Żywice epoksydowe — rodzaj jedno- lub dwuskładnikowych żywic syntetycznych, które są zdolne do tworzenia nietopliwych i nierozpuszczalnych tworzyw sztucznych na skutek reakcji sieciowania z udziałem ugrupowań epoksydowych.

Sieciowanie - proces prowadzący do powstania trójwymiarowej sieci nadcząsteczkowej, na skutek powstawania mostków między różnymi cząsteczkami chemicznymi. Długie, liniowe cząsteczki polimeru zawierają reaktywne grupy boczne mogą one z sobą reagować, na skutek czego tworzy się gęstsza lub rzadsza trójwymiarowa sieć, w której wszystkie, albo prawie wszystkie pierwotne łańcuchy polimeru są z sobą powiązane chemiczne.

Żywice epoksydowe z bisfenolu A i epichlorohydryny:

Wysokocząsteczkowe żywice epoksydowe otrzymuje się z bisfenolu A wobec nadmiaru wodorotlenku sodowego.

Ogólny wzór żywice:

Gdzie n jest ogólną liczbą powtarzających się w łańcuchu jednostek.

Użyte w ćwiczeniu substancje sieciujące to:

Z1 – trimetylotetraamina

NH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NHCH₂CH₂NH

DETA – dimetylotrioamina

NH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH

W celu porównania dwóch substancji sieciujących sporządziliśmy dwie próbki zawierające po 10g żywicy epoksydowej, następnie do każdej z nich dodaliśmy odpowiednio 15 części wagowych Z1 (1,5g), oraz 15 części wagowych DETY (1,5g), następnie zostały one połączone z termoparą w celu wyznaczenia, czasu w którym zostanie wydzielona maksymalna ilość ciepła podczas procesu.

Próbka zawierająca żywicę epoksydową z dodatkiem Z1, osiągnęła maksymalna temperaturę w 58 minucie i wynosła ona 61°C.

Próbka, w której substancją sieciującą była DETA, osiągnęła maksymalna temperaturę 158°C w 40 minucie pomiaru.

W celu określenia czasu sieciowania, do dwóch próbek, zawierających po 5 g żywicy epoksydowej, dodaliśmy do pierwszej próbki 10 części wagowych Z1, oraz do próbki drugiej 15 części wagowych Z1,

Wraz z upływem czasu, proces sieciowania postępował, przez co zaobserwować mogliśmy początkowo jednorodną ciecz nienewtonowską. Substancja ta po upływie dłuższej chwili pozwalała się „wyciągać” w postaci nitek na bagietce. Proces uznaliśmy za zakończony, kiedy żywica, podczas nacisku bagietki, stawiała opór, a wyciągane nitki, urywały się.

Czas sieciowania dla próbki pierwszej wynosił 104 minuty, natomiast dla drugiej próbki, proces ten trwał 88 minut.

Wnioski

Podczas pierwszej próby, w której porównywaliśmy dwa utwardzacze ze sobą, zauważyliśmy, że żywica sieciowana DETĄ, jest substancją niejednorodną, porowatą, zawierającą pęcherzyki powietrza w swojej strukturze. Jest to spowodowane szybkością sieciowania. Podczas tego procesu, wydziela się duża ilość ciepła, co spowodowało, że część utwardzacza odparowała.

Natomiast, substancja sieciowana Z1, jest substancją jednorodną, jednolitą. Nieliczne pęcherzyki w strukturze usieciowanej żywicy, zostały wytworzone mieszaniem próbki podczas procesu.

Szybkość sieciowania, jest zależna od ilości grup aminowych w danej objętości. Masy obu substancji sieciujących były takie same, jednakże długość łańcucha, jest inna. DETA, posiada krótszy łańcuch, ale więcej grup aminowych (w tej samej objętości ) reagujących z żywicą.

Różnica maksymalnych temperatur jest spowodowana różnym czasem sieciowania. Im czas jest krótszy, tym podczas procesu, zostanie wydzielona większa ilość ciepła, co jest równoznaczne ze wzrostem temperatury.

Czasy sieciowania obu próbek były zbliżone i wynosiły odpowiednio 88 minut dla 15 części wagowych utwardzacza, oraz 104 minuty, dla 10 części wagowych. Próbki, po zakończeniu procesu, miały postać jednorodną. Nie można było ich wyciągać, gdyż nitki, przerywały się. Substancja stawiała duży opór bagietce szklanej.

W przemyśle, stosuje się od 10 do 12 części wagowych substancji sieciujących.

Żywica epoksydową epidian 5 stosowana jest w przemyśle jako klej, do wytwarzania laminatów, w elektronice jako masa zalewowa, po dodaniu wypełniaczy takich jak: mączka kwarcowa, mączka porcelanowa, mączka steatytowa.