Epoxy

La mayoría de los monómeros epoxi de uso comercial se producen mediante la reacción de un compuesto con grupos hidroxilo ácidos y epiclorhidrina . Primero, un grupo hidroxilo reacciona en una reacción de acoplamiento con epiclorhidrina, seguida de deshidrohalogenación . Las resinas epoxi producidas a partir de dichos monómeros epoxi se denominan resinas epoxi a base de glicidilo . El grupo hidroxilo puede derivarse de dioles alifáticos , polioles (polioles de poliéter), compuestos fenólicos o ácidos dicarboxílicos . Los fenoles pueden ser compuestos como el bisfenol A y la novolaca . Los polioles pueden ser compuestos como el 1,4-butanodiol . Los di- y polioles dan lugar a éteres glicidílicos . Los ácidos dicarboxílicos, como el ácido hexahidroftálico, se utilizan para resinas de éster diglicídico. En lugar de un grupo hidroxilo, el átomo de nitrógeno de una amina o amida puede reaccionar con epiclorhidrina.

La otra ruta de producción de resinas epoxi es la conversión de alquenos alifáticos o cicloalifáticos con perácidos : ^{[ 14 ] [ 15 ]} A diferencia de las resinas epoxi basadas en glicidilo, esta producción de dichos monómeros epoxi no requiere un átomo de hidrógeno ácido sino un doble enlace alifático .

Las resinas epoxi más comunes se basan en la reacción de epiclorhidrina (ECH) con bisfenol A , lo que da como resultado una sustancia química diferente conocida como éter diglicidílico de bisfenol A (comúnmente conocido como BADGE o DGEBA). Las resinas a base de bisfenol A son las más comercializadas, pero también otros bisfenoles reaccionan de forma análoga con epiclorhidrina, por ejemplo, el bisfenol F.

En esta reacción de dos etapas, primero se agrega epiclorhidrina al bisfenol A (se forma bis(3-cloro-2-hidroxipropoxi)bisfenol A), luego se forma un bisepóxido en una reacción de condensación con una cantidad estequiométrica de hidróxido de sodio . El átomo de cloro se libera como cloruro de sodio (NaCl) y el átomo de hidrógeno como agua.

Los éteres diglicidílicos de mayor peso molecular (n ≥ 1) se forman por la reacción del éter diglicidílico de bisfenol A formado con más bisfenol A; esto se denomina prepolimerización.

Un producto compuesto por pocas unidades repetitivas ( n = 1 a 2) es un líquido viscoso y transparente; se denomina resina epoxi líquida. Un producto compuesto por más unidades repetitivas ( n = 2 a 30) es, a temperatura ambiente, un sólido incoloro, que se denomina resina epoxi sólida.

En lugar de bisfenol A, se pueden utilizar otros bisfenoles (especialmente bisfenol F ) o bisfenoles bromados (por ejemplo, tetrabromobisfenol A ) para la epoxidación y prepolimerización. El bisfenol F puede formar resina epoxi de forma similar al bisfenol A. Estas resinas suelen tener menor viscosidad y mayor contenido medio de epoxi por gramo que las resinas de bisfenol A, lo que (una vez curadas) les confiere mayor resistencia química.

El aumento de la proporción de bisfenol A a epiclorhidrina durante la fabricación produce poliéteres lineales de mayor peso molecular con grupos terminales glicidilo, que son materiales cristalinos semisólidos a duros a temperatura ambiente dependiendo del peso molecular alcanzado. Esta ruta de síntesis se conoce como el proceso "taffy". La ruta habitual para resinas epoxi de mayor peso molecular es comenzar con resina epoxi líquida (LER) y agregar una cantidad calculada de bisfenol A y luego agregar un catalizador y calentar la reacción a aproximadamente 160 °C (320 °F) . Este proceso se conoce como "avance". ^{[ 16 ]} A medida que aumenta el peso molecular de la resina, el contenido de epóxido se reduce y el material se comporta cada vez más como un termoplástico . Los policondensados ​​de muy alto peso molecular (aprox. 30 000–70 000 g/mol) forman una clase conocida como resinas fenoxi y prácticamente no contienen grupos epóxido (ya que los grupos epóxido terminales son insignificantes en comparación con el tamaño total de la molécula). Sin embargo, estas resinas sí contienen grupos hidroxilo a lo largo de la cadena principal, que también pueden experimentar otras reacciones de reticulación, por ejemplo, con aminoplastos, fenoplastos e isocianatos .  

Las resinas epoxi son materiales poliméricos o semipoliméricos, o bien oligómeros , y por ello rara vez se presentan como sustancias puras, ya que la longitud variable de la cadena resulta de la reacción de polimerización utilizada para su producción. Se pueden obtener grados de alta pureza para ciertas aplicaciones, por ejemplo, mediante un proceso de purificación por destilación. Una desventaja de los grados líquidos de alta pureza es su tendencia a formar sólidos cristalinos debido a su estructura altamente regular, que posteriormente requieren fusión para su procesamiento.

Un criterio importante para las resinas epoxi es el índice de epóxido , que está relacionado con el contenido de grupos epóxido. Este se expresa como el " peso equivalente de epóxido ", que es la relación entre el peso molecular del monómero y el número de grupos epóxido. Este parámetro se utiliza para calcular la masa de co-reactivo (endurecedor) que se debe usar durante el curado de las resinas epoxi. Generalmente, las resinas epoxi se curan con cantidades estequiométricas o casi estequiométricas de endurecedor para lograr las mejores propiedades físicas.

Las novolacas se producen mediante la reacción de fenol con metanal ( formaldehído ). La reacción de epiclorhidrina y novolacas produce novolacas con residuos de glicidilo , como la novolaca de epoxifenol (EPN) o la novolaca de epoxicresol (ECN). Estas resinas, de alta viscosidad a sólidas, suelen contener de 2 a 6 grupos epoxi por molécula. Mediante el curado, se forman polímeros altamente reticulados con alta resistencia a la temperatura y a los productos químicos, pero baja flexibilidad mecánica, debido a la alta funcionalidad y, por consiguiente, a la alta densidad de reticulación de estas resinas. ^{[ 14 ]}

Existen dos tipos comunes de resinas epoxi alifáticas: las obtenidas por epoxidación de enlaces dobles (epóxidos cicloalifáticos y aceites vegetales epoxidados ) y las formadas por reacción con epiclorhidrina (éteres y ésteres glicidílicos).

Los epóxidos cicloalifáticos contienen uno o más anillos alifáticos en la molécula donde se encuentra el anillo de oxirano (por ejemplo, 3,4-epoxiciclohexilmetil-3',4'-epoxiciclohexano carboxilato ). Se producen por la reacción de un alqueno cíclico con un perácido (véase más arriba). ^{[ 17 ]} Los epóxidos cicloalifáticos se caracterizan por su estructura alifática, alto contenido de oxirano y ausencia de cloro, lo que resulta en baja viscosidad y (una vez curados) buena resistencia a la intemperie, bajas constantes dieléctricas y alta T _g . Sin embargo, las resinas epoxi alifáticas polimerizan muy lentamente a temperatura ambiente, por lo que generalmente se requieren temperaturas más altas y aceleradores adecuados. Debido a que los epóxidos alifáticos tienen una densidad electrónica menor que los aromáticos, los epóxidos cicloalifáticos reaccionan menos fácilmente con nucleófilos que las resinas epoxi basadas en bisfenol A (que tienen grupos éter aromáticos). Esto significa que los endurecedores nucleofílicos convencionales, como las aminas, no son adecuados para la reticulación. Por lo tanto, los epóxidos cicloalifáticos se suelen homopolimerizar térmicamente o mediante irradiación UV en una reacción electrofílica o catiónica. Debido a sus bajas constantes dieléctricas y a la ausencia de cloro, los epóxidos cicloalifáticos se utilizan a menudo para encapsular sistemas electrónicos, como microchips o LED. También se emplean en pinturas y barnices curados por radiación. Sin embargo, debido a su elevado precio, su uso se ha limitado hasta ahora a estas aplicaciones. ^{[ 14 ]}

Los aceites vegetales epoxidados se forman por epoxidación de ácidos grasos insaturados mediante reacción con perácidos. En este caso, los perácidos también pueden formarse in situ por reacción de ácidos carboxílicos con peróxido de hidrógeno . En comparación con las resinas epoxi líquidas (LER), presentan viscosidades muy bajas. Sin embargo, si se utilizan en mayores proporciones como diluyentes reactivos , esto suele conllevar una menor resistencia química y térmica, así como peores propiedades mecánicas de los epóxidos curados. Los aceites vegetales epoxidados a gran escala, como los aceites de soja y de lentes epoxidados, se utilizan ampliamente como plastificantes secundarios y estabilizadores de costes para el PVC . ^{[ 14 ]}

Las resinas epoxi glicidílicas alifáticas de baja masa molar (mono-, bi- o polifuncionales) se forman por la reacción de epiclorhidrina con alcoholes o polioles alifáticos (se forman éteres glicidílicos) o con ácidos carboxílicos alifáticos (se forman ésteres glicidílicos). La reacción se lleva a cabo en presencia de una base como el hidróxido de sodio, de forma análoga a la formación del éter diglicidílico de bisfenol A. Además, las resinas epoxi glicidílicas alifáticas suelen tener una viscosidad baja en comparación con las resinas epoxi aromáticas. Por lo tanto, se añaden a otras resinas epoxi como diluyentes reactivos o como promotores de adhesión . Las resinas epoxi elaboradas con polioles (de cadena larga) también se añaden para mejorar la resistencia a la tracción y la resistencia al impacto.

Una clase relacionada es la resina epoxi cicloalifática, que contiene uno o más anillos cicloalifáticos en su molécula (por ejemplo, 3,4-epoxiciclohexilmetil-3,4-epoxiciclohexano carboxilato). Esta clase también presenta una menor viscosidad a temperatura ambiente, pero ofrece una resistencia a la temperatura significativamente mayor que los diluyentes epoxi alifáticos. Sin embargo, su reactividad es bastante baja en comparación con otras clases de resina epoxi, y normalmente se requiere un curado a alta temperatura con aceleradores adecuados. Dado que estos materiales carecen de aromaticidad, a diferencia de las resinas de bisfenol A y F, su estabilidad a los rayos UV mejora considerablemente.

Las resinas epoxi halogenadas se mezclan para obtener propiedades especiales; en particular, se utilizan resinas epoxi bromadas y fluoradas. ^{[ 14 ]}

El bisfenol A bromado se utiliza cuando se requieren propiedades ignífugas, como en algunas aplicaciones eléctricas (por ejemplo, placas de circuitos impresos ). El bisfenol A tetrabromado (TBBPA, 2,2-bis(3,5-dibromofenil)propano) o su éter diglicidílico, 2,2-bis[3,5-dibromo-4-(2,3-epoxipropoxi)fenil]propano, se puede añadir a la formulación epoxi . La formulación puede reaccionar entonces de la misma manera que el bisfenol A puro. Algunas resinas epoxi (no reticuladas) con una masa molar muy alta se añaden a los termoplásticos de ingeniería, también para lograr propiedades ignífugas.

Se han investigado resinas epoxi fluoradas para algunas aplicaciones de alto rendimiento , como el diglicideéter fluorado 5-heptafluoropropil-1,3-bis[2-(2,3-epoxipropoxi)hexafluoro-2-propil]benceno. Debido a su baja tensión superficial, se añade como agente humectante (tensioactivo) para el contacto con fibras de vidrio. Su reactividad con los endurecedores es comparable a la del bisfenol A. Al curarse, la resina epoxi da lugar a un plástico termoestable con alta resistencia química y baja absorción de agua. Sin embargo, el uso comercial de resinas epoxi fluoradas está limitado por su alto coste y baja T _g .

Los diluyentes de resinas epoxi se forman típicamente por glicidilación de alcoholes alifáticos o polioles y también alcoholes aromáticos. Los materiales resultantes pueden ser monofuncionales (p. ej., éter glicidílico de dodecanol), difuncionales ( éter diglicidílico de 1,4-butanodiol ) o de mayor funcionalidad (p. ej., éter triglicidílico de trimetilolpropano ). Estas resinas suelen presentar baja viscosidad a temperatura ambiente (10–200 mPa·s) y a menudo se las denomina diluyentes reactivos. ^{[ 18 ]} Rara vez se utilizan solos, sino que se emplean para modificar (reducir) la viscosidad de otras resinas epoxi. ^{[ 19 ]} Esto ha dado lugar al término resina epoxi modificada para designar aquellas que contienen diluyentes reactivos que reducen la viscosidad. ^{[ 20 ]} El uso del diluyente afecta a las propiedades mecánicas y a la microestructura de las resinas epoxi. ^{[ 21 ]} Las propiedades mecánicas de las resinas epoxi generalmente no mejoran con el uso de diluyentes. ^{[ 21 ]} También se encuentran disponibles diluyentes epoxi de base biológica. ^{[ 22 ]}

Las resinas epoxi de glicidilamina son epoxis de alta funcionalidad que se forman cuando las aminas aromáticas reaccionan con epiclorhidrina . Los grados industriales más importantes son el triglicidil- p -aminofenol (funcionalidad 3) y el N , N , N ′, N′ -tetraglicidil-bis-(4-aminofenil)-metano (funcionalidad 4). Estas resinas presentan una viscosidad de baja a media a temperatura ambiente, lo que facilita su procesamiento en comparación con las resinas EPN o ECN. Esta característica, junto con su alta reactividad, su elevada resistencia a la temperatura y las excelentes propiedades mecánicas de la red curada resultante, las convierte en materiales importantes para aplicaciones de compuestos aeroespaciales .

La resina epoxi puede reaccionar consigo misma en presencia de un catalizador aniónico (una base de Lewis como aminas terciarias o imidazoles) o un catalizador catiónico (un ácido de Lewis como un complejo de trifluoruro de boro) para formar una red curada. Este proceso se conoce como homopolimerización catalítica. La red resultante contiene solo puentes de éter y presenta una alta resistencia térmica y química, pero es frágil y a menudo requiere temperaturas elevadas para el proceso de curado, por lo que solo encuentra aplicaciones industriales específicas. La homopolimerización de epoxi se utiliza frecuentemente cuando se requiere curado UV, ya que se pueden emplear catalizadores UV catiónicos (por ejemplo, para recubrimientos UV ).

Las aminas primarias polifuncionales forman una clase importante de endurecedores epoxi. Las aminas primarias experimentan una reacción de adición con el grupo epóxido para formar un grupo hidroxilo y una amina secundaria. La amina secundaria puede reaccionar más con un epóxido para formar una amina terciaria y un grupo hidroxilo adicional. Los estudios cinéticos han demostrado que la reactividad de la amina primaria es aproximadamente el doble que la de la amina secundaria. El uso de una amina difuncional o polifuncional forma una red reticulada tridimensional. Las aminas alifáticas, cicloalifáticas y aromáticas se emplean como endurecedores epoxi. Los endurecedores de tipo amina alterarán tanto las propiedades de procesamiento (viscosidad, reactividad) como las propiedades finales (mecánicas, resistencia a la temperatura y al calor) de la red de copolímero curada. Por lo tanto, la estructura de la amina se selecciona normalmente según la aplicación. El potencial de reactividad general para diferentes endurecedores se puede ordenar aproximadamente; Aminas alifáticas > aminas cicloalifáticas > aminas aromáticas, aunque las aminas alifáticas con impedimento estérico cerca de los grupos amino pueden reaccionar tan lentamente como algunas aminas aromáticas. La reactividad más lenta permite tiempos de trabajo más prolongados para los procesadores. La resistencia a la temperatura generalmente aumenta en el mismo orden, ya que las aminas aromáticas forman estructuras mucho más rígidas que las aminas alifáticas. Las aminas aromáticas se usaban ampliamente como endurecedores de resina epoxi, debido a las excelentes propiedades finales cuando se mezclaban con una resina base. En las últimas décadas, la preocupación por los posibles efectos adversos para la salud de muchas aminas aromáticas ha llevado a un mayor uso de alternativas de aminas alifáticas o cicloalifáticas. Las aminas también se mezclan, se aducen y se hacen reaccionar para alterar sus propiedades, y estas resinas de amina se usan con más frecuencia para curar resinas epoxi que una amina pura como la TETA. Cada vez más, también se usan poliaminas de base acuosa para ayudar a reducir el perfil de toxicidad, entre otras razones.

Las resinas epoxi pueden curarse térmicamente con anhídridos para crear polímeros con una retención significativa de propiedades a temperaturas elevadas durante periodos prolongados. La reacción y la reticulación subsiguiente ocurren solo después de la apertura del anillo de anhídrido, por ejemplo, mediante grupos hidroxilo secundarios en la resina epoxi. También puede ocurrir homopolimerización entre grupos epóxido e hidroxilo. La alta latencia de los endurecedores de anhídrido los hace adecuados para sistemas de procesamiento que requieren la adición de cargas minerales antes del curado, por ejemplo, para aislantes eléctricos de alta tensión. La velocidad de curado puede mejorarse combinando anhídridos con aceleradores adecuados. Para los dianhídridos, y en menor medida, para los monoanhídridos, a menudo se utilizan determinaciones empíricas no estequiométricas para optimizar los niveles de dosificación. En algunos casos, las mezclas de dianhídridos y monoanhídridos pueden mejorar la dosificación y la mezcla con resinas epoxi líquidas. ^{[ 31 ]}

Los polifenoles, como el bisfenol A o las novolacas, pueden reaccionar con resinas epoxi a temperaturas elevadas ( 130–180 °C, 266–356 °F ), normalmente en presencia de un catalizador. El material resultante presenta enlaces éter y muestra mayor resistencia química y a la oxidación que la que se obtiene habitualmente mediante el curado con aminas o anhídridos. Dado que muchas novolacas son sólidas, esta clase de endurecedores se utiliza con frecuencia en recubrimientos en polvo .  

También conocidos como mercaptanos, los tioles contienen azufre, que reacciona fácilmente con el grupo epóxido, incluso a temperatura ambiente o inferior. Si bien la red resultante no suele presentar alta resistencia a la temperatura ni a los productos químicos, la elevada reactividad del grupo tiol la hace útil en aplicaciones donde no es posible el curado térmico o se requiere un curado muy rápido, como en adhesivos domésticos para bricolaje y anclajes químicos para pernos de roca . Los tioles tienen un olor característico, que puede detectarse en muchos adhesivos domésticos de dos componentes.

La reacción de grupos epóxido e isocianato puede dar lugar a dos tipos predominantes de estructuras anulares: anillos de isocianurato (mediante la trimerización de grupos isocianato) y anillos de oxazolidinona (mediante la reacción de un grupo isocianato con un grupo epóxido). La reacción se lleva a cabo en presencia de un catalizador a temperaturas comprendidas entre 150  °C y 180  °C. Los estudios han demostrado que existe una correlación entre el peso equivalente de epoxi (EEW) y la temperatura de transición vítrea (Tg ) del polímero final, lo que indica que un EEW más alto corresponde a una Tg más alta . ^{[ 32 ]}

Los recubrimientos epoxi de dos componentes se desarrollaron para aplicaciones de alta resistencia en sustratos metálicos y consumen menos energía que los recubrimientos en polvo curados térmicamente . Estos sistemas proporcionan un recubrimiento resistente y protector con una excelente dureza. Los recubrimientos epoxi de un componente se formulan como una emulsión en agua y se pueden limpiar sin disolventes.

Los recubrimientos epoxi se utilizan con frecuencia en aplicaciones industriales y automotrices por diversas empresas, ya que son más resistentes al calor que las pinturas a base de látex y alquídicas. Las pinturas epoxi tienden a deteriorarse, lo que se conoce como "calcificación", debido a la exposición a los rayos UV. ^{[ 41 ]} Los recubrimientos epoxi también se han utilizado en aplicaciones de agua potable. ^{[ 42 ]} Los recubrimientos epoxi se utilizan ampliamente para proteger aceros dulces y otros aceros debido a sus excelentes propiedades protectoras. ^{[ 43 ]}

El cambio de color, conocido como amarilleamiento, es un fenómeno común en los materiales epoxi y suele ser motivo de preocupación en aplicaciones de arte y conservación. Las resinas epoxi amarillean con el tiempo, incluso cuando no se exponen a la radiación UV. Down logró avances significativos en la comprensión del amarilleamiento de los epoxis, primero en 1984 (envejecimiento natural en la oscuridad) ^{[ 44 ]} y luego en 1986 (envejecimiento con luz de alta intensidad). ^{[ 45 ]} Down investigó varios adhesivos de resina epoxi de curado a temperatura ambiente adecuados para su uso en la conservación del vidrio, probando su tendencia al amarilleamiento. Se logró una comprensión molecular fundamental del amarilleamiento del epoxi cuando Krauklis y Echtermeyer descubrieron el origen mecanicista del amarilleamiento en una resina epoxi de amina de uso común, publicado en 2018. ^{[ 46 ]} Encontraron que la razón molecular del amarilleamiento del epoxi era una evolución termooxidativa de los grupos carbonilo en la cadena principal de carbono-carbono polimérica a través de un ataque radical nucleofílico.

Las resinas epoxi de poliéster se utilizan como recubrimientos en polvo para lavadoras, secadoras y otros electrodomésticos. Los recubrimientos en polvo epoxi fusionados (FBE) se utilizan ampliamente para la protección contra la corrosión de tuberías y accesorios de acero empleados en la industria del petróleo y el gas, tuberías de transmisión de agua potable (de acero) y barras de refuerzo de hormigón . Los recubrimientos epoxi también se utilizan ampliamente como imprimaciones para mejorar la adherencia de pinturas para automóviles y embarcaciones, especialmente en superficies metálicas donde la resistencia a la corrosión (oxidación) es importante. Las latas y los recipientes metálicos a menudo se recubren con epoxi para prevenir la oxidación, especialmente en el caso de alimentos ácidos como los tomates . Las resinas epoxi también se utilizan para aplicaciones de pisos decorativos, como pisos de terrazo , pisos de virutas y pisos de agregados de colores.

Las resinas epoxi se han modificado de diversas maneras, incluyendo la reacción con ácidos grasos derivados de aceites para producir ésteres epoxi, que se curaban de la misma forma que las resinas alquídicas. Los ejemplos típicos eran L8 (80% de linaza) y D4 (40% de aceite de ricino deshidratado). Estos se hacían reaccionar frecuentemente con estireno para obtener ésteres epoxi estirenados, utilizados como imprimaciones. También se curó con compuestos fenólicos para fabricar revestimientos de tambores, ésteres con resinas de amina y epoxis precurados con resinas de amino para obtener capas de acabado resistentes. Se pueden utilizar cadenas orgánicas para modificar hidrofóbicamente las resinas epoxi y cambiar sus propiedades. Se ha estudiado el efecto de la longitud de la cadena de los modificadores. ^{[ 47 ]}

Los adhesivos epoxi constituyen una parte importante de la clase de adhesivos denominados "adhesivos estructurales" o "adhesivos de ingeniería" (que incluye poliuretano , acrílico , cianoacrilato y otros compuestos químicos). Estos adhesivos de alto rendimiento se utilizan en la construcción de aeronaves, automóviles, bicicletas, embarcaciones, palos de golf, esquís, tablas de snowboard y otras aplicaciones donde se requieren uniones de alta resistencia. Los adhesivos epoxi se pueden desarrollar para adaptarse a casi cualquier aplicación. Se pueden utilizar como adhesivos para madera, metal, vidrio, piedra y algunos plásticos. Pueden ser flexibles o rígidos, transparentes u opacos /de color, de fraguado rápido o lento. Los adhesivos epoxi presentan una mayor resistencia al calor y a los productos químicos que otros adhesivos comunes. En general, los adhesivos epoxi curados con calor serán más resistentes al calor y a los productos químicos que los curados a temperatura ambiente. La resistencia de los adhesivos epoxi se degrada a temperaturas superiores a 177 °C (350 °F ) . ^{[ 48 ]}  

Algunas resinas epoxi se curan mediante exposición a luz ultravioleta . Estas resinas se utilizan comúnmente en óptica , fibra óptica y optoelectrónica .

Los sistemas epoxi se utilizan en aplicaciones de utillaje industrial para producir moldes , modelos maestros, laminados , piezas fundidas , fijaciones y otros elementos auxiliares de producción industrial. Este "utillaje plástico" reemplaza al metal, la madera y otros materiales tradicionales, y generalmente mejora la eficiencia y reduce el costo total o acorta el tiempo de entrega para muchos procesos industriales. Los epoxis también se utilizan en la producción de piezas reforzadas con fibra o compuestas. Son más caros que las resinas de poliéster y las resinas de éster vinílico , pero generalmente producen piezas compuestas de matriz polimérica termoestable más resistentes y con mayor resistencia a la temperatura . El alojamiento de máquinas para superar las vibraciones es un uso en forma de granito epoxi .

Las resinas epoxi se utilizan como matriz de unión junto con tejidos de fibra de vidrio o carbono para producir compuestos con características de resistencia-peso muy elevadas, lo que permite fabricar palas de rotor más largas y eficientes. ^{[ 49 ]} Además, para instalaciones de energía eólica marinas y terrestres, las resinas epoxi se utilizan como recubrimientos protectores en torres de acero, puntales de base y cimientos de hormigón. Se aplican capas superiores de poliuretano alifático para garantizar una protección UV completa, prolongar la vida útil y reducir los costes de mantenimiento. Los generadores eléctricos, conectados a través del sistema de transmisión con las palas del rotor, convierten la energía eólica mecánica en energía eléctrica utilizable y dependen del aislamiento eléctrico y las propiedades de alta resistencia térmica de las resinas epoxi. Lo mismo se aplica a los transformadores, bujes, espaciadores y cables compuestos que conectan los aerogeneradores a la red. En Europa, los componentes de energía eólica representan el mayor segmento de aplicaciones de epoxi, alrededor del 27 % del mercado. ^{[ 50 ]}

Las formulaciones de resina epoxi son importantes en la industria electrónica y se emplean en motores, generadores, transformadores, aparamenta eléctrica, bujes, aislantes, placas de circuito impreso (PWB) y encapsulantes de semiconductores. Las resinas epoxi son excelentes aislantes eléctricos y protegen los componentes eléctricos de cortocircuitos, polvo y humedad. En la industria electrónica, las resinas epoxi son la resina principal utilizada en el sobremoldeo de circuitos integrados , transistores y circuitos híbridos , así como en la fabricación de placas de circuito impreso . El tipo de placa de circuito de mayor volumen, la placa FR-4 , es una estructura tipo sándwich de capas de tela de vidrio unidas mediante una resina epoxi. Las resinas epoxi se utilizan para unir láminas de cobre a los sustratos de las placas de circuito y son un componente de la máscara de soldadura en muchas de ellas.

Las resinas epoxi flexibles se utilizan para el encapsulado de transformadores e inductores. Mediante la impregnación al vacío sobre la resina epoxi sin curar, se eliminan las burbujas de aire entre los devanados, entre el núcleo y entre el aislante. La resina epoxi curada actúa como aislante eléctrico y es mucho mejor conductora del calor que el aire. Los puntos calientes del transformador y del inductor se reducen considerablemente, lo que proporciona al componente una vida útil más estable y prolongada que la de un producto sin encapsular.

Las resinas epoxi se aplican utilizando la tecnología de dosificación de resina .

Las resinas epoxi se pueden usar para sellar capas selectivas en un depósito que producen salmuera en exceso. La técnica se denomina "tratamiento de cierre de agua". ^{[ 26 ]}

Las resinas epoxi se venden en ferreterías, generalmente en paquetes que contienen resina y endurecedor por separado, los cuales deben mezclarse justo antes de su uso. También se venden en tiendas náuticas como resinas de reparación para aplicaciones marinas. Normalmente, las resinas epoxi no se utilizan en la capa exterior de una embarcación, ya que se deterioran con la exposición a la luz ultravioleta . Suelen emplearse durante la reparación y el montaje de embarcaciones, y posteriormente se recubren con pintura de poliuretano convencional o de dos componentes, o con barnices marinos que proporcionan protección UV.

Existen dos áreas principales de uso en el sector náutico. Debido a sus mejores propiedades mecánicas en comparación con las resinas de poliéster más comunes , las resinas epoxi se utilizan en la fabricación comercial de componentes que requieren una alta relación resistencia/peso. La segunda área es que su resistencia, capacidad de relleno de huecos y excelente adhesión a diversos materiales, incluida la madera, han impulsado su popularidad en proyectos de construcción amateur, como aeronaves y embarcaciones.

El gelcoat convencional formulado para resinas de poliéster y viniléster no se adhiere a las superficies epoxi, aunque el epoxi se adhiere muy bien a las superficies de resina de poliéster. El "Flocoat", que se usa normalmente para revestir el interior de los yates de fibra de vidrio de poliéster, también es compatible con las resinas epoxi.

Los materiales epoxi tienden a endurecerse de forma algo más gradual, mientras que los materiales de poliéster tienden a endurecerse rápidamente, especialmente si se utiliza mucho catalizador. ^{[ 51 ]} Las reacciones químicas en ambos casos son exotérmicas. Si se mezcla un gran volumen de epoxi a la vez, el calor concentrado generado por esta reacción exotérmica puede provocar que la resina se endurezca prematuramente, derrita el recipiente de mezcla o incluso se incendie. ^{[ 52 ]}

Si bien es común asociar las resinas de poliéster con las resinas epoxi, sus propiedades son lo suficientemente diferentes como para considerarlas materiales distintos. Las resinas de poliéster suelen tener baja resistencia a menos que se utilicen con un material de refuerzo como la fibra de vidrio, son relativamente frágiles a menos que se refuercen y presentan baja adherencia. Las resinas epoxi, por el contrario, son intrínsecamente resistentes, algo flexibles y tienen una excelente adherencia. Sin embargo, las resinas de poliéster son mucho más económicas.

Las resinas epoxi suelen requerir una mezcla precisa de dos componentes que forman un tercer compuesto químico para obtener las propiedades deseadas. Dependiendo de las propiedades requeridas, la proporción puede variar desde 1:1 hasta más de 10:1, pero generalmente deben mezclarse con exactitud. El producto final es un plástico termoestable preciso. Hasta que se mezclan, los dos elementos son relativamente inertes, aunque los endurecedores tienden a ser más reactivos químicamente y deben protegerse de la atmósfera y la humedad. La velocidad de reacción puede modificarse utilizando diferentes endurecedores, lo que puede alterar la naturaleza del producto final, o controlando la temperatura.

Por el contrario, las resinas de poliéster suelen estar disponibles en forma "promovida", de modo que el proceso de solidificación de las resinas previamente mezcladas ya está en marcha, aunque muy lentamente. La única variable disponible para el usuario es modificar la velocidad de este proceso mediante un catalizador, a menudo peróxido de metil-etil-cetona ( MEKP ), que es muy tóxico. La presencia del catalizador en el producto final, de hecho, perjudica las propiedades deseables, por lo que se prefieren pequeñas cantidades de catalizador, siempre que el endurecimiento se produzca a un ritmo aceptable. Por lo tanto, la velocidad de curado de los poliésteres puede controlarse mediante la cantidad y el tipo de catalizador, así como mediante la temperatura.

Como adhesivos, las resinas epoxi se adhieren de tres maneras: a) Mecánicamente, debido a la rugosidad de las superficies de unión; b) por proximidad, ya que las resinas curadas se encuentran tan cerca de las superficies de unión que resulta difícil separarlas; c) iónicamente, porque las resinas epoxi forman enlaces iónicos a nivel atómico con las superficies de unión. Este último método es, considerablemente, el más fuerte de los tres. Por el contrario, las resinas de poliéster solo se adhieren mediante los dos primeros métodos, lo que reduce notablemente su utilidad como adhesivos y en reparaciones navales.

Las resinas epoxi se han investigado y utilizado en la construcción durante algunas décadas. ^{[ 53 ]} Aunque aumentan el costo de los morteros y el hormigón cuando se usan como aditivos, ^{[ 54 ]} mejoran sus propiedades. Se están llevando a cabo investigaciones para estudiar el uso de resinas epoxi y otros plásticos reciclados en morteros para mejorar las propiedades y reciclar los residuos. ^{[ 55 ]} Se están estudiando activamente la densificación de materiales plásticos como el PET y las bolsas de plástico para luego usarlos como sustitutos parciales de los agregados y la despolimerización del PET para usarlo como aglutinante polimérico además de la resina epoxi para mejorar el hormigón. ^{[ 56 ]}

En la industria aeroespacial, la resina epoxi se utiliza como material de matriz estructural, la cual se refuerza posteriormente con fibra. Los refuerzos de fibra típicos incluyen vidrio , carbono , Kevlar y boro . Las resinas epoxi también se utilizan como adhesivo estructural . Materiales como la madera y otros de baja tecnología se unen con resina epoxi. En general, las resinas epoxi superan a la mayoría de los demás tipos de resina en cuanto a propiedades mecánicas y resistencia a la degradación ambiental. ^{[ 57 ]}

Las resinas epoxi solubles en agua, como Durcupan ^{[ 58 ] [ 59 ]} , se utilizan comúnmente para incrustar muestras de microscopía electrónica en plástico para que puedan seccionarse (cortarse en láminas finas) con un micrótomo y luego ser fotografiadas. ^{[ 60 ]}

La resina epoxi, mezclada con pigmento , puede utilizarse como medio pictórico , vertiendo capas una sobre otra para formar una imagen completa. ^{[ 61 ]} También se utiliza en joyería, como resina de recubrimiento para decoraciones y etiquetas, y en aplicaciones tipo decoupage para arte, encimeras y mesas. ^{[ 62 ]} Su acabado liso y brillante, junto con su capacidad de moldearse en diversas formas, convierte a la resina epoxi en una opción predilecta para crear piezas minimalistas y llamativas en el diseño de muebles modernos ^{[ 63 ]} y en otros estilos de diseño, como el industrial, el rústico e incluso el ecléctico. Se ha utilizado y estudiado para la preservación de arte y estructuras históricas. ^{[ 64 ] [ 65 ] [ 66 ]}