A palavra epóxi vem do grego "EP"(sobre ou entre) e do inglês "OXI"(oxigênio), literalmente o termo significa oxigênio entre carbonos. Em um sentido geral , o termo refere-se a um grupo constituído por um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de carbono. O Grupo epóxi mais simples é aquele formado por um anel de 03 elementos, o qual o termo a-epóxi ou 1,2-epóxi pe aplicado. O óxido de etileno é um exemplo desse tipo. Os termos 1,3 e 1,4-epóxi são aplicados ao óxido de trimetileno e tetrahidrofurano.
Neste estudo vamos nos concentrar somente em resinas contendo anéis de três elementos. Não existe nenhum acordo universal sobre a nomenclatura do anel epoxídico. Existem mesmo, uma divisão no próprio termo epóxi, os europeus geralmente preferem o termo "EPOXIDE", o qual é sem menor dúvida o mais correto que "EPOXY" utilizado pelos americanos. Os epóxis podem ser designados óxidos, como no caso do óxido de etileno (epoxietano) ou óxido de ciclohexano (1,2-epóxi ou 1,2-óxido de ciclohexano). O termo oxirano, é um nome trivial para o óxido de etileno, e também usado em referência ao grupo epóxi, muitos dos mais comuns monoepóxi possuem nomes triviais como epicloridrina, ácido glicídico, glicidol e grupo glicidil.
O grupo glicidil é usado como referência do grupo epóxi terminal, sendo o no me completado por éster, éter, amina, etc..., de acordo com a natureza do grupo ligado ao terceiro carbono. Seguiremos a nomenclatura geralmente aceita nos EUA. A primeira resina comercial foi o produto da reação de EPICLORIDRINA e BISFENOL A dando assim a resina mais comum conhecida como DIGLICIDIL ÉTER DE BISFENOL A (DGEBA).
A molécula acima é a resina epóxi antes de ser catalisado podendo, dependo do valor de n, ser líquida a até sólida sendo que a viscosidade aumenta conforme vai aumentando o n. Com n< ou = 1 teremos resinas líquidas e n > 1 começará as resinas semi-sólidas e sólidas. Podem ser classificadas através do EEW (equivalent epoxy weight) ou seu peso equivalente em epóxi. A grosso modo as líquidas ficam até 229, as semi-sólidas de 230 a 459 e as sólidas acima de 460 podendo chegar a até 5000. O EEW é utilizado para cálculo estequiométrico de proporção entre resina e endurecedor. A resina básica líquida é a de EEW = 190. O cálculo do EEW é simplesmente o peso molecular da resina dividido pelo n° de anéis epoxídicos.
EEW = peso molecular da resina / nº de anéis epoxídicos
As resinas epóxi são preparadas comercialmente por 03 métodos principais:
- Pela dehidrohalogenação da cloridrina obtida pela reação da epicloridrina com adequado Di ou Polihidroxi ou qualquer outra molécula contendo hidrogênios ativos.
- Pela reação de olefinas com compostos contendo oxigênio, tais como peróxidos e perácidos.
- Pela dehidrohalogenação de cloridrinas obtidas por outros mecanismos diferentes do primeiro.
Em 1927, Mr Schade cita, nos Estados Unidos, a primeira tentativa comercial de preparação de resinas epóxi através da epicloridrina. Entretanto o mérito dos materiais primeiramente designados como resinas epóxi, aqueles derivados de Epicloridrina e Bisfenol A, é dividido entre o Dr. Pierre Castan da Suíça e o Dr. S.O. Greenlee dos EUA.
Em 1936, o Dr. Castan da suíça produziu uma resina de baixo ponto de amolecimento, com cor âmbar, a qual foi reagida com anidrido ftálico para produzir um composto termofixo. Dr. Castan trabalhando para "De Trey Freres"da suíça, previu o uso das resinas líquidas para a fabricação de dentaduras e artigos moldados. Os seus desenvolvimentos foram subseqüentemente patenteados pela Ciba-Geigy. Conta a história que o Dr. Castan pediu um percentual da venda de toda a resina que fosse para uso odontológico. O que mais tarde se mostrou muito mais versátil.
Em 1939, o Dr. Greenlee, nos EUA, trabalhando para "Devoé-Raynolds" pesquisou a síntese entre o Bisfenol A e Epicloridrina para a produção de resinas para "casting", as quais não continham ligações éster sensíveis à soda caustica.
Algumas outras referências devem ser feitas para:
- Mcintosh e Wolford, os quais em 1920, fizeram plásticos para aplicação em tintas, pó para moldagem e materiais impregnantes à prova d'água, pela reação de fenol ou cresol com epicloridrina na presença de catalisadores.
- Bluner, o qual em 1930 descobriu a composição para a fabricação de tintas baseadas em compostos fenol aldeído reagidos com epicloridrina.
- Fon Robert e Lemmer, os quais em 1930 reportaram a esterificação de hidroxilas fenólicas por dicloridrinas em meio caustico.
- Eisleb, o qual verificou a reação da epicloridrina com aminas secundárias subsequentemente dehidrohalogenação com soda caustica em 1926, e Stallman, o qual reportou a produção de diglicidil aminas de amônia e epicloridrina em 1933.
- Schank, em 1933 descreveu um glicidil éter de baixo peso molecular produzido de um mol de Bisfenol A e 10 moles de Epicloridrina, reagida em meio caustico.
- Groll e Hearns, em 1934 obtiveram uma série de diepóxi de álcoois cloridrados por dehidrohalogenação.
- Van Peski e Heeffeiman, em 1935 produziram dióxido de butadieno por dehidrohalogenação.
- Block e Fishbein, levou a pesquisa de Schack de alguma maneira adiante mas trabalhou a maior parte com diepóxi de baixo peso molecular, tais como diglicidil éter de dióxido de butadieno.
Existem atualmente quatro tipos principais de resinas epóxi comercializados, são:
- Resinas epóxi à base de Bisfenol A: são as mais utilizadas, pois são versáteis e de menor custo, proveniente da reação de Epicloridrina e Bisfenol A, podem ser líquidas, semi-sólidas ou sólidas dependo do peso molecular como descrito acima;
- Resinas epóxi à base de Bisfenol F: a troca do Bisfenol A pelo Bisfenol F propiciam as resinas epóxi melhor desempenho mecânico, químico e térmico, além de menor viscosidade.
- Resinas epóxi Novolac: a resinas novolac propiciam maior cross-link e melhor desempenho químico e térmico, além de maior dureza. Principalmente quando curado com aminas aromáticas ou anidridos;
- Resinas epóxi Bromadas: são resinas à base de Epicloridrina, Bisfenol A e Tetrabromobisfenol A, com essas quatro moléculas adicionais de bromo, confere às resinas a característica de auto-extinguível;
- Resinas epóxi Flexíveis: são resinas que possuem longas cadeias lineares substituindo os bisfenóis por poliglicóis pouco ramificados, são resinas de baixa reatividade que normalmente são utilizados como flexibilizantes reativos em outras resinas melhorando a resistência a impacto com acréscimo da flexibilidade;