EPOXY RESIN Salah satu bahan termoset yang biasa digunakan dalam aplikasi komposit khusus dan struktural

Karakteristik :

Kekuatan bahan tinggi

Memiliki daya adhesi yang baik

Memiliki daya susut yang rendah

Penghantar listrik yang buruk

Tahan terhadap bahan kimia dan pelarut

Harganya murah

Toksisitas rendah

Fungsi : bahan perekat, pelapis, pembungkus, dan bahan pengisi

Tersusun dari 3 bahan dasar :

1. Resin dasar

2. Kurativ3. Bahan pengubahBerikut ini penjelasan masing-masing bahan penyusun resin epoksi.

1. Resin Dasar

Resin dasar adalah salah satu polimer termoset yang dibentuk dari ikatan silang pada grup epoksi primer. Molekul epoksi terdiri dari 3 komponen utama yaitu 1 atom oksigen dan 2 atom karbon. Karakteristik :

Sebuah indikator utama dari penggunaan suhu dari komposit polimer adalah suhu transisi gelas (Tg).

Tg adalah suhu di bawah yangmana polimer ada di fase kaca yang bergerak dengan getaran, sedangkan di atas suhu ini segmen molekul individu dapat bergerak relatif terhadap satu sama lain dalam apa yang disebut "fase karet".

Modulus dari bahan di atas Tg biasanya beberapa kali lipat lebih rendah dari nilai di bawah Tg, jadi ini menjadi pertimbangan penting ketika memilih resin epoksi.

Tg tergantung pada struktur molekul yang berkembang dalam matriks selama pembentukan yang didorong oleh karakteristik seperti kepadatan crosslink, kekakuan ikatan polimer, dan interaksi antarmolekul. Karakteristik lain : per ekuivalen epoksi (EEW) yang didefiniskan berat resin per kelompok/grup epoksi. EEW digunkana untuk menghitung rasio stoikiometri di antara molekul epoksi dan agen pengisi.

3 kelompok primer dari epoksi yang digunakan dalam aplikasi komposit yaitu 1. eter glisidil fenolik : dibentuk dengan reaksi kondensasi antara grup fenol dan epiklorohidrin.

2. amina glisidil aromatik : dibentuk dengan reaksi antara molekul amin dengan epiklorohidrin yang mana amin bersifat aromatik yang tahan suhu panas.

3. Sikloalifatik : berbeda dari epoksi lainnya. Jenis ini dibentuk dengan reaksi sangat lambat dengan beberapa amina pada suhu ruang.2. Bahan Kuratif

Akan bereaksi dengan sejumlah besar spesies kimia yang disebut curative atau pengeras.

Bahan kimia yang paling banyak digunakan adalah amina, turunan amina, anhidrat.

resin epoksi dapat diformulasikan dalam berbagai cara untuk memanipulasi karakteristik seperti stabilitas sistem, kinetika obat, bentuk fisik, Tg, kinerja mekanik, dan ketahanan kimia.

Bahan telah dipisahkan ke dalam kategori umum yaitu pembentukan suhu kamar, pembentukan suhu kamar-atau suhu yang meningkat, pembentukan suhu meningkat, dan kuratif lainnya Agen pembentuk pada suhu ruang : amina alifatik, poliamida, amidoamin. Amina alifatik : kuratif yang paling sering digunakan dengan resin epoksi.direaksikan dengan amina primer, sekunder, dan tersier. Amina primer dan sekunder diproses sebagai reaksi tambahan yang mana satu kelompok nitrogen hidrogen bereaksi dengan satu grup epoksi. Reaksi dengan amina tersier dihasilkan dari pasangan elektron pada nitrogen. Poliamida: seperti poliamina diklasifikasikan sebagai primer, sekunder, atau tersier tergantung pada substituen pada kelompok amida.

Amidoamines : yang kadang-kadang diklasifikasikan sebagai amida atau amida/imidazolines oleh penjual mereka. Mengandung amida dan gugus amina. Mereka adalah produk dari asam karboksilat monobasa dan poliamina alifatik.

Agen pembentuk pada suhu ruang atau suhu yang lebih tinggi : kompleks BF3 dan imidazol, mengandung varian yang dapat mengawetkan atau membentuk dengan aman pada suhu kamar dan suhu tinggi. Kompleks Boron trifluorida-amina membentuk resin epoksi dengan katalitik kationik polimerisasi.

Imidazol adalah kelas kuratif unik yang diaplikasikan dalam elektronik, perekat struktural, otomotif, dan komposit kedirgantaraan. Mereka umumnya bekerja sebagai akselerator untuk reaksi antara epoksi dan kuratif lain, tetapi juga sangat efektif sebagai agen tunggal curing.

Agen kuratif pembentuk pada suhu tinggi

Terdiri dari amina aromatik dan anhidrat

Amina aromatik yang bubuk umumnya baik dicampur atau meleleh dalam resin epoksi.

Amina aromatik memiliki nitrogen dari kelompok nitrogenhidrogen secara langsung terikat pada cincin aromatik

Reaksi amina aromatik dengan resin epoxy lebih rendah karena nukleopilisitik rendah dan faktor sterik, sehingga sistem yang dirumuskan dapat menunjukkan perpanjangan diluar waktu suhu kamar. Anhidrida adalah kelas utama lain dari agen pembentuk epoxy yang tersedia dalam berbagai bentuk fisik dari berbagai pemasok.

Reaksi antara anhidrida dan resin epoxy adalah kompleks karena tiga reaksi yang berlangsung bersaing. Anhidrida bereaksi dengan hidroksil epoxy untuk membentuk setengah ester. Pereaksian dengan anhidrida memerlukan beberapa eksperimen karena rasio yang diinginkan anhidrida untuk epoxy dapat sangat luas tergantung pada bahan yang dipilih, konsentrasi gugus hidroksil dalam formasi, dan kehadiran dari akselerator

Anhidrida dipilih sebagai kuratif ketika viskositas rendah, rasio campuran noncritical, potensi rendah untuk iritasi kulit, dan berumur panjang. Mereka dapat menghasilkan TGs tinggi, sifat listrik yang baik, penyusutan rendah, dan retensi sifat fisik dan listrik di atas Tg. Agen pembentukan lainnya

Disiandiamida "dicy" banyak digunakan sebagai kuratif epoxy dalam aplikasi komposit di mana stabilitas suhu ruang yang diinginkan dan pembentukan suhu cepat meningkat yang menarik.

Kombinasi dicy dengan imidazol subtituted dapat membentuk epoxy pada suhu turun menjadi sekitar 100 oC dengan waktu pembentukan tergantung pada konsentrasi dan pemilihan suhu.

Curative ini digunakan dalam aplikasi perekat yang cepat diperlukan dan bau belerang dari kuratif tidak melarang penggunaannya.

Aplikasi umum adalah industri perekat penanda jalan dan penambal kotak /peti komersial. Metode pembentukan alternatif

Untuk memotong biaya produksi dan penurunan waktu siklus dengan menggunakan sistem radiasi pembentukan resin Sumber radiasi : ultraviolet (UV), infra merah (IR), atau berkas elektron (EB). Manfaat: efisiensi energi, waktu pembentukan cepat diukur dalam detik, stabilitas dimensi, pengurangan polusi sebagai pelarut dihilangkan dari proses, potensi exoterm rendah yang memungkinkan penggunaan substrat suhusensitif, tidak ada perawatan sampai sumber paparan

Kerugian: biaya modal yang besar, kesulitan dalam menembus bagian tebal, dan sensitivitas mekanisme reaksi untuk kemurnian.

3. Bahan Pengubah Kategori utama ketiga dari bahan penyusun epoksi Digunakan untuk memberikan kinerja fisik dan mekanik tertentu baik di resin yang tidak diawetkan maupun resin yang tidak diperbaiki. Kategori umum pengubah termasuk karet, termoplastik, dilluents, tahan api, pengisi, dan pigmen dan pewarna. Aditif Karet

Digunakan untuk meningkatkan fleksibilitas, ketahanan lelah, ketahanan retak, dan arbsorpsin energi (thougness) di resin epoksi dan dapat dipisahkan menjadi dua kategori, reaktif atau non reaktif.

Dapat digunakan sebagai komponen cair, padat, atau particulated dalam formulasi.

Karet cair yang paling sering digunakan dalam komposit epoxy adalah karboksil yang diakhiri butadiena kopolimer acylonitrile atau

CTBNs.

Karet padat akrilonitrilbutadiena memiliki berat molekul lebih

tinggi dari karet cair. Mereka dapat dilarutkan langsung ke epoxy

atau penambahan dapat difasilitasi dengan pelarut yang kemudian

dihilangkan.

Karet partikel kadangkadang digunakan dalam komposit ketika kedua distribusi ukuran partikel dan fraksi volume partikel di resin harus dikontrol ketat.

Aditif Termoplastik (TPS)

Digunakan seperti karet untuk meningkatkan arbsorpsi energi fraktur

resin epoxy.

Yang umum digunakan di epoxy komposit adalah fenoksi, amida kelompok polieter, polivinil butiral, polivinil formal, polisulfon, polietersulfon, polimida, polyetherimide, dan nilon. Kemampuan untuk mengarbsorpsi epoxy resin dengan karet dan TPS berkaitan erat dengan kepadatan ikatan silang dari matriks termoset. Pengencer Epoksi

Senyawa dengan berat molekuler rendah yang paling efektif sebagai pengencer tetapi mereka juga cenderung stabil dan sering menyebabkan iritasi, karena itu harus digunakan dalam lingkungan terkendali.

Bahan dengan berat molekul yang lebih tinggi biasanya kurang beracun dan dampak sifat lain yang kurang tetapi mereka umumnya digunakan pada beban yang lebih tinggi karena mereka tidak efektif dalam mengurangi viskositas.

Formulator memilih pengencer khusus untuk kebutuhan fisik yang seimbang dengan kinerja termalmekanis. Bahan Tahan Api (FR)

Dapat ditambahkan ke resin epoxy sebagai pengisi atau matrik yang dapat dibangun untuk incoporate karakteristik FR.

FR beroperasi melalui tiga mekanisme yang mengatur pirolisis dan pembakaran polimer; fase terkondensasi, fase uap, dan penghambatan fisik. Bahan Pengisi Tidak Reaktif

Digunakan dalam resin epoxy sebagai extender, bala bantuan, dan untuk memberikan karakteristik fisik tertentu seperti kepadatan rendah, aliran rendah, mengurangi penyusutan, dan konduktivitas termal atau listrik. Tipe dari bahan pengisi sangat luas akan tetapi dapat dikategorikan secara umum sebagai mineral, logam, kaca, fiber, karbon, dan macam-macam bahan organik. Meningkatkan aspek rasio filler, meningkatkan ketahanan terhadap retak propagasi, tetapi juga cepat meningkatkan viskositas resin, mengurangi jumlah fller yang dapat digunakan. Pigmen dan Pewarna

Resin epoksi dapat diwarnai dengan berbagai macam pigmen dan pewarna baik organik maupun anorganik.

Pigmen adalah partikel larut yang tersebar di resin, sedangkan pewarna adalah molekul organik larut.

Pewarna umumnya tidak cocok untuk appplications epoxy komposit karena keterbatasan suhu.

Pigmen kompatibel dengan epoxy resin yang tersedia sebagai bubuk, bubur, atau pasta.

Perubahan morfologi resin atau suhu pembentukan akan mempengaruhi warna kejelasan dari bagian. Model Fomulasi Resin Epoksi

1. Pembentukan suhu ruang sistem lay-up basah

Karakteristik kunci : viskositas rendah, kehidupan pot yang memadai, dan reaktivitas. Kedua epoxy (bagian A) dan amina (bagian B) adalah cairan yang dapat dicampur dengan mudah pada suhu kamar (viskositas campuran 1.560 cps). Akan membutuhkan 10 sampai 20 menit untuk sepenuhnya mencampurkan kuratif dengan resin.

Sifat yang diperoleh setelah tujuh hari pada 25 oC (77 oF) dapat ditemukan pada tabel di bawah.SifatNilai

Temperatur Transisi Kaca (Tg)51 (123)

Temperatur distorsi panas49 (120)

Kuat tarik, Mpa(ksi)51 (7.45)

Kekuatan modulus, Mpa (ksi)2979 (432)

Kekuatan elongasi, %2.8

Kekerasan, shore D81

2. Pembentukan suhu ruang perekat pasta

Resin ini diproduksi oleh pencampuran 1300x16 hycar dengan ancamide 400 (polimer produk udara, LP) untuk membuat cairan kental (bagian B). Campuran ini kemudian ditambahkan ke resin epoxy (bagian A) sambil diaduk untuk membentuk perekat dengan viskositas tinggi.

Sistem resin adalah reaktif pada suhu kamar, oleh karena itu harus dicampur dalam jumlah kecil dan digunakan segera. Sifat obatined setelah 14 hari pada suhu kamar ditemukan pada tabel di bawah.

SifatNilai

Izod notch impact strength, J/m (ft.lbf/in.)56.5 (1.06)

Temperatur distorsi panas60 (140)

Kuat tarik, Mpa(ksi)33.3 (4.883))

Kekuatan modulus, Mpa(ksi)1220 (117)

Kekuatan elongasi, %12

Kekerasan, shore D77

3. Pembentukan Perekat Film pada suhu meningkat Ditujukan untuk bagianbagian yang dapat terikat pada temperatur tinggi.

Resin dibuat dengan terlebih dahulu mereaksikan karet dan fenol dengan epoxies pada suhu tinggi.

Penggunaan karet menurunkan Tg.

Sistem ini terjadi pada 180 oC (335 oF) selama dua jam untuk menghasilkan sifat seperti yang ditemukan di tabel di bawah ini.

SifatNilai

Temperatur trasnsisi kaca (Tg), oC157 (315)

Single lap shear strength at ambient temperature, Mpa (ksi)18.0 (2.61)

Interlaminar fracture toughness, J/m2 (in. Lbf/in2)

GIc

GIlc800 (4.6)

2250 (12.9)

Beberapa pertimbangan penting ketika memilih sebuah perekat film adalah sebagai berikut :

Viskositas resin suhu ruang: sebuah perekat film harus cukup fleksibel pada suhu kamar sehingga tidak retak atau pecah saat digunakan.

Reologi Resin : perekat harus mengalir cukup untuk membasahi permukaan dan mengembangkan lini ikatan yang cocok, tetapi tidak boleh begitu banyak yang keluar dari daerah ikatan. Kekuatan perekat: harus seimbang terhadap resiko resin Tg. Porositas: perekat sering diuapkan sebelum pelapisan untuk menghilangkan gas sisa dan gelembung udara dari produk.4. Tipe Resin kedirgantaraan kinerja tinggi

Fromulation ini diproduksi dengan melarutkan kristal kuratif (DDS) ke resin epoxy panas (MY9512) pada 125 oC (255 oF).

Hal ini dibuktikan dengan sifat mekanik yang ditunjukkan di bawah ini.

SifatPada suhu lingkunganPada suhu 150 oC

Kuat tarik, Mpa (ksi)58.3 (8.45)44.5 (6.46)

Kekuatan modulus, MPa (ksi)3723 (540)3723 (540)

Kekuatan elongasi, %1.81.9

Tg, oC (oF)177 (350)...

Temperatur distorsi panas, oC (oF)238 (460)..

Charpy impact strength, unnotch, J (ft.lbf)7.7 (5.7)...

Beberapa pertimbangan penting ketika mengembangkan atau memilih sebuah perekat film adalah:

Viskositas resin suhu kamar: kelengketan merupakan karakteristik kunci produk, dengan sebagian besar butuh umur kelengketan mulai dari satu sampai tiga minggu. Resin reologi: resin harus cukup mengalir untuk membasahi permukaan, memungkinkan consilidation, dan memberikan jalur untuk memerangkap udara dan zat volatil yang melarikan diri. Sifat mekanik termal: aplikasi bagian akhir akan menentukan apakah sistem epoxy resin dasar harus dimodifikasi atau tidak. Keselamatan

Keselamatan dan pertimbangan kesehatan yang terkait dengan penggunaan bahan komposit epoxy : Membaca dan memahami semua literatur produk dan lembar data keamanan bahan (MSDS) sebelum mengontakkan diri atau tempat kerja anda dengan bahan kimia apapun. Bekerja dengan epoxy resin di daerah dengan ventilasi yang memadai.

Alat pelindung diri konvensional termasuk penghalang krim, sarung tangan, respirator, kacamata keselamatan harus selalu dipakai.

Selalu mengikuti peraturan pabrik dengan hatihati, khususnya yang berkaitan dengan massa penggunaan resin, prosedur pencampuran dan operasi pembuatan. Tren Masa Depan Epoxy resin telah berhasil digunakan dalam aplikasi komposit sejak tahun

1960an teh.

Dasar epoxies bisphenolA tersedia mulai harga 13 dolar/lb, dengan multifungsi yang tinggi mulai 820 dolar / lb. Untuk bertahan dalam iklim ini, bahan baku resin epoxy baru perlu menawarkan keuntungan teknis dan/atau penanganan, dan menjadi harga kompetitif.

Melampaui persyaratan bahwa setiap perkembangan baru menjadi harga yang kompetitif dengan teknologi canggih, beberapa kemungkinan untuk perkembangan masa depan ada.