado de reticulación e introducir grupos resistentes al calor, como grupos imino, isocianato y oxazolidinona, así como formar redes poliméricas interpenetrantes. El uso de resina de anilina difenil éter que contiene grupos amino terminales como agente de curado para modificar la resina epoxi da como resultado materiales compuestos con altas temperaturas de descomposición inicial en el aire y buena resistencia a la humedad y al calor.

III. Modificación del retardo de llama

La resina epoxi tiene un retardo de llama deficiente. Para mejorar su retardo de llama, normalmente se introducen en la resina epoxi halógenos, nitrógeno, fósforo, boro y silicio, que son elementos retardantes de llama. Estos elementos se pueden introducir usando agentes de curado retardantes de llama, tales como aquellos que contienen halógenos, fósforo, boro y silicio, para curar la resina epoxi, o modificando estructuralmente la resina epoxi para incorporar elementos retardantes de llama dentro de su estructura molecular. La resina epoxi fenólica bromada puede servir como retardante de llama reactivo para las resinas epoxi utilizadas en materiales de encapsulación.

Por ejemplo, la pasta de fósforo rojo RP-EP de resina epoxi de YINSU Flame Retardant Company es un producto retardante de llama de alto rendimiento. Este producto presenta una alta eficiencia retardante de llama, una baja cantidad de adición y un bajo costo. Su forma de pasta facilita el procesamiento y la operación, elimina la contaminación por polvo y garantiza un uso seguro. Con un tamaño de partícula fino (D50 que alcanza una malla de 2500), tiene un impacto mínimo en la suavidad de la superficie del producto terminado. Además, no contiene halógenos y es respetuoso con el medio ambiente, cumpliendo las normativas RoHS y REACH.

IV. Modificación de fluoración

La modificación por fluoración de la resina epoxi tiene como objetivo optimizar sus propiedades mediante la adición de átomos de flúor o grupos fluorados, incluida la mejora de la resistencia al calor, la resistencia a la corrosión, la hidrofobicidad, la resistencia a la humedad, las propiedades dieléctricas, la resistencia a la contaminación, el retardo de llama y las propiedades mecánicas. Estos materiales modificados, debido a su excelente resistencia al calor, resistencia a la corrosión y características de baja fricción, se utilizan ampliamente en campos especiales como paneles solares aeroespaciales, revestimientos para barcos y adhesivos de fibra óptica.

Dado que los átomos de flúor tienen una alta electronegatividad y forman fuertes enlaces con los átomos de carbono, y existe una repulsión significativa entre los átomos de flúor, lo que dificulta la rotación interna de los enlaces moleculares, las resinas epoxi fluoradas exhiben una excelente resistencia a la corrosión, aislamiento eléctrico, hidrofobicidad y anti. -propiedades contaminantes, y tienen buena humectabilidad para los adherentes. El 9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfafenantreno-10-óxido (DOPO) como nuevo monómero modificador retardante de llama ha entrado en aplicación práctica. La reacción de DOPO con resina epoxi de bisfenol A produce una resina epoxi que contiene fósforo, que se ve favorecida por su excelente rendimiento retardante de llama y su respeto al medio ambiente.

La síntesis de resinas epoxi fluoradas incluye principalmente cuatro métodos:

• Método de polimerización de monómeros: Se trata de la polimerización de monómeros fluorados para preparar resinas epoxi fluoradas. Por ejemplo, Rao Jianbo y otros sintetizaron un nuevo tipo de resina epoxi fluorada adecuada para recubrimientos, que mostró una buena resistencia a la corrosión y determinó las condiciones óptimas de reacción.

• Método de introducción de fluoruro: También conocido como método de injerto, utiliza modificadores fluorados para injertar con resinas epoxi. Algunos investigadores sintetizaron un nuevo tipo de agente de curado epoxi fluorado que, después de reaccionar con la resina epoxi, produjo adhesivos con alta fuerza de unión a temperatura ambiente y baja absorción de agua.

• Método de mezcla física: Esto implica mezclar directamente polímeros fluorados o aditivos en resinas epoxi. Algunos investigadores mejoraron las propiedades interfaciales y mecánicas de las resinas epoxi mezclando resina epoxi fluorada con tetraglicidil-4,4'-diaminodifenilmetano.

• Método de fluoración directa: Esto implica introducir directamente átomos de flúor o grupos fluorados en la cadena molecular de la resina epoxi por medios químicos. Algunos investigadores lograron la modificación por fluoración de resinas epoxi utilizando tecnología de plasma de baja temperatura, mejorando sus propiedades superficiales.

Después de la modificación por fluoración, la tensión superficial de las resinas epoxi se reduce, lo que mejora la hidrofobicidad y la resistencia a la contaminación. La estructura molecular se vuelve más compacta, mejorando la resistencia a la corrosión y al calor. El índice de refracción es ajustable, lo que lo hace adecuado para adhesivos ópticos. Se mejoran las propiedades dieléctricas, lo que lo hace adecuado para materiales de aislamiento eléctricos y electrónicos. Aunque las resinas epoxi fluoradas son más caras, sus métodos de síntesis se están desarrollando hacia el respeto al medio ambiente y la rentabilidad, y se utilizan principalmente en campos con requisitos de alto rendimiento.

v. Modificación de fósforo

La modificación con fósforo, como tendencia principal en el retardo de llama epoxi, dota a los sistemas de resina epoxi con excelentes propiedades retardantes de llama a través de sus características retardantes de llama y de aumento de carbón tanto en la fase gaseosa como en la fase condensada. En comparación con los compuestos halogenados, las resinas epoxi modificadas con fósforo liberan mucho menos humo y gases nocivos durante la combustión. Los elementos de fósforo se pueden incorporar eficazmente a las resinas epoxi a través de sistemas epoxi que contienen fósforo.

Algunos investigadores han desarrollado resinas epoxi cicloalifáticas difuncionales y trifuncionales que contienen fósforo. Estas resinas exhiben altas temperaturas de transición vítrea, excelente reprocesabilidad, alto módulo mecánico y propiedades retardantes de llama libres de halógenos, lo que las hace adecuadas para los campos de envasado optoelectrónico y microelectrónico respetuosos con el medio ambiente. El aumento de la alta temperatura de transición vítrea asegura las propiedades mecánicas y la estabilidad del material en ambientes de alta temperatura.

Un investigador sintetizó 10-(2,5-dihidroxifenil)-9,10-dihidro-9-oxa-10-fosfafenantreno-10-óxido (DHPDOPO), un compuesto orgánico de fósforo que muestra buenas propiedades retardantes de llama. Cuando se utilizan resinas epoxi que contienen fósforo junto con agentes de curado que contienen nitrógeno, como novolac, melamina fenólica y diciandiamida, sus propiedades retardantes de llama mejoran aún más.

Los investigadores han desarrollado una resina epoxi de silicona que contiene fósforo. Esta resina mantiene una excelente estabilidad térmica, altas propiedades mecánicas y retardo de llama a temperaturas superiores a 400 °C. La resina se prepara utilizando fosfato de triamonio, polisiloxano funcionalizado con epoxi y resina epoxi de bisfenol-F como materias primas, con DDM como agente de curado.

La introducción de compuestos de fósforo y su acción sinérgica con otros elementos mejora significativamente la estabilidad térmica, las propiedades mecánicas y las propiedades ignífugas de las resinas epoxi, abriendo amplias perspectivas para su aplicación en el campo de los retardantes de llama de alto rendimiento y respetuosos con el medio ambiente. materiales.

VI. Modificación del silicio

El silicio, como retardante de llama respetuoso con el medio ambiente, puede mejorar eficazmente el rendimiento retardante de llama de las resinas epoxi.

Existen dos métodos principales para preparar este tipo de resinas:

• Reacciones de esterificación y eterificación: Mediante reacciones de esterificación y eterificación de alcoxisilanos con éteres glicidílicos o reacciones de condensación de siloxanos con epiclorhidrina.

• Hidrosililación de silano: Desde la perspectiva del mecanismo de reacción, estos dos métodos pueden clasificarse como mezcla física y modificación de copolímero de injerto. Las resinas preparadas mediante estas técnicas combinan las características de las resinas de silicona y epoxi.

Algunos investigadores utilizaron epóxidos o prepolímeros que contienen silicio junto con agentes de curado de 4,4'-diaminodifenilmetano para preparar resinas epoxi con diferentes contenidos de silicio. En comparación con las resinas epoxi tradicionales, los compuestos a base de silicio muestran una mayor reactividad con los agentes de curado de aminas. A medida que aumenta el contenido de silicio, la temperatura de transición vítrea del material disminuye moderadamente y la temperatura de descomposición térmica inicial se reduce, pero aumenta la proporción de residuos de carbón durante la pirólisis. La adición de silicio mejora significativamente el retardo de llama de las resinas epoxi, como lo demuestra su mayor índice límite de oxígeno (valor LOI).

Algunos investigadores sintetizaron resina epoxi de silicona (SiE) mediante la hidrólisis y condensación de 2-(3,4-epoxi ciclohexilmetil)etiltrimetoxisilano (EMDS) y su copolicondensación con dimetildimetoxisilano. En comparación con los materiales de encapsulación de LED comerciales (resina epoxi CEL-2021P), la resina SiE curada exhibe una estabilidad térmica y resistencia al calor y a los rayos UV superiores. El valor de epoxi tiene un impacto significativo en las propiedades termomecánicas, el envejecimiento térmico y el rendimiento de envejecimiento UV de la resina de SiE curada. A medida que disminuye el valor de epoxi, aumenta la flexibilidad de la resina epoxi, mientras que la resina con un valor de epoxi apropiado muestra la mayor resistencia al calor y a los rayos UV.

VII. Modificación química

Al alterar la estructura de las resinas epoxi e introducir ciertos grupos químicos en las moléculas de la resina epoxi, se puede mejorar el rendimiento de las resinas epoxi y ampliar su rango de aplicación. Por ejemplo, al hacer reaccionar ácido acrílico o metacrílico con algunos grupos epoxi en resinas epoxi, se introducen dobles enlaces carbono-carbono mientras se retienen algunos grupos epoxi en la molécula. Esta modificación confiere a la resina epoxi características fotosensibles y algunas de las excelentes propiedades de las resinas epoxi. Alternativamente, introduciendo grupos hidrófilos en la molécula, las resinas epoxi pueden modificarse para convertirse en resinas epoxi a base de agua, dando a las resinas epoxi modificadas dispersabilidad en agua.

En conclusión, la resina epoxi, una resina termoestable típica, se usa ampliamente en campos como el aeroespacial, la fabricación de automóviles, la electrónica y la construcción debido a su alta estabilidad térmica, buena resistencia al calor y excelentes propiedades mecánicas. Su principal característica es que no produce radicales libres durante el curado. Estas modificaciones tienen como objetivo mejorar el rendimiento de la resina epoxi y ampliar su rango de aplicación.

Para satisfacer las necesidades de retardantes de llama de la resina epoxi en el campo de alto rendimiento, Yinsu Flame Retardant Company ha innovado, desarrollado y lanzado continuamente una serie de retardantes de llama de resina epoxi profesionales, incluidos el epoxi bromado, la pasta de fósforo rojo de resina epoxi y el bromo. retardante de llama de antimonio. Estos productos pueden mantener eficazmente sus propiedades mecánicas y su estabilidad al tiempo que mejoran las propiedades retardantes de llama del material. Se utilizan ampliamente en la electrónica, la aeroespacial y otras industrias de alto nivel, convirtiéndose en una opción ideal en la industria. Estamos comprometidos a brindar a los clientes soluciones más seguras y respetuosas con el medio ambiente y a promover el progreso tecnológico y el desarrollo de aplicaciones de materiales de resina epoxi.