Epoxyverdunners: een oplossing voor eenvoudigere toepassing van hoogviskeuze epoxys

Waarom epoxyverdunners essentieel zijn voor de verwerking van hoge-viscositeitsharsen

Het werken met epoxyharsen met een hoge viscositeit kan voor fabrikanten behoorlijk uitdagend zijn. Veelvoorkomende problemen zijn een slechte bevochtiging van vulstoffen, ongelijkmatige coatings met wisselende dikte en veel luchtinsluiting bij het vormgeven van onderdelen. Gelukkig helpen epoxyverdunners de meeste van deze problemen op te lossen door de dikte van de hars aanzienlijk te verminderen, soms zelfs met tot wel 90% minder viscositeit. Dit maakt mengen veel eenvoudiger, zorgt voor volledige saturatie van vezels en vergemakkelijkt een gelijkmatige toepassing van het materiaal, zelfs bij complexe maldesigns. Sommige speciale reactieve verdunners verminderen de viscositeit zelfs met meer dan tien keer, zonder dat de glasovergangstemperatuur onder de 90 graden Celsius daalt, zodat het materiaal ook bij verhoogde temperaturen nog goed presteert. Een goede keuze van verdunner doet echter meer dan alleen de stromingskenmerken verbeteren: het versnelt ook het uithardingsproces en versterkt belangrijke mechanische eigenschappen, zoals de slagvastheid van het eindproduct. Voor toepassingen waarbij productiesnelheid even belangrijk is als constructieve sterkte, wordt het vinden van de juiste verdunner absoluut essentieel.

Reactieve versus niet-reactieve epoxyverdunners: Balans tussen stroming, uithardingschemie en integriteit in eindgebruik

Het begrijpen van het fundamentele verschil tussen reactieve en niet-reactieve epoxyverdunnertypes bepaalt het succes van de formulering. Deze keuze heeft directe gevolgen voor viscositeitscontrole, uithardingsgedrag en langetermijnintegriteit van producten in composieten, lijmen en beschermende coatings.

Hoe reactieve epoxyverdunners zich integreren in het netwerk en de kruislinkdichtheid beïnvloeden

Reactieve verdunners hebben doorgaans ofwel epoxy- ofwel hydroxylfunctionele groepen die betrokken raken bij die netwerkreacties tijdens de verwerking. Wanneer deze moleculen covalente bindingen vormen binnen het polymeernetwerk, kunnen ze de initiële viscositeit met ongeveer 40 tot zelfs 60 procent verlagen, waardoor de stof gemakkelijker te verwerken is tijdens de productie. Ze dragen ook bij aan het behoud van een eindhardheid boven de 80 Shore D-niveau, terwijl tegelijkertijd goede chemische weerstands-eigenschappen worden gehandhaafd. Bovendien neemt de netwerkdichtheid toe in verhouding tot het aantal reactieve plaatsen per molecuul. Aan de andere kant verlagen enkelvoudig functionele glycidylethers, zoals butylglycidylether (BGE), de glasovergangstemperatuur (Tg) meestal met ongeveer 10 tot 15 graden Celsius wanneer zij worden gebruikt in plaats van conventionele harsmonomeren. Daarom is een juiste dosering uiterst cruciaal in toepassingen waarbij een hogere Tg nodig is om de prestaties onder zware omstandigheden te behouden.

Niet-reactieve epoxyverdunners: Vluchtigheid, migratierisico's en langdurige eigenschapsafwijking

Aromatische en alifatische esters fungeren als tijdelijke weekmakers die niet via chemische bindingen in materialen worden geïntegreerd. Maar bij deze aanpak zijn problemen aan de orde. Vluchtigheidsverliezen kunnen tijdens het uithardingsproces ongeveer 15% van de totale massa bereiken. De sterkte neemt binnen een jaar doorgaans met ten minste 20% af als gevolg van migratieproblemen. Bovendien nemen zowel de thermische stabiliteit als de hechtingseigenschappen geleidelijk in de loop van de tijd af. Om deze redenen gebruiken de meeste fabrikanten niet-reactieve verdunners alleen voor toepassingen zoals tijdelijke lijmen die later weer moeten worden verwijderd of kierspoelingen die zijn bedoeld voor korte gebruikstijden. Ze zijn eenvoudigweg niet geschikt voor structurele onderdelen waarbij langdurige prestaties van belang zijn.

De juiste epoxyverdunner kiezen: chemie afstemmen op toepassingsvereisten

Glycidylethers (BGE, PGE) voor verbeterde reactiviteit en lage-viscositeit structurele formuleringen

Glycidylethers zoals butylglycidylether (BGE) en fenylglycidylether (PGE) fungeren als monofunctionele reactieve verdunners die bij het uitharden deel gaan uitmaken van het epoxynetwerk. Deze verbindingen nemen daadwerkelijk deel aan het crosslinkproces, waardoor de viscositeit aanzienlijk wordt verlaagd – met meer dan 70% – zonder dat de thermische stabiliteit wordt aangetast. Hun chemische integratie draagt ook bij aan een verlaging van de VOC-emissies, waardoor ze beter zijn in het natmaken van vezels, wat erg belangrijk is voor composieten in de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie, waarbij de sterkte moet overeenkomen met de gewichtseisen. Er is echter één nadeel: aangezien BGE de glasovergangstemperatuur (Tg) neigt te verlagen, dient elke formulering die bestemd is voor toepassingen bij hoge temperaturen ofwel de hoeveelheid BGE te beperken of BGE te combineren met andere verdunners die een hogere functionaliteit hebben.

Niet-glycidyl-opties (alifatische esters, polyethermodificatoren) voor toepassingen met lage VOC-emissies en hoge stabiliteit

Bij toepassingen met ultralage-VOC-eisen en waarbij dimensionale stabiliteit moet worden behouden – bijvoorbeeld bij het encapsuleren van elektronica of het aanbrengen van commerciële vloeren – zijn er alternatieven voor glycidylverbindingen die de moeite waard zijn om te overwegen. Alifatische esters en speciaal ontworpen polyethermodificatoren onderscheiden zich omdat ze daadwerkelijk die verstrengelde polymeerketens splitsen, waardoor de viscositeit aanzienlijk daalt – soms zelfs tot wel 85%. Bovendien interfereren deze materialen niet met aminogebaseerde uithardingsprocessen, wat voor veel fabrikanten een groot voordeel is. Er is echter één nadeel dat de moeite waard is om te noemen: aangezien deze toevoegmiddelen geen sterke chemische bindingen vormen met de hoofdharsstructuur, hebben ze de neiging om in de tijd te migreren, vooral bij blootstelling aan vocht. Sommige laboratoriumtests tonen aan dat deze migratie na langdurige blootstelling kan leiden tot een vermindering van de druksterkte met ongeveer 15 tot 20 procent. Gelukkig zijn nieuwere versies van gemodificeerde polyethers begonnen dit probleem aan te pakken via slimme chemische oplossingen. Zij bevatten speciale ankerpunten die zich hechten aan de epoxy-matrix, waardoor de VOC-emissies onder de 50 gram per liter blijven, terwijl alle eisen voor milieuvriendelijke certificeringen – waaronder LEED-normen en Declare-labels – nog steeds worden vervuld.

Praktische richtlijnen voor het toevoegen van epoxyverdunners zonder de eindkwaliteiten te verlagen

Het optimaliseren van epoxyformuleringen vereist een strategische verlaging van de viscositeit zonder inbreuk te doen op de mechanische of thermische prestaties. Op bewijs gebaseerde beste praktijken omvatten:

• Reactive verdunningsmiddelen mengen : Combineer monofunctionele (10–12%) en trifunctionele verdunners (5–7%) om een viscositeitsverlaging van ca. 18% te bereiken, terwijl het verlies aan kruislinkdichtheid wordt geminimaliseerd. Trifunctionele opties zoals butaandiol-diglycidylether helpen de netwerkstijfheid en de langdurige stabiliteit van de eigenschappen te behouden.
• Integratie van hybride katalysatoren : Werk eventuele remming van de uitharding door hydroxylrijke verdunners tegen met versnellers zoals zinkoctoaat—zodat volledige polymerisatie wordt gegarandeerd zonder dat de cyclusduur wordt verlengd.
• Compensatie met nanotoevoegingen : Voeg 0,5–1,0% nanosilica toe om 85–90% van de hardheid in systemen met een hoge verdunningsgraad terug te winnen, waardoor plasticerende effecten worden gecompenseerd en de slijtvastheid wordt verbeterd.

Wanneer deze benaderingen gezamenlijk worden toegepast, blijven de verlagingen van de treksterkte onder de 25% ten opzichte van onverdunde referentiewaarden. Voor structurele toepassingen dient u multifunctionele reactieve verdunners te prioriteren en de prestaties te valideren via versnelde verouderingstests conform ASTM D3418—vooral bij gebruik van niet-reactieve varianten, waarbij migratie-gerelateerde sterkteverminderingen tot 20% kunnen optreden binnen vijf jaar.

Veelgestelde vragen

Waar worden epoxyverdunners voor gebruikt?

Epoxyverdunners worden gebruikt om de viscositeit van hoogviskeuze epoxyharsen te verlagen, waardoor ze gemakkelijker te mengen, aan te brengen en uit te harden zijn. Ze verbeteren de stromingseigenschappen en versnellen het uithardingsproces, terwijl ze tegelijkertijd de mechanische eigenschappen verbeteren.

Wat is het verschil tussen reactieve en niet-reactieve epoxyverdunners?

Reactieve epoxyverdunners integreren zich in het polymeernetwerk, beïnvloeden de kruislinkdichtheid en behouden de hardheid, terwijl niet-reactieve verdunners fungeren als tijdelijke weekmakers, wat potentiële problemen met vluchtigheid en migratie kan veroorzaken.

Zijn er nadelen verbonden aan het gebruik van epoxyverdunners?

De belangrijkste nadelen zijn onder meer potentiële verliezen door vluchtigheid bij niet-reactieve verdunners en een verlaagde glasovergangstemperatuur bij bepaalde reactieve verdunners, zoals butylglycidylether. Een juiste keuze en dosering zijn cruciaal om deze effecten te beperken.

Hoe kan ik de juiste epoxiverdunner voor mijn toepassing selecteren?

Houd rekening met de chemie, de gewenste viscositeit, de thermische stabiliteit en de eisen voor het uiteindelijke gebruik. Voor toepassingen met lage VOC-emissies en hoge stabiliteit kunnen niet-glycidyl-opties zoals alifatische esters en polyethermodificatoren worden overwogen, terwijl glycidylethers een verhoogde reactiviteit bieden voor specifieke structurele toepassingen.