Cura de epóxi por microondas

Adesivos que curam em pouco tempo tendem a ser instáveis ​​durante o armazenamento, enquanto adesivos que são estáveis ​​durante o armazenamento tendem a curar lentamente. Como resultado, o calor ou a radiação ultravioleta são frequentemente usados ​​para acelerar a cura. No entanto, ambos os métodos têm algumas limitações. Por exemplo, alguns substratos podem não tolerar longos períodos de tempo em um forno de cura. Da mesma forma, a desvantagem óbvia da cura UV é que a radiação deve ser capaz de atingir todas as partes do conjunto.

As microondas representam uma fonte alternativa de energia para a cura de adesivos. Assim como a radiação UV, as microondas consistem em ondas eletromagnéticas. Ao contrário da radiação UV, no entanto, as microondas são ondas de rádio e não ondas de luz. Como tal, não existem componentes que as microondas não possam alcançar. E, como apenas os materiais que absorvem energia de micro-ondas sofrem autoaquecimento, o aquecimento seletivo é possível. De facto, o aquecimento selectivo com microondas permite curar um adesivo enquanto simultaneamente arrefece outras partes do substrato por meios externos.

Vários estudos examinaram a radiação de microondas como uma fonte potencial de calor para curar adesivos epóxi. Eles demonstraram que as propriedades mecânicas dos adesivos curados com microondas são semelhantes às dos adesivos curados através de métodos convencionais de aquecimento. Na verdade, as microondas curaram o adesivo mais rapidamente do que os métodos de aquecimento convencionais, com um grau de conversão equivalente.

Uma vantagem adicional da utilização de microondas é a possibilidade de incorporar um material estranho no adesivo que responde bem às microondas. Por exemplo, os nanotubos de carbono (CNTs) e os pós de carvão ativado reagem fortemente com as microondas. Em um estudo, os CNTs foram misturados com epóxi EPON 862 da Hexion Inc. para criar um nanocompósito. A cura da mistura com microondas de 2,45 gigahertz (GHz) em um forno de microondas comercial levou apenas 10 minutos, em comparação com oito horas usando um forno convencional.

É possível que as microondas possam até tornar os compósitos mais fortes. Por exemplo, um estudo descobriu que a delaminação induzida por perfuração diminuiu, enquanto a tenacidade à fratura interlaminar modo I aumentou em mais de 66% em compósitos curados com microondas em comparação com compósitos curados com aquecimento convencional.

Até o momento, a maioria dos estudos que analisaram a cura de epóxis por micro-ondas foram conduzidos principalmente com fornos de micro-ondas comerciais e aplicadores multimodo industriais. O controle das características das microondas é, na melhor das hipóteses, difícil com tais dispositivos, o que impede a investigação de detalhes da interação entre as microondas e as substâncias envolvidas no processo de cura. Em outras palavras, embora a cura de adesivos com microondas esteja bem estabelecida, não é possível determinar os princípios da cura de adesivos com microondas.

Queríamos mudar isso. Nosso objetivo foi examinar as características de cura de um epóxi usando microondas de 2,45 GHz. Usamos um aparelho capaz de irradiação de micro-ondas altamente precisa e medições precisas de temperatura durante o processo de cura. O adesivo consistia em três componentes: a versátil e viscosa resina epóxi bisfenol-A diglicidil éter (BADGE), anidrido ftálico (PA) como agente de cura e 2-etil-4-metilimidazol (EM) como acelerador de cura. Tanto o agente de cura quanto o acelerador de cura também são versáteis e estáveis ​​em armazenamento.

Nossos objetivos eram duplos:

A qualidade do adesivo curado foi examinada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier de refletância total atenuada. Nossos testes indicaram reticulação completa do BADGE após 10 minutos de aquecimento por microondas. Em contraste, a reticulação completa não ocorreu após 20 minutos no forno. Fonte: Universidade Sophia

Nossa primeira tarefa foi comparar como nosso adesivo curava com microondas em comparação com um forno elétrico.

Quando misturado pela primeira vez, nosso epóxi é um líquido turvo e viscoso. À medida que cura, a mistura torna-se transparente e o grau de cura é facilmente observado visualmente.