Resine epossidiche
Resine epossidiche: impieghi e caratteristiche
In questa lezione studieremo che cosa sono le resine epossidiche, come sono preparate e da quali componenti sono costituite; vedremo infine quali sono i campi di applicazione di tali resine.
Che cosa sono le resine epossidiche?
Le resine epossidiche sono polimeri termoindurenti con reazione a freddo. Appartengono alle resine polietere e quindi sono caratterizzate dalla presenza, nella catena principale, di legami di tipo etereo -C-O-C-.
Si tratta di polimeri termoindurenti e a basso peso molecolare (compreso in genere tra 300 e 10000 uma), che hanno come caratteristica comune quella di essere ottenuti da monomeri contenenti l'anello epossidico. L'anello epossidico, rappresentato nella figura seguente, è una struttura generale formata da tre atomi legati ad anello di cui due atomi sono di carbonio mentre il terzo è un atomo di ossigeno.
Anello epossidico.
Come si preparano le resine epossidiche?
Per la preparazione delle resine epossidiche, si parte generalmente da un composto diepossidico intermedio ottenuto per condensazione di epicloridrina con bisfenolo A:
La reazione che ne consegue, porta alla formazione di un polimero in cui le due estremità delle catena sono occupate da due gruppi epossidici:
Questo composto intermedio, che può essere liquido o solido a seconda del valore di n (liquido per bassi valori di n, solido per alti valori di n), dopo essere stato mescolato con l'agente reticolante ed eventualmente con cariche e plastificanti, viene fatto ulteriormente reagire.
Quale catalizzatore si usa generalmente trifluoruro di boro ma possono essere impiegati anche composti contenenti atomi d'idrogeno attivi, come alcoli, mercaptani, acidi organici, ammine primarie e secondarie. Lo schema della reazione è il seguente:
In altre parole, la reazione tra i gruppi epossidici e la diammina porta alla formazione di una resina reticolata, come quella rappresentata nella figura seguente:
Nella immagine seguente viene proposto un particolare di un impianto di polimerizzazione per la produzione di resine epossidiche.
La fotografia mostra un autoclave in cui si verifica la reazione di polimerizzazione che può avvenire a temperature diverse a seconda del catalizzatore impiegato.
Autoclave in cui si verifica la reazione di polimerizzazione.
Le resine epossidiche in commercio
Le resine epossidiche vendute in commercio sono costituite da due tubetti di liquido come quelli rappresentati nella immagine seguente o comunque da due diversi recipienti contenenti rispettivamente il diepossido (prepolimero) e l'agente reticolante. Quando mescoliamo insieme i due componenti assieme, questi reagiscono assieme e avviene la reticolazione del polimero.
La particolarità delle resine epossidiche è che, a differenza di molte altre resine, la reazione di indurimento avviene a freddo (e quindi a temperatura ambiente); non è perciò necessario l'impiego di forni o attrezzature specifiche.
I due componenti di una resina epossidica: il componente A è costituito solitamente dalla resina base mentre il componente B è costituito da un indurente (agente reticolante). Mescolando tra loro i due componenti nel rapporto d'uso indicato dal produttore, si ottiene uno strato vetrificato lucido.
Quello che si ottiene è una sostanza termoindurente molto dura e molto tenace, che una volta reticolata non può più essere fusa né perciò stampata.
È per tale motivo che i due componenti vengono venduti separatamente; la loro reazione deve avvenire in loco e all'atto dell'utilizzo perché una volta mescolati e induriti non possono più essere modellati.
Impieghi delle resine epossidiche
Gli impieghi delle resine epossidiche sono numerosi e variegati. La stabilità dimensionale e la tenacità hanno trovato loro ampie applicazioni come matrici per lo stampaggio a freddo di forme metalliche, ad esempio serbatoi di benzina per automobili.
Le caratteristiche di adesività e la notevole resistenza alle alte temperature e agli agenti chimici ha permesso di utilizzarle in rivestimenti protettivi per metalli e per incollare tra loro parti metalliche.
Le eccellenti proprietà elettriche ne permettono l'impiego come ricoprenti di delicati congegni elettronici nei razzi per proteggerli dalle sollecitazioni termiche e meccaniche.
Non meno importanti sono gli impieghi decorativi nella pavimentazioni ad uso civile.
Caricate con materiali fibrosi acquistano proprietà meccaniche non lontane da quelle dell'acciaio: resine epossidiche rinforzate con tessuti di vetro raggiungono al limite carichi di rottura fino a 6000-7000 kgp/cm2 e sono quindi usate per fare lastre, bombole, tubazioni, piccole imbarcazioni.
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