تقنية العلاج الأيوني الحراري لراتنجات الإيبوكسي الحلقي

تشير البلمرة الموجبة إلى المصطلح العام لتفاعلات البلمرة التي بدأتها الكاتيونات ، والتي لها مزايا سرعة المعالجة السريعة والكفاءة العالية واستهلاك منخفض للطاقة ، وهي طريقة علاج خضراء وصديقة للبيئة تستخدم على نطاق واسع في الطلاء والأحبار والمواد اللاصقة والتعبئة الإلكترونية وغيرها من المجالات.

راتنجات الإيبوكسي الحلقي سهلة للغاية للخضوع للبلمرة الكاتيونية بسبب تركيبها الكيميائي الخاص ، مقارنة بثنائي الفينول العادي والإيبوكسي. آلية التفاعل هي كما يلي:

آلية البلمرة الموجبة لراتنج الإيبوكسي الحلقي

عملية رد الفعل منإيبوكسي كاتيونيتنقسم البلمرة بشكل أساسي إلى ثلاث مراحل: بدء السلسلة ، ونمو السلسلة ، وإنهاء السلسلة. هنا مثال على آلية البلمرة الموجبة للراتنج حلزونياستخدام ملح ثنائي فينيليوديونيوم كبادئ:

يتحلل البادئ تحت أشعة أو ظروف تسخين لإنتاج الكاتينات والجذور الحرة وأزواج الموجبة الحرة. من بينها ، تتفاعل الكاتيونات وأزواج الجذور الحرة مع المونومرات أو المذيبات في خليط التفاعل لتوليد أحماض البروتون. يبدأ حمض البروتون بلمرة فتح الحلقة الموجبة لمونومرات الإيبوكسيد. تظهر العملية المحددة في الشكل التالي:

بدء حراري للبلمرة الموجبة في راتنجات الإيبوكسي الحلقي

يمكن بدء البلمرة الموجبة إما عن طريق الضوء أو الحرارة. باستثناء شروط البدء المختلفة ، فإن الاختلافات في اختيار البادئ وآلية رد الفعل بين طريقتي البدء هاتين هي في الأساس نفسها. هنا ، نناقش البدء الحراري للبلمرة الموجبة. لا يقتصر البدء الحراري للبلمرة الموجبة على مصدر الضوء ، ويتجنب القيود من حيث حجم العينة ، والسماكة ، والشكل ، ويستخدم على نطاق واسع في المواد اللاصقة ، والتعبئة الإلكترونية ، وغيرها من المجالات.

نظام بدء الحراري للبلمرة الموجبة يتكون أساسا من المونومرات ، المبادرين ، وظروف البدء (مصادر الحرارة). في هذا النظام ، يمكن اختيار راتنجات الايبوكسي الحلزوني بشكل رئيسي كمونومرات. بالإضافة إلى ذلك ، سيؤثر نوع ومقدار وتغيير المبادرين وشروط البدء على معدل البلمرة. بشكل عام ، يبلغ مقدار إضافة المبادر 2-بالوزن ٪ ، وضمن هذا النطاق ، كلما زاد مقدار إضافة المبادر ، يزداد معدل التفاعل. ومع ذلك ، إذا كانت كمية البادئ مرتفعة للغاية ، فلن يكون هناك تحسن كبير في معدل التفاعل فحسب ، بل سيؤثر أيضًا على أداء المنتج المعالج ، مثل الاصفرار ، والتشوه ، والهشاشة. سيؤدي زيادة درجة حرارة التفاعل إلى تسريع معدل المعالجة ، وكلما زاد وقت التسخين ، كلما كان العلاج أكثر اكتمالاً.

نظام تجريبي للعلاج الأتوماتيكي الحراري من راتنجات الإيبوكسي الدائرية

تجري هذه المشكلة تجارب تقييم أداء الارتباط على المنتج التمثيلي النموذجي TTA21 لجيانغسو وتيترا ومبدع كاتيوني نشط حراريًا ، وتقارنه بنظام معالجة أنهيدريد ونظام ثنائي الفينول لنظام الإيبوكسي. أنهيدريد المختار هو ميثيل هيكساهيدروفثاليك أنهيدريد (MHHPA) ، والبيسفينول إيبوكسي المختار هو راتنج EP128.

الشكل 1. مقارنة منحنيات الإطلاق الحراري DSC لنظام TTA21 الحراري الكاتيوني/أنهيدريد

من الشكل 1 ، يمكننا أن نرى أن حرارة تفاعل المعالجة الموجبة الحرارية TTA21 مركزة ، ودرجة حرارة البداية ودرجة حرارة الذروة لإطلاق الحرارة منخفضة على حد سواء ، يشير إلى أن المعالجة الموجبة الحرارية TTA21 لها نشاط تفاعل أعلى من علاج أنهيدريد ، ويمكنه إكمال تفاعل المعالجة عند درجة حرارة أقل وفي وقت أقصر.

الشكل 2. مقارنة منحنيات إطلاق الحرارة DSC من TTA21 /EP128 علاج الموجبة الحرارية

من الشكل 2 ، يمكن ملاحظة أن TTA21 أعلى بكثير من EP128 من حيث نشاط التفاعل الموجب الحراري ، مما يشير إلى أن الايبوكسي الحلقي هو أكثر ملاءمة للعلاج الموجب الحراري ، في حين أن نشاط التفاعل الكاتيوني الحراري لثنائي الفينول الإيبوكسي منخفض ، وبسبب لزوجته العالية ، إنها ليست مناسبة للمعالجة الموجبة الحرارية في تطبيقات الإنتاج الفعلي.

يوضح الجدول التالي 1 بيانات الأداء الأساسية لـ TTA21 و EP128 في المعالجة الموجبة الحرارية. هذا يدل على أن TTA21 مناسب لعلاج الموجبة الحرارية في حين EP128 غير مناسب لعلاج الموجبة الحرارية.

الجدول 1. مقارنة بيانات الأداء الأساسية من TTA21 و EP128 في المعالجة الموجبة الحرارية

التركيب الأساسي لصيغة الاختبار هو: راتنجات الإيبوكسي/المبادر الحراري = ، 5

باختصار ، راتنجات الايبوكسي الدائرية TTA21 (3 4 epoxycyclohexylmethyl 3 4 epoxycyclohexanecarboxylateCas-87-0) مناسب للمعالجة الموجبة الحرارية بسبب هيكلها الكيميائي الخاص ، ونشاط التفاعل العالي ، وسرعة المعالجة السريعة ، وقوة اللصق العالية ، وأداء المعالجة الممتاز.