Statut actuel de la recherche et de l'application de la résine époxy

Statut actuel de la recherche et de l'application de la résine époxy

I. Préambule

La résine époxy fait référence à des prépolymères polymères contenant deux groupes époxy ou plus, avec des segments de chaîne aliphatique, alicyclique ou aromatique comme chaîne principale. La résine époxy (EP) a une forte résistance, une bonne stabilité chimique, des propriétés mécaniques élevées, d'excellentes propriétés adhésives, un rétrécissement de durcissement est une petite résistance à la chaleur, un vieillissement UV, une résistance à l'usure et des impact et d'autres propriétés mécaniques, souvent en tant que revêtements, les adhésifs sont largement utilisés dans les composites, les champs marins, aérospatiaux et électroniques et électroniques. Cependant, la résine époxy durcie est une structure de réseau tridimensionnelle, une densité de réticulation élevée, une contrainte interne élevée, ce qui entraîne sa fragilité et sa mauvaise résistance à l'abrasion, une mauvaise résistance à l'abrasion et son coefficient de température d'expansion thermique est élevé, ce qui limite son application dans certains champs. Pour les lacunes ci-dessus peuvent être optimisées et améliorées par les méthodes de modification

Ii Modification de la résine époxy

1. Modification de durcissement de la résine époxy

Pour améliorer la ténacité de la résine époxy, l'approche initiale a impliqué l'ajout de plastifiants et de flexibilisants. Cependant, ces substances à faible poids moléculaire ont considérablement réduit la résistance à la chaleur, la dureté, le module et les propriétés électriques du matériau. Depuis les années 1960, les recherches sur la modification de durcissement de la résine époxy ont été largement menées à la fois au niveau national et international, visant à améliorer la ténacité de la résine époxy avec un impact minimal sur ses propriétés thermiques, son module et ses performances électriques.

• Durcissement des élastiques en caoutchouc de résine époxy

Les élastomères en caoutchouc utilisés pour durcir la résine époxy sont généralement des polymères liquides réactifs avec un poids moléculaire relatif de 1000 à 10000, avec des groupes fonctionnels aux positions terminales ou latérales qui peuvent réagir avec les groupes époxy. Les principaux types d'élastimes réactifs en caoutchouc utilisé pour durcissement de la résine époxy à terminaison à terminaison caradiène à terminaison butadiène à terminaison butadiène acrylonitrile à terminaison hydroxyle, caoutchouc de carboxyl-butadiène aléatoire liquide, precolate acrylonitrile-isocyanate, hydromine polybutadiène, élastomère de polyéther et élastomère de polyuréthane. Le réseau polymère interpénétrant d'acrylate de polybutyle et de résine époxy synthétisée par la méthode synchrone a obtenu des résultats satisfaisants dans l'amélioration de la ténacité de la résine époxy.

• Durcissement thermoplastique en résine de résine époxy

Les résines thermoplastiques utilisées pour la modification de durcissement de la résine époxy comprennent principalement la polysulfone, la polyéthersulfone, la polyéthercétone, le polyimide, l'éther de polyphénylène et le polycarbonate, qui sont des plastiques d'ingénierie avec une bonne résistance à la chaleur et des propriétés mécaniques. Ces résines sont mélangées dans la résine époxy par fusion thermique ou en solution.

• Renforcement en polymère structuré à noyau de la résine époxy

Les polymères structurés à coque à noyau se réfèrent à une classe de particules composites polymères obtenues par polymérisation d'émulsion de deux types ou plus de monomères. L'intérieur et l'extérieur de ces particules sont enrichis avec différents composants, présentant une structure bicouche ou multicouche spéciale. Le noyau et le shell ont des fonctions distinctes. En contrôlant la taille des particules et en modifiant la composition du polymère pour modifier la résine époxy, la contrainte interne peut être réduite et la résistance à l'adhésion et la résistance à l'impact peuvent être améliorées, ce qui réalise des effets de durcissement significatifs.

2. Modification de la résistance à la corrosion de la résine époxy

Actuellement, les méthodes courantes pour améliorer la résistance à la corrosion de la résine époxy comprennent la modification avec le caoutchouc polysulfure, les composés organosilicon et les nanomatériaux inorganiques.

• Modification du caoutchouc polyulfure

Le caoutchouc polyulfure est un composé flexible à longue chaîne avec des liaisons thioéther qui peuvent subir des réactions de copolymérisation en bloc avec de la résine époxy, augmentant ainsi la ténacité de la résine époxy. Les chercheurs utilisent souvent du caoutchouc polyulfure pour modifier la résine époxy. Des chercheurs en Chine et d'autres ont utilisé du caoutchouc polysulfure comme modificateur pour modifier la résine époxy phénolique (F-51), améliorant efficacement la ténacité du revêtement. L'ajout de résine de résorcinol époxy à faible viscosité en tant que modificateur actif dans la formule de revêtement peut réduire efficacement la viscosité du système époxy, permettant une quantité accrue de pigments et de charges à ajouter, et améliorant également la résistance à la chaleur et la résistance chimique du revêtement.

• Modification avec des composés organosilicon

Les composés organosilicon possèdent une bonne résistance à l'oxydation, à l'altération et à l'hydrophobicité, ainsi qu'une excellente résistance au froid et à la chaleur et à une forte résistance diélectrique. En modifiant la résine époxy avec des composés organosilicon, les liaisons SI - C, SI - O et Si-H peuvent être introduites dans la résine époxy, améliorant ainsi sa ténacité et améliorant sa résistance à la corrosion. Les chercheurs en Chine et d'autres ont constaté que la co-modification du phénol de laquer et de l'huile de silicone à terminaison amino (AS) avec de la résine époxy (EP) peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques, la résistance à la chaleur, l'hydrophobicité et la résistance à la corrosion du revêtement.

• Modification avec des nanomatériaux inorganiques

Les nanparticules inorganiques présentent de nombreuses excellentes caractéristiques telles que l'effet de petite taille, l'effet de surface et l'effet diélectrique. La modification de la résine époxy avec ces nanoparticules améliore non seulement la fragilité du revêtement, mais inhibe également fortement la formation de micropores pendant le processus de durcissement, améliorant ainsi les propriétés de blindage du revêtement et renforçant ainsi la résistance à la corrosion de la résine époxy. Des chercheurs en Chine ont modifié le bisphénol à faible poids moléculaire une résine époxy avec de la nano-silice pour préparer un vernis époxy sans solvant et testé les performances du film de peinture. Les résultats des tests ont montré que la flexibilité, la résistance à la chaleur, la résistance à l'impact et l'adhésion du film de peinture modifié étaient toutes améliorées et que la résistance à la corrosion était excellente.

3. Autres modifications de la résine époxy

• Modification de la stabilité thermique

L'augmentation du degré de réticulation, l'introduction de groupes résistants à la chaleur tels que les groupes d'imide, d'isocyanate et d'oxazolidinone, et la formation de réseaux de polymère interpénétrants sont le moyen le plus important d'améliorer la stabilité thermique. L'utilisation de groupes d'amine contenant de l'aniline diphényle contenant des groupes d'amine contenant un agent de durcissement pour modifier la résine époxy entraîne des matériaux composites avec des températures de décomposition initiales élevées dans l'air et une bonne humidité et une résistance à la chaleur. Les groupes époxy lipophiles en polydiméthylsiloxane peuvent améliorer sa compatibilité avec la matrice de résine époxy, améliorant ainsi la stabilité thermique, la résistance à l'humidité et la résistance au vieillissement des produits durcis modifiés. La chaîne moléculaire de polyimide contient des anneaux de benzène et des groupes imides, qui lui donnent une bonne stabilité thermique, des propriétés mécaniques exceptionnelles et des propriétés diélectriques faibles, ce qui la rend largement utilisée dans des champs tels que la microélectronique, les cristaux liquides et les communications électroniques. La modification de la résine époxy avec elle peut non seulement améliorer la ténacité de la résine époxy, mais également augmenter sa stabilité thermique et réduire la constante diélectrique. Des chercheurs en Chine et al. Synthétisé avec succès un nouveau type de polyimide trifluorométhyle (IP) et d'EP modifié par mélange physique. Les résultats ont montré que l'EP modifié par PIS avait une bonne stabilité thermique et ténacité, et son mode de fracture est passé de la fracture fragile à la fracture ductile avec l'augmentation de la teneur en PIS. Des chercheurs en Chine et al. Ajout des particules de poly (pp-phénylène benzobisoxazole) (PPPI) hautement cristallines (PPPI) à EP. Les particules PPPI étaient uniformément combinées avec EP, et des liaisons covalentes ont été formées entre elles, ce qui a entraîné des matériaux à module de flexion élevé et de module de stockage et une déformation à faible fracture. Avec l'augmentation de la teneur en PPPI, la stabilité thermique des matériaux obtenus a été significativement améliorée.

• Modification du retard de la flamme

La résine époxy a un mauvais retard de flamme. Pour améliorer son retard de flamme, les halogènes, l'azote, le phosphore, le bore et le silicium, qui sont des éléments ignifuges, sont généralement introduits dans la résine époxy. Ces éléments peuvent être introduits en utilisant des agents de durcissement ignifuges, tels que ceux contenant des halogènes, du phosphore, du bore et du silicium, pour guérir la résine époxy, ou en modifiant structurellement la résine époxy pour incorporer des éléments raffardants de la flamme dans sa structure moléculaire. La résine époxy phénolique bromée peut servir de flamme réactive issue des résines époxy utilisées dans les matériaux d'encapsulation. Des chercheurs en Chine et d'autres ont conçu et synthétisé deux composés de phosphore organiques contenant des substituants méthyliques, de l'oxyde de 4-méthylphénylphénylphosphine (4-MPO) et du 2,4-diméthylphényl phénylphosphine (2,4-DMPO), en fonction du principe de la relation entre la polarisation des molaires du groupe fonctionnel et le volume molaire et le volume molaire. Ces composés ont été utilisés comme retardateurs de flamme pour préparer la résine époxy ignifuge bisphénol une flamme, et la stabilité thermique de la résine époxy ignifuge flamme a été étudiée. Des études mécanistes ont montré que les deux retardateurs de flamme exerçaient principalement des effets ignifuges par la flamme par les effets de l'extinction et de la dilution des radicaux libres contenant du phosphore dans la phase gazeuse et par l'effet de barrière de la couche de charbon en phase solide. Tout en maintenant le retard des flammes et la résistance à l'absorption d'eau, les propriétés diélectriques de la résine époxy ont été améliorées. Ces avantages confirment le potentiel de 4-MPO et 2,4-DMPO comme retardants de flamme pour la fabrication de EP haute performance adaptée aux matériaux électriques avancés.

• Modification chimique

En modifiant la structure de la résine époxy et en introduisant certains groupes chimiques dans les molécules de résine époxy, les performances de la résine époxy peuvent être améliorées et sa gamme d'applications peut être élargie. Par exemple, en réagissant en acrylique ou en acide méthacrylique avec certains groupes époxy dans la résine époxy, les doubles liaisons carbone-carbone sont introduites tout en conservant certains groupes époxy dans la molécule. Cette modification renforce la résine époxy avec les deux caractéristiques photosensibles et certaines des excellentes propriétés de la résine époxy. Alternativement, en introduisant des groupes hydrophiles dans la molécule, la résine époxy peut être modifiée en résine époxy à base d'eau, donnant la dispersibilité de l'eau de résine époxy modifiée.

Iii. Applications actuelles de la résine époxy

1. Applications dans les appareils électroniques

Parmi diverses matrices de polymère, la résine époxy est largement utilisée dans les matériaux d'emballage semi-conducteurs et électroniques en raison de ses excellentes propriétés mécaniques, électriques et thermiques. Cependant, la résine époxy pure a une faible conductivité thermique, et des problèmes tels que le coefficient de dilatation thermique élevé, la fragilité inhérente et la propension à la fissure des adhésifs époxy sont particulièrement importants dans les applications d'emballage électronique, affectant la stabilité structurelle et la fiabilité des services des appareils emballés. Pour améliorer les propriétés inhérentes aux adhésifs époxy, les chercheurs ont mené des études approfondies. Les résines époxy modifiées peuvent être utilisées dans la fabrication de stratifiés flexibles cuivrés en cuivre. Avec le développement rapide de produits microélectroniques légers et miniaturisés (tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables, etc.), les cartes de circuits imprimés flexibles sont progressivement devenus un hotspot de recherche. Les composites de résine époxy modifiés en polyimide peuvent être utilisés comme couches isolantes et diélectriques dans la fabrication de stratifiés flexibles vêtus de cuivre, améliorant davantage les performances et la qualité du produit par rapport à la résine époxy pure. La résine époxy est également couramment utilisée dans la fabrication de matériaux d'emballage semi-conducteurs. Les matériaux développés à l'aide des adhésifs en résine époxy modifiés en polyimide ont d'excellentes performances complètes et un coût modéré, répondant aux exigences ci-dessus et sont l'un des sujets chauds dans le domaine des matériaux chimiques électroniques.

2. Une plifications dans le champ aérospatial

La résine époxy est largement utilisée dans la protection thermique des missiles et des projectiles, tels que la buse des moteurs à fusée solide, la protection thermique aérodynamique des corps de missiles et la protection thermique de surface du vaisseau spatial de rentrée. Avec le développement rapide de la science et de la technologie, le domaine aérospatial a présenté des exigences plus élevées pour la performance complète de l'EP. L'amélioration de l'efficacité de protection thermique des matériaux de protection thermique à base de résine a une importance théorique et pratique importante. La poudre S _I B ₆ , en tant que remplissage, ajoutée aux matériaux de protection thermique à base de résine devrait jouer plusieurs rôles de modification et améliorer considérablement les performances de protection thermique des matériaux de protection thermique à base de résine. Par conséquent, les chercheurs en Chine et d'autres ont utilisé les multiples mécanismes de modification de S _I B ₆ pour modifier la résine époxy et exploré les effets de son ajout sur l'ablation et les propriétés thermophysiques des matériaux composites à base de résine époxy. Les résultats ont montré que l'ajout de poudre SIB6 augmentait la densité et la dureté des matériaux composites de résine époxy, augmenté le poids du résidu de pyrolyse et amélioré de manière significative la résistance à l'ablation des matériaux composites. Pendant le processus d'ablation, l'ajout approprié de la poudre SIB6 peut former une phase liquide fondu sur la surface du matériau composite, qui joue un rôle de liaison et d'amélioration sur la couche carbonisée de surface, améliorant la résistance à l'ablation du matériau composite.

3. Applications dans le champ maritime

La résine époxy a d'excellentes propriétés mécaniques telles que la résistance à l'usure et la résistance à l'impact, une bonne adhérence aux substrats métalliques, et est relativement moins cher que le silicium organique, et est généralement utilisé pour les revêtements anti-corrosion des navires. Prendre la résine époxy comme matrice et le modifier avec des propriétés hydrophobes peut développer des revêtements avec des fonctions anti-corrosion et anti-fusion. En réduisant l'énergie de surface, les performances anti-fouling peuvent être améliorées tout en utilisant des substances réductrices de traînée pour retarder le degré de turbulence du fluide de la couche limite et améliorer les performances de réduction de la traînée. L'huile de silicone est incompatible avec la résine époxy. Lorsque de l'huile de silicone est ajoutée aux revêtements de résine époxy, il dégagera lentement à la surface du revêtement après le durcissement, et l'huile de silicone dégagée est propice à l'amélioration des performances anti-floue et réductrices de traînée du revêtement. L'ajout d'huile de diméthyl silicone peut améliorer considérablement l'hydrophobicité des revêtements de résine époxy, inhiber la fixation des diatomées et améliorer les performances de réduction de la traînée, montrant le potentiel d'application dans l'anti-assurance et la réduction de la traînée des navires. Des chercheurs en Chine et d'autres ont utilisé la méthode de modification du mélange physique pour modifier la résine époxy avec de l'huile de silicone et des revêtements préparés avec de multiples fonctions d'anti-corrosion, de anti-confusion et de réduction de traînée, et ont testé leurs performances. Les résultats ont montré que le revêtement époxy modifié par l'huile de silicone adhérait bien à la surface des substrats en alliage d'aluminium, ce qui rend la surface hydrophobe et inhibant la fixation des diatomées, avec un taux d'inhibition de 70%. La modification du mélange physique de la résine époxy avec de l'huile de diméthyl silicone a effectivement amélioré les propriétés d'hydrophobicité, anti-fouling et réductrice de traînée du revêtement époxy tout en maintenant une bonne adhésion au substrat.

4. Applications dans le champ de construction

La résine époxy, avec son excellente imperméabilité, sa durabilité et son adhésion dense, est de plus en plus utilisée dans les projets de construction, principalement comme un adhésif structurel pour la structure en béton des barres de plantation de structure secondaire, la réparation des zones endommagées telles que les trous en béton, la réparation et les barres exposées, telles que les piles de la liaison et la réparation et les interfaces de renom scellage et anti-corrosion. Il est également utilisé pour l'épreuve d'étanchéité, l'anti-corrosion et l'épreuve d'humidité des piscines, les murs intérieurs et extérieurs des bâtiments et d'autres travaux de réparation. Cependant, les adhésifs structurels en résine époxy ont des défauts tels que une faible résistance, une fragilité élevée, un module élastique faible, une fissuration facile et une faible résistance à la traction, qui nécessitent une modification de l'adhésif structurel de la résine époxy. Des chercheurs en Chine ont modifié la résine époxy en ajoutant du carbonate de nano-calcium et de la micropour de silicium, et ont testé les propriétés de traction, de compression et d'écoulement de la résine époxy modifiée. Les résultats ont montré que la résine époxy modifiée avait de bonnes propriétés mécaniques, et une faible quantité de carbonate de nano-calcium pouvait améliorer considérablement ses performances de traction, tandis que la micropourdise en silicium pourrait améliorer sa résistance à la compression.

Iv. Conclusion

La résine époxy, en raison de ses excellentes propriétés mécaniques, électriques, thermiques et résistantes à l'usure, ainsi qu'une bonne adhésion, est largement utilisée dans divers domaines de l'industrie chinoise, avec de grandes perspectives d'application et un large potentiel de marché. Avec le développement rapide de la science et de la technologie, des domaines tels que l'aérospatiale, la marine et l'électronique ont présenté des exigences plus élevées pour la performance complète de la résine époxy. La modification de la résine époxy peut optimiser et améliorer sa ténacité, sa résistance à la corrosion, sa stabilité thermique, son retard de flamme et sa résistance à l'usure, mieux répondre aux exigences du développement social.

Les réalisations innovantes de recherche et développement de la flamme yinsu ignifuge dans le domaine de la résine époxy comprennent une variété de solutions telles que l'époxy bromée, la pâte de phosphore rouge de la résine époxy et l'alcolarisation de l'antimoine du brome. Ces retardateurs de flammes très efficaces fournissent non seulement d'excellentes propriétés issues de la flamme, mais améliorent également efficacement la procédabilité et la résistance à haute température de la résine époxy et sont largement utilisées dans les champs électroniques, électriques et autres champs à haute demande. Nous nous engageons à fournir aux clients des solutions d'atterrissage de flammes personnalisées pour aider à améliorer la sécurité des produits et la compétitivité du marché.