Nhựa epoxy, Sản xuất nhựa EPOXY

Nhựa epoxy là loại nhựa tương đối mới, được nhiều ngành trong công nghiệp chú ý đến. Do trong nhựa có nhóm êpoxy cho nên người ta gọi nhựa đó là nhựa epoxy. Nhựa epoxy trong những điều kiện xác định có chất đóng rắn ,có khả năng chuyển sang trạng thái nóng chảy và không tan.
Oxit êtylen là hợp chất epoxy đơn giản nhất,có khả năng phản ứng lớn.

Từ năm 1948 trong công nghiệp đã dùng nhiều loại nhựa epoxy.Điều chế từ epi clohidrin ngưng tụ với 4,4 dioxidifenil propan có dung dịch NaOH,các sản phẩm tạo ra ,sau khi đóng rắn,có nhiều tính chất lý và hóa quí,bám dính rất tốt với nhiều loại vật liệu, tính điện môi tốt, khi đóng rắn độ co không lớn,chịu tác dụng của các dung môi và kiềm..

Ngoài việc sử dụng một mình,nhựa epoxy còn để biến tính nhiều loại nhựa khác.
Gần đây,người ta đã dùng nhựa epoxy từ polibutadien phân tử thấp chứa cả nhóm epoxy và nối đôi,do vậy mà nó có khả năng đóng rắn khi có amin ,anhidric của acid hai gốc hay peroxyt.Cũng có thể điều chế nhựa epoxy từ epiclohydrin với rezorain ,fenol ftalein và với các hợp chất khác.

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 95-100oC 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 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)