Żywice epoksydowe w służbie przemysłu

Charakterystyka żywic epoksydowych

Żywice epoksydowe definiowane są jako małocząsteczkowe, oligomeryczne i polimeryczne związki chemiczne, zawierające w cząsteczce więcej niż jedną grupę epoksydową, zdolne do reakcji utwardzania, w wyniku której powstaje stałe, usieciowane i nie topliwe tworzywo. Potocznie, również te usieciowane tworzywa nazywane są żywicami epoksydowymi, mimo, że już nie zawierają wolnych grup epoksydowych.

W przemyśle, w największych ilościach produkowane są żywice epoksydowe z epichlorohydryny (ECH) i dianu (Bisfenolu A, BPA), w mniejszych ilościach produkowane są żywice z epichlorohydryny i innych difenoli, wielowodorotlenowych nowolaków na bazie różnych fenoli, alkoholi wielowodorotlenowych, amin, amidów, kwasów dikarboksylowych, kwasu cyjanurowego i innych związków chemicznych , posiadających w swojej cząsteczce atomy wodoru łatwo dysocjujące w środowisku alkalicznym.

Produkowane są także żywice epoksydowe cykloalifatyczne bez udziału epichlorohydryny, drogą utleniania związków nienasyconych. Związki epoksydowe o jednej grupie epoksydowej w cząsteczce nie są zaliczane do żywic epoksydowych, a ich znaczenie wynika głównie z ich zastosowań jako rozcieńczalników aktywnych, modyfikatorów żywic oraz jako materiałów wyjściowych do produkcji niektórych utwardzaczy. Właściwości rozlicznych związków epoksydowych szeroko opisane są w podstawowej literaturze na temat żywic epoksydowych.

Przez kombinację żywic epoksydowych z rozpuszczalnikami, rozcieńczalnikami aktywnymi, modyfikatorami, różnego rodzaju napełniaczami oraz barwnikami, w zależności od dalszego zastosowania, wytwarzane są kompozycje epoksydowe zwane także przetworami epoksydowymi. Cenne właściwości po utwardzeniu i wielostronne zastosowanie w różnych dziedzinach techniki ugruntowały silną pozycję żywic epoksydowych wśród tworzyw polimerowych. Nadal obserwuje się utrzymywanie się tendencji wzrostowej zastosowań dla tego typu tworzyw.

Ogólna charakterystyka technologii otrzymywania żywic epoksydowych podstawowych w Ciech Sarzyna

W firmie Ciech Sarzyna produkowane są głównie żywice epoksydowe podstawowe z epichlorohydryny (ECH) i bisfenolu A (BPA). Oprócz żywic epoksydowanych Ciech Sarzyna produkuje rozcieńczalnik aktywny pod nazwą handlową Rozcieńczalnik EKG (eter krezylowoglicydylowy).

Ze względu na własności fizykochemiczne oraz metody produkcji, produkowane w Ciech Sarzyna żywice epoksydowe dzielą się na trzy zasadnicze grupy:

Żywice małocząsteczkowe, czyli ciekłe żywice epoksydowe znane także pod nazwą LER (Liquid Epoxy Resins) – produkowane są z bisfenolu A i epichlorohydryny. Należą do nich żywice Epidian 4, 5, oraz Epidian 6 z jego podtypami.

Żywice średniocząsteczkowe – stałe żywice epoksydowe, znane także pod nazwą SER (Solid Epoxy Resins), otrzymywane metodą bezpośrednią z epichlorohydryny i bisfenolu A. Należą do nich żywice Epidian 1 i Epidian 2.

Żywice stopowe średniocząsteczkowe i wysokocząsteczkowe, tzw. „żywice twarde”- stałe żywice epoksydowe (SER) otrzymywane metodą poliaddycji (potocznie zwaną metodą stopową) z żywic mało- lub średniocząsteczkowych i Bisfenolu A. Należą do nich żywice Epidian 1, 1R, Epidian 010, Epidian 011, Epidian 031, 033A, Epidian 012, 012A z wszystkimi ich podtypami, żywice modyfikowane typu Epidian 010 H-2, Epidian 011 H-5, Epidian 011 H-10 oraz Epidian 014.

Oprócz podstawowych żywic epoksydowych, które mogą być zarówno wyrobem rynkowym jak i półproduktem do dalszego przetwarzania, Firma Ciech Sarzyna zajmuje się produkcją żywic pod konkretne zastosowania rynkowe tzw. „przetworów epoksydowych”.

Ciekłe i zawierające wypełniacze przetwory epoksydowe (Epidiany) to fizyczne mieszaniny żywic epoksydowych z rozpuszczalnikami, rozcieńczalnikami i/lub napełniaczami, pigmentami – czyli różnego rodzaju dodatkami wprowadzanymi do podstawowych żywic epoksydowych w celu zmodyfikowania ich fizykochemicznych własności przetwórczych lub użytkowych. Procesy wytwórcze tych wyrobów to najczęściej typowa, okresowa produkcja recepturowa, oparta na fizycznych operacjach rozpuszczania, mieszania i filtracji. W celu osiągnięcia określonych właściwości przetwórczych oraz właściwości gotowego wyrobu, żywice epoksydowe są modyfikowane w następujących kierunkach:

• zmniejszenia lepkości przez dodanie rozcieńczalników aktywnych lub nieaktywnych,
• uelastycznienia przez dodanie plastyfikatorów,
• polepszenia właściwości mechanicznych, cieplnych i dielektrycznych przez dodanie odpowiednich napełniaczy lub innych polimerów.Przetwory epoksydowe produkowane w Ciech Sarzyna można podzielić na następujące podstawowe grupy, w zależności od postaci i pełnionych funkcji w zastosowaniach u odbiorców:
• roztwory żywic epoksydowych, lakiery i półfabrykaty do farb i lakierów (Epidian 112, Epidian 115, Epidian 1075, Epidian 4-X-80, Epidian 6-X-90, Epidian 1450),
• ciekłe modyfikowane żywice epoksydowe, kleje epoksydowe, impregnaty, spoiwa, syciwa, kity, zalewy (Epidian 53, 57, 57M 62, 624, 653, 652, 659, 655, 6411, 635, 6012, 590, 622, 450, 100),
• żywice do kompozycji posadzkowych i wylewki posadzkowe (Epidian 505, 560, 6011, 607, 601, 561, 562, 664).

Doskonałe właściwości żywic po utwardzeniu, jak wytrzymałość chemiczna, mechaniczna i doskonałe parametry elektroizolacyjne przyczyniają się do stałego wzrostu zapotrzebowania na te żywice w wielu gałęziach gospodarki.

Chemoutwardzalny charakter żywic epoksydowych powoduje, że finalne, użytkowe tworzywa epoksydowe mogą powstać z nich dopiero u bezpośrednich przetwórców, jako wynik reakcji chemicznej grup funkcyjnych żywicy i utwardzaczy zmieszanych ze sobą w odpowiedniej proporcji wagowej.

Aby w każdym zastosowaniu tworzywo spełniało swoją funkcję użytkową, musi posiadać odpowiednie cechy po utwardzeniu.

W zależności od konkretnego zastosowania takimi cechami tworzywa mogą np. być: odpowiednie parametry wytrzymałościowe mechaniczne, możliwość pracy w wymaganym zakresie temperatury, odporność chemiczna, własności elektroizolacyjne, odpowiednie przewodnictwo cieplne, twardość, udarność, brak szkodliwego oddziaływania na środowisko i zdrowie człowieka, itp. Cechy te zależą głównie od rodzaju zastosowanej żywicy (lub kompozycji), rodzaju utwardzacza oraz sposobu utwardzania i przetwarzania.

Główne kierunki zastosowań:
– materiały powłokowe, głównie farby proszkowe ale również rozpuszczalnikowe i bezrozpuszczalnikowe, dekoracyjne, antykorozyjne i chemoodporne, lakiery chemoodporne w technologii „can and coil coatings”,
– materiały konstrukcyjne, kompozytowe, tłoczniki narzędziowe, odlewy o małym skurczu,
– syciwa bezrozpuszczalnikowe do laminatów i rowingu, o dużej wytrzymałości mechanicznej i odporności chemicznej,
– materiały elektroizolacyjne, zalewowe, impregnacyjne w elektrotechnice i elektronice,
– kleje do metali, szkła, ceramiki i niektórych tworzyw termoutwardzalnych, utwardzane na zimno i na gorąco,
– kity chemoodporne oraz spoiwa dylatacyjne w budownictwie,
– grunty, zaprawy, polimerobetony, materiały posadzkowe w budownictwie,
– impregnaty do betonu,
– powłoki zabezpieczające w zbiornikach betonowych i stalowych.

Gałęzie przemysłu:

• Przemysł samochodowy(kity, szpachle, lakiery),
• Przemysł farb i lakierów (farby rozpuszczalnikowe i farby proszkowe),
• Przemysł lotniczy (śmigła wiatraków, kadłuby samolotów),
• Produkcja laminatów i powłok zabezpieczających (wszelkiego rodzaju laminaty, spoiwa do laminatów, syciwa mat szklanych, kewlarowych),
• Przemysł budowlany (tworzywa konstrukcyjne, szpachle, kity, kleje, wylewki epoksydowe),
• Przemysł elektroniczny-elektrotechniczny (masy zalewowe, zalewy kondensatorów, powłoki ochronne, laminaty w elektronice, powłoki ochronne),
• Przemysł rekreacyjno – sportowy (kleje i impregnaty do przesycania i łączenia różnego rodzaju elementów: drewno, metal, tkanina).