Nye klæbende og termisk stabile epoxyharpikser

Epoxyharpikser eller epoxyer er organiske forbindelser, der kan hærdes til klæbende materialer med fremragende termisk stabilitet, mekanisk styrke, og kemisk resistens. Hærdningen eller "hærdningen" skyldes tværbinding enten i selve harpiksen eller mellem harpiksen og en co-reaktant. Epoxier fremstilles ved polymerisation af epoxider - organiske molekyler med en eller flere treatomare, trekantede carbon-oxygen-carbon (C-O-C) ringe. Sådanne ringe udviser en høj belastning, hvilket resulterer i let polymerisering af epoxier.

For at udvikle hærdede epoxyharpikser med fremragende egenskaber til brug i industrielle applikationer, det er afgørende fuldt ud at forstå de involverede reaktionsmekanismer. Med det i tankerne, Hiroto Kudo og Kentaro Buya ved Kansai University, Osaka, Japan, så på reaktionen mellem ε-caprolactam (ε-CL) og glycidylphenylether (GPE), både som et modelsystem og som en lovende tilgang til syntesen af ​​nye hærdede harpikser. GPE er en epoxy, der henviser til, at ε-CL er en velkendt co-reaktant, der er i stand til at polymerisere epoxier ved at åbne C-O-C-ringe, også brugt i syntesen af ​​Nylon 6.

Forskerne lod ε-CL reagere med GPE i nærvær af en organisk forbindelse forkortet som DBU, fungerer som katalysator. Efter at have ladet blandingen reagere i to timer ved 170 °C, de observerede ringåbnende copolymerisation af de to reaktanter, med en poly(amid-ether) som slutprodukt med et udbytte på 85%. En længere reaktionstid førte ikke til et højere udbytte, temperaturer var heller ikke lavere eller højere end 170 °C. Forskerne etablerede også de optimale koncentrationer af ε-CL, GPE og DBU og kunne foreslå en mekanisme for de reaktioner, der fandt sted, antyder, at poly (amid-ether) har en såkaldt pseudo-blok gradient-copolymer struktur.

Baseret på deres fund på ε-CL/GPE/DBU-reaktionsmekanismerne, forskerne udviklede andre hærdede epoxyharpikser med ε-CL som hærdende co-reagens. Deres materialer viste vedhæftning, høje glasovergangstemperaturer og fremragende termisk stabilitet, tilstrækkelig til kommercialisering.