Epoksi, kullanım amacının ötesinde çok çeşitli uygulamalarda kullanılan bir yapı malzemesidir. Epoksi terimi, elyaf takviyeli polimer kompozitler için orijinal kullanımının ötesinde birçok kullanım için geniş çapta uyarlanmıştır. Bugün, epoksi yapıştırıcılar yerel inşaat malzemeleri mağazalarında satılmaktadır ve epoksi reçine, tezgah veya zemin kaplamaları için bir bağlayıcı olarak kullanılmaktadır. Epoksinin birçok kullanım alanı olmasına rağmen, bu alanlar hala genişlemektedir. Epoksi çeşitleri, kullanıldığı sektörlere ve ürünlere uygun olarak sürekli geliştirilmektedir. Bu yazımızda epoksinin yapısı ve kullanım alanları hakkında bilgiler yer almaktadır.
İçindekiler
Epoksinin kullanıldığı bazı alanlar
Epoksi reçinenin kullanıldığı şeylerden bazıları şunlardır:
• Genel amaçlı yapıştırıcılar
• Çimento ve harçta bağlayıcı malzemeler
• Katı köpükte
• Kaymaz kaplamalarda
• Petrol arama operasyonlarında kumlu yüzeylerin sağlamlaştırılması
• Endüstriyel kaplamalarda
• Depolama ve paketleme ortamında
• Fiberle güçlendirilmiş plastikten
Polimerler veya elyaf takviyeli plastikler alanında, elyafları etkin bir şekilde yerinde tutmak için bir reçine matrisi olarak epoksi kullanılır. Fiberglas, karbon fiber, aramid ve bazalt dahil olmak üzere tüm yaygın takviye fiberleri ile uyumludur.
Elyaf takviyeli epoksi için ortak ürünler
Üretim sürecine göre, yaygın olarak epoksi reçine kullanılarak üretilen ürünler şunlardır:
filaman sarma
Basınçlı kaplar
• Tüpler
• Füze yuvaları
eğlence ekipmanları
pultrüzyon
Tampon çubukları
Ok sütunları
basınçlı kalıp
uçak yedek parçaları
• Kayak ve snowboard
• kaykay tahtası
• Devre kartları
Hazırlık ve otoklav
• Havacılık bileşenleri
Bisiklet lastikleri
Hokey çubukları
vakum pompalama
• Tekneler
Rüzgar türbini kanatları
Belki de bu işlemlerin her ikisi için de aynı epoksi reçinesi kullanılamaz. Epoksiler, istenen uygulama ve üretim süreci için tam olarak ayarlanmıştır. Örneğin, şişen ve kompresyon epoksi reçineleri ısıyla aktive edilirken, infüzyon reçinesi kontur kürleme olabilir ve daha düşük bir viskoziteye sahiptir. Diğer geleneksel ısıyla sertleşen veya termoplastik reçinelerle karşılaştırıldığında, epoksi reçinelerin belirgin avantajları vardır:
• İşleme sırasında düşük çekme
• Mükemmel nem direnci
• Mükemmel kimyasal direnç
• İyi elektriksel özellikler
• Artan mekanik dayanım ve yorgunluk
Şoka dayanıklı
• Uçucu organik bileşik (VOC) içermez
• Uzun geçerlilik
Epoksi reçine kimyası
Epoksiler, reçine molekülünün bir veya daha fazla epoksit grubu içerdiği termoplastik polimer reçineleridir. Kimyası, son kullanım için istenen moleküler ağırlığa veya viskoziteye mükemmel bir şekilde ayarlanabilir. Glisidil epoksi ve glisidil olmayan epoksi olmak üzere iki ana epoksi türü vardır. Glisidil epoksi reçineleri glisidil-amin, glisidil ester veya glisidil eter olarak da tarif edilebilir. Glisidil olmayan epoksi reçineler, alifatik veya sikloalifatik reçinelerdir. En yaygın glisidil epoksi reçinelerinden biri, Bisfenol A (BPA) kullanılarak yapılır ve epiklorohidrin ile reaksiyona sokularak yapılır. Bir diğer sık kullanılan epoksi çeşidi ise Novalac bazlı epoksi reçine olarak bilinmektedir.
Epoksi reçineler, genellikle sertleştirici olarak adlandırılan bir kürleme maddesi eklenerek sertleştirilir. Belki de en yaygın kürleme maddesi türü amin bazlıdır. Reçinenin küçük bir katalizör (%1-3) ilavesiyle katalize edildiği polyester veya vinil ester reçinelerinin aksine, epoksi reçineleri, genellikle çok daha yüksek (sertleştirici) reçine oranında epoksi reçineleri ve termoplastik polimerler eklenerek kürlenebilir. kürleme ajanı
Epoksi reçine modifiye edilebilir ve elyaflara ve sözde B fazına emprenye edilebilir.Epoksi sertleştiricilerde reçine viskozdur, ancak sertleşmez. Bu, önceden hazırlanmış malzeme katmanlarının kesilmesine, istiflenmesine ve bir kalıba yerleştirilmesine olanak tanır. Prepreg daha sonra ısı ve basınç eklenerek sertleştirilebilir ve sertleştirilebilir. Epoksi prepreg ve epoksi B-film erken sertleşmeyi önlemek için düşük sıcaklıkta tutulmalıdır, bu nedenle prepreg kullanan şirketler malzemeyi soğuk tutmak için soğutma veya dondurma ünitelerine yatırım yapmalıdır.
Termoplastik epoksi reçineleri, temel özellikleri ve uygulamaları
Termoset veya termoset reçine, ısı veya radyasyon gibi bir kürleme yöntemi kullanarak sertleşen veya katı bir şekil alan bir polimerdir. Kürleme işlemi, kovalent kimyasal bağlarla çapraz bağlanmış bir polimer ağı oluşturduğundan geri döndürülemez. Isıtıldığında, termoplastiklerin aksine, termosetler sıcaklık termal bozunmanın başladığı noktaya ulaşana kadar katı kalır. Fenolik reçineler, amino reçineler, polyester reçineler, silikon reçineler, epoksi reçineler ve poliüretanlar (polyesterler, vinil esterler, epoksi, bismaleimid, siyanat esterler, poliimidler, fenoller) ısıyla sertleşen reçinelere birkaç örnektir. Bunlar arasında epoksi reçine en yaygın kullanılan malzemelerden biridir. Günümüzde refrakter malzemeler kompozit sentetik ve özel uygulamalarda kullanılmaktadır. Yüksek mukavemeti ve tokluğu (yüksek derecede çapraz bağlanma nedeniyle) nedeniyle, termoplastik epoksi reçineleri hemen hemen her uygulamaya uyarlanabilir.
Epoksi reçinenin kullanım çeşitliliğinin nedenleri
Epoksi, epoksi reçine veya epoksi reçine olarak adlandırılan bu malzeme, bir oksiren veya epoksi halkasının varlığı ile karakterize edilen geniş bir reaktif bileşik grubunu ifade eder. Başka bir şekilde bağlanmış iki karbon atomuna zaten bağlı bir oksijen atomu içeren üç üyeli bir halka ile temsil edilir. Bu nedenle, bu fonksiyonel grubun varlığı, molekülü bir epoksit olarak tanımlar, çünkü moleküler baz büyük ölçüde değişerek farklı epoksi reçine sınıfları oluşturabilir. Başarılılar çünkü aynı kimyasal yöntem kullanılarak üretilebilen çeşitli moleküler yapılar sağlıyorlar. Diğer epoksi reçineler, belirli bir uygulama için istenen özellikleri elde etmek üzere farklı kürleme maddeleri ve düzenleyiciler ile birleştirilebilir. Epoksi reçineler genellikle en az iki aktif hidrojen atomu içeren bileşikler (polifenolik bileşikler, diaminler, amino fenoller, heterosiklik imitler ve amidler, alifatik dioller, vb.) ile epiklorohidrinlerin reaksiyonundan oluşur.
Epoksi reçinelerin temel özellikleri
Epoksi reçinenin ana özellikleri şunları içerir:
Düşük çekme mukavemeti
• Yüksek güç
• Çeşitli yüzeylere mükemmel yapışma
• Etkili elektrik yalıtımı
• Kimyasal, solvent ve direnç
• Düşük maliyet ve düşük toksisite
Epoksi kolayca kürlenir ve çoğu alt tabaka ile uyumludur. Yüzeyleri kolayca ıslatma eğilimindedirler, bu da onları özellikle dokulu uygulamalar için uygun hale getirir. Epoksi reçine, fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirmek için poliüretan veya doymamış polyester gibi çeşitli polimerleri değiştirmek için de kullanılır. Ek olarak, termoplastik epoksilerin özellikleri şunları içerir:
• 90 ila 120 MPa aralığında çekme dayanımı
• 3100 ila 3800 MPa arasında değişen gerilme modülü
• Cam geçiş sıcaklıkları (Tg) 150 ila 220 santigrat derece aralığındadır
Yukarıdaki özelliklere ek olarak, epoksi reçinelerin kırılganlık ve nem hassasiyeti gibi iki önemli dezavantajı vardır.
Epoksi reçinelerin yapısal uygulamalarda kullanımı
Epoksi reçineler, benzersiz kimyasal ve mekanik özellikler dengesi nedeniyle kompozit sentetik uygulamalarda özellikle ilgi çekicidir. Çok yönlülüğüne ek olarak, aşırı işleme için uygundur. En ilginç uygulamalarından bazıları, karmaşık kompozit yapılar üretmek için reçinelerin ve elyafların birleştirildiği havacılık ve eğlence endüstrileridir. Epoksi reçine, döşeme tahtaları, kanallar, dikey ve yatay ankrajlar, kanatlar vb. Ticari ve askeri havacılık uygulamalarında çeşitli metalik olmayan kompozit tasarımlara hitap eder.
Epoksi bileşikleri ayrıca otomobiller, raylar, bisiklet lastikleri, golf sopaları, snowboardlar, yarış arabaları ve müzik aletleri için hafif parçalar üretmek için kullanılır. Bu uygulamalar, sertlik veya elastikiyet için değiştiriciler içeren çoklu epoksi reçineleri veya alev söndürücüler, güç için dolgu maddeleri, renk için pigmentler ve kürleme reaksiyonlarını artıran kürleme katkı maddeleri içeren karmaşık epoksi formülasyonları kullanır. Daha yüksek sıcaklık uygulamaları, çapraz bağ yoğunluğunu artıran ve termal ve kimyasal direnci iyileştiren daha yüksek fonksiyonel reçinelerin kullanılmasıyla geliştirilebilir. Tris (fenil hidroksil) metan (VII) epoksi reçinesi, yüksek performans uygulamalarında kullanılan önemli epoksi reçinelerinden biridir. Yüksek sıcaklıklarda mükemmel sonuçlar verir, bunlardan bazıları şunlardır:
• Fiziksel ve elektriksel özellikler
• Dirençsiz
Formülasyon stabilitesi
• Özelliklerin etkileşimi ve sürdürülmesi
Geri dönüşüm ve biyo-epoksi sistemleri
Epoksi gibi termoset kompozitler, önemli endüstriyel uygulamalara sahip yüksek performanslı malzemelerdir. Bununla birlikte, ısıyla sertleşen katıların ve dolgu maddelerinin geri dönüşümü zordur. Ancak plastiklerin geri dönüştürülebilmesi ve dolayısıyla plastiklerin parçalanıp onarılabilmesi için önemli araştırma ve geliştirmeler yapılmıştır. Bir ölçüde geri dönüştürülebilen epoksi refrakter malzemelerde son zamanlarda bazı gelişmeler var ancak ticari önemi henüz tam olarak anlaşılmış değil. Ayrıca, biyotermal reçine sistemlerindeki gelişmeler, çevresel faydaları nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Biyolojik olarak ekstrakte edilmiş termojeniklerden bazıları şunlardır:
• Doğal olarak yağ bazlı (soya fasulyesi ve keten tohumu gibi)
• İzosorbite dayalı
• Furan bazlı epoksi sistemler
• Fenolik ve polifenolik epoksiler
• Doğal kauçuk epoksit
• Ligninin epoksi türevleri
• Reçine bazlı reçine
Kısaca, epoksi reçineler (EP) termoplastik polimerlerdir, yani sıvı hallerinden modifiye edilmiş bir biçimde kürlenirler ve termoplastikler gibi yeniden eritilemezler. Bu nedenle, termoplastikler genellikle geri dönüştürülebilirken, termoplastikler genellikle değildir. Diğer termal malzemeler arasında polyester, üretan, melamin ve fenolik bulunur. Uygulama alanı çok geniş olup her geçen gün genişlemeye devam eden bir kaplama malzemesidir.
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]