ההבדל העיקרי בין אפוקסי לפוליאוריתן הוא שהאפוקסי מכיל קבוצות אפוקסיד ואילו פוליאוריטן מכילים קישורי אורטן. מבחינת היישום, ההבדל העיקרי בין אפוקסי לפוליאוריתן הוא ששרפי האפוקסי יכולים לעמוד בטמפרטורות מתונות בעוד שהפוליאוריתן עומדים בטמפרטורות גבוהות.
גם אפוקסי וגם פוליאוריטן הם חומרים פולימריים. פולימר הוא מקרומולקולה המכילה מספר רב של יחידות קטנות חוזרות (מונומרים). מונומרים אלו מתחברים זה עם זה ליצירת פולימר. המונח אפוקסי משמש לשם שרפי אפוקסי המורכבים מקבוצות פונקציונליות אפוקסי בתבנית חוזרת.פוליאוריטן הוא גם חומר פולימרי המכיל הצמדות אוריתן.
מה זה אפוקסי?
אפוקסי או שרף אפוקסי הוא סוג של חומר פולימרי המורכב מקבוצות פונקציונליות אפוקסי. זוהי צורה של פוליאוריטן. פולימרים אלה יכולים להיות פולימרים במשקל מולקולרי נמוך או פולימרים בעלי משקל מולקולרי גבוה עם לפחות שתי קבוצות אפוקסיד. בייצור בקנה מידה תעשייתי, בעיקר שמן נפט הוא המקור העיקרי לייצור שרף אפוקסי. עם זאת, ישנם גם כמה מקורות שמקורם בצמחים.
שרפי אפוקסי יכולים להגיב זה עם זה באמצעות הומופולימריזציה קטליטית וליצור קשרים צולבים ביניהם. לחלופין, שרף אפוקסי יכול להגיב עם כמה תרכובות אחרות כגון;
- Amines
- חומצות
- פנולים
- אלכוהול
- Thiols
אלה הם מגיבים משותפים. כמה שמות אחרים למגיבים משותפים אלה הם מקשים או מרפאים. לכן, תגובות ההצלבה שעוברים שרפי אפוקסי עם חומרים מרפאים אלה מתייחסות ל"ריפוי". תהליך ההצלבה יוצר פולימר תרמוסטט בעל תכונות כימיות ומכאניות טובות.
איור 01: שרפי אפוקסי
שיטת החישוב של הכמות הספציפית של קבוצות אפוקסי הקיימות בשרף האפוקסי היא כדלקמן:
- היחס בין מספר קבוצות האפוקסי למסה של החומר הפולימרי נותן את הכמות הספציפית של קבוצות אפוקסיד בשרף אפוקסי.
- היחידה למדידה זו היא "מול/ק"ג. אנו קוראים למונח הזה לפעמים "מספר אפוקסיד".
כמה צורות נפוצות וחשובות של שרפי אפוקסי
Bisphenol A Epoxy Resin
סוג זה של שרפים אפוקסי הוא תוצאה של השילוב של אפיקלורוהידרין וביספנול A. שילוב זה נותן אתרים דיגליצידיליים של ביספנול A. אם נגדיל את כמות הביספנול A (בהשוואה לאפיכלורוהידרין), הוא מספק חומר פולימרי במשקל מולקולרי גבוה. חומר פולימרי זה הוא ליניארי והוא חומרים גבישיים מוצקים למחצה.
Bisphenol F Epoxy Resin
כאן אנו משתמשים בביספנול F במקום ביספנול A, אך דרך היווצרות הפולימר זהה לשרף האפוקסי של ביספנול A (כפי שנדון לעיל).
Novolac Epoxy Resin
שרפי אפוקסי נובולאק נוצרים כאשר פנולים מגיבים עם פורמלדהיד ועוברים גליקוזילציה עם אפיכלורוהידרין. לרוב, חומר פולימרי זה מציג עמידות כימית גבוהה ועמידות בטמפרטורות גבוהות אך גמישות נמוכה.
שרף אפוקסי אליפאטי
פולימרים אלו נוצרים באמצעות גליקוזילציה של אלכוהולים אליפטים או פוליאולים. לחומר פולימרי זה יש צמיגות נמוכה בטמפרטורת החדר.
מה זה פוליאוריטן?
פוליאוריתן הוא חומר פולימרי שיש לו הצמדות אורטן (הצמדות קרבמט). איזוציאנאטים ופוליאולים עוברים פילמור ליצירת פוליאוריטן. למרות שהשם פוליאוריטן נותן רעיון שהפולימר מורכב ממונומרים של אוריתן, הוא למעשה מורכב מקשרים של אורטן, לא ממונומרים.
איור 02: כיסא עשוי מפוליאוריתן
כאשר משתמשים במונומרים לייצור פוליאוריטן, האיזוציאנאטים צריכים להיות בעלי לפחות שתי קבוצות פונקציונליות המאפשרות לו לעבור פילמור.יתר על כן, לפוליול צריך להיות לפחות שתי קבוצות הידרוקסיל לכל מולקולה. התגובות בין המונומרים בפילמור זה הן תגובה אקסותרמית שבה מופק חום מתערובת התגובה. קישור האוריתן נוצר כאשר קבוצת –N=C=O של איזוציאנאט מגיבה עם קבוצות –OH של אלכוהול ליצירת קישור אורטאן (-NH-C(=O)-O).
מה ההבדל בין אפוקסי לפוליאוריתן?
אפוקסי לעומת פוליאוריטן |
|
| אפוקסי או שרף אפוקסי הוא סוג של חומר פולימרי המורכב מקבוצות פונקציונליות אפוקסי. | פוליאוריתן הוא חומר פולימרי שיש לו קישורי urethane. |
| מונומים | |
| המונומרים לשרף אפוקסי הם פנולים ואפיכלורוהידרין, אך המונומרים עשויים להשתנות בהתאם לסוג שרף האפוקסי. | המונומרים לפוליאוריתן הם פוליאולים ואיזוציאנטים. |
| התנגדות | |
| הראה עמידות נמוכה יחסית לחומצות אורגניות | מראה עמידות גבוהה בפני קורוזיה, חומצות אנאורגניות, ממיסים אלקליים, אלקליות אורגניות וממיסים רבים אחרים |
| סובלנות לחום | |
| שרפי אפוקסי יכולים לעמוד בטמפרטורות מתונות. | פוליאוריתנים יכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות. |
סיכום – אפוקסי לעומת פוליאוריטן
אפוקסי הם סוג של פוליאוריטן. פולימרים אלו מקבלים את שמם על פי ההצמדות החוזרות ונשנות בחומר הפולימרי במקום המונומרים המשמשים לייצור. ההבדל בין אפוקסי לפוליאוריתן הוא ששרף האפוקסי מכיל קבוצות אפוקסיד ואילו פוליאוריטן מכילים קישורי אורטן.
