Epoksidit ovat polymeerikemikaaleja, jotka kovettuvat koville pinnoille. Epoksia voidaan käyttää osana liimoja tai pinnoitteina pinnoille. Epoksi on kevyt, syöpymistä estävä ja sillä on muita hyödyllisiä mekaanisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä arvokkaan materiaalin käyttö lentokoneissa, autoissa, rakentamisessa, betonipintojen korjauksessa, vesivoimarakenteiden vahvistuksessa ja elektroniikassa laitteet. Epoksihartsit toimivat hyvin metallien, puun, muovien ja muiden materiaalien sideaineina. Vaikka epoksi pysyy kestävänä useimmissa jokapäiväisissä olosuhteissa, sen polymeerimatriisin hajoaminen voi tapahtua korkean lämmön ja kosteuden kanssa yhdistetyn lämmön ansiosta.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Epoksia käytetään monissa moderneissa lentokoneissa, ajoneuvoissa, rakenteissa ja elektronisissa laitteissa. Vaikka epoksi hajoaa itsessään korkeassa lämpötilassa ja kosteudessa, modernit pinnoitteet ja seokset auttavat sitä kestämään äärimmäistä lämpöä.
Korkean lämmön vaikutukset
Monet epoksit säilyttävät kestävät ominaisuutensa, kuten murtolujuuden matalista lämpötiloista, kun ne ovat vaikeimpia, huoneenlämpötilaan. Epoksin viskoelastiset ominaisuudet käyvät kuitenkin ilmi korkean lämmön vaikutuksesta. Lämpötila, jossa lämpövääristymä esiintyy, vaihtelee välillä 20–90 astetta (68–195 F). Lämpötilan noustessa merkittävä määrä epoksin taivutus- ja puristuslujuutta pienenee. Kun lämpötila nousee 60 celsiusasteeseen, epoksi saavuttaa lämpövääristymälämpötilan (HDT) ja alkaa deformoitua. Epoksin HDT korreloi sen lasittumislämpötilan kanssa. Lämpötilojen jatkuva nousu 90 asteeseen johtaa sitkeämpään käyttäytymiseen. Lämpötilan nousu johtaa myös kantokyvyn ja jäykkyyden menetykseen. Epoksit ovat siis alttiita lämpötilan nousulle.
Lämpötila- ja kosteusvaikutukset
Epoksipohjaisten materiaalien altistuminen ympäristölle johtaa niiden hajoamiseen. Ultraviolettisäteilyllä, kosteudella ja lämpötilalla on kaikki merkitys epoksimatriisin hajottamisessa. Kun näin tapahtuu, epoksi menettää hyödylliset mekaaniset ominaisuudet, kuten taivutuslujuuden. Jopa huoneenlämmössä, jossa on 95 prosentin suhteellinen kosteus, epoksi plastisoituu ja turpoaa, ja tämä kasvaa lämpötilan mukana. Kohtalaisissa lämpötiloissa ja alhaisessa suhteellisessa kosteudessa epoksi pysyy vakaana. Syy tähän vaikutukseen on, että polymeerikomposiitit imevät kosteutta ilmasta. Epoksiin vaikuttava kosteuden imeytymisen määrä riippuu käytettävästä koveteesta ja siitä, kuinka epoksi kovettuu. Korkeissa lämpötiloissa plastisoitumisprosessi etenee paljon nopeammin. Alhainen kosteus sallii silloittumisen, mikä parantaa epoksin mekaanisia ominaisuuksia.
Nykyaikaiset epoksikomposiittilaadut
Näistä ongelmista huolimatta nykyaikaisia epokseja voidaan vahvistaa lisäämällä tiettyjä kovetusaineita kestämään korkeita lämpötiloja. Tangorakenteiset epoksihartsit kestävät yleensä äärimmäisiä lämpötiloja kuin joustavat rakenteet. Bromiatomeilla varustetuilla epoksihartseilla on palamista hidastava kyky. Hiilikuituvahvisteiset epoksikomposiitit kestävät huomattavasti korkeaa lämpöä (jopa 1500 celsiusastetta), mikä tekee niistä arvokkaita lentokoneiden komponenteille. Pinnoitteet, kuten titaani, muodostavat esteen lämmölle ja kosteudelle ja pidentävät epoksimateriaalien käyttöikää.