Эпоксидная смола это википедия

Эпоксидная смола это википедия

Эпоксидные смолы стойки к действию галогенов, кислот, щелочей, обладают высокой адгезией к металлам. Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- и углепластики), заливочные компаунды и пластоцементы. Эпоксидная смола в зависимости от марки и производителя, выглядит как прозрачная жидкость желто-оранжевого цвета напоминающая мёд, или как коричневая твердая масса, напоминающая гудрон. Жидкая смола может иметь очень разный цвет — от белого и прозрачного до винно-красного (у эпоксидированного анилина). Следующие свойства имеет чистая, не модифицированная смола без наполнителей.

  • Модуль эластичности:
  • Предел прочности:
  • Плотность:

Хотя отверждённая по правильной технологии эпоксидная смола считается абсолютно безвредной при нормальных условиях, её применение сильно ограничено, так как при отверждении в промышленных условиях в ЭС остается некоторое количество золь-фракции — растворимого остатка. Он может нанести серьёзный урон здоровью, если будет вымыт растворителями и попадет внутрь организма. В неотверждённом виде эпоксидные смолы являются достаточно ядовитыми веществами и могут также навредить здоровью. По этой причине при работе с ЭС требуется соблюдать определенные правила:

  • Склееная при помощи ЭС посуда не может быть использована в дальнейшем для приготовления и употребления пищи.
  • При работе следует надевать резиновые перчатки.
  • При работе с отвердителями и смолами в твердом виде требуется использовать противопылевой респиратор.
  • При попадании брызг ЭС в глаз нужно срочно промыть глаз холодной водой и обратиться к врачу.
  • Не рекомендуется отверждать смолу в бытовой духовке [1] .

Модификация

Эпоксидные смолы поддаются модификации. Различают химическую и физическую модификацию.

Первая заключается в изменении строения сетки полимера путём добавления соединений, встраивающихся в состав оной. Как пример — добавление лапроксидов (простых полиэфиров спиртов, содержащих глицидиловые группы, например ангидрида глицерина) в зависимости от функциональности и молекулярной массы придаёт отверждённой смоле эластичность, за счёт увеличения молекулярной массы межузлового фрагмента, но понижает её водостойкость. Добавление галоген- и фосфорорганических соединений придаёт смоле большую негорючесть. Добавление фенолформальдегидных смол позволяет отверждать эпоксидную смолу прямым нагревом без отвердителя, придаёт большую жёсткость, улучшает антифрикционные свойства, но понижает ударную вязкость [2] .

Физическая модификация достигается добавлением в смолу веществ, не вступающих в химическую связь со связующим. Как пример — добавление каучука позволяет увеличить ударную вязкость отверждённой смолы. Добавление коллоидного диоксида титана увеличивает её коэффициент преломления и придаёт свойство непрозрачности к ультрафиолетовому излучению [3] .

Получение

Впервые эпоксидная смола была получена французским химиком Кастаном в 1936 году.

Эпоксидную смолу получают поликонденсацией эпихлоргидрина с различными органическими соединениями: от фенола до пищевых масел, скажем соевого [3] . Такой способ носит название «эпоксидирование».

Ценные сорта эпоксидных смол получают каталитическим окислением непредельных соединений. Например, таким образом получают циклоалифатические смолы, ценные тем, что они совершенно не содержат гидроксильных групп, и поэтому очень гидроустойчивы, трекинго- и дугостойки.

Для практического применения смолы нужен отвердитель. Отвердителем может быть полифункциональный амин или ангидрид, иногда кислоты. Также применяют катализаторы отверждения — кислоты Льюиса и третичные амины, обычно блокированные комплексообразователем наподобие пиридина. После смешения с отвердителем эпоксидная смола может быть отверждена — переведена в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. Если это полиэтиленполиамин (ПЭПА), то смола отвердеет за сутки при комнатной температуре. Ангидридные отвердители требуют 10 часов времени и нагрева до 180 °C в термокамере (и это ещё без учёта каскадного нагрева со 150 °C).

Применение

На основе эпоксидных смол производятся различные материалы, применяемые в различных областях промышленности. Углеволокно и ЭС образуют углепластик (используется как конструктивный материал в различных областях: от авиастроения (см. Боинг-777) до автостроения). Композит на основе ЭС используются в крепёжных болтах ракет класса земля-космос. ЭС с кевларовым волокном — материал для создания бронежилетов.

Зачастую эпоксидные смолы используют в качестве эпоксидного клея или пропиточного материала — вместе со стеклотканью для изготовления и ремонта различных корпусов или выполнения гидроизоляции помещений, а также как самый доступный способ в быту изготовить продукт из стекловолокнита, как сразу готовое после отливки в форму, так и с вероятностью дальнейшего разрезания и шлифовки.

Из стеклоткани с ЭС делают корпуса плавсредств, выдерживающие очень сильные удары, различные детали для автомобилей и других транспортных средств.

В качестве заливки (герметика) для различных плат, устройств и приборов.

Также эпоксидные смолы используются в строительстве (см. Сиднейский оперный театр).

Из эпоксидных смол изготовляются самые различные предметы и вещи (скажем, мундштуки).

Эпоксидные смолы используют в качестве бытового клея. Использовать эпоксидный клей довольно просто. Смешивание эпоксидной смолы с отвердителем как правило выполняется в крайне малых объемах (несколько граммов), поэтому перемешивание производится при комнатной температуре и не вызывает затруднений, точность пропорции смола/отвердитель при смешивании зависит от производителя эпоксидной смолы или отвердителя, необходимо использовать только те пропорции, которые рекомендованы производителем, так как от этого зависит время отвердевания и физические свойства получившегося продукта (отступлении от нужной пропорции как правило приводит к изменению времени отвердевания, в крайних случаях можно получить нетвердый продукт). В качестве отвердителей применяют: отвердители холодного триэтилентетрамин (ТЭТА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), полисебациновый ангидрид и горячего отверждения малеиновый ангидрид (ДЭТА). [4] [5] Как правило стандартная пропорция составляет от 10:1 до 5:1, но в некоторых случаях может доходить до 1:1. Запрещается смешивать сразу большое количество смолы с отвердителем без использования специальных аппаратов для смешивания во избежание вскипания. [6]

Основные области применения эпоксидных смол: [7]
Отрасль применения Основные виды эпоксидных материалов Основное назначение Преимущественные показатели Экономический эффект применения, отнесенный к стоимости материала
Строительство Полимербетоны, компаунды, клеи Разметочные полосы дорог, плиты для полов, наливные бесшовные полы Физико-механические показатели, износо-химстойкость, беспыльность, высокая адгезия от 3 до 29
Покрытия (лакокрасочные, порошковые, водно-дисперсионные) Декоративно-облицовачные и защитные функции Малая усадка, химическая стойкость
Связующие для стекло- и углепластиков Ремонт железобетонных конструкций, дорог, аэродромов. Склеивание конструкций мостов и др. Вытяжные трубы и ёмкости хим. производств. Трубопроводы Атмосферостойкость, Химстойкость, Прочность, Теплостойкость
Электромашиностроение и радиотехника Компаунды, связующие для армированных пластиков, покрытия, прессматериалы, пенопласты Герметизация изделий, электроизоляционные материалы (стеклопластик и др.). Заливка трансформаторов и др. Эл. изоляционные и защитные покрытия. Радиопрозрачность, высокие диэлектрические показатели, малая усадка при отверждении, отсутствие летучих продуктов отверждения От 0,1 до 7,0; 300-800 (электроника)
Судостроение Связующие для стеклопластиков Судовые гребные винты, лопатки компрессоров Прочность, кавитационнная стойкость 75
Покрытия из жидких ЛКМ и порошков Сосуды для газов и топлива Водо-, химстойкость, абразивная стойкость
Cинтактические пенопласты Обтекатели гребных винтов Ударопрочность при низких температурах
Машиностроение, в т.ч. автомобилестроение Компаунды, Лакокрасочные материалы, Клеи Ремонт и заделка дефектов литьевых изделий, формы, штампы, оснастка, инструмент (модели, копиры и т.д.) Прочность, твердость, изностойкость, размерная стабильность От 3,1 до 15,0
Полимербетоны Направляющие металлорежущих станков, cтанины прецезионных станков Теплостойкость, высокая адгезия к подложкам и наполнителям, функциональные и антифрикционные свойства 320 (тяжелые станки)
Связующие для армированных пластиков Емкости, трубы из стеклопластиков «мокрой» намотки Хим.стойкость Ударопрочность
Прессматериалы и порошки Подшипники и др. антифрикционные материалы, пружины, рессоры из эпоксидных пластиков, электропроводящие материалы
Авиа-и ракетостроение Связующее для армированных стекло-и органопластиков Силовые конструкции и обшивки крыльев, фюзелляжа, оперения, конуса сопел и статоры реактивных двигателей Высокая удельная прочность и жесткость, радиопрозрачность, абляционные свойства (теплозащитные)
Покрытия защитные Лопасти вертолета, топливные баки ракет, корпус реактивного двигателя, баллоны для сжатых газов Стойкость к действию топлива
Читайте также:  Цех изготовления корпусной мебели

Интересные факты об эпоксидных смолах

Хотя самые высокотоннажные марки смол ЭД-20, ЭД-22 и ЭД-16 при нормальных условиях являются высоковязкими жидкостями, температура кристаллизации олигомеров, их составляющих, лежит ниже 20°C. Жидкое состояние смол связано с тем, что олигомеры с длиной цепи отличной от длины цепи других молекул не дают им образовать упорядоченную структуру для кристаллизации. Всё же некоторое количество кристаллической фазы, называемых «пачками» присутствует в растворах, что неизбежно влияет на свойства отверждаемой смолы. Один из методов физической модификации смолы заключается в предварительном разрушении этих агрегатов с помощью ультразвука. Примечательно то, что при такой обработке смола меняет свой цвет с золотистого на зелёный.

Большинство олигомеров, состоящих из одинаковых молекул и выделенных в чистом виде из ЭД упомянутых выше марок, при нормальных условиях являются твёрдыми кристаллическими веществами.

На рынке строительных материалов эпоксидная смола появилась около 60 лет назад. Ее популярность доказывается хотя бы тем, что сам термин, хотя порой и в некорректном виде (эбоксидка), известен каждому обывателю, даже не интересующемуся строительным ремеслом. Однако в представлении большинства эпоксидка – это всего лишь клеевой состав.

На самом деле возможности смолы, продиктованные ее уникальными свойствами, необычайно широки. И те, кто решил избавиться от неосведомленности о качествах этого материала, открывает для себя по-настоящему новые горизонты. Эпоксидная смола применяется на производстве и в быту, причем вторая сфера применения сопряжена не столько со строительством, сколько с дизайнерским искусством и творчеством.

Оценить достоинства эпоксидной смолы можно лишь пополнив багаж знаний о ее составе, методах получения и истории открытия. В принципе, теоретический материал находится в отрытом доступе. Достаточно заглянуть в любой химический справочник и выделить интересующие моменты. Сложная терминология порой становится непреодолимым барьером для большинства читателей, поэтому попытаемся максимально простым языком донести всю необходимую информацию.

Химический состав

Эпоксидная смола, как химическое вещество, принадлежит к олигомерам, то есть, сложным органическим соединениям, состоящих из эпоксидных групп. Свои физические свойства в полной мере проявляет только в виде полимера. При взаимодействии с отвердителями, в качестве которых выступают амины, полиамиды, фенолформальдегидные смолы или ангидриды поликарбоновых кислот, олигомеры образуют структуру связанных полимеров. Получаются эпоксидные смолы путем поликонденсации эпихлоргидрина с бисфенолом А или с бисфенолом F. Смолы на основе бисфенола A встречаются чаще всего.

В честь русского ученого А.П. Дианина, который впервые получил бисфенол, смолы называются эпоксидно-диановыми и маркируются аббревиатурой «ЭД».

Заводя разговор о химическом составе, необходимо отметить, что эпоксидную смолу можно модифицировать. Существует два способа модификации: химический и физический.

  1. Химическая модификация подразумевает реакцию с дополнительными элементами, в результате которой меняется сама формула, а по сути – строение сетки полимера. Например, после реакции с ангидридом глицерина или с другими полиэфирами спиртов глицидиловых групп меняется эластичность застывшей смолы. Одновременно при этом снижается ее водостойкость. Или можно повысить негорючесть материала, добавив в состав фосфорорганические или галогенорганические соединения. Реакция эпоксидки и фенолформальдегидной смолы дает однокомпонентную смесь, которая застывает без отвердителя, а лишь при нагревании.
  2. Физическая модификация осуществляется смешиванием смолы с дополнительными компонентами, но без их вступления в химическую реакцию. Наличие в отвержденном материале каучука повышает показатель ударной вязкости, а смешивание основного состава с диоксидом титана меняет оптические свойства эпоксидки. Она становится непрозрачной для ультрафиолетового излучения.

Открытие и производство

Эпоксидная смола, как химическое вещество, начинает свою историю с 1908 года. В это время российский химик Н.А. Прилежаев впервые осуществил реакцию окисления алкенов. Продукт, получившийся в результате реакции с надкислотами (слово «эпоксидная» произошло от греческих «epi» — «над» и «oxy» — «кислый»), после взаимодействия с отвердителями превращался в полимер. Естественно, речь идет о прообразе современной эпоксидной смолы.

В 30-е годы прошлого века немецким ученым П. Шлаком был запатентован метод получения полиаминов, которые образовывались в результате реакции эпоксидных соединений и аминами. Эти соединения отличались наличием нескольких эпоксидных групп в одной молекуле.

Еще одна разновидность полимера появилась примерно в то же время, благодаря трудам швейцарского химика П. Кастана. Он получил неплавкое вещество, способное переходить в нерастворимое состояние. Так как химическая промышленность уже добилась некоторых успехов, новый материал стали активно использовать для создания протезов зубов. Патент на этот материал получила швейцарская компания Ciba.

Американцы вели параллельные разработка в области получения эпоксидных смол. С. Гриндли были получены аналогичные материалы, а в промышленном масштабе смолу начала выпускать только в 1947 году, причем сразу же производство стало расширяться. Уже за первые 15 лет его объем увеличился в несколько раз. Что же касается отечественного производства, то СССР, правопреемником которого считается Россия, почти на целое поколение отстал от Запада. Причиной тому послужили годы разрухи и последующего восстановления инфраструктуры в послевоенное время. Также следует учитывать относительно небольшой спрос на новый, пока еще неизвестный материал.

Зато уже к концу 60-х советское производство свело отставание на нет. Крупные заводы химической промышленности были открыты в Котовске, Дзержинске, Уфе, Ленинграде и Сумгаите. Они и сегодня составляют остов российского химпрома по производству композитных материалов. (Российские производители эпоксидки.) Помимо этого, после кризиса 90-х были образованы совместные предприятия, производящие эпоксидную смолу бытового назначения.

Как получают полимер

Реагенты для получения эпоксидной смолы приводятся во взаимодействие по строго установленному алгоритму в специальном устройстве – реакторе. К ним относятся:

  • Дифенилолпропан;
  • Эпихлоргидрин;
  • Едкий натр.

Реактор сделан из нержавеющей стали и оснащен пароводяной рубашкой. Внутри него имеется мешалка для смешивания компонентов. Сначала загружается эпихлоргидрин ив реакторе происходит его нагрев до 50°C градусов. Затем запускается мешалка и порциями добавляется дифенилолпропан. После его полного растворения вносится раствор едкого натра, а температура в реакторе повышается до 70°C градусов. На следующем этапе активируется процесс конденсации, который длятся около 2 часов.

После отключения нагрева в раствор добавляется вода. Мешалка при этом продолжает работать. Практически готовая смола, температура которой составляет около 40°C градусов, отстаивается, в результате чего происходит разделение слоев. Верхний слой представлен водой. Ее отделяют, а смолу снова промывают чистой теплой водой. Таким образом, происходит вымывание поваренной соли. Этот цикл может повторяться 5-6 раз. Каждый цикл сопровождается проверкой наличия соли в воде.

Читайте также:  Солёные огурцы дольками рецепт

На этапе сушки смолу из реактора не извлекают. Температуру внутри резервуара доводят до 50°C градусов, а затем включают холодильник и вакуумный насос. На поверхности воды образуется вспенивание, что свидетельствует о выходе воздуха в виде пузырьков, а на стенках реактора конденсируется вода. После прекращения вспенивания насос отключают, температура при этом повышается до 120°C градусов. О завершении процесса сигнализирует отсутствие конденсата. Состав смолы оценивают визуально на прозрачность. Готовую смесь переливают в алюминиевую тару.

Отверждение

Чаще всего в магазинах можно встретить двухкомпонентные составы. Необходимо понимать, что смола продается для строительства и бытовых нужд. Те марки материала, которые входят в состав более сложных композитных материалов, поставляются сразу на комбинаты, хотя многие отечественные производители, помимо эпоксидной смолы в чистом виде, получают стеклопластик, углепластик и прочие материалы.

После смешивания с отвердителем эпоксидка застывает. Процесс отверждения может проходить двумя способами. При использовании кислых отвердителей (ангидрид малеиновый, ангидрид метилтетрагидрофталевый, ангидрид фталевый, ангидрид додеценилянтарный) необходимо повышать температуру смеси до 200°C градусов. Поэтому такой синтез полимеров называется горячим отверждением. Холодное отверждение происходит при смешивании основного состава с аминами (гексаметилендиамин, полиэтиленполиамин, метафенилендиамин). Оно может быть выполнено в домашних условиях, так как происходит при комнатной температуре или при температуре равной 70°C градусам.

В зависимости от типа отверждения и от отвердителя, получают смолы разной консистенции.

  • Малеиновый ангидрид дает материал в виде кристаллического белого порошка. Его используют при изготовлении пропиточных компаундов.
  • Фталевый ангидрид образует чешуйки белого, желтого или розового цвета.
  • При добавлении метилтетрагидрофталевого ангидрида получается белое кристаллическое вещество.
  • Соединение с аминами позволяет получить белые и прозрачные материалы, использующиеся в качестве заливочных компаундов.

Свойства материала

Эпоксидная смола обладает рядом специфических особенностей, позволяющих использовать ее в самых разнообразных сферах. В зависимости от модификации, производитель имеет возможность выделить те или иные показатели для повышения эффективности практического применения.

Если описывать особенности каждой модификации, то получится некая таблица внушительных размеров.

Учитывая то, что наша аудитория желает познать качества эпоксидной смолы, как материала для строительства или прикладного искусства, выделим основные достоинства, характерные для всех видов смол.

Прежде всего, следует отметить, что застывшая эпоксидка сохраняет форму и объем. Это качество позволяет создавать изделия и использованием молдов. Причем смола после отверждения практически не дает усадки, то есть, объем застывшей заготовки не изменится.

Большинство марок достаточно устойчиво к воздействию абразивных веществ. Заметим, что при эксплуатации изделий из эпоксидной смолы (наливных полов, предметов мебели, ювелирных украшений) определены правила ухода. В них предписано бережное отношение. Тем не менее, гладкую глянцевую поверхность можно обслуживать практически любыми материалам.

Устойчивость к химически агрессивным средам позволяет домохозяйкам использовать различные чистящие средства. Даже если поверхность получила мелкие повреждения, то при наличии запаса смолы все погрешности реально исправить.

Эпоксидную смолу часто используют в качестве материала для гидроизоляции. Водонепроницаемость оказывает решающее значение при выборе способов отделки мебели или полов в помещениях повышенной влажности. Например, кухонные столы из эпоксидки имеют длительный срок эксплуатации, в то время как мебель из ламинированного ДСП приходит в негодность после воздействия влаги.

Глянец покрытия не боится ультрафиолетового излучения. Во время всего срока службы изделия из эпоксидки не теряют своей прозрачности и не выцветают. Некоторые марки смол обладают повышенными показателями прочности, что позволяет их использовать для покрытия полов в цехах и ремонтных мастерских.

Виды и марки

Существует несколько классификация эпоксидной смолы. Различные марки объединяются в группы по определенному признаку, параметру. Но большинство из этих классификаций носит чисто технический характер. Например, различают смолы Бисфеноловые, Алифатические, Новолачные, Глицидиловые и Аерилэпоксидные.

Читателю же интересна градация материала в плане его применимости. Приведем примеры конкретных марок, которые можно встретить в продаже. Отметим, что вся продукция отечественного производства сертифицирована по ГОСТ, поэтому имеет строго определенную маркировку, независимо от изготовителя. Исключение составляют импортные смолы.

  • ЭД-22 кристаллизуется при длительном хранении и считается универсальным материалом, но только для промышленного производства.
  • ЭД-20 – смола в жидком состоянии, требующая добавления отвердителя. Востребована покупателями по причине низкой стоимости и универсальности.
  • ЭД-16 – материал высокой вязкости. Применяется в качестве связующего компонента при производстве стеклопластика.
  • ЭД-10 и ЭД-8 изначально находятся в твердом состоянии. Используются в заливочных смесях для радиотехнической промышленности.
  • Э-40 и Э-40р относятся к категории эпоксидно-диановых смол для ЛКП. Они входят в состав лаков, эмалей, шпатлевок.
  • Э-41 – смола, обладающая аналогичными свойствами (как и Э-40), но может входить в состав клеев.

Эпоксидные модифицированные смолы:

  • КДА-2 используется, как электроизолятор, служит связующей основой для стеклопластиков, а также выступает в качестве компонента для клея.
  • К-02Т подходит для пропитки и цементации намоточных изделий.
  • ЭЗ-111 применяется в качестве заливки радиодеталей, служит основным материалом герметизации трансформаторов.
  • УП-563 и УП-599 обладает высокой адгезией. Поставляется на предприятия, где производится стеклопластик. Может выступать в роли заливочного компаунда.
  • К-153 – герметизирующий материал.

Смолы специального назначения:

  • ЭА обладает пониженной вязкостью и сама является составной частью заливочного компаунда. Ее уникальные свойства позволяют делать пропитку и производить растворители.
  • УП-610 обладает повышенной прочностью.
  • ЭХД – хлорсодержащая смола, обладает пониженной горючестью, высокой теплостойкостью и атмосферостойкостью. Используется в качестве защитного материала.

Применение

По областям применения смолы тоже можно разделить на группы. В строительстве смола широко применяется при нанесении разметочных полос на трассах, изготовлении плит для полов и для наливных полов. Эпоксидка, как материал для покрытия, востребована в декоративных и отделочных работах. В составе стеклопластика и углепластика она встречается в ремонте аэродромов, дорог и железобетонных конструкций. Проводятся даже такие сложные и ответственные ремонтные работы, как склеивание конструкций мостов.

Из смолы изготавливают гребные винты судов, а также лопатки компрессоров. Эпоксидка является основным материалом для производства газовых и жидкостных сосудов, резервуаров. В машиностроении полимер может исправить дефекты литья, используется для штампов и форм. Из смолы делают даже некоторые инструменты. Прочность материала позволяет изготавливать рессоры и пружины. Из стеклопластика на основе смолы делают антифрикционные накладки.

Широко применяется полимер и в авиастроении. Например, обшивки крыльев, на которые приходится большая нагрузка, сделаны из композитного материала на основе эпоксидных смол. Полимер встречается в таких узлах, как обшивка фюзеляжа, конуса сопел, оперение и детали реактивного двигателя. Лопасти вертолета, корпус двигателей в ракете и топливные баки сделаны из эпоксидки. Подводя итог, следует отметить, что смола применяется в таких отраслях, как строительство, электротехника, машиностроение, самолетостроение, ракетостроение и судостроение.

Читайте также:  Как замариновать лук в лимонном соке

В быту

Экологическая безопасность материала позволяет использовать эпоксидные смолы в быту без каких-либо ограничений. Правилами техники безопасности определено, что работать с жидкими составами следует при наличии средств индивидуальной защиты. Особенное внимание следует уделить защите органов дыхания, так как до отверждения материал выделяет токсины. Но в твердом состоянии эпоксидка безопасна для человека.

Та смола, которая используется в промышленности, при кристаллизации дает золь-фракции. Это побочный продукт, обусловленный разрывом цепочки полимера. Если он в растворенном виде попадет в организм, то может причинить ущерб здоровью. Но в действительности на производстве все процессы автоматизированы, и вредное воздействие побочных продуктов на человека исключено.

В быту же ситуацию удалось исправить, благодаря современным технологиям. Те модели смол, которые сейчас продаются, безопасны для организма, как в виде компонентов, так и в виде готовой смеси.

Зачастую в смолу приходится вносить дополнительные компоненты. Речь идет не о модификации. Эти компоненты способны изменить внешний вид застывшего массива. Примером могут служить различные красители, блестки, люминофор. Все компоненты сначала смешиваются с основным составом, а только потом с отвердителем. Высокие показатели адгезии позволяют наполнять растворы практически любыми наполнителями. Играя цветом, дизайнер может создавать настоящие шедевры при оформлении напольного покрытия или при заливке столешницы, причем порой даже не требуется дополнительного декорирования.

Знание химии эпоксидных смол (ЭС) не требуется для большинства рутинных действий – склейки, пропитки небольшого объёма стеклоткани. Но иногда всё же крайне желательно иметь представление об их химических свойствах. Особенно для тех, кто:

  • работает с большими объёмами смол;
  • работает с прозрачными составами;
  • имеет большие по времени проекты, которые предполагают работу в разных условиях и температурных режимах (например, начало работы летом и окончание зимой).

Синтез эпоксидных смол

Синтез эпоксидной смолы не очень сложен. Два вещества с короткими и несложными формулами – бисфенол А и эпихлоргидрин – реагируют друг с другом, в результате получается диглицидиловый эфир бисфенола А (ДГЭБА), он же и есть – основная эпоксидная смола.
Сама по себе основная эпоксидная смола обладает очень высокой вязкостью и используется только как сырьё для получения других смол. Существует ряд смол, очень близких по составу к ДГЭБА (например, DER-332), но и они встречаются редко. Производители эпоксидных составов приобретают смолу именно в виде ДГЭБА и затем добавляют к ней определенные компоненты (модифицируют). Именно эти модификации обеспечивают большое разнообразие ЭС с самыми разными свойствами на рынке.

Отвердители эпоксидных смол.

Отвердители, применяемые с эпоксидной смолой при комнатной температуре – в основном полиамины. Они изготавливаются с применением аммиака, отчего обладают резким запахом и имеют щелочную реакцию. Классические примеры отвердителей — ПЭПА (полиэтиленполиамин) и ТЭТА (триэтилентетрамин).

Как происходит отверждение эпоксидных смол?

Суть реакции такова: атомы водорода (из аминогрупп отвердителя) взаимодействуют с атомами кислорода (из глицидиловых групп эпоксидной смолы).
Ниже представлена наглядная схема, как это происходит. Участки, где происходит реакция, обведены красным. В нижней части схемы видна сформировавшаяся сетка связей. Эта трехмерная разветвлённая структура обеспечивает смоле отличные физические свойства: прочность, твердость, устойчивость к химически агрессивным средам.

Соотношение смолы и отвердителя определяется соотношением участвующих в реакции атомов кислорода и атомов водорода. Изменение химически верного соотношения приведет к тому , что останутся атомы кислорода или водорода, которые в реакции не участвовали. В итоге сетка химических связей будет иметь разрывы и промежутки, и смола не наберёт свою максимальную прочность.

От чего зависит время отверждения эпоксидной смолы?

Время отверждения эпоксидной смолы зависит от реакционной активности атомов водорода аминных групп отвердителя. Это время можно изменить, применяя разные отвердители или нагревая смолу. И здесь есть ряд нюансов и хитростей.
Реакция отверждения ЭС – экзотермическая, и это очень важно. Это означает , что в ходе реакции выделяется тепло. Это же самое тепло и ускоряет реакцию: по правилам термодинамики при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции удваивается. Соответственно, повлиять на скорость отверждения проще всего, регулируя температуру смеси.

Что такое желатинизация? Как её отсрочить?

Временем желатинизации (или гелеобразования) называется время, по прошествии которого смола перестаёт быть жидкостью. По сути, это время, в ходе которого полимеризуется основная масса смолы. Мы уже знаем, что это время зависит от температуры смеси. Но вот интересный нюанс: в чашке смола застывает быстрее, чем будучи нанесённой тонким слоем на поверхность. Этот эффект объясняется просто: тонкая плёнка быстро остывает, и экзотермическая реакция не может его ускорить – всё тепло уходит в воздух.
Получается, что время жизнеспособности смолы до её отверждения можно увеличить путем увеличения площади поверхности, уменьшения массы смеси или охлаждением смолы и отвердителя перед смешиванием. Опытные специалисты обычно готовят смесь в нужном объёме, который можно быстро нанести.

Сколько времени занимает отверждение?

В твердых телах химические реакции протекают медленнее, и, когда смола первично отверждается, дальнейшая реакция сильно замедляется. При нормальной температуре смола достигает от 60 до 80% окончательной прочности спустя 24 часа. Уже твёрдая на ощупь смола продолжит набирать твердость и прочность до двух недель, а в холоде – ещё дольше. Однако для большинства целей можно считать, что смолы, полимеризующиеся при комнатной температуре, окончательно отверждаются спустя 72 часа при 20°С.

Типичные ошибки

Важно, что при слишком быстром добавлении отвердителя (обычно он должен добавляться тонкой струйкой, порциями или по каплям) возможно лавинообразное нарастание температуры смеси: она буквально закипает и отверждается мгновенно. Кроме того, высокая температура смещает оттенок даже прозрачных или относительно прозрачных смесей (например, ЭД-20 + ТЭТА) в сторону жёлтого цвета.
Тот же эффект может быть достигнут при замешивании смолы с отвердителем и оставлении массы в ёмкости. Когда экзотермическая реакция началась, смолу следует распределить (вылить, нанести) с учётом толщины, типичной для данной марки. Если этого не сделать, реакция пойдёт излишне бурно, известны даже случаи возгорания.
Необходим очень осторожный подход при применении эпоксидных смол в паре с полиэфирными. При этом надо соблюдать одно главное правило : эпоксидную смолу можно наносить поверх отвержденной полиэфирной , которая при этом обезжирена и зачищена , но никогда нельзя наносить полиэфирную поверх отвержденной эпоксидной . Амины , не вступившие в реакцию в эпоксидной смоле , будут препятствовать катализатору (пероксиду) полиэфирной смолы, в результате чего на их границе смола будет не полностью отвержденной. Такое соединение очень ненадёжно.

Ссылка на основную публикацию
Электронные сигареты 2018 года
Электронная сигарета стала таким же обыденным явлением, как и классическая, вот только между ними имеется множество различий. Первое, что стоит...
Эксперт магазин бытовой техники в красноярске каталог
Вступайте в группу и будьте в курсе о скидках и акциях магазина RBT.ru! Магазины бытовой техники и электроники RBT.ru -...
Эксплей телефон сотовый кнопочный
Топ-5 простых телефонов от известных производителей. Как смотреть контент мобильного телефона на большом экране. После заполнения формы мы отправим специальную...
Электронные схемы для чайников
Первый шаг - он самый сложный. С чего начать изучение радиоэлектроники? Как собрать свою первую электронную схему? Можно ли быстро...
Adblock detector