Cari artikel

Rabu, 20 Agustus 2014

Perekat epoxy (epoxy glue)

Perekat epoxy banyak digunakan karena ketahanan yang baik terhadap cuaca luar ruangan dan kemampuannya untuk merekatkan berbagai permukaan, termasuk:  kayu, logam, plastik, keramik, dan beton. Lem ini relatif jarang digunakan dalam perekatan kayu karena harganya yang relatif mahal, dan dalam beberapa kasus, daya tahan mereka terbatas. Di sisi lain, mereka adalah perekat struktural yang dapat kering pada suhu kamar, memiliki kemampuan baik untuk mengisi celah dan melakukan ikatan pada permukaan. Lainnya. Karena itu lem epoxy banyak digunakan dalam perekatan kayu dan  bahan lainnya di tempat revisi komponen kayu yang rusak secara struktural.Selain harganya yang mahal kelemahan utama dari lem epoxy adalah kurangnya kemampuan untuk digunakan pada bagian yang memerlukan ikatan yang  tahan lama.   
Meskipun ada beberapa kasus dari self polymerization di bawah pengaruh asam atau katalis amina tersier, sebagiam besar epoxy memiliki ikatan backbone ababab bergantian yang memiliki ikatan crossolinking yang tinggi, biasanya menggunakan multi-fungsi dari harderner. Terminologi standar untuk epoxy adalah resin untuk bahan dan komponen lain yang berfungsi membentuk ikatan crosslinking disebut sebagai harderner. Formulasi dinyatakan sebagai bagian per seratus resin dengan berat epoxy sebagai 100 dan komponen yang lain dihitung relatif terhadap berat epoxy. Harderner  yang digunakan adalah bahan yang akan bereaksi dengan gugus epoxy, termasuk amina, tiol, hidroksida, dan gugus asam, dengan harderner yang paling umum digunakan adalah amina.
Resin epoxy yang paling umum adalah diglycidly ether  dari bisphenol A (DGEBA), meskipun multi-fungsional epoxy juga sering digunakan. Bahan awal dibuat dengan kondensasi phenol dengan aceton menghasilkan A bisphenol (BISA) seperti yang diilustrasikan pada Gambar 9.24. Bahan ini kemudian direaksikan dengan epichlorohydrin dalam kondisi basa untuk menghasilkan molekul DGEBA dan natrium klorida.Penghilangan garam sangat penting dalam aplikasi elektronik untuk meminimalkan korosi logam dengan klorida. Molekul- molekul epoxy DGEBA bervariasi dalam berat molekul karena reaksi polimerisasi yang melalui gugus epoxy. Jenis epoxy yang lain adalah epoxy yang terbuat dari resin novalak melalui kondensasi phenol dengan formaldehyde, seperti yang dibahas dalam bagian 9.7.3.1. Bis-F resin juga telah digunakan, mirip dengan bis-A resin kecuali formaldehyde yang digunakan di dalam aceton untuk reaksi kondensasi. Resin yang lebih fleksibel dapat dibuat dengan menggunakan  epoxidized oils dan non-aromatic epoxides yang lainBrominated epoxy sering juga digunakan untuk ketahanan terhadap api. 
Berbeda dengan jenis-jenis epoxy yang terbatas, harderner atau kuratif memiliki vareasi struktur kimia yang luas. Harderner-harderner memiliki hidrogen aktif yang melekat pada nucleophile  yang pada dasarnya ditambahkan pada seluruh gugus epoxy. Proses ini melibatkan nucleophile yang  menyerang sambungan karbon pada epoxy seperti yang diilustrasikan pada Gambar 9.25, dimana  hidrogen kemudian bermigrasi ke anion hidroxy. Untuk gugus dengan sedikit  nucleophlic, penambahan amina tersier yang berinteraksi dengan atom oksigen dalam senyawa epoxy membuat cincin epoxy lebih mudah untuk membuka. Reaksi ini terus berlanjut sampai semua atom hidrogen aktif bereaksi dengan epoxide yang digunakan..Jadi, untuk amina dengan dua atom hydrogen reaktif pada satu nitrogen, maka dua gugus epoxy dapat bereaksi, tapi penambahan kedua berlangsung dengan jauh lebih lambat. Untuk merumuskan rasio hardener,  berat ekwivalen harderner  dihitung dengan membagi berat molekulnya dengan jumlah hidrogen aktif. 




 



GAMBAR 9.24  

Epoxy dibuat dengan cara mereaksikan epi-chlorhydrin dengan phenol untuk membentuk glycidyl ethers. Bis-A epoxy lebih banyak digunakan dibandingkan dengan epoxy novolak, tetapi epoxy novolak dapat memberikan ketahanan panas yang lebih baik. 

Hardener amina merupakan jenis yang paling banyak digunakan pada epoxy yang kering pada suhu kamar. Mereka dapat dibagi menjadi tiga kelas yang berbeda yaitu kelas utama terdiri polyamines, seperti yang dibuat dari reaksi ethylene oxide, untuk memberikan produk seperti
diethylene triamine, triethylene tetraamine, dan tetraethylene pentaamine.. Amina ini merupakan amina dengan berat molekul rendah yang berbahaya karena korosivitas dan kemampuan mereka untuk chelate metals. Harga yang relatif murah dan reaktivitas yang tinggi membuat mereka banyak digunakan. Amina lain yang digunakan untuk membuat produk lebih fleksibel adalah amine-capped polypropylene oxide polymers and branched six carbon diamines. Amina lain yang banyak digunakan adalah amine- contain fatty acids yang menghasilkan epoxy yang lebih fleksibel dan hydrophobic.

Polyethylene polyamines  dapat direaksikan dengan asam lemak untuk membuat amidoamines. Mereka juga dapat direaksikan dengan dimer acid, melalui dimerisasi asam lemak tak jenuh, yang bereaksi dengan polyethylene polyamines menghasilkan polyamide curatives. Harderner yang lain tidak banyak digunakan dalam lem kayu.Sementara epoxy standar di toko banyak menggunakan harderner amine, yang menunjukkan waktu pengeringan lima menit menggunakan hardener mercaptans.Epoxy juga dapat dikeringkan dengan menggunakan harderner  anhidrida atau katalis amina tersier, tapi suhu reaksi yang tinggi membatasi penggunaannya dalam produk kayu. 


GAMBAR 9.25 Epoxy bereaksi terhadap nucleophiles dengan mudah, seperti amina. Kebanyakan amina memungkinkan beberapa penambahan untuk menghasilkan jaringan crosslinked

Meskipun epoxy memberikan ikatan yang kuat dan tahan lama untuk banyak jenis substrat, tetapi mereka tidak bisa menghasilkan ikatan yang  tahan lama pada  kayu dalam setiap kondisi kayu. Ada beberapa pendapat yang berbeda terhadap keawetan lem epoxy pada kondisi basah, tapi banyak test standar yang telah membatasi lem epoxy untuk aplikasi beban. Banyak pekerjaan telah dilakukan untuk mendukung penggunaan epoxy pada pekerjaan-pekerjaan restorasi, tetapi pengujian yang ketat telah menunjukkan bahwa lem epoxy komersial tidak lulus tes. Pemeriksaan menunjukkan bahwa banyak dari kegagalan terjadi  di wilayah interfase epoxy. Kegagalan yang tinggi banyak ditemukan dalam kondisi basah dengan test menggunakan kayu asetat, sementara ketika hydroxymethylated resorcinol primer digunakan memungkinkan ikatan assembling yang  dapat lulus tes ketahanan.