تعديلات مختلفة على راتنجات الايبوكسي

تعديلات مختلفة على راتنجات الايبوكسي

يستخدم راتنجات الايبوكسي على نطاق واسع في مجال الطيران بسبب خصائصه الممتازة مثل القوة العالية والانكماش المنخفض ومقاومة التآكل والعزل المائي. ويمكن استخدامه للمكونات الهيكلية للطائرات، والمكونات الهيكلية للمركبات الفضائية، ومعدات إلكترونيات الطيران. ويمكن استخدامه أيضًا لطلاءات الحماية الحرارية للمركبات الفضائية ومواد الاختبار الكيميائي للمركبات الفضائية. من أجل تلبية متطلبات الاستخدام لمختلف منتجات التطبيقات، ظهرت طرق تعديل مختلفة لراتنجات الايبوكسي، مثل تعديل الحشو، وتعديل تقوية الألياف، وتشديد المطاط الصناعي، وتعديل المواد النانوية، وتعديل مقاومة الحرارة، وتعديل مثبطات اللهب، وتعديل الحساس للضوء، وما إلى ذلك. غالبًا ما يتم الخلط بين المبتدئين بسبب هذه التعديلات المختلفة. لا تقلق، فلنستكشف التعديلات المختلفة لراتنجات الإيبوكسي معًا اليوم.

تعديل راتنجات الايبوكسي

تم استخدام راتنجات الإيبوكسي، باعتبارها راتنجات بالحرارة، على نطاق واسع في مجالات مثل البناء والآلات والإلكترونيات والكهرباء والفضاء بسبب عزلها الكهربائي الممتاز، والاستقرار الكيميائي، والالتصاق، وقابلية المعالجة الجيدة. ومع ذلك، تحتوي هذه المادة على عدد كبير من مجموعات الايبوكسي. بعد المعالجة، تكون كثافة الارتباط المتقاطع عالية، مما يؤدي إلى زيادة الضغط الداخلي، والهشاشة، وعدم كفاية مقاومة الصدمات، ومقاومة الشقوق، ومقاومة الطقس، ومقاومة الرطوبة والحرارة، مما يحد من تطبيقها الإضافي في التكنولوجيا الهندسية.

في السنوات الأخيرة، مع تزايد المتطلبات للأداء الشامل لمواد راتنجات الايبوكسي في مجالات مثل الترابط الهيكلي، والتغليف، والمواد المقواة بالألياف، والصفائح، والدوائر المتكاملة، مثل المتانة الأعلى، والإجهاد الداخلي المنخفض، والمقاومة الممتازة للحرارة، مقاومة الماء، ومقاومة الطقس، أصبح البحث عن تعديل راتنجات الايبوكسي موضوعا ساخنا في الصناعة.

أنا. تعديل تشديد راتنجات الايبوكسي

من أجل زيادة صلابة راتنجات الايبوكسي، كانت الطريقة الأولية التي اعتمدها الناس هي إضافة بعض الملدنات والملينات. ومع ذلك، فإن هذه المواد ذات الجزيئات المنخفضة من شأنها أن تقلل بشكل كبير من مقاومة المادة للحرارة، والصلابة، والمعامل، والخواص الكهربائية. منذ الستينيات، تم إجراء الأبحاث حول تعديل تشديد راتنجات الإيبوكسي على نطاق واسع محليًا ودوليًا، بهدف تحسين صلابة راتنجات الإيبوكسي دون تقليل خصائصه الحرارية ومعامله وخواصه الكهربائية بشكل كبير.

1. رتشديد المطاط الصناعي من راتنجات الايبوكسي

إن اللدائن المطاطية المستخدمة في تقوية راتنجات الإيبوكسي هي بشكل عام بوليمرات سائلة تفاعلية بوزن جزيئي يتراوح من 1000 إلى 10000، ولها مجموعات وظيفية في الأطراف أو المجموعات الجانبية التي يمكن أن تتفاعل مع مجموعات الإيبوكسي.

تشمل الأنواع الرئيسية من اللدائن المطاطية التفاعلية المستخدمة في تقوية راتنجات الإيبوكسي ما يلي: مطاط أكريلونيتريل البيوتادين المنتهي بالكربوكسيل، مطاط أكريلونيتريل البيوتادين المنتهي بالهيدروكسيل، مطاط متعدد الكبريتيد، مطاط أكريلونيتريل بوتادين الكربوكسيل العشوائي السائل، بوليمر بوتادين أكريلونيتريل-أيزوسيانات المنتهي بالهيدروكسيل، بولي إيثر. المطاط الصناعي، المطاط الصناعي البولي يوريثين، الخ.

في السنوات العشر الماضية، مع تطبيق تكنولوجيا شبكة البوليمر المتداخلة، حدث تطور جديد في تقوية راتنجات الايبوكسي باستخدام اللدائن المطاطية. حققت شبكة البوليمر المتداخلة المكونة من بولي بوتيل أكريليت وراتنج الإيبوكسي التي تم تصنيعها بالطريقة المتزامنة نتائج مرضية في تحسين صلابة راتنجات الإيبوكسي.

2. تشديد الراتنج بالحرارة من راتنجات الايبوكسي

راتنجات اللدائن الحرارية الرئيسية المستخدمة في تشديد تعديل راتنجات الايبوكسي هي بولي سلفون، بولي إيثرسولفون، بولي إيثركيتون، بولي إيثيريميد، إيثر بولي فينيلين، بولي كربونات، إلخ. هذه البوليمرات بشكل عام عبارة عن لدائن هندسية ذات مقاومة جيدة للحرارة وخواص ميكانيكية، ويتم خلطها إما في راتنجات الإيبوكسي بواسطة ذوبان حراري أو في محلول.

3. تشديد البوليمر المفرط الامتياز لراتنجات الايبوكسي

البوليمرات مفرطة التفرع هي نوع جديد من مواد البوليمر التي ظهرت فقط في السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية. وهي عبارة عن سلسلة من المركبات ذات الوزن الجزيئي المتزايد باستمرار والهياكل المماثلة، والتي يتم الحصول عليها من خلال تفاعلات متكررة يتم التحكم فيها تدريجيًا مع مواد منخفضة الجزيئات كنقاط نمو. البوليمرات مفرطة التفرع لها هياكل فريدة وتوافق جيد، ولزوجة منخفضة، وخصائص أخرى، لذلك يمكن استخدامها كمعدلات لراتنجات الإيبوكسي. إن تطبيق البوليمرات مفرطة الامتياز في تعديل تشديد راتنجات الايبوكسي له أيضًا المزايا التالية:

• يمكن للهيكل الكروي ثلاثي الأبعاد للبوليمرات مفرطة الامتياز أن يقلل من معدل انكماش منتجات معالجة الإيبوكسي.

• يمكن للمجموعات الطرفية النشطة من البوليمرات مفرطة الامتياز أن تشارك بشكل مباشر في تفاعل المعالجة لتشكيل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد، ويمكن للمجموعات الوظيفية الطرفية العديدة تسريع سرعة المعالجة.

• يعمل الحجم والبنية الكروية للبوليمرات مفرطة التفرع على التخلص من تأثير ترشيح الجسيمات الضارة الذي لوحظ في أنظمة التقوية التقليدية الأخرى، مما يؤدي إلى دور التقوية الداخلية.

4. تشديد البوليمر الهيكلي الأساسي لراتنجات الايبوكسي

تشير البوليمرات ذات البنية الأساسية إلى فئة من جزيئات البوليمر المركبة التي تم الحصول عليها عن طريق بلمرة مستحلب لاثنين أو أكثر من المونومرات. يتم إثراء الأجزاء الداخلية والخارجية للجسيمات بمكونات مختلفة، مما يظهر بنية خاصة مزدوجة الطبقة أو متعددة الطبقات. النواة والقشرة لهما وظائف مختلفة. من خلال التحكم في حجم الجسيمات وتغيير تركيبة البوليمر لتعديل راتنجات الإيبوكسي، يمكن تقليل الضغط الداخلي، ويمكن تحسين قوة الالتصاق ومقاومة الصدمات، ويمكن تحقيق تأثير تشديد كبير.

ثانيا. تعديل مقاومة الرطوبة والحرارة

لتعزيز مقاومة الرطوبة والحرارة لراتنجات الايبوكسي، من الضروري تقليل عدد المجموعات القطبية في البنية الجزيئية لمصفوفة الراتنج، وبالتالي تقليل التفاعل بين مصفوفة الراتنج والماء، مما يؤدي بدوره إلى تقليل معدل امتصاص الماء للراتنج مصفوفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تحسين عملية قولبة المواد المركبة لتقليل تكوين الفراغات الدقيقة والشقوق الدقيقة والحجم الحر أثناء عملية القولبة يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تحسين مقاومتها للرطوبة والحرارة. إن زيادة درجة التشابك وإدخال مجموعات مقاومة للحرارة مثل مجموعات إيمينو وإيزوسيانات وأوكسازوليدينون، وكذلك تشكيل شبكات بوليمر متداخلة، هي أهم وسائل تحسين مقاومة الحرارة. إن استخدام راتنجات الأنيلين ثنائي فينيل الأثير التي تحتوي على مجموعات أمينية طرفية كعامل معالجة لتعديل راتنجات الإيبوكسي يؤدي إلى مواد مركبة ذات درجات حرارة تحلل أولية عالية في الهواء ومقاومة جيدة للرطوبة والحرارة.

ثالثا. تعديل مثبطات اللهب

راتنجات الايبوكسي لديها مثبطات اللهب ضعيفة. لتحسين تثبيط اللهب، يتم عادةً إدخال الهالوجينات والنيتروجين والفوسفور والبورون والسيليكون، وهي عناصر مثبطة للهب، في راتنجات الإيبوكسي. يمكن إدخال هذه العناصر باستخدام عوامل معالجة مثبطات اللهب، مثل تلك التي تحتوي على الهالوجينات والفوسفور والبورون والسيليكون، لمعالجة راتنجات الإيبوكسي، أو عن طريق التعديل الهيكلي لراتنجات الإيبوكسي لدمج عناصر مثبطات اللهب داخل بنيتها الجزيئية. راتنجات الايبوكسي الفينولية المبرومة يمكن أن تكون بمثابة مثبطات لهب تفاعلية لراتنجات الايبوكسي المستخدمة في مواد التغليف.

على سبيل المثال، يعتبر معجون الفوسفور الأحمر RP-EP من شركة YINSU Flame Retardant Company منتجًا عالي الأداء لمثبطات اللهب. يتميز هذا المنتج بكفاءة عالية في مقاومة اللهب، وكمية إضافة منخفضة، وتكلفة منخفضة. إن شكل المعجون الخاص به يسهل المعالجة والتشغيل، ويزيل تلوث الغبار، ويضمن الاستخدام الآمن. بفضل حجم الجسيمات الدقيقة (يصل D50 إلى 2500 شبكة)، يكون له تأثير ضئيل على نعومة سطح المنتج النهائي. علاوة على ذلك، فهو خالي من الهالوجين وصديق للبيئة، ويتوافق مع لوائح RoHS وREACH.

رابعا. تعديل الفلورة

يهدف تعديل فلورة راتنجات الإيبوكسي إلى تحسين خصائصه عن طريق إضافة ذرات الفلور أو مجموعات مفلورة، بما في ذلك تعزيز مقاومة الحرارة، ومقاومة التآكل، والكارهة للماء، ومقاومة الرطوبة، وخصائص العزل الكهربائي، ومقاومة التلوث، وتثبيط اللهب، والخواص الميكانيكية. هذه المواد المعدلة، بسبب مقاومتها الممتازة للحرارة، ومقاومتها للتآكل، وخصائص الاحتكاك المنخفضة، تستخدم على نطاق واسع في مجالات خاصة مثل الألواح الشمسية الفضائية، وطلاءات السفن، والمواد اللاصقة للألياف الضوئية.

نظرًا لأن ذرات الفلور لها سالبية كهربية عالية وتشكل روابط قوية مع ذرات الكربون، وهناك تنافر كبير بين ذرات الفلور، مما يجعل الدوران الداخلي للروابط الجزيئية صعبًا، فإن راتنجات الإيبوكسي المفلورة تظهر مقاومة ممتازة للتآكل، وعزلًا كهربائيًا، وكراهية للماء، ومضادة للتآكل. -خصائص التلوث، ولها قابلية جيدة للبلل للمواد الملتصقة. 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxyde (DOPO) كمونومر تعديل مثبطات اللهب الجديد قد دخل في التطبيق العملي. ينتج عن تفاعل DOPO مع راتنجات الإيبوكسي ثنائي الفينول A راتنجات إيبوكسي تحتوي على الفوسفور، والتي يفضلها لأدائها الممتاز في مقاومة اللهب وملاءمتها للبيئة.

يتضمن تصنيع راتنجات الايبوكسي المفلورة بشكل رئيسي أربع طرق:

• طريقة بلمرة المونومر: يتضمن ذلك بلمرة المونومرات المفلورة لتحضير راتنجات الإيبوكسي المفلورة. على سبيل المثال، قام راو جيانبو وآخرون بتصنيع نوع جديد من راتنجات الإيبوكسي المفلورة المناسبة للطلاءات، والتي أظهرت مقاومة جيدة للتآكل وحدد ظروف التفاعل المثلى.

• طريقة إدخال الفلورايد: تُعرف أيضًا باسم طريقة التطعيم، وتستخدم معدلات مفلورة للتطعيم براتنجات الإيبوكسي. قام بعض الباحثين بتصنيع نوع جديد من عوامل المعالجة الإيبوكسي المفلورة، والتي، بعد التفاعل مع راتنجات الإيبوكسي، أنتجت مواد لاصقة ذات قوة ترابط عالية في درجة حرارة الغرفة وامتصاص منخفض للماء.

• طريقة المزج المادي: يتضمن ذلك خلط البوليمرات أو المواد المضافة المفلورة مباشرة في راتنجات الإيبوكسي. قام بعض الباحثين بتحسين الخواص البينية والميكانيكية لراتنجات الإيبوكسي عن طريق مزج راتنجات الإيبوكسي المفلورة مع رباعي جليسيديل -4،4'-ثنائي أمينوديفينيل ميثان.

• طريقة الفلورة المباشرة: يتضمن ذلك إدخال ذرات الفلور أو المجموعات المفلورة مباشرة إلى السلسلة الجزيئية لراتنجات الإيبوكسي من خلال الوسائل الكيميائية. حقق بعض الباحثين تعديل فلورة راتنجات الايبوكسي باستخدام تكنولوجيا البلازما ذات درجة الحرارة المنخفضة، مما أدى إلى تحسين خصائص سطحها.

بعد تعديل الفلورة، يتم تقليل التوتر السطحي لراتنجات الإيبوكسي، مما يعزز الكارهة للماء ومقاومة التلوث. يصبح الهيكل الجزيئي أكثر إحكاما، مما يحسن مقاومة التآكل ومقاومة الحرارة. معامل الانكسار قابل للتعديل، مما يجعله مناسبًا للمواد اللاصقة البصرية. يتم تعزيز خصائص العزل الكهربائي، مما يجعلها مناسبة للمواد العازلة الإلكترونية والكهربائية. على الرغم من أن راتنجات الايبوكسي المفلورة أكثر تكلفة، إلا أن طرق تركيبها تتطور نحو الصداقة البيئية والفعالية من حيث التكلفة، وتستخدم بشكل رئيسي في المجالات ذات المتطلبات عالية الأداء .

V. تعديل الفوسفور

تعديل الفوسفور، باعتباره الاتجاه السائد في مثبطات اللهب الإيبوكسي، يمنح أنظمة راتنجات الإيبوكسي خصائص مثبطة للهب ممتازة من خلال خصائص مثبطات اللهب وزيادة الفحم في كل من الطور الغازي والمرحلة المكثفة. بالمقارنة مع المركبات المهلجنة، تطلق راتنجات الإيبوكسي المعدلة بالفوسفور دخانًا وغازات ضارة أقل بكثير أثناء الاحتراق. يمكن دمج عناصر الفوسفور بشكل فعال في راتنجات الايبوكسي من خلال أنظمة الايبوكسي المحتوية على الفوسفور.

قام بعض الباحثين بتطوير راتنجات إيبوكسي حلقية أليفاتية ثنائية الوظيفة وثلاثية الوظائف تحتوي على الفوسفور. تتميز هذه الراتنجات بدرجات حرارة تزجج عالية، وقابلية إعادة معالجة ممتازة، ومعامل ميكانيكي عالي، وخصائص مثبطات اللهب خالية من الهالوجين، مما يجعلها مناسبة لمجالات التغليف الإلكترونية الضوئية والإلكترونية الدقيقة الصديقة للبيئة. تضمن الزيادة في درجة حرارة التزجج العالية الخواص الميكانيكية واستقرار المادة في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.

قام أحد الباحثين بتصنيع 10- (2،5-ثنائي هيدروكسي فينيل) -9، 10-ثنائي هيدرو-9-أوكسا-10-فوسفافينانثرين-10-أكسيد (DHPDOPO)، وهو مركب فوسفور عضوي، والذي يظهر خصائص جيدة لمثبطات اللهب. عندما يتم استخدام راتنجات الإيبوكسي المحتوية على الفوسفور بالتزامن مع عوامل المعالجة المحتوية على النيتروجين مثل نوفولاك، والميلامين الفينولي، وديسياندياميد، يتم تعزيز خصائصها المقاومة للهب بشكل أكبر.

قام الباحثون بتطوير راتنج إيبوكسي السيليكون المحتوي على الفوسفور. يحافظ هذا الراتنج على ثبات حراري ممتاز، وخصائص ميكانيكية عالية، ومثبطات اللهب عند درجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية. يتم تحضير الراتينج باستخدام فوسفات ثلاثي الأمونيوم، والبوليسيلوكسان متعدد الوظائف الإيبوكسي، وراتنج الإيبوكسي ثنائي الفينول-F كمواد خام، مع DDM كعامل علاج.

يؤدي إدخال مركبات الفوسفور وعملها التآزري مع العناصر الأخرى إلى تحسين كبير في الاستقرار الحراري والخواص الميكانيكية وخصائص مثبطات اللهب لراتنجات الإيبوكسي، مما يفتح آفاقًا واسعة لتطبيقها في مجال مثبطات اللهب عالية الأداء وصديقة للبيئة. مواد.

سادسا. تعديل السيليكون

يمكن للسيليكون، باعتباره مثبطًا للهب صديقًا للبيئة، أن يعزز بشكل فعال أداء مثبطات اللهب لراتنجات الإيبوكسي.

هناك طريقتان رئيسيتان لإعداد هذه الراتنجات:

• تفاعلات الأسترة والأثير: من خلال تفاعلات الأسترة والأثرة للألكوكيسيلان مع إيثرات الجليسيديل أو تفاعلات تكثيف السيلوكسانات مع الإبيكلوروهيدرين.

• التحلل المائي للسيلان: من منظور آلية التفاعل، يمكن تصنيف هاتين الطريقتين على أنهما مزج فيزيائي وتعديل كوبوليمر الكسب غير المشروع. تجمع الراتنجات المحضرة باستخدام هذه التقنيات بين خصائص راتنجات السيليكون والإيبوكسي.

استخدم بعض الباحثين الإيبوكسيدات أو البوليمرات المسبقة المحتوية على السيليكون مع عوامل المعالجة 4,4'-ثنائي أمينوديفينيل ميثان لتحضير راتنجات الإيبوكسي بمحتويات مختلفة من السيليكون. بالمقارنة مع راتنجات الايبوكسي التقليدية، تظهر المركبات القائمة على السيليكون تفاعلًا أعلى مع عوامل المعالجة الأمينية. مع زيادة محتوى السيليكون، تنخفض درجة حرارة التزجج للمادة بشكل معتدل، وتنخفض درجة حرارة التحلل الحراري الأولي، لكن نسبة بقايا الفحم أثناء الانحلال الحراري تزيد. تؤدي إضافة السيليكون إلى تعزيز تثبيط اللهب لراتنجات الإيبوكسي بشكل كبير، كما يتضح من ارتفاع مؤشر الأكسجين المحدد (قيمة خطاب النوايا).

قام بعض الباحثين بتصنيع راتنجات السيليكون والإيبوكسي (SiE) من خلال التحلل المائي والتكثيف لـ 2- (3،4-إيبوكسي سيكلوهيكسيل ميثيل) إيثيل تريميثوكسيسيلان (EMDS) وتكثيفه المشترك مع ثنائي ميثيل ثنائي ميثوكسيسيلان. بالمقارنة مع مواد تغليف LED التجارية (راتنجات الإيبوكسي CEL-2021P)، يُظهر راتنج SiE المعالج ثباتًا حراريًا فائقًا ومقاومة للحرارة والأشعة فوق البنفسجية. قيمة الايبوكسي لها تأثير كبير على الخواص الميكانيكية الحرارية، والشيخوخة الحرارية، وأداء الشيخوخة فوق البنفسجية لراتنج SiE المعالج. ومع انخفاض قيمة الإيبوكسي، تزداد مرونة راتنجات الإيبوكسي، بينما يظهر الراتينج ذو قيمة إيبوكسي مناسبة أعلى مقاومة للحرارة والأشعة فوق البنفسجية.

سابعا. التعديل الكيميائي

من خلال تغيير هيكل راتنجات الايبوكسي وإدخال مجموعات كيميائية معينة في جزيئات راتنجات الايبوكسي، يمكن تحسين أداء راتنجات الايبوكسي ويمكن توسيع نطاق تطبيقها. على سبيل المثال، من خلال تفاعل حمض الأكريليك أو الميثاكريليك مع بعض مجموعات الإيبوكسي في راتنجات الإيبوكسي، يتم إدخال روابط كربون-كربون مزدوجة مع الاحتفاظ ببعض مجموعات الإيبوكسي في الجزيء. يمنح هذا التعديل راتنجات الإيبوكسي خصائص حساسة للضوء وبعض الخصائص الممتازة لراتنجات الإيبوكسي. وبدلاً من ذلك، من خلال إدخال مجموعات محبة للماء في الجزيء، يمكن تعديل راتنجات الإيبوكسي إلى راتنجات إيبوكسي محمولة بالماء، مما يمنح راتنجات الإيبوكسي المعدلة قابلية التشتت في الماء.

في الختام، راتنجات الايبوكسي، وهو راتنج نموذجي بالحرارة، يستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل الطيران وتصنيع السيارات والإلكترونيات والبناء بسبب ثباته الحراري العالي، ومقاومته الجيدة للحرارة، وخصائصه الميكانيكية المتميزة. السمة الرئيسية لها هي أنها لا تنتج الجذور الحرة أثناء المعالجة. تهدف هذه التعديلات إلى تحسين أداء راتنجات الايبوكسي وتوسيع نطاق تطبيقه.

من أجل تلبية احتياجات مثبطات اللهب من راتنجات الإيبوكسي في المجال عالي الأداء، قامت شركة Yinsu Flame Retardant بالابتكار والتطوير باستمرار، وأطلقت عددًا من مثبطات اللهب الاحترافية من راتنجات الإيبوكسي، بما في ذلك الإيبوكسي المبروم ومعجون الفسفور الأحمر راتنجات الإيبوكسي والبروم. مثبطات اللهب الأنتيمون. يمكن لهذه المنتجات أن تحافظ بشكل فعال على خواصها الميكانيكية واستقرارها مع تحسين خصائص مثبطات اللهب للمادة. يتم استخدامها على نطاق واسع في الإلكترونيات والفضاء وغيرها من الصناعات المتطورة، لتصبح خيارًا مثاليًا في الصناعة. نحن ملتزمون بتزويد العملاء بحلول أكثر أمانًا وصديقة للبيئة وتعزيز التقدم التكنولوجي وتطوير تطبيقات مواد راتنجات الايبوكسي.