Resinas Epoxi

Resinas Epoxi

Las resinas epoxi son polímeros de condensación termoplásticas que adquieren al final el carácter de termoestables. Se presentan como líquidos viscosos o sólidos según su peso molecular; son de color amarillo oscuro.

Los primeros intentos comerciales de producción tuvieron lugar en 1927 en los Estados Unidos. El mérito de la primera síntesis de una resina basada en bisfenol-A lo comparten el Dr. Pierre Castan de Suiza y el estadounidense Dr. S. O. Greenlee en 1936. El trabajo del suizo fue licenciado por la compañía química Ciba-Geigy, también suiza, que se convirtió rápidamente en uno de los tres mayores fabricantes mundiales de resinas epoxi, comercializándolas bajo el nombre de Araldite, aunque a finales de los años 1990 abandonó ese negocio. El trabajo del Dr. Greenlee fue a parar a una compañía pequeña, que luego fue comprada por Shell.

Formación

Una resina epoxi o poliepóxido es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o “endurecedor.

Las resinas epoxídicas, también llamadas etoxílicas, son realmente poliéteres, que reciben su nombre de los compuestos de los que derivan. Existe una gran variedad de estas resinas, pero las más usadas son las derivadas del bisfenol A y de la epiclorhidrina que dan origen a unas resinas primarias lineales con grupos hidroxilo y epoxi que permiten una reticulación posterior mediante agentes reticulantes o endurecedores.

La epiclorhidrina es un líquido incoloro con un olor picante y similar al ajo que es insoluble en agua, pero miscible con la mayoría de disolventes orgánicos polares. Es un compuesto altamente reactivo con ácidos o bases fuertes.

El Bisfenol A, comúnmente abreviado como BPA, es un compuesto orgánico con dos grupos funcionales fenol. Se prepara mediante la condensación de la acetona (de ahí el sufijo '-A') con dos equivalentes de fenol. La reacción es catalizada por un ácido, como ácido clorhídrico (HCl) o una resina de poliestireno sulfonado. Normalmente se usa una gran cantidad de fenol para asegurar su completa condensación.

La preparación de la resina primaria se realiza en medio alcalino, a temperatura moderadamente elevada y con un exceso de epiclorhidrina, con lo que se forman macromoléculas lineales (Peso moelcular de 900 a 3000) con grupos epoxídicos en sus extremos.

En la síntesis de resinas epoxi existen dos etapas. En primer lugar hay que sintetizar un diepoxi y en segundo lugar hay que entrecruzarlo con una diamina.

La etapa de síntesis de diepoxi consiste en una polimerización por crecimiento en etapas. Se obtiene el prepolímero mediante bisfenol A y epiclorhidrina.

La formulación de un epoxi es bastante más compleja que lo que se acaba de apuntar y suele implicar además de la resina y el endurecedor, cargas como silicatos, caolín, talco, etc., plastificantes, agentes terminadores que reducen el número de entrecruzamientos, etc. Ello, unido a la variedad de resinas de partida y agentes reticulantes, hace que bajo la denominación de epoxi se escondan productos finales de muy variadas características. Si hubiera que señalar aquellas características comunes que han contribuido a la popularidad de las epoxi, podrían apuntarse las siguientes: baja retracción durante el curado, buen comportamiento térmico, buena resistencia a agentes químicos, excelente adhesión a todo tipo de materiales y buenas propiedades mecánicas (por ejemplo, resistencia a la fatiga).

Estructura

Transformaciones

La resina se suministra en estado viscos, debiéndose mezclar con el endurecedor y si no es necesario con el acelerante para el proceso de curado. Este puede ser en frío, alrededor de 2 horas a temperatura ambiente, o en caliente.

Procedimientos similares a las resinas de poliéster.

Propiedades

 Una vez curada la resina presenta una densidad de 1,17 a 1, 25 g/cm3.

 Son termoestables reticulados por adición con baja absorción de humedad y transparentes.

 En función de su estructura presentan gran resistencia, rigidez, tenacidad, dureza, resistencia a la abrasión, adherencia y estabilidad dimensional, propiedades que mejora notablemente al ser reforzadas con fibras.

 Muy buen aislamiento eléctrico y buena resistencia a la deformación por calor.

 Son resistentes a ácidos y bases diluidas, hidrocarburos clorados, tolueno, alcohol, agentes minerales, grasas y a la intemperie. No son resistentes a los ácidos y bases concentradas, amoniaco, ésteres, cetonas, etc.

 Unión adhesiva muy eficaz.

 Son mecanizables.

Aplicaciones

Las aplicaciones de materiales en base a epoxi son extensas e incluyen revestimientos, adhesivos y materiales compuestos como los que usan fibra de carbono y fibra de vidrio de refuerzo (a pesar de poliéster, viniléster y otros termoestables resinas se utilizan también para plástico reforzado con vidrio). La química de las

...