Epoxier är polymera kemikalier som härdar på hårda ytor. Epoxi kan användas som en del av lim eller som beläggning för ytor. Epoxi är lätt, korrosionsskyddande och har andra användbara mekaniska egenskaper som gör det till ett värdefullt material för användning i flygplan, bilar, konstruktion, reparation av betongytor, förstärkning av vattenkraftstruktur och elektronisk enheter. Epoxihartser fungerar bra som bindemedel för metaller, trä, plast och andra material. Medan epoxi förblir hållbart under de flesta vardagliga förhållanden kan nedbrytning av dess polymermatris inträffa på grund av hög värme och värme i kombination med fukt.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Epoxi används i många moderna flygplan, fordon, strukturer och elektroniska enheter. Medan epoxi på egen hand bryts ned med hög temperatur och fuktighet, hjälper moderna beläggningar och blandningar det att motstå extrem värme.
Effekter med hög värme
Många epoxier bibehåller sina hållbara egenskaper som fraktur seghet från låga temperaturer, när de är hårdast, till rumstemperatur. De viskoelastiska egenskaperna hos epoxi blir emellertid uppenbara med införandet av hög värme. Temperaturen vid vilken värmeförvrängning uppstår varierar mellan 20 och 90 grader Celsius (68–195 F). När temperaturen ökar minskar en betydande mängd av böj- och tryckhållfastheten hos epoxi. När temperaturen ökar till 60 grader Celsius når epoxi värmeförvrängningstemperaturen (HDT) och den börjar deformeras. HDT för en epoxi korrelerar till dess glasövergångstemperatur. Den fortsatta temperaturökningen till 90 grader C leder till mer duktilt beteende. Temperaturökningen leder också till förlust av bärförmåga och styvhet. Epoxier är därför känsliga för temperaturökningar.
Effekter av temperatur och luftfuktighet
Miljöexponering av epoxibaserade material leder till nedbrytning. Ultraviolett strålning, fukt och temperatur spelar alla en roll för att bryta ner en epoxismatris. När detta inträffar förlorar epoxin sina användbara mekaniska egenskaper såsom böjhållfasthet. Även vid rumstemperatur med 95 procent relativ fuktighet mjuknar epoxi och sväller, och detta ökar med temperaturen. Vid måttliga temperaturer och låg relativ fuktighet förblir epoxi stadig. Anledningen till denna effekt är att polymerkompositer absorberar fukt från luften. Mängden fuktabsorption som påverkar epoxier beror på vilken härdare som används och hur epoxin härdas. Vid höga temperaturer går processen med mjukning mycket snabbare. Låg luftfuktighet möjliggör tvärbindning, vilket förbättrar epoxis mekaniska egenskaper.
Moderna epoxikompositkvaliteter
Trots dessa problem kan moderna epoxier stärkas genom tillsats av vissa härdare för att motstå höga temperaturer. Epoxihartser med en stavstruktur tenderar att motstå extrema temperaturer bättre än de med strukturer som är flexibla. Epoxihartser med bromatomer uppvisar flamskyddsförmåga. Kolfiberförstärkta epoxikompositer tål betydligt hög värme (upp till 1500 grader Celsius), vilket gör dem värdefulla för flygplanskomponenter. Beläggningar som titan ger en barriär mot värme och fukt och förlänger epoximaterialens livslängd.