Use of ionic liquids for preparation of epoxy materials

Abstract

Epoxy resins represent an important category of thermosets widely as coatings, electronic encapsulants, matrices for composites, etc., due to their beneficial properties, such as strong adhesion, high chemical and electrical resistance, and good processability. However, their curing reactions present some limitations, such as using catalysts (for example, organometallics, complexes and MOFs) which are active at high reaction temperatures. In most cases, these catalysts are toxic and require organic solvents. Consequently, alternative non-toxic catalysts/initiators that can promote well-controlled fast curing under mild conditions have been explored while maintaining sufficient thermomechanical properties of the formed epoxy networks. In this thesis, three different epoxy ring opening reactions induced by various imidazolium ionic liquids (ILs) were studied. The first subsection (4.1) discusses the step-growth epoxy-dicarboxylic acid polymerization in an imidazolium IL medium conducted under mild conditions (T = 80-120 řC). The IL was shown to act as both a solvent and an initiator/catalyst for the reaction. In addition, IL-anions (chloride, bis(trifluoromethylsulfonyl) imide, or methanesulfonate) strongly affect the progress of the reaction. It was found that the Cl- anion is the most effective...

Epoxidové pryskyřice představují důležitou skupinu reaktoplastů, široce používaných jako nátěrové hmoty, licí pryskyřice v elektronice, matrice strukturních kompozitů atd., a to díky svým výhodným vlastnostem, jako je silná adheze, vysoká chemická a elektrická odolnost a dobrá zpracovatelnost. Nevýhodou jsou jejich nároky na vytvrzování, související s dlouhými vytvrzovacími cykly a potřebou specifických katalyzátorů (například organokovové sloučeniny a komplexy či využití tzv. metal-organic framework, MOF, struktur), které jsou dostatečně aktivní až při vysokých reakčních teplotách. Ve většině případů jsou tyto katalyzátory toxické či vyžadují použití organických rozpouštědel. V důsledku toho jsou zkoumány alternativní netoxické katalyzátory/iniciátory, které podporují dobře kontrolovatelné a rychlé vytvrzování za mírných podmínek, a přitom vedou k vytvoření kovalentních sítí s vynikajícími termomechanické vlastnosti. V této práci byly studovány tři různé reakce otevření epoxidového kruhu vyvolané různými typy imidazoliových iontových kapalin. První kapitola (4.1) pojednává o stupňovité polymeraci mezi epoxidovou pryskyřicí a dikarboxylovou kyselinou v přítomnosti imidazoliových iontových kapalin, která se prováděla za mírných podmínek (T = 80-120 řC). Bylo prokázáno, že iontová kapalina působí...