Ứng dụng nhựa epoxy trong bảo vệ chống ăn mòn kim loại
Lớp phủ chống ăn mòn epoxy dựa trên nhựa epoxy và được điều chế bằng bột màu, chất làm khô, phụ gia, v.v. Lớp phủ nhựa epoxy có hiệu suất tuyệt vời: độ bám dính cao, độ bền cao, khả năng chống hóa chất và chống mài mòn. Đây là một trong những loại lớp phủ chống ăn mòn hạng nặng được sử dụng sớm nhất và rộng rãi nhất trong lĩnh vực chống ăn mòn hạng nặng trên tàu biển. Có nhiều loại lớp phủ chống ăn mòn epoxy, chủ yếu bao gồm:nhựa epoxy bisphenol Avà nhựa epoxy phenolic.
Cấu trúc phân tử của nhựa epoxy bisphenol A chứa hydroxyl, liên kết ete và nhóm epoxy, có khả năng bám dính tuyệt vời với chất nền; cấu trúc vòng benzen của nó mang lại cho nhựa độ bền cơ học cao và khả năng chống mài mòn; sau khi phủ, nó có khả năng chống axit và kiềm, chống ăn mòn và kháng hóa chất tuyệt vời; nó đóng rắn ở nhiệt độ phòng, dễ thi công, có độ co ngót thấp sau khi đóng rắn và không giải phóng các chất dễ bay hơi, đáp ứng các tiêu chuẩn bảo vệ môi trường xanh.
Nhựa epoxy phenolic có khả năng chống ăn mòn và bám dính tốt hơn do chứa nhiều nhóm epoxy hơn; độ liên kết ngang đóng rắn cao hơn và mật độ mạnh hơn, đồng thời cũng có khả năng chịu nhiệt độ và chống ăn mòn cao hơn nhựa phenolic. Tuy nhiên, việc tăng số lượng nhóm epoxy sẽ làm tăng độ giòn của nhựa, ảnh hưởng đến phạm vi ứng dụng của nó. Việc sử dụng bisphenol A thay thế phenol để tổng hợp nhựa epoxy phenolic có hàm lượng phenol tự do thấp và phân bố trọng lượng phân tử hẹp. Việc đưa bisphenol A vào làm cho các tính chất cơ học của nhựa mạnh hơn và độ co ngót thấp hơn. Việc tăng số lượng nhóm epoxy làm tăng khả năng bám dính, đồng thời cải thiện độ linh hoạt, độ ổn định nhiệt, khả năng cách nhiệt, khả năng chống nước và chống ăn mòn.
Lớp phủ chống ăn mòn Epoxy cũng có nhược điểm là khả năng chịu va đập và độ bền kém. Do đó, vật liệu cần được cải tiến.
Nhựa epoxy nguyên chất tương đối giòn. Thông thường, người ta thêm chất làm cứng vào epoxy. Sau khoảng một năm sử dụng, chất làm cứng bốc hơi, độ giòn của lớp phủ tăng mạnh và có thể xảy ra các vấn đề như bong tróc dưới tác động cơ học. Do đó, nhựa nhiệt dẻo hiện nay thường được sử dụng để biến tính epoxy. Các cơ chế làm cứng chính bao gồm hiệu ứng ràng buộc bắc cầu, chốt vết nứt, xé và kéo giãn hạt, và biến dạng cắt lỗ rỗng. Khi vật liệu composite chịu tác động của ngoại lực, chất độn đóng vai trò trong việc bắc cầu, hạn chế, thụ động hóa và ngăn ngừa sự lan truyền vết nứt trong nền. Ngoài ra, lực bắc cầu đóng vai trò như một neo chốt trên các vết nứt tại điểm bắc cầu để đạt được hiệu ứng làm cứng. Các loại nhựa nhiệt dẻo thường được sử dụng để gia cường nhựa epoxy bao gồm polysulfone, polyurethane, polysiloxane, polyethersulfone, polyamide, polyetheretherketone, v.v. Các loại nhựa nhiệt dẻo này thường hòa tan trong nhựa chưa đóng rắn và có thể tương tác với ma trận nhựa epoxy, do đó tạo ra liên kết giao diện mạnh sau khi đóng rắn nhựa epoxy, do đó có thể cải thiện độ dẻo dai khi gãy mà không làm mất các đặc tính cơ học khác.
Ngoài ra, việc bổ sung flo vào cấu trúc nhựa epoxy cũng là một phương pháp biến tính tốt. Nhựa phenolic được tổng hợp bằng cách thay thế bisphenol A bằng bisphenol AF, sau đó được epoxy hóa để thu được nhựa epoxy flo hóa. Do chuỗi chính polyme chứa cấu trúc diphenol propan nên nó có độ bền cơ học và khả năng chống mài mòn mạnh, độ co ngót khi đóng rắn của lớp phủ thấp hơn và độ dẻo dai cao hơn nhiều so với nhựa epoxy phenolic thông thường; nó chứa một số lượng lớn các nhóm epoxy, do đó hình thành độ bám dính mạnh với chất nền; đặc biệt, việc đưa flo vào làm cho nhựa fluorocarbon này kỵ nước và chống dầu, và có khả năng chống ăn mòn và chống tia UV và hóa chất đặc biệt tuyệt vời, và lớp phủ linh hoạt và mịn màng, và có đặc tính tự làm sạch. Lớp phủ này kết hợp các ưu điểm của lớp phủ nhựa phenolic, lớp phủ nhựa epoxy và lớp phủ nhựa fluorocarbon, và có những ưu điểm vượt trội trong lĩnh vực bảo vệ chống ăn mòn hàng hải.
Trong lĩnh vực bảo vệ chống ăn mòn biển, nhựa epoxy cũng có nhiều phương pháp biến tính khác nhau để phù hợp với các môi trường khác nhau, chẳng hạn như không dung môi hoặc dung môi yếu, gốc nước, pha trộn hạt nano, xử lý bề mặt thấp, v.v. Các phương pháp biến tính này có thể làm cho việc sản xuất lớp phủ epoxy thân thiện hơn với môi trường và tiết kiệm năng lượng, đồng thời làm cho hiệu suất của lớp phủ tuyệt vời và chức năng hơn.