slide thuyết trình vật liệu xây dựng đề tài Epoxy

 Ngày nay vật liệu Composite đã trở nên phổ biến trong đời sống bởi những tính năng tuyệt vời của chúng đã được khai thác và những tính năng mới đang được khai thác như là mảnh đất màu

 Ngày nay vật liệu Composite đã trở nên phổ biến trong đời sống bởi những tính năng tuyệt vời của chúng đã được khai thác và

những tính năng mới đang được khai thác ( như là mảnh đất màu

mỡ của các nhà khoa học nghiên cứu và chết tạo) Bởi người ta dễ dàng pha trộn nó với một vài vật liệu đặc biệt và tạo được ra những vật liệu mới có đầy đủ các tính năng mong muốn.

 Chúng ta cũng đã biết đến Cao su từ vài thập kỷ trước, ngày nay cao su đã không thể thiếu trong đời sống Nhưng sở dĩ cao su được ứng dụng rộng rãi như vậy là bởi vì tác dụng của lưu huỳnh đối với cao su thô là rất quan trọng Lúc đầu cao

su thô có cấu trúc phân tử dạng mạch ngắn nên không có

được những tính chất quý giá của hợp chất cao phân tử

(mạch dài) Lưu huỳnh có tác dụng nối mạch các phân tử cao

su thô thành các mạch dài dạng lưới khiến cao su lưu hoá có các tính chất, phẩm chất mà cao su thô không thể có Ngày nay để cao su được ứng dụng rộng rãi như săm, lốp …ngoài

ra người ta còn bổ sung vào quá trình lưu hóa đó những hợp kim đặc biệt, hoặc tạo các nền, cốt lõi đặc biệt để cho cao su

có được độ dẻo dai, độ bền, độ đàn hồi cơ tính theo mong muốn Chất Epoxy mà chúng ta đề cập đến ở đây cũng vậy.

 Tác dụng của chất đóng rắn đối với epoxy nguyên sinh cũng tương tự như tác dụng của lưu huỳnh với cao su thô vậy Epoxy nguyên sinh có cấu trúc phân tử dạng mạch ngắn nên không có được những tính

chất quý giá của hợp chất cao phân tử Chất đóng rắn có tác dụng nối mạch các phân tử epoxy nguyên sinh thành các mạch dài dạng lưới khiến nhựa epoxy thành phẩm có các tính chất mà epoxy nguyên sinh không thể có Xét về bản chất hoá học, các nhóm chức epoxy không thể tự kết nối với nhau nên epoxy phải có chất đóng rắn.

 Nhựa epoxy là loại nhựa có nhiều ưu điểm tốt như độ bám dính cao trên bề mặt kim loại, có tính ổn định hoá học, bền hoá chất Việc sử dụng nhựa epoxy trên nền cốt sợi thuỷ tinh làm tăng tính bền cơ lên đáng kể và rất thích hợp để chế tạo lớp bọc lót bảo vệ thiết bị chống

ăn mòn hoá chất Ngoài ra Epoxy chính vì rất dễ thêm chất phụ gia

để cải thiện chức năng cơ tính, cho nên ngày nay có rất nhiều chất epoxy khác nhau và chiếm lĩnh nhiều lĩnh vực trong đời sống Như sơn epoxy, nhựa epoxy, tấm lợp, gạch, keo,…

 Công nghệ sử dụng epoxy trong đóng thuyền rất là phổ biến

trên thế giới đã tạo ra một phương thức mới hoàn toàn mới mẻ

và tiết kiệm Epoxy đã trở thành một lớp màng bảo quản đối với mọi bề mặt vật liệu, từ: xi măng đến sắt gỗ, nhựa đều có thể dùng epoxy để bảo vệ Và bởi vì đặc tính ưu điểm vượt trội

mà người ta tìm thấy được từ epoxy là: độ bám dính cao với tất

cả bề mặt, khi bổ sung các nguyên tố hợp kim thì epoxy là loại keo hai thành phần: thành phần epoxy có khả năng liên kết cao

và thành phần hóa rắn có bổ sung các hợp kim đặc biệt và gốm, một số vật liệu còn bổ sung các cốt sợi đặc biệt Có thể nói keo epoxy dùng trong công nghệ đóng thuyền là một điều tuyệt vời, một sự mầu nhiệm Loại keo này có thể thấm sâu, có thể cán mỏng và che phủ bề mặt của gỗ không cho không khí và hơi

ẩm bất kỳ một cơ hội nào Điều đó cũng có nghĩa là gỗ sẽ không

có mối, mọt, và không bị mục, bởi vì không khí và nước – hai tác nhân chính làm cho gỗ mục đã bị chặn đứng

 Epoxy còn tuyệt vời ở chổ, chúng ta có thể dùng nó với sợi thủy tinh, sợi basalt, và sợi carbon Với sợi

thủy tinh, ta có thể bọc vỏ thuyền, boong thuyền còn với sợi basalt và sợi carbon, ta có thể bọc những nơi chịu lực mạnh như cột buồm, bánh lái, trụ cột dây …Ngay cả đối với thuyền và tàu thủy vỏ sắt và vỏ

nhôm, người ta cũng bọc chúng bằng Epoxy để

chống sét và chống ăn mòn Sau khi bọc vỏ thuyền bằng keo Epoxy, người ta phủ lên một lớp sơn lót

Epoxy, rồi kết thúc bằng những loại sơn bóng giống như loại sơn Epoxy dùng cho xe hơi, và kết quả sẽ là một con thuyền với bề mặt bóng loáng như một

chiếc xe hơi thật sự

Ứng dụng.

 Các vật liệu mới dựa trên cơ sở Epoxy nhanh chóng được mở rộng và được ứng dụng rộng rãi bao gồm lớp phủ (coatings),

chất kết dính và vật liệu composite Tính chất hóa học của Epoxy

và chuỗi biến thể thương mại của nó cho phép các polymer khô cứng được sản xuất với phạm vi ứng dụng rất rộng Nhìn chung, Epoxy được biết đến với đặc tính bám dính tuyệt hảo, khả năng chống lại tác động của nhiệt và hóa chất, các đặc tính cơ học và đặc tính cách điện tuyệt vời.Nhiều thuộc tính của Epoxies có thể được điều chỉnh để phù hợp với mục đích sử dụng (ví dụ như Epoxies có chứa các phân tử bạc cho độ dẫn điện rất tốt, mặc dù đặc tính cơ bản của epoxies là cách điện) Đối với các ứng dụng trong ngành điện tử, sẵn có các biến thể của Epoxies có khả

năng cung cấp tính cách nhiệt cao hoặc dẫn nhiệt kết hợp với điện trở cao.

và độ cứng tuyệt hảo Tính chất bay hơi thấp và dễ làm sạch bằng nước giúp cho Epoxy sử dụng rất hữu dụng trong việc giảm sự tiếp xúc trực tiếp và các vấn đề liên quan đến cháy

nổ do vật liệu nóng tiếp xúc trực tiếp với lớp sơn nước phủ tại các nhà máy sản xuất gang, phôi thép, các ứng dụng đúc nhôm Do khả năng chịu nhiệt cao hơn nên Epoxy được ưu tiên sử dụng hơn so với sơn latex và sơn Alkyd trong các ứng dụng Công nghiệp và Ô tô Epoxy sơn có xu hướng bị hủy

hoại khi tiếp xúc trực tiếp với tia cực tím.

 Epoxies Polyester được sử dụng bằng phương pháp sơn tĩnh điện cho máy giặt, máy sấy và các đồ gia dụng trắng khác

Epoxy dạng bột nung chảy được ứng dụng rộng rãi trong việc bảo vệ sự ăn mòn của ống thép và phụ kiện được sử dụng trong ngành công nghiệp dầu khí, đường ống truyền tải nước sạch (thép), cốt thép gia cố bê tông…Lớp phủ Epoxy cũng

được sử dụng như là một chất nền để cải thiện độ bám dính của sơn trong ngành công nghiệp ô tô và tàu biển, đặc biệt là tại các vị trí bề mặt kim loại cần đặc tính chống gỉ cao Lon và hộp kim loại thường được phủ 1 lớp Epoxy để chống gỉ, đặc biệt là các loại lon và hộp sử dụng đựng thực phẩm như cà chua là thực phẩm có tính chất axit Nhựa Epoxy cũng được

sử dụng với mục đích trang trí và nâng cao chất lượng cho các loại sàn, đặc biệt là sàn Terrazzo, Sàn Chip và Sàn bê tông màu.

 2./Keo:

 Chất kết dính Epoxy là một phần quan trọng của các loại chất kết dính, chất kết dính epoxy thuộc chất kết dính cấu trúc hay chất kết dính kỹ thuật (bao gồm Polyurethane, acylic, cyanoacrylate và các chất hóa học khác) Các chất kết dính tính năng cao thường được ứng dụng tại các vị trí yêu cầu độ kết dính cao

chẳng hạn như trong quá trình chế tạo máy bay, ô tô, xe đạp, tàu thuyền, câu lạc bộ golf, ván trượt, ván trượt tuyết và các ứng dụng khác Các chất kết dính Epoxy có thể được nghiên cứu và phát triển để đáp ứng bất kì một ứng dụng nào Chúng có thể được ứng dụng để kết dính gỗ, đá, kim loại, thủy tinh và một

số chất dẻo Epoxy có thể ở dạng lỏng, bột nhão hay bột, trong suốt hay mờ đục, khô nhanh hoặc chậm.Chất kết dính Epoxy thường có khả năng chịu nhiệt

và hóa chất cao hơn so với các loại chất kết dính thông dụng khác Nhìn chung, chất kết dính epoxy khô cứng dưới tác động của nhiệt sẽ có khản năng chịu nhiệt và hóa chất cao hơn so với các loại chất kết dính epoxy khô tại nhiệt độ phòng Lực liên kết của chất kết dính epoxy sẽ giảm ở nhiệt độ trên 350 0 F

(177 0 C).

 Một số Epoxy khô cứng dưới tác động của tia cực tím (UV) Những loại Epoxy dạng này thường được sử dụng trong ngành quang học, sợi quang học, quang điện tử và nha khoa.

 3./Dụng cụ công nghiệp và Composite:

 Hệ thống epoxy được sử dụng để làm các dụng cụ ứng dụng công nghiệp để sản xuất khuôn mẫu, các mô hình tổng thể, lá chất dẻo, đúc, chi tiết và các hỗ trợ sản xuất công nghiệp khác.Những dụng cụ chất dẻo này được dùng để thay thế kim loại, gỗ và các vật liệu truyền thống khác, và nhìn chung là có thể cải thiện hiệu quả làm việc hoặc làm giảm tổng chi phí hoặc rút ngắn tiến độ cho nhiều quá trình trông công nghiệp Epoxies cũng được sử dụng để chế tạo các sợi gia cường hoặc các chi tiết composite

Sử dụng vật liệu Epoxies thường tốn kém hơn nhiều so với nhựa Polyester và nhựa Vinyl ester nhưng Epoxies lại cung cấp khả năng chịu lực và chịu nhiệt cao hơn.

 4./Các hệ thống điện và điện tử:

 Epoxy đóng vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp điện tử, epoxies được sử dụng trong động cơ, máy phát điện, máy biến áp, thiết bị chuyển mạch, bạc lót và bộ phận cách điện Nhựa Epoxy là chất cách điện tuyệt hảo giúp bảo vệ các chi tiết điện khỏi sự đoản mạch, bụi và ẩm Trong ngành công nghiệp điện tử, nhựa Epoxy là vật liệu chính được sử dụng trong overmolding intergrated circuits, Transistor và mạch tích hợp, và tạo các bản mạch in Nhựa Epoxy cũng được sử dụng để gắn các lá đồng lên nền bản mạch và là thành phần phủ bảo vệ trên nhiều bản mạch.

 Nhựa epoxy dẻo được sử dụng cho bầu máy biến áp và cuộn cảm Epoxy khô cứng là một chất cách điện và dẫn nhiệt tốt hơn nhiều so với không khí.

 Epoxy được ứng dụng bằng cách sử dụng công nghệ pha chế nhựa.

 5./Tàu biển:

 Epoxies thường được ứng dụng làm vật liệu sửa chữa cho các tàu thuyền Chúng không được sử dụng tại các lớp bên ngoài của một chiếc thuyền vì các tính chất của Epoxies sẽ suy giảm khi

tiếp xúc với tia UV Chúng thường được sử dụng trong quá trình sửa chữa và lắp ráp tàu, sao đó họ sẽ phủ thêm 1 lớp Vecni 2

thành phần hoặc lớp sơn Polyurethane giúp bảo vệ Epoxy khỏi

sự tác động trực tiếp của các tia UV.

 Có 2 ứng dụng chính của Epoxies trong công nghiệp tàu biển Do các tính chất cơ học tốt hơn hẳn so với các loại nhựa Polyester nên Epoxies được sử dụng để sản xuất thương mại các chi tiết yêu cầu tỉ lệ cao giữa lực liên kết và khối lượng Bên cạnh đó, do các đặc có lực liên kết, độ điền đầy và độ bám dính tuyệt hảo với hầu hết các loại vật liệu, Epoxy đã tạo ra một sự bùng nổ trong các công trình xây dựng trong đó có cả Máy bay và Tàu Thuyền.

Sản xuất nhựa epoxy.

1.Nhựa EPOXY phân tử thấp:

Trọng lượng phân tử 370-600 điều chế theo đơn (tính theo Mol)

Doxi difenil propan

Epi clohidrin

NaOH (dạng dung dịch 15%)

 Cho epiclohidrin sau đó dioxy diphenil propan vào nồi phản ứng (4) làm bằng thép không gỉ , có cánh khuấy mỏ neo (30 vòng/phút) , có áo bọc để đun nóng và làm lạnh và có thiết

bị làm lạnh (5) khuấy hỗn hợp cho đến khi thu được huyền phù đồng nhất Sau đó từ thùng lường (3) rót 65% lượng

kiềm vào nồi phản ứng Nâng nhiệt độ trong nồi đến

60-65oC và giữ trong 1 giờ , thêm 22% lượng kiềm và nâng

nhiệt độ đến 65-70oC thì phản ứng ngưng tụ hỗn hợp tiếp tục xảy ra mãnh liệt Sau khi giữ được 2 giờ ta rót dung dịch kiềm còn lại (13%) vào nồi và giữ nhiệt độ 70-75oC trong

45'' Đến đây thì quá trình điều chế nhựa EPOXY xem như kết thúc Có thể cho dần dần dd kiềm không những nồng độ 15% mà còn loại 50% vào hỗn hợp dioxy difenil propan và epiclohidrin.

Giai đoạn khó khăn nhất là giai đoạn làm sạch NaCl khỏi nhựa thoạt tiên tiến hành rửa bằng nước ở 50oC Chu kỳ rửa (rót nước vào, trộn lắng và tháo nước rửa ra) lặp đi lặp lại nhiều lần từ 3-5 lần Sấy tiếp tục và làm sạch nhựa EPOXY tiến hành theo phương pháp hòa tan nhựa vào Toluen khỏi các tinh thể NaCl Sau khi chưng cất hoàn toàn toluen thì rót nhựa còn lại từ nồi ra thùng (15).

Có thể điều chế nhựa phân tử thấp từ hỗn hợp chứa 1 mol epiclhidrin trên 1 mol dioxyfenilpropen Trong

trường hợp này để bắt đầu phản ứng người ta rót một

ít lượng dd kiềm vào nhựa đã được đun nóng đến

80oC Nhiệt độ trong nồi phản ứng nâng lên đến 100oC và ở nhiệt dộ đó thì ta bắt đầu cho dd kiềm vào với tốc độ như thế nào để pH môi trường không quá

95-10 Sau đó tách lớp nhựa (dd nhựa trong epiclohidrin) khỏi lớp nước ở dưới và đem chưng chân không

Epiclohidrin lấy thừa không phản ứng được tách ra

cùng với nước Ở 170oC (40- 60 mmHg) thì ngừng quá trình và sau khi lắng ta đem tách nhựa ra khỏi NaCl

 Nhựa EPOXY trọng lượng phân tử trung bình (600-1500) chế tạo theo đơn:



a) Epiclohidrin

Dioxydiphenil propan

c) NaOH

 Nhiệt độ phản ứng duy trì ở 95-100oC Trọng lượng phân

tử của nhựa phụ thuộc vào tốc độ nạp epiclohidrin vào

dung dịch dioxydiphenil propan trong nước kiềm Nếu rót nhanh thì thu được nhựa có trọng lượng phân tử 600-750, nếu chậm hơn thì nhựa có trọng lượng phân tử cao hơn Dùng nước nóng ở 90oC để rửa nhựa khỏi NaCl Sau khi rửa 8-10 lần thì đem sấy nhựa trong chân không ở 150oC (10 mmHg)

 Cũng có thể điều chế nhựa EPOXY trọng lượng phân tử trung bình bằng cách làm nóng chảy nhựa phân tử thấp với dioxydiphenil propan ở 170-180oC trong 3-4 giờ.

2.Nhựa EPOXY phân tử cao:

 Trọng lượng phân tử (1500-300)

 Có nhiệt độ nóng chảy từ 145-155oC Chỉ có thể điều chế bằng cách làm nóng chảy nhựa phân tử tấp với

dioydiphenil propan Ở 200oC trong 1,5-2 giờ Vì rằng

để điều chế các sản phẩm cao phân tử như thế cần

phải lấy nhựa tinh khiết cho nên khi đun nóng chảy với đioxidiphenil propan thì không tạo ra một sản phẩm

phụ nào do đó không cần rửa nhựa.

 Ở các tài liệu có công bố phương pháp tổng hợp trực tiếp nhựa EPOXY từ đioxyphenil propan và diclohidrin của

glixerin bằng cách ngưng tụ có dùng NaOH.

 Hiện nay ở Nga sản xuất các loại ED-5 (chất lỏng nhớt màu nâu sáng).E-41 và E44 là nhựa phân tử trung bình nóng

chảy ở 68-74oC Có thể điều chế nhựa Epoxy béo từ các

glicol khác nhau (etilen glicol dietilen glicol 1,3 và 1,4 buten diol ? ) và rượu nhiều nguyên tử (glixêtin trimetyl propan penta eritrít) bằng cách ngưng tụ chúng với epiclorin.

Nhựa Epoxy béo có ưu điểm lớn là độ nhớt thấp (25-125 cP) và hàm lượng nhóm epoxy lớn (trên 20%) Ứng dụng cơ bản của nhựa này là pha loãng nhưa Epoxy (loại đi từ dioxy diphenil propan)

Cốt liệu và chất độn cho bê tông polyme keo

Epoxy

 Cốt liệu: là loại cốt liệu bền hóa

Cốt liệu cho bê tông polyme Epoxy là các hạt có kích

thước lớn đến 50 mm và lớn hơn các khoáng vật ở

dạng cát, đá dăm và sỏi cũng như các hạt được chế tạo chuyên dụng từ gốm có hình dạng đều hoặc không đều với các tỷ trọng khác nhau

Cốt liệu lớn như: đá vôi, đá dăm bazan, đá granite, sỏi… có vai trò tạo nên bộ khung chịu lực cho bê tông polyme, chống biến dạng và nâng cao tuổi thọ cho nó

Cốt liệu bé là các loại cát, bột nghiền gạch vỡ chịu

axit… có tác dụng lấp đầy chỗ trống giữa các hạt cốt liệu lớn làm hạn chế lỗ rỗng tạo thành và hiện tượng co

ngót trong bê tông Ngoài ra nó còn có tác dụng tiết

kiệm lượng nhựa Polyme cần phải sử dụng, làm cho giá thành sản phẩm giảm đi

Hàm lượng cốt liệu có tính chất quyết định tới mác

của bê tông Vì thế chất lượng của cốt liệu càng tốt thì mác của tông càng cao, bê tông càng khó bị ăn mòn, và tuổi thọ cao hơn

Các loại cốt liệu thường dùng:

Cát Đá dăm bazan

Đá dăm granite:

Đá vôi Sỏi sông

 Chất độn khoáng có ảnh hưởng rộng lớn đến các tính chất của polyme có chất lèn đầy Cơ chế tác động của chất độn với polyme trên cơ sở nhựa hoạt tính nhiệt Trong bê tông polyme các chất độn khoáng đóng vai trò của phụ gia làm nghèo, làm giảm giá thành của các cấu kiện polyme, hạn chế các biến dạng co và nhiệt,

điều chỉnh tỷ trọng, cường độ, độ cứng, các tính chất

cơ lý và các tính chất khác

Chất độn là vật liệu ở dạng bột nghiền mịn đến độ mịn 500cm2/g và cao hơn các khoáng đá tự nhiên và vật liệu nhân tạo