Epoxy's zijn polymeerchemicaliën die uitharden tot harde oppervlakken. Epoxy kan worden gebruikt als onderdeel van lijmen of als coating voor oppervlakken. Epoxy is lichtgewicht, corrosiewerend en heeft andere nuttige mechanische eigenschappen die het een waardevol materiaal maken voor: gebruik in vliegtuigen, auto's, bouw, reparatie van betonoppervlakken, versterking van waterkrachtstructuren en elektronische apparaten. Epoxyharsen werken goed als bindmiddel voor metalen, hout, kunststoffen en andere materialen. Hoewel epoxy onder de meeste alledaagse omstandigheden duurzaam blijft, kan degradatie van de polymeermatrix optreden als gevolg van hoge hitte en hitte in combinatie met vocht.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Epoxy wordt gebruikt in veel moderne vliegtuigen, voertuigen, constructies en elektronische apparaten. Terwijl epoxy op zichzelf degradeert bij hoge temperaturen en vochtigheid, helpen moderne coatings en mengsels het om extreme hitte te weerstaan.
Hoge hitte-effecten
Veel epoxy's behouden hun duurzame eigenschappen, zoals breuktaaiheid, van lage temperaturen, wanneer ze het hardst zijn, tot kamertemperatuur. De visco-elastische eigenschappen van epoxy worden echter duidelijk met de introductie van hoge hitte. De temperatuur waarbij warmtevervorming optreedt, varieert tussen 20 en 90 graden Celsius (68-195 F). Naarmate de temperatuur stijgt, neemt een aanzienlijk deel van de buig- en druksterkte van epoxy af. Wanneer de temperatuur stijgt tot 60 graden Celsius, bereikt epoxy de Heat Distortion Temperature (HDT) en begint deze te vervormen. De HDT van een epoxy correleert met de glasovergangstemperatuur. De voortdurende temperatuurstijging tot 90 graden C leidt tot meer ductiel gedrag. De temperatuurstijging leidt ook tot verlies van draagvermogen en stijfheid. Epoxy's zijn daarom gevoelig voor temperatuurstijgingen.
Temperatuur- en vochtigheidseffecten
Blootstelling aan het milieu van op epoxy gebaseerde materialen leidt tot hun degradatie. Ultraviolette straling, vocht en temperatuur spelen allemaal een rol bij het afbreken van de epoxymatrix. Wanneer dat gebeurt, verliest de epoxy zijn nuttige mechanische eigenschappen zoals buigsterkte. Zelfs bij kamertemperatuur met een relatieve vochtigheid van 95 procent plastificeert epoxy en zwelt het op, en dit neemt toe met de temperatuur. Bij gematigde temperaturen en lage relatieve vochtigheid blijft epoxy standvastig. De reden voor dit effect is dat polymeercomposieten vocht uit de lucht opnemen. De hoeveelheid vochtopname die epoxy's beïnvloedt, hangt af van welke verharder wordt gebruikt en hoe de epoxy wordt uitgehard. Bij hoge temperaturen verloopt het plastificeren veel sneller. Een lage luchtvochtigheid zorgt voor vernetting, wat de mechanische eigenschappen van de epoxy verbetert.
Moderne epoxy-composietkwaliteiten
Ondanks deze problemen kunnen moderne epoxy's worden versterkt door de toevoeging van bepaalde verharders om hoge temperaturen te weerstaan. Epoxyharsen met een staafstructuur zijn doorgaans beter bestand tegen extreme temperaturen dan die met een flexibele structuur. Epoxyharsen met broomatomen vertonen een vlamvertragend vermogen. Met koolstofvezel versterkte epoxycomposieten zijn bestand tegen aanzienlijk hoge temperaturen (tot 1500 graden Celsius), waardoor ze waardevol zijn voor vliegtuigonderdelen. Coatings zoals titanium vormen een barrière tegen hitte en vochtigheid en verlengen de levensduur van de epoxymaterialen.