Эпоксидная смола свойства и применение: Эпоксидные смолы и все про них

Содержание

Свойства и применение эпоксидных смол

Свойства и применение эпоксидных смол

Создано: 13.10.2015 15:50

Внешний вид и свойства эпоксидной смолы. Подготовка поверхностей к нанесению смол: очистка, обезжиривание, послойное нанесение.

Эпоксидные смолы после высыхания затвердевают. Чистые варианты таких смол крайне устойчивы к кислотам, галогенам и щелочам, а также характеризуются высочайшим сцеплением с металлическими сплавами. Эпоксидные смолы используются для производства клея, текстолитов, пластмасс и лаков для электроизоляции. 

Накануне ремонта подготовьте поверхность к нанесению эпоксидной смолы. Стадии подготовки:  

  • Обезжириваем поверхность. Это можно сделать с применением растворителей и чистящих средств. 
  • Устраняем блеск. С поверхности также нужно удалить верхний слой. Достаточно крупные поверхности можно обрабатывать с применением шлифовальных машинок, незначительные – вручную, при помощи наждачной бумаги. 
  • Если планируется послойная укладка лаков, эпоксидных смол, красок или стеклопластика, внимательно следите за тем, чтобы предыдущий слой как следует застывал до укладки следующего слоя. 
  • Если эпоксидную смолу нужно уложить в два слоя, нижний слой придется посыпать мелким песком. После того как слой высохнет, песок можно убрать и нанести еще один слой смолы. 
  • С виду эпоксидная смола похожа на мед: имеет коричневато-желтоватый оттенок и достаточно густую консистенцию. Эпоксидная смола жидкой консистенции может отличаться винно-красным или прозрачно-белым оттенком. На территории нашего государства наибольшее распространение получила смола с маркировкой «эд 20». 

Для того чтобы смола затвердела, используются специальные вещества – поликарбоновые кислоты, всевозможные полиамиды, а также алифатические и ароматические амины. От применяющихся веществ-отвердителей зависят эксплуатационные качества эпоксидной смолы. Характеристики и свойства могут варьироваться в широком диапазоне. 

В промышленной сфере эпоксидную смолу в большинстве случаев применяют в чистом виде, однако иногда ее сочетают с разными композиционными материалами: клеем, герметиками, заливочными и пропиточными компаундами, армированным пластиком и защитными покрытиями. 

Эпоксидная смола не взрывоопасна, однако этот материал неплохо горит при наличии источника пламени. В составе такой смолы есть небольшое количество летучих веществ, относящихся ко второй категории опасности по уровню влияния на человеческий организм.

 

Эпоксидные смолы: свойства, применение, отвердители

Эпоксидно-диановые (ЭД) смолы и сферы их применения 

В России смола ЭД производится давно и в товарных количествах, а её потребительские качества регламентируются ГОСТ 10587-84. В зависимости от конечного состава рецептуры она может применяться при производстве клеев/компаундов, лакокрасочных материалов, как связующий элемент при изготовлении абразивных/фрикционных изделий, слоистых пластиков (в первую очередь — разнообразных текстолитов) и так далее. Основное свойство эпоксидных смол — это их способность в присутствии особого компонента-отвердителя быстро заполимеризоваться (перейти из вязкого жидкого в твёрдое состояние). 

Тиксотропные свойства смол прежде всего зависят от степени предварительной полимеризации их олигомеров, используемых при создании композиции — поэтому применять различного рода растворители для придания смеси большей подвижности во время заливки не рекомендуется. В отверждённом состоянии смолы обладают целым рядом полезных качеств: химстойкостью к различным агрессивным средам (как к воде и водным растворам, так и к ряду органических соединений), отменными механическими и диэлектрическими свойствами. Адгезия смол к различным типам подстилающих поверхностей носит универсальный характер: она высока к стеклу, бетону, металлам и целому ряду других материалов. 

Отвердители

Исторически для перманентного отверждения эпоксидных смол использовались химикаты на основе различных групп аминных соединений — таких как диэтилентриамин (ДЭТА), триэтилентетрамин (ТЭТА), этилендиамин (ЭДА) или полиэтиленполиамины (ПЭПА). Для получения оптически-прозрачных компаундов обычно брали ТЭТА, поскольку этот отвердитель позволял получать готовые изделия с равномерными оптическими свойствами и высокой степенью прозрачностью — однако нужно учитывать, что отвердитель ТЭТА купить в Казани достаточно проблематично, поскольку в настоящее время этот тип отвердителя в России не производится и речь может идти лишь об импортных поставках либо аналогах.

По факту, эпоксидные смолы в принципе могут отверждаться как при существенно пониженных (до -15°С включительно), так и повышенных (до +70°С и выше) температурах. В современных композициях как отвердители могут применяться не только вышеперечисленные амины, но и различные многоосновные кислоты либо их ангидриды, а также широкая группа многоатомных фенолов. Нередко в составах из эпоксидной смолы прибегают к дополнительному компаундированию как мономера, так и отвердителя — это позволяет достаточно гибко варьировать комплекс свойств уже заполимеризовавшейся смолы для наилучшего удовлетворения технологических требований к конечному изделию.

что это такое и из чего ее делают? состав и вред для здоровья, применение и свойства, двухкомпонентная и другая эпоксидка

Смолы специального назначения

В более жестких условиях обычные смолы применять нельзя. Для различных целей создаются материалы специального назначения. В принципе, это те же модифицированные смолы, только их отдельные характеристики повышены в несколько раз.

  • ЭА. Можно использовать для заливки напольных покрытий в производственных помещениях. Такой состав востребован в строительстве. Смолой разбавляют конструкционные связующие компоненты.
  • УП-610. Входит в состав сверхпрочных стеклопластиков.
  • УП-643. Усовершенствованная модель, повышающая теплостойкость и химическую стойкость стеклопластиков.
  • ЭХД. Хлорсодержащая смола, ее высокие показатели прочности, теплостойкости, огнеупорности и влагостойкости вводят материал в разряд универсальных компаундов.
  • УП-631. Применима в сфере обеспечения пожарной безопасности. Самозатухающие свойства востребованы при монтаже огнезащитных пропиток.

Некоторые марки смол не попали в указанную классификацию. Отдельной группой выступают материалы линейки «Эпоформ». Они адаптированы для заливочных работ и продаются в специализированных магазинах. Среди марок Эпоформ встречаются компаунды с высокими показателями прозрачности, которые используются в изготовлении мебели, бижутерии и прочих декоративных композиций. Смола отлично взаимодействует с растворителем, поэтому позволяет варьировать вязкостью и текучестью.

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.

Полезно узнать > Универсальный эпоксидный клей ЭДП и его применение

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.

Характеристики полимера

В чистом виде эпоксидная смола напоминает стекло с тем лишь отличием, что она имеет желтоватый оттенок. По консистенции основной компонент смолы похож на свежий мед. В зависимости от состава олигомера цвет эпоксидки может быть более темным и даже оранжевым. Введение наполнителей сказывается и на внешнем виде полимера. Он приобретает различные оттенки: белый, серый, коричневый и черный. Если говорить о пигментных веществах и колерах, то современные технологии позволили получить целую гамму цветов.

Как было сказано выше, эпоксидная смола инертна к активным веществам, в том числе и галогенам. Разрушиться отвержденный полимер может только под действием концентрированных кислот. Щелочи остаются для смолы абсолютно безвредными. Перечень материалов, с которыми «работает» эпоксидка, достаточно объемный. Приведем примеры лишь некоторых из них:

  • древесина;
  • металл;
  • керамика;
  • фаянс;
  • кода;
  • резина.

Различные виды эпоксидной смолы дают разные результаты, касающиеся свойств клеевого шва или отвержденной массы. В качестве примера технических характеристик материала можно рассмотреть самую популярную марку полимера – ЭД-20.

Ее плотность составляет 1,2 кг/м3. Прочность на деформации измеряется единицами давления. Так, для деформации растяжения прочность составляет 40-90 МПа, для изгиба – 80-140 МПа, для сжатия – 100-200 МПа

Важной характеристикой является температура отверждения и время полной полимеризации. Эти параметры необходимо учитывать, подбирая материал для конкретных видов работ

Смола ЭД-20 полимеризуется за 1,5 часа при температуре 20°C градусов.

Теплостойкость – параметр, указывающий предельное значение температуры для эксплуатации материала, она достигает 170°C градусов. Ударная вязкость выражается, как доля энергии, приходящаяся на единицу площади поверхности слоя смолы.

Возможно, вам также будет интересно

Статьи цикла Исходными материалами для получения полиэфирных смол являются следующие вещества: из спиртов — гликоли (моноэтиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль), глицерин, пентаэритрит, ксилит; из кислот — ортофталевая, применяемая в виде ангидрида, адипиновая, себациновая, терефталевая, малеиновый ангидрид, а также акриловая, метакриловая. В качестве модифицирующих веществ для полиэфирных смол применяются растительные масла, жирные, смоляные кислоты и др.

1. Сравнительный анализ памяти FIFO, RAM и ROM Характерной особенностью памяти FIFO по сравнению с обычной памятью RAM или ROM является отсутствие адресных линий. Базовая архитектура FIFO представлена в виде массива (RAM ARRAY) с перемещаемыми при считывании и записи указателями начала (READ POINTER) и конца (WRITE POINTER) свободного пространства памяти (рис. 1). Преимуществом такого способа

Mitsubishi Electric готовит к выпуску тестовые образцы силовых модулей для электромобилей.

Светильники

Прозрачность компаунда даже с добавленным красителем натолкнуло истинных ценителей творчества на идею использовать смолу в изготовлении светильников. Задача не заключается в получении мощного источника света, так как в этом случае необходимо предусмотреть обеспечение направленного излучения, охлаждение источника, высокую термостойкость абажура. Но в качестве декоративного освещения, подсветки или ночников изделия из смолы составляют достойную конкуренцию вариантам из пластика или стекла.

Условно все светильники из эпоксидки можно разделить на три вида. Каждый из них имеет свои особенности применения, изготовления и долговечности.

  1. Из смолы с люминофором. Возможность свечения некоторых веществ после воздействия на них солнечного света нашла свое применение и в работах с эпоксидной смолой. Речь идет о люминофоре, который сейчас можно купить в виде порошка, причем достаточно недорого. Многие предпочитают заказывать порошок на сайте Алиэкспресс. Смола отлично сочетается с частицами порошка и при смешивании образует однородный материал, способный светиться в темноте. Необходимо только учесть, что в жидкой смоле частички люминофора со временем осядут, поэтому для достижения равномерного свечения приготовленной смоле дают немного настояться, периодически перемешивая ее компоненты. Как правило, такие светильники представляют собой монолит, форма которого зависит от имеющегося молда. Сложные молды дают заготовки в виде колокольчиков или цветков растений. Но даже изделия, представляющие собой геометрические объемные тела, красиво смотрятся, особенно при наличии подходящей фурнитуры. Много света от люминесцентных светильников получить не удастся, зато несколько таких шедевров способны создать соответствующую атмосферу для отхода ко сну или, к примеру, для романтического ужина.
  2. С встроенной подсветкой. Эпоксидная смола в отвержденном состоянии не проводит электрический ток. Ее удобно использовать в качестве изолятора при монтаже электрических цепей. Для того, чтобы смола не нагревалась, используют светодиодную ленту в качестве источника света. Но для упрощения работы смолу заливают так, чтобы лента и часть элементов цепи оказались внутри кристалла. Выглядят такие светильники эстетично и компактно, но у них есть один существенный минус. При выходе из строя светодиодов их поменять невозможно. Такие ночники не предусмотрены для длительной работы. Их обычно включают на непродолжительное время.
  3. С заменяемыми элементами. При наличии подходящего молда можно залить абажур светильника так, чтобы элементы электрической цепи оставались доступными и могли быть заменены. Взаимное расположение диодов и корпуса светильника зависит от возможностей и фантазии мастера. Интерес представляет вариант, в котором абажур выполнен в виде цилиндрической отливки из смолы с полостью внутри. В этой полости размещена LED-лента. Цвет этой ленты должен соответствовать цвету смолы, тогда подсветка будет сочной и яркой.

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.

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.

Рейтинг производителей

Перед покупкой желательно ознакомиться с марками разных производителей и ценовой политикой этих фирм. Чтобы определиться, какую смолу использовать для заливки столешницы, предлагаем список наиболее популярных и востребованных компаундов:

QTP-1130

Универсальная марка, специализированная для заливки столешниц. Хороший выбор для неопытных мастеров. Рекомендуемая максимальная толщина слоя — 3 мм. Для столешницы, декорированной слэбом или крупным камнем, идеальный вариант.

Эту марку выбирают также для заливки декупажа, который предполагает картинки и фотографии. Смесь прозрачная, не имеет желтоватого оттенка после отвердения. Низкая вязкость способствует самовыравниванию поверхности и тщательному заполнению пустот. Сфера применения — небольшие письменные и журнальные столики.

Арт-Эко

. Рекомендованная максимальная толщина слоя заливки — 5-7 мм. Качество материалов этой компании высокое, но требуется тщательное соблюдение пропорций при смешивании смолы с отвердителем. Возможен едва заметный желтоватый оттенок после отведения, поэтому составы этого бренда часто колеруют.

ЭД-20

Плюс этой марки в том, что она выпускается в соответствии с ГОСТом. Минус — несколько устаревшая модификация, не совсем отвечающая современным требованиям. Для смолы характерна высокая вязкость, которая становится причиной появления многочисленных пузырьков при смешивании с отвердителем. Со временем прозрачность полимера снижается, появляется желтоватый оттенок.

Некоторые модификации ЭД-20 имеют повышенную прочность и с успехом применяются для заливки полов. Немалым достоинством профессионалы считают невысокую стоимость этой смолы. Ее рекомендуют начинающим мастерам.

CHS Epoxy 520

Смола чешского производителя продается в комплекте с отвердителем 921 ОП. Качественный продукт с отличной репутаций на рынке. Эпоксидка подходит для самых сложных работ, например, по заливке гербария.

Она отлично справляется с любым мелким декором, деревом, металлом. Важным качеством считается отсутствие вскипания даже при заливке больших объемов.

Crystal Glass

Продукт российского производства (город Ярославль). Обладает высокой текучестью и хорошо подходит для заливки больших площадей. По инструкции, после смешивания с отвердителем, который идет в комплекте, смола должна некоторое время настаиваться. Это повышает вязкость.

Работать с такой эпоксидкой предпочитают профессионалы. Есть возможность использовать Crystal Glass в изготовлении ювелирных изделий.

ПЭО-610КЭ

Сертифицирована по ГОСТу, буква Э в названии расшифровывается как «эластичность». Важный показатель для столешницы, поскольку упругость позволяет распределить нагрузку при механическом воздействии. Время жизни — около четырех часов, полное отвердение наступает через двое-трое суток.

EpoxAcast 690

Российское производство, фирма ООО «Уралхимснаб». Компаунд из дорогих разновидностей в первую очередь позиционируется как смола для ювелирных изделий.

Для столешниц используется, когда нужно залить слой до 5 см. Твердая и прочная эпоксидка, в большом объеме может дать легкую усадку.

MG-EPOX-STRONG

Эпоксидная смола немецкого производства. Продукт с безупречной репутацией, качественный и рекомендованный многими профессионалами.

В технических характеристиках значится как сверхпрочный и сверхпрозрачный компаунд. Полное время застывания — около трех суток.

Epoxy CR 100

Современная, универсальная, максимально безопасная эпоксидная смола. Рейтинг ее технических характеристик весьма высок, марка отличается химической устойчивостью, износостойкостью, антистатичностью. Профессионалы часто рекомендуют выбирать именно эту марку.

Magic Crystal-3D

Прочная, износостойкая эпоксидка, которая не боится воздействия прямых солнечных лучей. Чаще всего используется для изготовления бижутерии и 3D-полов. Хорошо подходит для заливки глянцевых покрытий.

Комбинирование «эпоксидки» с иными материалами

Эпоксидная смола комбинируется с другими материалам. Например, с ее помощью пропитывают тканевые изделия для увеличения их прочности. Материал становится жестким и прочным, что позволяет использовать его в экстремальных условиях. Однако, при таком использовании клеящего состава цена изделия из ткани вырастает в несколько раз.

Строители и моделисты рекомендуют опробовать способ комбинации “эпоксидки” с другими смолами, например с полиэфирной – продуктом нефтехимии. Важным условием является разграничение смол в жидком состоянии. Первым слоем должна идти полиэфирная, после ее высыхания можно наносить эпоксидную смесь. Менять последовательность не рекомендуется. Это может привести к нарушению целостности скрепления.

Преимущества связующего

Некоторые производители указывают использование эпоксидного, а не полиэфирного связующего как гарантию качества своей продукции. И это правильно, так как самые высокоэффективные составы доступные в настоящее время относятся к семейству эпоксидных. Их достоинствами являются: хорошая адгезия к большинству наполнителей, отсутствие выделения летучих побочных продуктов при реакции отверждения, хорошие электроизоляционные показатели. Эпоксиды превосходят все другие типы полимерных матриц по механическим свойствам и имеют более высокую стойкость к разрушению под воздействием окружающей среды.  Связующее идеально при производстве лодок, так как неограниченно устойчиво к морской воде. Малая усадка во время отверждения минимизирует внутренние напряжения в изделии. А наличие кольцевых групп в молекуле эпоксида, вместо линейных, обеспечивает изделию хорошую жесткость, прочность и теплостойкость.

Цвет

Первым делом любой мастер составляет проект своей работы. В нем определен чертеж формы для будущей заготовки, расчет материалов и подбор нужной марки эпоксидки. Помимо того, что необходимо выбрать специальную смолу для изготовления украшений, следует определиться с цветом. Благодаря наличию красителей, можно получить весь спектр оттенков, согласно художественному замыслу. В данном отношении смола бывает прозрачной и цветной.

В прозрачной смоле нет никаких красящих веществ. Ее естественные оптические свойства очень близки к стеклу. Прозрачные компаунды применяются при создании трехмерных картин, столешниц, панелей. В качестве декора на основе размещают цветы или лепестки растений. После заливки смола образует линзу, внутри которой застывшие природные материалы смотрятся изящно и стильно. При заливке столешниц используется технология многослойной заливки. Элементы декора размещаются в разных слоях, что полнее подчеркивает объемность картины.

Практически стопроцентная светопроницаемость материала играет на руку изготовителям рекламных панелей, скульптур и просто изделий с декоративными элементами. Из такого полимера после обработки получают шарики для бус, четки, браслеты. Под прозрачной поверхностью располагают картины или семейные фото.

Смола Resin Art обладает высокой вязкостью. Она используется при рисовании картин, создании арт-объектов и объемных изображений. Бренд Magic Crystal-3D известен мастерам, занимающимся производством подсвечников, вазочек, магнитиков и даже корпусов часов. Epoxy CR 100 и ЭД-20 оптимально подходят для заливочных работ.

Цветная смола принципиально отличается от прозрачной лишь наличием красителя. Необходимо отметить, что в большинстве наборов красители продаются отдельно от основного компонента, и покупатель имеет возможность самостоятельно регулировать глубину цвета, изменяя количество колера. Но ряд производителей предлагает уже растворенные в основном составе краски. Мастеру остается лишь только смешать цветную смолу с отвердителем. Цвета могут быть совершенно любыми, причем встречаются достаточно редкие оттенки: рубиновый, янтарный, нефритовый, топазовый. Все они служат для имитации драгоценных камней.

Помимо колера в основной состав могут добавляться люминесцентные добавки или пигментирующие порошки. Люминофор вызывает свечение полимера после воздействия на него солнечного цвета. Пигмент дает перламутровые оттенки, а диффузант – специальное вещество, превращающее прозрачную смолу в непрозрачный кристалл молочного цвета.

Можно подкрашивать смолу и подручными средствами (чернилами, красками), однако велика вероятность образования хлопьев в процессе застывания. Специальные краски и порошки необходимо вносить в основной состав строго по инструкции от производителя.

Чем отмыть

Если клей попал на не подлежащую оклеиванию поверхность и ещё не успел затвердеть, его можно очистить мыльным раствором. Прочно прилипшие остатки можно снять ацетоном. Затвердевшую смесь можно убрать жидкими растительными маслами, под воздействием которых она размягчается и отслаивается.

  • Заморозка. Эпоксидка выдерживает низкие температуры до -20°С, поэтому замораживать её в домашней морозилке неэффективно. Удалять нужно аэрозольным хладагентом. Если распылить его на клеевую поверхность, она станет хрупкой. После, надо удалить клей шпателем или тупым ножом. Удаление надо проводить аккуратно, чтобы не пораниться осколками клея.
  • Нагрев. Клей размягчается при нагревании бытовым феном или утюгом. Твёрдые термостойкие слои нужно прогревать феном с подогревом потока воздуха на максимальном уровне в течение нескольких минут. Размягченные участки соскребаются шпателем. Нагревать нужно до тех пор, пока не уберутся все лишние остатки. Если эпоксидка капнула на ткань, её нужно нагреть утюгом, положив на лицевую сторону материала хлопчатобумажную ветошь.
  • Скобление. Очищать от клеевой смеси твёрдые поверхности, устойчивые к царапанью, можно механически. Для этого используется любой металлический инструмент.
  • Воздействие химическими растворителями. Этим методом очищаются износостойкие материалы, не подверженные влиянию агрессивных сред. В качестве разбавителя можно использовать ацетон, спирт, бутилацетат, анилин, толуол. Любым из этих средств нужно смочить загрязнённый участок, дождаться размягчения клея и убрать его остатки механическим путём. С зеркальных поверхностей можно убрать клей уксусной кислотой.

Характеристики и свойства

ЭС характеризуется стойкостью к воздействию галогенов, а также едких щелочей и кислот. В ацетоне и некоторых сложных эфирах растворяется без образования пленки. Остановимся подробнее на параметрах эпоксидной смолы.

Отвердевшая ЭС сохраняет свою форму и объем. Такое свойство позволяет производить молды и прочие изделия. После затвердевания смола почти не усаживается, поэтому объем заготовки остается неизменным.

Большая часть смол стойка к воздействию абразивов и агрессивных растворов. Это позволяет применять в работе с изделиями из эпоксидки любые моющие составы. Даже если на покрытии и появятся небольшие дефекты, то при наличии небольшого запаса эпоксидки их можно легко и быстро устранить.

ЭС водонепроницаема, это свойство играет основную роль при выборе отделочных материалов в помещениях с повышенной влажностью. К примеру, кухонные столешницы из эпоксидки имеют продолжительный период пользования, в то время как мебельные модули из ДВП из-за частого воздействия влаги приходят в ветхость очень быстро.

Обладая повышенной термостойкостью, состав закипает при +155 градусах, при более «жарком» воздействии начинает плавиться. Вещество относится ко II классу опасности, не возгорается даже в том случае, если внести его в открытый огонь. Эти характеристики типичны для всех разновидностей ЭС. Однако они могут проявляться в различной степени в зависимости от добавок, использованных при получении эпоксидки.

Состав эпоксидки: из чего ее делают

Выясняя, из чего делают эпоксидную смолу, стоит учитывать, что в чистом виде эта субстанция не применяется. И все ее заявленные способности проявляются в полной мере только при добавлении к ней отвердителя. Свойства эпоксидки напрямую зависят от состава вещества, куда включаются такие компоненты, как:

  • порошковые добавки: мел, цемент или асбест (до 35–40% общего объема), необходимый для уплотнения массы и придания ей особой прочности;
  • микросферы: различные шарики мелкозернистой структуры, придает смолистой субстанции воздушность;
  • стеклянные и хлопковые волокна для усиления вязкости готовой массы и ее густоты;
  • крошка из натуральной древесины – она необходима для понижения удельного веса;
  • аэросил – это вещество минимизирует образование подтеков;
  • графит, алюминиевая пудра, двуокись титана – добавки, используемые для окрашивания субстанции в базовые цвета;
  • касторовое масло и некоторые пластификаторы включаются для минимизирования хрупкости.

Где применяется?

По сферам применения все виды эпоксидки можно разбить на группы. Так, в строительной сфере эпоксидка используется для нанесения разметки на автомагистралях, оформления наливных полов. В качестве декоративного материала получила распространение в ремонтно-отделочных работах. В составе угле- и стеклопластика нашла применение в проведении починки ЖБК и аэропортов. Эпоксидка позволяет выполнить проклеивание мостовых конструкций.

Из смолы производятся лопатки компрессоров и гребные винты плавсредств. Они нашли применение при выпуске резервуаров и сосудов. В машиностроении смола позволяет исправить изъяны литья. Плотность состава позволяет выполнять пружины, а также рессоры. Полимер нашел широкое применение в сфере авиастроения — из композитных компонентов на базе смол выполняют обшивку крыльев и узлов реактивного двигателя, а также оперения и конкурса сопел. Именно из ЭС изготавливают топливные баки и корпуса деталей в ракетах.

Ограниченное применение имеют смолы в пищевой промышленности — некоторые составы используются при изготовлении консервных банок. Благодаря экологичности, эпоксидка в бытовой области может использоваться без ограничений. Ее применяют для создания ювелирных украшений и элементов декора интерьера. Смола используется для изготовления малых скульптурных форм и предметов мебели.

Отверждение эпоксидных смол

Для отверждения эпоксидных смол применяются соединения двух типов:

  • Кислые отвердители, к которым относятся различные дикарбоновые кислоты или их ангидриды (малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид, эндикангидрид, додеценилянтарный ангидрид). Для отверждения эпоксидных смол этими отвердителями требуется повышенная температура 100–200 °С, поэтому данный вид отвердителей называется отвердителями горячего отверждения.
  • Аминные отвердители, к которым относятся различные амины (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, метафенилен-диамин).

Отверждение аминами (кроме некоторых, как, например, триэтаноламин, дициандиамид) происходит при нормальной температуре или небольшом нагреве (70–80 °С). Поэтому эта группа называется отвердителями холодного отверждения.

Наиболее высокие физико-технические свойства композиции получаются при горячем отверждении. Свойства отвердителей приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Отвердитель

Структурная формула

Внешний вид

Молекулярная масса

Плотность

Температура плавления, °С

Область применения

Малеиновый ангидрид

Белый кристаллический порошок

98,06

51—53

Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения

Фталевыи ангидрид

Чешуйки и порошок белого, бледно-желтого или бледно-розового цвета

148,11

130

Для изготовления заливочных компаундов горячего отверждения

Метилтетрагидрофталевый ангидрид

Белое кристаллическое вещество

166,09

64

Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения

Дициандиамид

Белый или светло-серый кристаллический порошок

84,08

201—204

Для изготовления эпоксидных клеев горячего отверждения

Триэтаноламин

Прозрачная вязкая жидкость от желтого до коричневого оттенка

149,19

1,1—1,2

Как ускоритель полимеризации компаундов горячего отверждения

Метафенилен-диамин

Бесцветные или слабоокрашенные кристаллы

108,14

63—64

Для изготовления пропиточных, заливочных и обмазочных компаундов холодного отверждения

Гексаметилендиамин

NH2(CH2)6NH2

Белый кристаллический порошок

116,2

39

Для изготовления компаундов холодного отверждения

Полиэтиленполиамин

NH4(CH2-CH-NH)nH

Маслянистая жидкость от светло-желтого до темно-бурого

146

0,97—1,05

Температура кипения 277

Для изготовления компаундов холодного отверждения

Области применения

Приведем основные направления использования рассматриваемого состава:

  • Электротехника. Здесь любые эпоксидные материалы, а ЭД-20 не исключение, работают как отличные изоляторы.
  • Приборостроение. Каркасы аппаратуры и теплоизолирующие стенки с низкой теплопроводностью.
  • Радиотехника. Изготовление монтажных печатных плат.
  • Судостроение. Композитные материалы со стеклотканью, ремонт лодок, катеров, яхт.
  • Авиастроение. При горячем способе отверждения делают элементы крыла авиалайнеров и элементы силового каркаса фюзеляжа.
  • Оборонка. Композитные легкие бронежилеты на основе кевлара и ему подобных материалов.
  • Автомобилестроение. Ремонт элементов облицовки автомобилей, изготовление деталей интерьера салона.
  • Строительство. Ремонт жилья и производственных помещений.
  • Мебель. Изготовление дизайнерской мебели с использованием смолы, как дополнительного декоративного элемента к металлам, дереву, камню, пластику.
  • Гидроизоляция. Применение эпоксидки для душевых и ванных комнат, бассейнов и других гидротехнических сооружений.

Правда, в последнем случае в эпоксидно-диановую смолу ЭД-20 был добавлен пластификатор, иначе при подвижках дома вследствие усадки стен, неизбежной от времени, покрытие неминуемо бы растрескалось.  Ночевать человеку пришлось бы двое судок вне дома, удалив также всех домашних и кошку, чтобы слой встал гарантированно, на века.

На основе ЭД-20 в России также делают все виды эпоксидного клея. Добавляя в нее разные пластификаторы и наполнители, а также варьируя ее с разными видами отвердителей, получают клеи с разным временем схватывания, с разной клеящей способностью и физическими свойствами, нужными потребителю.

Например, гибкость застывшей смолы, нужную в ремонте подметок обуви, испытывающих повышенные динамические нагрузки на изгиб, обеспечит пластификатор ДЭГ-1. Смола по своей гибкости, после полного отверждения, станет подобной резине.

Область применения эпоксидного клея

Эпоксидный клей используется в таких областях:

  • строительство;
  • машиностроение;
  • авиаконструирование;
  • судостроение;
  • быт.

В строительной сфере эпоксидный клей применяется для трехслойных панелей и для соединения металлических конструкций мостов. Клей хорошо заполняет трещины в бетоне, скрепляя поверхность. Подходит для фиксации керамической плитки. В машиностроении эпоксидный клей используется для склеивания пластиковых деталей и приклеивания их к металлическим поверхностям. Клей с добавлением стекловолокна применяется для ремонта частей кузова и обшивки. Незаменим при создании абразивного инструмента. Эпоксидный клей фиксирует фотоэлементы для солнечных панелей и используется для наружной теплоизоляции. Корпуса легких судов состоят из стекловолокна, которое пропитывается эпоксидным клеем для придания прочности и гладкой поверхности.

Эпизодические или постоянные заболевания

Что поражается чаще всего? Вопреки ожиданиям, это не органы дыхания ( в силу того, что молекулы испаряемых компонентов тяжелые, громоздкие и почти не взаимодействуют со слизистыми в аэроконтакте). Аллергические реакции, притом очень сильные, могут возникнуть при обширном прямом контакте отвердителей, смешанных компонентов А и Б в стадии идущей реакции разогрева и застывания с кожей тела. Только потом, при длительном вдыхании паров, возникает чувство головокружения, головной боли и рези в глазах. Могут появиться фарингит с изменением тембра голоса, а также ринит с его обильными выделениями из носа.

Если воздействие паров газов, образующихся во время полимеризации большого количества эпоксидки и на большой площади, будет длительное время и систематически, возможны поражение сердечной мышцы, печени (этого мощного, но не бесконечного по действию фильтра ядов) и пищеварительной системы, с образованием язв желудка и 12-типерстной кишки.

Характеристика популярной разновидности − марки ЭД-20

Марка ЭД-20 – это двухкомпонентная эпоксидная смола, созданная на основе олигомерного соединения, для которой отвердителем служат разнообразные биоорганические вещества. В зависимости от используемого отвердителя и соблюдённой пропорции, физические свойства полученного состава, а также технические и эксплуатационные характеристики могут значительно различаться.

ЭД-20 продаётся в разной расфасовке, что удобно при различной потребности

Эпоксидка марки ЭД-20 может быть использована при:

  • создании композиционных материалов и в чистом виде;
  • производстве эпоксидного клея и герметиков;
  • создании армированного пластика и защитных покрытий.

ЭД-20 является взрывобезопасным материалом, но при воздействии открытого огня поддерживает горение. По степени опасности для здоровья человека ЭД-20 относится ко 2 классу опасности, т.к. содержит в своём составе толуол и эпихлоргидрин в незначительном количестве.

Правила применения

Благодаря своим уникальным свойствам, эпоксидная смола является прекрасным клеевым составом для предметов, имеющих пористую структуру. К ним можно отнести древесину, керамические изделия и, конечно же, древесину.

  • Чтобы получить клей из эпоксидной смолы, необходимо смешать материал с отвердителем при комнатной температуре в пропорции 1 к 10. В некоторых случаях соотношение может быть 1 к 5.
  • Обязательным правилом использования эпоксидной смолы, является предварительное обезжиривание поверхности изделия при помощи растворителя или моющих веществ.
  • Для образования глянцевой поверхности используется наждачная бумага или болгарка со шлифовальным кругом.
  • В случае, если вы планируете наносить большое количество эпоксидной смолы, то последующие слои нужно заливать, не дожидаясь полного застывания предыдущего. Поверхность должна быть еще липкой.
  • Стоит учитывать, что во время приготовления больших и малых объемов эпоксидной смолы имеются определённые отличия и их нужно придерживаться. Не игнорируйте рекомендации производителей данного материала.
  • Помните, что работа с эпоксидной смолой не терпит спешки и занимает довольно много времени.
  • Полученная отливка обрабатывается шлифованием. К данному этапу нужно отнестись с максимальной ответственностью, так как можно перегреть материал и всю заливку придется проводить заново.

Надеюсь, сегодняшняя статья была понятна и полезна. Мы разобрали лишь часть информации по эпоксидной смоле. Данному материалу будет посвящена еще не одна наша статья. На мой взгляд, данное вещество довольно универсальное и с его помощью можно изготовить множество полезных вещей.

Использование пластификаторов

Увеличение пластичности эпоксидно-диановых смол положительно сказывается на их эксплуатационных свойствах. Добавление пластификаторов позволяет увеличить стойкость к ударным нагрузкам, вибрациям и другим механическим воздействиям. Кроме того, при использовании пластификаторов увеличивается эластичность покрытия.

Пластификатор ДБФ

Именно дибутилфталатовый пластификатор чаще всего используется при работе с ЭД-20 и аналогичными компаундами. Добавление ДБФ предотвращает появление трещин, вызванных существенным снижением температуры и механическими воздействиями, и снижает внутренние напряжения. Особенно эффективно использование данной присадки совместно с отвердителями ТЭТА и ПЭПА. Массовая часть пластификатора в рабочей смеси составляет от 2 до 5%.

К недостаткам пластификатора ДБФ можно отнести необходимость тщательного перемешивания. Увеличить равномерность распределения препарата позволяет нагрев до 40-50 С.

Пластификатор ДЭГ-1

Диэтиленгликоль, также как ЭД-20, относится к эпоксидной группе, однако может использоваться как пластификатор. Концентрация вещества в рабочей смеси может составлять от 3 до 10%. Добавление ДЭГ-1 существенно увеличивает пластичность эпоксидки и предотвращает растрескивание.

Вещество имеет ярко выраженный оранжевый оттенок, который передается рабочей смеси. В отличие от ДБФ, ДЭГ-1 легко смешивается с эпоксидно-диановыми смолами даже без подогрева.

Пластификатор ТЭГ-1

Своим физико-химическими и эксплуатационным свойствами пластификатор ТЭГ-1 мало отличается от ДЭГ-1. В качестве основы используется триэтиленгликоль. Добавка хорошо смешивается с эпоксидными смолами и имеет коричневатый оттенок.

Свойства и применение эпоксидных смол

    СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ [c.219]

    Свойства отвержденных эпоксидных смол зависят от характера используемого полиамина. Как правило, алифатические полиамины реагируют быстрее, чем ароматические, и при применении последних требуется более высокая температура реакции. Стойкость к действию растворителей, температура разложения и прочность обычно выше у эпоксидных смол, отвержденных ароматическими полиаминами. В табл. Х1-4 приведены некоторые свойства эпоксидных смол, отвержденных полиаминами различных типов [42]. [c.337]


    Обзор получения, свойств и применения эпоксидных смол. [c.586]

    При отверждении не наблюдается выделения побочных низкомолекулярных продуктов. Усадка очень мала и не превышает 2%. Отливка весьма точно воспроизводит конфигурацию и размеры формы. Отвержденная смола отличается большой механической прочностью, высокой стойкостью к действию атмосферных факторов, воды, растворителей и агрессивных сред, а также очень хорошими электроизоляционными свойствами. Заливочные эпоксидные смолы находят широкое применение в технике в качестве электроизоляционного, конструкционного и коррозионностойкого материала. Свойства заливочных смол можно модифицировать добавляя в исходную жидкую композицию наполнители, пластификаторы, разбавители и т. д. [c.190]

    Среди прочих видов защиты на основе полимеров следует отметить применение эпоксидных смол, обладающих наилучшими адгезионными свойствами, позволяющими применять их для склеивания различных материалов. Полисульфидная модифицированная форма эпоксидов позволяет скреплять новый бетон со старым при прочности соединительного шва на разрыв больше, чем прочность хорошего бетона. Трещины в бетонном полу могут заделываться смесью щебня и эпоксидной смолы. Эпоксиды часто используются для покрытия полов. Наполненные абразивным материалом они образуют износостойкие не-прилипающие поверхности. [c.227]

    Отверждение. Различные вопросы отверждения эпоксидных смол рассмотрены в ряде исследований 1 . Свойства отвержденных эпоксидных смол в значительной степени определяются типом отвердителя. В качестве отверждающих агентов предложены разнообразные соединения, способные взаимодействовать с эпоксидными и гидроксильными группами. Наиболее широкое применение нашли два типа отвердителей-, алифатические и ароматические полиамины и ангидриды [c.177]

    Из материалов, имеющихся в патентах, видно, что в последние годы в ряде стран стал проявляться интерес к использованию ионизирующих излучений для полимеризации, сополимеризации, прививки и отверждения эпоксидных соединений. Уже получены патенты на способы радиационного отверждения некоторых композиций, содержащих а-окиси. Вместе с тем весьма ограничены сведения о характере химических превращений эпоксидных соединений под действием ионизирующих излучений. Полностью открытым является вопрос о возможности применения излучений для отверждения чистых эпоксидных соединений, а также их смесей с виниловыми мономерами. Имеющиеся в литературе данные показывают, что электрические, механические и некоторые другие свойства отвержденных эпоксидных смол, широко применяемых в космической и атомной технике, могут заметно изменяться при действии ионизирующих излучений. Однако причины этих изменений остаются еще невыясненными ввиду отсутствия сведений о радиационно-химических превращениях исходных веществ. [c.186]


    Эпоксидные смолы представляют собой продукт конденсации эпихлоргидрина или дихлоргидрина и двухатомного или полиатомного фенолов. Материалы, изготовленные с применением эпоксидных смол, отличаются твердостью, высокой адгезией к поверхности металлов, незначительной усадкой при отвердении, стойкостью в атмосфере, бензине, воде, щелочах и высокими изоляционными свойствами. [c.197]

    Характер процессов отверждения является решающим для практического применения эпоксидных смол. Проведение отверждения с целью получения эпоксидных смол с определенными оптимальными свойствами отнюдь не является таким простым процессом, как это кажется при чтении патентных описаний. Когда уже накоплен опыт работы с определенным типом продукта для эпоксидных смол (как это имело место в случае глицидных эфиров бисфенола А), то после их отверждения удается получать продукты с одинаковыми свойствами. Одним из определяющих показателей исходных продуктов является степень полимеризации, выраженная через температуру размягчения, вес эпоксидного эквивалента и молекулярный вес. Обычно на эти показатели ориентируется и промышленность, выпускающая продукты для эпоксидных смол. Однако до сих пор процессу отверждения, являющемуся решающим процессом, не уделяется должного внимания, и господствует мнение, что опыт, накопленный при работе с глицидными эфирами бисфенола А, можно автоматически перенести на другие продукты для эпоксидных смол. [c.589]

    Если практически в настоящее время в этих четырех областях применение эпоксидных смол еще не приобрело большого размаха, то это объясняется исключительно их сравнительно высокой стоимостью. Поэтому часто предпочитают обычные, давно известные материалы с определенными недостатками, особенно если недостатки касаются их второстепенных свойств. Так, например, фарфоровые изоляторы прекрасно сохраняются в течение многих десятилетий, и тот факт, что они дают очень большую усадку при обжиге, никого не смущает, так как она может быть учтена. Эпоксидные смолы, дающие незначительную усадку, не представляют интереса для поставщиков изоляторов, так как эти смолы стоят очень дорого и к тому же никому неизвестно, как они выдержат действие атмосферных условий в течение 50—100 лет. [c.827]

    Высокие показатели физико-механических и диэлектрически.х свойств, хорошая адгезия отвержденных эпоксидных смол, хорошая смачивающая способность, малая усадка при отверждении, возможность варьировать свойства путем модификации — все это позволяет получать с применением эпоксидных смол в качестве связующих высокопрочные конструкционные и электроизоляционные стеклопластики и крупногабаритные намоточные изделия. [c.118]

    Наиболее важное значение среди применяемых смол имеют жидкие низкомолекулярные эпоксидно-диановые смолы ЭД-20 и ЭД-16, которые обеспечивают наибольшие технологические удобства при переработке в изделия и позволяют создать на основе этих смол самые разнообразные материалы покрытия, клеи, мастики, замазки, компаунды, герметики, стеклопластики и т. д. Эти эпоксидные смолы могут отверждаться при нормальной или повышенной температуре (в зависимости от свойств применяемого отвердителя), без воздействия внешнего давления, что позволяет обходиться без прессового и термического оборудования и дорогостоящих пресс-форм. Последнее свойство особенно важно при изготовлении и ремонте крупногабаритных конструкций на месте монтажа, что в значительной степени расширяет области применения эпоксидных смол. Возможность отверждения этих смол без выделения побочных продуктов обеспечивает беспористость и высокую плотность материалов, что очень важно при работе конструкций, например, в условиях радиоактивных загрязнений или вакуума. [c.10]

    Требования исследователей предусматривали наличие окон или проемов в одном из этих сегментов. Поскольку сведений о поведении эпоксидных смол в эксплуатационных условиях синхротрона было недостаточно, приняли решение заменить сначала только этот сложный сегмент, а остальные выполнить из кварца, чтобы в дальнейшем, по мере накопления экспериментальных данных, заменить все остальные. После более чем годовой эксплуатации этой сложной конструкции было установлено, что сегмент, выполненный с применением эпоксидных смол, более экономичен в изготовлении, его материал обладает большим сопротивлением ударному воздействию, чем плавленый кварц, стекло или керамика, а также, что он является превосходным диэлектриком, имеет прекрасные вакуумные свойства, низкое давление паров, весьма стоек к воздействию радиации. [c.152]

    ГлаваХУ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ [c.261]

    Покрытия на основе эпоксидных смол, отвержденные полиаминами или полиамидами, имеют хорошую адгезию к различным материалам, хороший глянец, высокие твердость, стойкость к резким перепадам температур (от —60 до +200 °С), стойкость к действию химических реагентов (особенно щелочей) и ионизирующего излучения, хорошие электроизоляционные свойства. Это обусловило применение эпоксидных смол для получения химически стойких и электроизоляционных покрытий. Высокая адгезия к различным материалам позволила использовать низкомолекулярные смолы в производстве клеев. [c.89]


    Широкое применение эпоксидных смол стало возможным благодаря их ценным свойствам  [c.79]

    С целью получения эластичных или полуэластичных материалов, обладающих, наряду с достаточно высокими прочностными свойствами, повышенной морозостойкостью и хорошей адгезионной способностью, разработаны условия сочетания жидких каучуков с различными жесткими смолами. Практическое применение в отечественной технике нашли, например, композиции на основе жидкого полимера с концевыми изоцианатными группами и толуилендиизоцианатом [100]. Аналогичные композиции получены сочетанием полимеров с эпоксиуретановыми группами с промышленными эпоксидными смолами, а также сочетанием полимеров с акрилатуретановыми группами со стиролом или акрилатными смолами. Все композиции такого типа обладают хорошими литьевыми свойствами. [c.455]

    При введении оптимальных количеств отвердителя теплофизические свойства синтезируемой эпоксидной смолы лучше при применении ангидридов дикарбоновых кислот, чем при использовании отвердителей, содержащих аминогруппы. Это иллюстрируют данные табл. 15, полученные при отверждении аминами и ангидридами сравнительно низкомолекулярного эпоксидного полимера [143]. [c.103]

    В последнее время были описаны свойства и применение эпоксидных смол на основе низкомолекулярного полибутадиена, содержащих как эпоксидные группы, так и двойные связи и поэтому способных к отверждению в присутствии аминов, ангидридов двухосновных кислот или перекисей. Многочисленные исследования показали также, что эпоксидные смолы легко образуются из эпихлоргидрина и резорцина, замещенных двухатомных фенолов, фенолфталеина, циануровой кислоты и других соединений. [c.661]

    Свойства и применение эпоксидных смол [c.678]

    В последние годы быстрое развитие и промышленное значение получили эпоксидные смолы, полимеры которых обладают рядом замечательных качеств. Простейшим эпоксисоединением является окись этилена, давно нашедшая разнообразное применение в химической промышленности. Благодаря нестойкости трехчленного кольца в окиси этилена на ее основе путем конденсаций с аминами, спиртами, фенолами, кислотами и другими классами органических соединений можно легко получать производные, обладающие высокой эмульгирующей и флотационной способностью, моющими и экстрагирующими свойствами. [c.492]

    Промышленное применение эпоксидных смол осложняется тре бованием постоянства числа эпоксидных групп в смоле от парти[ к партии, от чего зависит необходимое количество отвердителя Большинство дефектов возникает из-за неточно взятого количеств отвердителя. Недостаточное количество приводит к неполной полимеризации, что означает повышенное влагопоглощение, значитель ные диэлектрические потери и низкое сопротивление изоляции Излишек отвердителя также приводит к ухудшению электрические свойств и влагостойкости. [c.176]

    Благодаря ценному комплексу свойств потребление эпоксидных смол возросло с 13 тыс. т в 1958 г. до 62 тыс. т в 1970 г. Основным фактором, ограничивающим расширение областей применения эпоксидных смол, является их высокая вязкость при низких температурах, а также высокая стоимость, которая обусловле1на главным образом высокой стоимостью эпихлоргидрина. Жидкие смолы дороже твердых, так как для их производства расходуется больше эпихлоргидрина. В первые годы появления эпоксидные смолы использовались в ракетостроении и для военных целей, а в настоящее время основным их применением является производство защитных покрытий (табл. 43) [32—42, 193]. [c.243]

    Увеличивается применение эпоксидных смол в усиленных пластиках, из которых изготовляются трубы, емкости, детали ракет, кузовы автомобилей. Несмотря на более высокую стоимость эпоксидные смолы в этой области, благодаря ценному комплексу свойств, успешно конкурируют с полиэфирами. Трубы из усиленных эпоксидных смол находят широкое применение в химической и газовой промыщленности. Помимо стекловолокна, для изготовления усиленных пластиков применяют и другие виды волокон. Так, в 1966 г. фирма United 16 243 [c.243]

    OM основного органического синтеза на базе нефтепродуктов. Исследования в области эпоксидальных смол обширны, разнообразны, и число их с каждым годом значительно возрастает В 1958 г. Пакен опубликовал монографию, посвященную эпоксидным смолам, которая в значительной степени систематизировала исследования в этой области. Кроме того, за период 1962—1963 гг. опубликовано большое число обзорных статей по методам синтеза, строению, свойствам, переработке и возможным областям применения эпоксидных смол >28-164, eir-m в нд. стоящем разделе этой книги будут кратко изложены работы по эпоксидным смолам, опубликованные в 1962—1963 гг. и лишь некоторые работы периода 1959—1961 гг. [c.174]

    Более надежным является применение эпоксидных смол в качестве сшивающего агента то же относится к меламиновым смолам и к неполностью конденсированным фенопластам (см. ХИ1.3), с помощью которых можно добиться прекрасных физико-механических свойств [848]. При одновременном добавлении небольших количеств аминов, например К-метилморфолина, эти вулканизационные системы становятся значительно активнее. При определенных условиях удается даже получить твердые прозрачные вулканизаты с прочностью на разрыв более 300 кгс1см и высокой прочностью на истирание (—20 см ) [849]. [c.313]

    Эпоксидные полимеры обладают высокой адгезией, химической стойкостью, твердостью, эластичностью, высокими электроизоляционными показателями, вeтo тoйкo тью . На их основе готовят лаки и краски, клеи для различных материалов, заливочные и прессовочные материалы, смолы, слоистые пластики и др. Эпоксидные полимеры можно модифицировать, сочетая их с другими продуктами (феноло-формальдегидными полимерами, амидо- и аминосоединениями, с алкидными полимерами и др.), что обеспечивает широкие возможности варьирования свойств изготовляемых из них материалов. Одной из главных областей применения эпоксидных полимеров является изготовление покрытий для аппаратов, работающих в условиях большой влажности и действия концентрированных растворов щелочи и других химикатов, приготовление защитных лакокрасочных покрытий и др. Они применяются в электротехнике и электронике, в строительном и дорожном дел Пер-спективным направлением использования является изготовление коррозионностойких труб и резервуаров. [c.50]

    Как известно, эпоксидные смолы являются хорошим связующим для получения порошковых герметизируюпщх материалов и покрытий. Технология их применения проста они обладают малой усадкой, хорошей адгезией и высокими механическими свойствами. Б эпоксидные смолы можно добавлять разбавители, модификаторы, пластификаторы, которые позволяют менять свойства композиций в широких пределах. [c.4]

    Лапицкий В. А., Волошкин А. Ф. Эпоксифенольные порошковые композиции и свойства покрытий на их основе. — В кн. Состояние и перспективы производства и применения эпоксидных смол и материалов на их основе. Ч. II. Л., 1969, с. 15—18. [c.172]

    Всего полтора десятка лет назад было обнаружено, что клеи на основе эпоксидных смол обладают самой высокой адгезией к металлическим поверхностям. Это их свойство было немедленно использовано при изготовлении крыльев и фюзеляжей современных металлических самолетов. Обычно металлические оболочки крыла и фюзеляжа крепили на силовом каркасе заклепками. Помимо того что этот вид крепления крайне не технологичен нри массовом производстве самолетов, заклепочные соединения снижают прочность конструкции на 20—40%. В военно-воздушных силах США и Англии проводились многолетние экспериментальные работы и испытания самолетов в натуре но замене заклепочных соединений клеевыми с применением эпоксидных смол. В работах 137,147 показано, что клеевые соединения на эпоксидных смолах повышают прочность конструкций самолета примерно на 20% по сравнению с заклепочными соединениямп. В настоящее время эти клеи нашли промышленное применение в производстве деталей технологической оснастки (режущий инструмент), в узлах приборов (магнитные микроголовки) и машин (замена медных спаев, подчеканки, сварки трубчатых рам и др.). [c.320]

    E. S. Р а i S е. Некоторые свойства и применение эпоксидных смол, Brit. [c.586]

    Эпоксидные смолы широко применяются в качестве клеев и значительно меньше—в качестве заливочных и прессуемых лшсс, но зато для заливок и прессования они применяются в значительных количествах. Отличные электроизоляционные свойства, влагостойкость эпоксидных смол позволяют использовать их в широких масштабах для заливки электрических приборов, проводников, например для трансфорлтторов. Применение эпоксидных смол для заливки трансформаторов имеет существенные преимущества по сравнению с маслами, которые до сих пор использовались для этой же цели, а именно устраняется пожароопасность и исключается коррозия металлических деталей, имеющая место при использовании масел. [c.754]

    Однако применение эпоксидных смол во всех случаях ограничивается пх высокой стоимостью, которая обусловливается относительно дорогим сырьем, большим объемом исследовательских работ ц необходимостью тщательного контроля каждой партии смолы. В данном случае также нельзя ожидать принципиального изменения, так как получение продукта с одинаковыми свойствами у эпоксидных смол значительно труднее, чем у боль-пшнства других искусственных смол. [c.947]

    Кроме чисто эпоксидных смол, в настоящее время получили широкое применение эпоксидные смолы, модифицированные феноло-формальдегидпыми смолами, полиамидами, полисульфидами, кремнийорганическими соединениями и другими полимерами, сообщающими эпоксидным смолам еще более ценные свойства. [c.233]

    Эпоксидные смолы представляют собой линейные полимеры, содержащие концевые эпоксидные (оксиэтиленовые) группы. Высокая смачивающая юпособность и адгезия к стеклянному (вол окну, высокая когезионная ирочвость и диэлектрические свойства смолы, малая усадка при отверждении, хорошая совместимость с другими смолами обуслов или ушешпое применение эпоксидных смол в качестве связующих для стеклопластиков. [c.72]

    Из исследованных композиций наилучшим сочетанием сорб-ционно-десорбционных свойств обладают эпоксидные смолы, пластифицированные диоктилсебацинатом (15—25 масс, ч.) и дио-ктилфталатом (10—30 масс. ч.). Правильный выбор дезактивирующего состава обеспечивает получение остаточной активности после дезактивации всех испытанных эпоксидных композиций на предельно допустимом уровне и ниже. Однако для каждого из примененных пластификаторов полная дезактивация может быть обеспечена только при индивидуально подобранном дезактивирующем составе. Использование трилоновой пасты показало ее наибольшую эффективность для дезактивации непластифицированных смол. [c.133]


состав, как работать с материалом

Эпоксидная смола – это материал, набирающий популярность от года к году. Человечество нашло огромное количество сфер его применения. Он используется как в промышленных масштабах, так и в быту. В сегодняшней статье я хочу рассказать подробнее, что из себя представляет эпоксидная смола, какая она бывает, и какие правила её использования существуют.

Свойства и характеристики

На вид чистая эпоксидная смола без добавок выглядит как прозрачная желтоватая, темно-желтая или оранжевая жидкость, она очень похожа на мед. Некоторые типы смол имеют коричневый цвет и напоминают гудрон. Добавление наполнителей может придать смоле иной цвет – от белого до красного, черного.

Эпоксидка практически не реагирует на действие галогенов и разрушается только от влияния сильных кислот. Большинство щелочей также не способно нарушить молекулярные связи. Средство имеет наивысшую адгезию к металлам, но клей на его основе применяется для соединения множества иных материалов:

  • древесины;
  • фаянса;
  • керамики;
  • резины;
  • кожи.

В зависимости от вида эпоксидки, полученный клеевой шов будет жестким или эластичным. Технические особенности также разнятся. Как пример можно привести одну из самых популярных марок эпоксидки – ЭД-20. Вот ее характеристики:

  • плотность – 1,16–1,25 кг м3;
  • прочность на растяжение – 40–90 Мпа, на изгиб – 80–140 Мпа, на сжатие – 100–200 Мпа;
  • температура для полимеризации – от +20 градусов, время отверждения – 1,5 часа;
  • объем отвердителя – 5 частей на 1 часть смолы;
  • водопоглощение за 24 часа – не более 0,01–0,1 %;
  • теплостойкость +55…+170 градусов;
  • ударная вязкость – 5–25 кдж/кв. м.

Виды смол

Любая эпоксидная смола двухкомпонентная, она включает основной состав и отвердитель в двух отдельных упаковках. В зависимости от компонентов, из которых состоит материал, он делится на смолы холодного и горячего отверждения. Последний тип отверждения потребуется, если конечные изделия предполагается использовать в агрессивных условиях, под действием высоких температур, химии.

Также все эпоксидки делятся на следующие разновидности:

  1. Эпоксидно-диановые. Включает материалы с маркировкой ЭД-20, ЭД-22, ЭД-16, ЭД-10, ЭП СМ ПРО. Их можно применять в быту, промышленности. Они хорошо подходят для изготовления наливных полов, пропиточных компаундов, создания клеев и герметиков. Из таких смол делают разные виды пластика, защитных покрытий.
  2. Эпоксидно-диановые для лакокрасочных материалов. Это – эпоксидки марок Э‑40, Э‑40 Р, они участвуют в производстве лаков, краски, иных покрытий, стойких к повреждению.
  3. Эпоксидно-модифицированные — ЭПОФОМ 1, 2, 3. Входят в состав эпоксидных компаундов, участвуют в ремонте полов, трубопроводов.
  4. Смолы эпоксидные специального назначения. Обладают особыми свойствами, что позволяет эксплуатировать их в экстремальных условиях. Примером можно назвать смолу ЭХД (хлорсодержащую), УП-637 (с резорцином), ЭДА и многие другие.

Достоинства

Уникальность эпоксидной смолы заключается в том, что она обладает рядом достоинств. Различные виды эпоксидной смолы эти достоинства сохраняют в полной мере. Отличие состоит лишь в степени их проявления.

Эпоксидка в застывшем виде отличается износостойкостью. Она устойчива к воздействию абразивных средств, поэтому может применяться в условиях постоянного трения. Смола не является фрикционным материалом, но изделия из нее имеют большой срок эксплуатации.

Полимер обладает высокой адгезией к целому ряду материалов. Смола часто используется в качестве клея, причем для склеивания подходит большинство материалов. Исключением является полиэтилен, тефлон и оргстекло.

При наличии наполнителей смолы выдерживает ударные нагрузки. В чистом виде материал достаточно прочный, но добавки лишь увеличивают эти показатели. Заливные полы из смолы могут монтироваться в производственных помещениях и цехах.

Слой полимера не пропускает влагу.

  • Во-первых, изделия из эпоксидки могут эксплуатироваться в условиях повышенной влажности.
  • Во-вторых, смолу используют в качестве гидроизолятора при строительстве зданий и жилых помещений.

Практическое отсутствие усадки упрощает процесс заливки. Отвердевшая смола имеет ту же форму и объем, который она занимала, будучи в жидком состоянии.

Использование эпоксидной смолы

Одним из наиболее распространенных применений эпоксидной смолы является адгезия. Это потому, что ее сильные свойства позволяют использовать конструкционные и технические клеи. Как правило, при строительстве транспортных средств, сноубордов (лыж), самолетов и велосипедов. Но эпоксидные клеи не ограничиваются только структурными применениями. Фактически, они «в ходу» по любому поводу. Вообще говоря, эпоксидка популярна из-за разнообразных вариантов применения.

Она может стать гибкой или жесткой, варьирующейся в непрозрачных и прозрачных вариантах.

Для электроники и электрических систем

Играя важную роль в электронной промышленности, эпоксидная смола используется для производства изоляторов, двигателей, трансформаторов и генераторов. Поскольку представляют собой фантастические изоляторы и обеспечивают защиту от пыли, влаги и коротких замыканий, она остается одной из основных смол, используемых в создании схем.

Использование для окраски

Известная, как порошковое покрытие, эпоксидная краска содержится во многих бытовых товарах, таких как сушилки, стиральные машины, печи и аналогичные товары белого цвета. Как правило, этот тип краски используется в более коммерческих условиях. В приборах очистки воды – для жесткого защитного покрытия, эпоксидная краска отличный вариант. Металлы: чугун, литой алюминий, литая сталь и другие металлы – хорошо работают с этим композитом под окраску.

Использование для покрытий и герметиков

Эпоксидная смола также известна своими антикоррозионными свойствами, что делает ее идеальным решением для многих предметов домашнего обихода, которые могут нормально ржаветь со временем. Предметы, включая красящие банки, металлические контейнеры и продукты, которые являются по своей структуре кислотными, обычно покрываются перед использованием.

Другим применением эпоксидной смолы является использование декоративных напольных покрытий. Эпоксидные напольные покрытия являются экологически чистым вариантом для традиционных вариантов напольных покрытий, поскольку это уменьшает потребность в пестицидах и потреблении воды.

Применение для ремонта

Из-за сильных адгезионных свойств многие люди используют эпоксидную смолу для ремонта и обслуживания своих бытовых предметов. Хрупкие предметы, такие как стекло, керамика и фарфор, могут быть быстро закреплены. Также можно отремонтировать древесину, металл, латекс или другие подобные синтетические материалы. Используя эпоксидную смолу поверх хрупкой детали, вы создадите тонкий, плотно сформированный барьер, который надежно закрепляется и удерживается на месте, на протяжении многих лет.

Как работать с эпоксидной смолой

Для работы с эпоксидной смолой понадобится отвердитель, одноразовый стаканчик, 2 шприца и палочка для перемешивания.

Совет
Вливайте отвердитель в смолу, а не наоборот. Обычно отвердитель имеет жидкую консистенцию и при резком нажатии на шприц может разбрызгиваться, поэтому делаете это осторожно.

Инструкция по применению:

  1. Возьмите шприц, наберите в него нужное количество смолы и выпустите в стаканчик. То же самое проделайте с отвердителем. Пропорции смешивания у разных производителей различны, потому перед началом работы внимательно прочитайте инструкцию по применению. Неправильно разведенная эпоксидка плохо застывает.
  2. Хорошенько перемешайте смолу с отвердителем, масса должна стать однородной. Смешивать необходимо медленно и осторожно, если делать это резкими движениями и быстро, то в массе появятся пузырьки. Жидкая консистенция состава обеспечит быстрый выход пузырьков наружу, в изначально густых компонентах они останутся. Плотность смолы зависит от производителя. Недостаточно хорошо смешанные компоненты обусловят плохое застывание состава.
  3. Полимеризация не происходит мгновенно, необходимо немного подождать пока масса приобретет требующуюся для работы консистенцию.
  4. Залейте в форму или сделайте линзу.
  5. Подождите указанное производителем в инструкции время, пока эпоксидная смола окончательно застынет.

Совет
Во время застывания к массе хорошо прилипают пылинки и разная грязь. Предотвратить это поможет использование емкостей и коробок с крышкой. Сделайте изделие в коробке и закройте крышкой на время затвердевания состава.

Эпоксидная смола имеет условные стадии застывания:

  1. Вначале масса очень жидкая и легко стекает, что делает ее подходящей для заливки в форму. Жидкая консистенция позволяет эпоксидке проникнуть в мельчайшие углубления, более густому составу это не под силу, и рельеф получится не очень явным.
  2. По прошествии некоторого времени эпоксидная смола становится гуще и подходит для изготовления выпуклых линз на плоской основе. Сделать подобную линзу из жидкой смолы не удастся — состав будет скатываться вниз с заготовки. На этой стадии лучше всего заливать нерельефные формы в домашних условиях.
  3. Наименее подходящая консистенция смеси для работы — наподобие густого меда. При набирании эпоксидки на палочку легко формируются пузырьки, убрать которые очень сложно. На этой стадии состав подходит для того, чтобы склеить детали между собой. Эпоксидка характеризуется отличной адгезией и прекрасно прилипает к большинству материалов (на основе этого свойства был разработан клей ЭДП.), но легко отслаивается от полипропилена, полиэтилена, силикона, резины, поверхностей, покрытых пленкой жира.
  4. Эпоксидная смола становится очень густой и липкой, отделить немного от основной массы проблематично.
  5. Следующая стадия — резиновая. Эпоксидка не прилипает к рукам, но легко мнется и гнется, из нее получится сделать множество изделий, но если вы хотите, чтобы она затвердела в нужном положении, то закрепите ее, иначе она вернется в первоначальное состояние.
  6. Окончательно затвердевшая эпоксидная смола. Ее нельзя продавить ногтем, на ощупь она похожа на пластик.

Совет
Если нет формы из специального материала, то смажьте имеющуюся растительным маслом, но сначала проверьте, как отреагирует на него конкретно этот состав эпоксидки.

Эпоксидна смола от разных производителей характеризуется различным временем отвердения. Время наступления стадий определяются исключительно опытным путем. Существует мягкая эпоксидная смола, которая остается резиновой даже после полного застывания, что для некоторых изделий является идеальным вариантом.

Модифицированные эпоксидные смолы: свойства, разновидности, пропорции приготовления

Поговорим об одном из популярных полимеризуемых составов, широко используемом в крупном и мелкосерийном производстве, строительстве и даже в домашнем хозяйстве. Впервые появившись на рынке в 50-е годы ХХ века, эпоксидная смола сразу стала востребованной во многих сферах деятельности, от производства композитных материалов и судостроения до ручного изготовления бижутерии.

 

Эпоксидный состав: пропорция смолы и отвердителя

Каждый, кому приходилось работать с эпоксидной смолой, знает, что это двухкомпонентный состав:

  • эпоксидная смола – жидкость средней и высокой вязкости, цвет которой у разных производителей может колебаться от соломенно-жёлтого до винно-красного;
  • отвердитель, преимущественно представляющий собой фенольные соединения, третичные амины либо аналоги этих веществ.

Только после смешивания компонентов в определённой пропорции начинается полимеризация. Продукт отверждения представляет собой сшитый полимер высокой прочности с минимальным впитыванием воды и великолепной адгезией к большинству материалов.

Важно! Эпоксидная смола является реактопластом, т.е. реакция отверждения является необратимой. Вновь сделать вещество текучим или хотя бы мягким невозможно ни под действием растворителей, ни под нагревом.

Пропорция смеси

Основное правило разведения эпоксидной смолы: необходимо как можно более точно придерживаться пропорций, указанных производителем. Для каждой модификации применяется своё соотношение эпоксидки и отвердителя. Нарушение пропорции чревато ухудшением качества конечного продукта. При повышенном содержании отвердителя он становится твёрдым, но недостаточно прочным, и изделие может разбиться при сильном ударе. Недостаток отвердителя приведёт к тому, что часть смолы останется без полимерных связей, и твёрдое вещество будет липким на ощупь.

Современные составы позволяют точно рассчитывать время, необходимое для полимеризации смеси, однако, если речь идёт о небольших порциях, отверждение можно ускорить, немного нагревая форму с залитой смолой. Достаточно повысить температуру всего на 10°С, чтобы ускорить полимеризацию в два-три раза.

В настоящее время существуют модификации с ускоренным отверждением, а также составы, которые могут застывать при пониженной температуре. Горячая полимеризация используется в промышленности, когда необходимо получить состав высокой прочности, так как под действием высокой температуры образуется большое число полимерных связей.

Разновидности эпоксидной смолы

Современная промышленность предлагает широкий спектр модифицированных смол с заданными свойствами. В бытовой сфере и мелкосерийном производстве, как правило, используются модификации, полимеризующиеся без дополнительного нагрева.

 

Эпоксидно-диановые смолы

Наибольшее распространение получили эпоксидные диановые смолы, которые получают из эпихлоргидрина и дифенилпропана (диана), взаимодействующих в щелочной среде. Диановые эпоксидные смолы модифицируют добавкой пластификаторов и разбавителей, придавая им нужные качества.

Важно! Чем больше число, указанное в марке диановой эпоксидной смолы, тем выше содержание в ней эпоксидных групп, и соответственно ниже вязкость продукта.

Наибольше распространение получили следующие модификации.

  • ЭД-20 – одна из наиболее популярных модификаций, используемая с различными отвердителями. Она входит в состав композитов либо используется в чистом виде. При изготовлении армопластов она играет роль связующего ингредиента. Как один из компонентов, входит в состав герметизирующих и клеевых составов.
  • ЭД-22 представляет собой модификацию с пониженной вязкостью. В настоящее время на территории РФ не производится, а продукт, который продаётся различными компаниями под этой маркой, является импортной смолой NPEL-128.
  • ЭД-16 – вязкая жидкость, отверждаемая при обычной температуре. В качестве отвердителя доступен широкий ряд органических соединений, благодаря которым свойства конечного продукта варьируют в обширном диапазоне.
  • ЭД-10 и ЭД-8 – диановые смолы, обладающие твёрдой консистенцией. До добавления полимеризующего компонента они могут растворяться органическими растворителями и плавиться при повышении температуры.

Эпоксидно-диановые смолы для ЛКМ

В производстве защитных и декоративных красок, лаков, эмалей, а также различных шпаклёвок и заливок используются следующие виды диановых смол.

  • Э-40 и Э-40р реализуются в виде раствора в толуоле и применяются в производстве эмалей, лаков, красок и шпатлёвок с высокими защитными, антикоррозионными качествами. Кроме того, благодаря высокой механической прочности их используют для склейки различных конструкционных элементов и композитов.
  • Э-41 реализуется в виде смеси с ксилолом и ацетоном. Является важным сырьём для лакокрасочной промышленности в производстве эмалей, красок и шпаклёвок, стойких к разрушающим атмосферным воздействиям, солнечному ультрафиолету и др.

Преимущества эпоксидных смол

Востребованность эпоксидных смол обусловлена их многочисленными достоинствами, среди которых специалисты считают наиболее важными:

  • великолепную адгезию к большинству строительных и конструкционных материалов, благодаря которой клеевое соединение получается чрезвычайно прочным;
  • минимальную усадку при застывании;
  • минимальное влагопоглощение и влагопроницаемость;
  • высокую устойчивость к истиранию и абразивам;
  • превосходные физико-механические характеристики.

В числе достоинств можно упомянуть простоту приготовления отверждаемой смеси, а также вполне доступную стоимость.

Сферы применения эпоксидной смолы

Победное шествие эпоксидных смол по миру началось во второй половине ХХ столетия, но и сегодня они не потеряли своё значение для целого ряда важных отраслей промышленности.

  • Производство стекловолокна. Как компоненты пропиточного состава для стеклотканей эпоксидные смолы незаменимы до сих пор. Кроме того, они востребованы в производстве стеклопластиков и для клеевого соединения элементов стеклопластиковых конструкций, для выпуска печатных плат, машиностроительных конструкций, при изготовлении, ремонте самолётов, автотехники, кораблей, катеров и лодок, а также в различных направлениях строительной отрасли.
  • Производство химически стойких покрытий. В составе современных гидрозащитных материалов (жидких, мастик и рулонных) эпоксидные смолы успешно заменили битум. Они применяются в составе красок, лаков, другой внутренней и наружной отделки. В строительстве широко применяются гидрозащитные и упрочняющие пропитки бетона, кирпича, строительного раствора, древесины.
  • Прозрачная эпоксидная смола. После разлива в формы и застывания прозрачный твёрдый полимер находит широчайшее использование. Благодаря отличным эстетическим качествам он незаменим в отделке зданий, применяется в создании дизайнерских изделий, в бытовой сфере и домашнем хозяйстве. Диэлектрические свойства вкупе со светопроницаемостью востребованы в электротехнике и электронике.

Источник: http://www.chimexltd.com/

Наталья Сергеенко

Поделиться:

Свойства и области применения эпоксидных смол

Эпоксидная смола – это синтетический олигомер, который активно применяется судостроительстве, промышленном производстве и домашнем хозяйстве. В чистом виде эпоксидные смолы не используют, а вот в тандеме с отвердителем в результате реакции полимеризации они приобретают особые свойства.

Этот материал используют для производства клеев, компаундов и лакокрасочных материалов. В данной статье мы расскажем о том, какими свойствами обладают смолы и для чего они полезны.

Свойства эпоксидной смолы

Cуществует множество разновидностей эпоксидных смол, среди которых эпоксидно-дионовые и модифицированные смолы, смолы специального назначения. Все они отличаются своими свойствами и сферой применения.

Свойства также зависят от изготовителя и процесса производства. Приведенные ниже свойства применимы ко всем типам смол.

  • Высокая прочность на сжатие и растяжение, варьирующаяся в пределах 40-90 Мпа и сопоставимая с прочностью бетона
  • Устойчивость к износу
  • Клейкость – высокие адгезивные свойства позволяют склеивать любые поверхности
  • Почти полная водонепроницаемость
  • Устойчивость к химическому воздействию
  • Минимальная усадка после застывания
  • Низкий вес готовых изделий
  • Простота в использовании.

Эти характеристики позволяют использовать эпоксидную смолу в самых разных сферах жизни: от промышленности до изготовления украшений.

Применение эпоксидной смолы

Активное использование эпоксидной смолы началось еще в 50-е годы прошлого века. С тех пор сфера применения материала заметно расширилась.

Эпоксидную смолу используют для производства угле- и стекловолокна (стеклонить, стеклоткань). После пропитки данным композитом прочность повышается, но вес остается прежним.

Создание гидроизоляционных покрытий для пола, бассейна и стен подвалов также не обходится без использования эпоксидных смол.Материалы для наружной и внутренней обработки зданий содержат их в составе для повышения прочности и влагостойкости древесины, бетона и камня. Что уж говорить о сфере судостроения, где это свойство очень ценится.

Поскольку смола обладает диэлектрическими свойствами, она хороша для электроизоляции. Из нее делают различные пропитки и покрытия для древесины и иных материалов. Эпоксидный клей – один из cfвостребованейших товаров в ремонтных работах и строительстве.

Наконец прозрачная эпоксидная смола нашла широкое применение в легкой промышленности, электронике, домашнем хозяйстве, рукоделии. Из нее изготавливают декоративные предметы, украшения, мебель. Она незаменима в стендовом моделизме, создании наливных полимерных полов.

Этот материал обладает высокой прозрачностью, хорошей адгезией к поверхностям различной природы, что позволяет получать высококачественные покрытия с заданными свойствами (с высокой термо- и химической стойкостью) в зависимости от природы выбранного отвердителя, а также — хорошими экологическими показателями.

Как видите, благодаря уникальным свойствам и низкой стоимости, эпоксидная смола занимает почетное место среди универсальных олигомеров, а ее популярность и сфера применения расширяется с каждым днем.

Обзор эпоксидных смол

С научной точки зрения эпоксидные смолы определяются как «семейство мономерных или олигомерных материалов, которые могут подвергаться дальнейшей реакции с образованием термореактивных полимеров, обладающих высокой степенью химической стойкости и стойкости к растворителям, превосходной адгезией к широкому диапазону подложки, низкий порядок усадки при отверждении, ударопрочность, гибкость и хорошие электрические свойства». При выборе эпоксидной смолы смола, модификаторы и сшивающий агент могут быть выбраны индивидуально для создания конкретных характеристик для конкретного применения.Это позволяет использовать эпоксидные смолы в самых разных областях.

Эпоксидная смола Характеристики

Эпоксидные смолы известны своими высокими эксплуатационными характеристиками. Они являются строительными блоками для клеев, покрытий, армированных пластиков и композитных материалов, таких как стекловолокно и углеродное волокно, которые остаются неповрежденными в интенсивных условиях. При правильном отверждении эпоксидные смолы обладают рядом желаемых характеристик, в том числе:

  • Стойкость к химическим веществам, особенно к щелочным средам
  • Термостойкость
  • Адгезия к различным основаниям
  • Высокая прочность на растяжение, сжатие и изгиб
  • Низкая усадка при отверждении
  • Высокие электроизоляционные и удерживающие свойства
  • Коррозионная стойкость
  • Отверждается в широком диапазоне температур
  • Сопротивление усталости

Применение эпоксидных смол

Обычно при использовании терминов «строительный клей» или «технический клей» используются, они ссылаются на эпоксидные смолы.Эпоксидные смолы прилипают к дереву, бетону, металлу, стеклу, камню и большинству пластиков; делает их невероятно универсальными. Вот лишь некоторые из множества полезных применений эпоксидной смолы:

  • Строительство: Ламинированная древесина, стены, крыши, полы и многое другое.
  • Краски и покрытия: Наружные покрытия, герметики, сверхпрочные защитные покрытия, промышленные и автомобильные краски, грунтовки и герметики.
  • Промышленные инструменты и композиты: Формы, мастер-модели, ламинаты, отливки, приспособления и другие вспомогательные средства промышленного производства, а также детали, армированные углеродным волокном и композитные материалы.
  • Технология турбин: Лопасти ветряных турбин.
  • Электрические системы и электроника: Двигатели, генераторы, трансформаторы, переключатели передач, втулки, изоляторы, печатные платы (PWB), герметизация и герметизация полупроводников.
  • Бытовой и морской: В большинстве хозяйственных и морских магазинов вы можете приобрести эпоксидные смолы в упаковках, которые облегчают смешивание смолы и отвердителя перед использованием. Эти комплекты полезны во многих случаях ремонта дома и лодки.
  • Аэрокосмическая промышленность: В аэрокосмической промышленности, среди прочего, эпоксидная смола используется в качестве конструкционного клея, армированного стекловолокном, кевларом, бором или углеродным волокном. Этот вариант особенно используется в аэрокосмической промышленности из-за высоких механических свойств эпоксидной смолы и устойчивости к ухудшению окружающей среды.
  • Биология: Durcopan представляет собой водорастворимую эпоксидную смолу, используемую для заливки образцов, полученных с помощью электронного микроскопа, в пластик для получения срезов и визуализации.
  • Артикул: Эпоксидную смолу можно смешивать с пигментом для рисования, использовать для изготовления украшений или для декупажа художественных работ, столов и столешниц.

Выбор эпоксидной смолы

При выборе эпоксидной смолы необходимо учитывать ряд факторов, в том числе:

  • Применение: Будет ли эпоксидная смола использоваться для общего или более промышленного применения?
  • Срок службы: Как долго вам нужно работать с эпоксидной смолой, прежде чем она схватится?
  • Время отверждения: Сколько времени потребуется эпоксидной смоле для отверждения и достижения полной прочности, прежде чем продукт можно будет использовать?
  • Температура: При какой температуре будет работать деталь? Проверена ли выбранная эпоксидная смола на устойчивость к экстремальным температурам, если эта характеристика необходима?

Работа с авторитетным розничным продавцом поможет вам определить эти и другие факторы, чтобы выбрать правильную эпоксидную смолу для вашей работы.

Поскольку эпоксидные смолы хорошо работают в экстремальных условиях, в сочетании с углеродными или другими волокнами они дают композитные материалы со свойствами, полезными во многих областях применения. Благодаря своим уникальным высокопроизводительным характеристикам они хорошо подходят для работы во многих средах с экстремальными условиями. Смола, модификатор и сшивающий агент могут быть изменены для создания индивидуальной эпоксидной смолы, которая работает в очень специфических условиях. Эти свойства делают эпоксидные смолы предпочтительным материалом для широкого спектра применений и условий.

Типы, применение, химические свойства и принцип действия

Эпоксидная смола

— универсальный продукт, используемый в различных отраслях промышленности. Он прилипает к различным материалам, включая металл, стекло, дерево и ткань. Невероятная термостойкость делает его отличным клейким продуктом для всех, кто делает  полезные предметы, такие как подставки , стаканы, закладки, шейкеры и т. д.

Со всеми преимуществами легко понять, почему популярность растет день ото дня.К сожалению, многие люди, использующие эпоксидную смолу, даже не знают точно, что это такое!

Но с сегодняшним обсуждением все изменится!

Что такое эпоксидная смола?

Эпоксидная смола (полиэпоксиды) представляет собой определенный тип органических соединений, содержащих эпоксидные группы. Он состоит из углеродных цепей, которые связаны с другими элементами, такими как азот, кислород и водород. Связь происходит через ковалентную связь. Это позволяет элементам с общими двумя электронами связываться друг с другом. В результате полимеры становятся эластичными и прочными.Это делает их идеальными для различных применений.

Проще говоря, полиэпоксид представляет собой термореактивный материал, полученный в результате реакции двух или более соединений. Эта реакция излучает тепло и превращает материал из жидкости в отвержденную/твердую форму. Обратите внимание, химическая реакция может продолжаться в течение многих часов.

Из чего сделана эпоксидная смола?

Как видите, эпоксидная смола содержит 2 термина. Итак, чтобы понять, из чего состоит этот класс химических веществ, нам нужно сначала понять эти термины.

1. Эпоксидная смола

Полиэпоксид — неофициальное название группы эпоксидов. Более того, он используется для описания отвержденных конечных продуктов или основных компонентов эпоксидных смол. Проще говоря, эпоксидная смола относится к полиэпоксиду, когда он находится в неотвержденном/жидком состоянии. Полиэпоксид состоит из 2 основных частей; отвердитель (отвердитель) и смола. Когда вы смешиваете отвердитель и смолу, происходит химическая реакция!

2. Смола

Смола

состоит из эпихлоргидрина и бисфенола.Однако вам нужно отметить, что существует много типов бисфенола. Комбинация фенола и ацетона является наиболее распространенным типом бисфенола.

Подождите, а где взять эти соединения?

Первоначально фенол извлекали из угля. Однако все изменилось! Сегодня, как и многие другие популярные соединения, его добывают из нефти. Напротив, эпихлоргидрин экстрагируется из вещества, известного как хлорид аллила. Этот химикат для пропиленовых ванн содержит хлор.

Различные типы эпоксидной смолы

Во-первых, эпоксидная смола является небольшой частью семейства смол.Доступны различные другие типы смол. Итак, давайте начнем с рассмотрения некоторых из наиболее распространенных типов;

УФ-смола

В отличие от большинства типов смол, УФ-смола не состоит из двух компонентов; смола и отвердитель. Вместо этого он поставляется только в одном готовом к использованию компоненте. Для этого не будет никакого смешивания. Чтобы вызвать химическую реакцию, вам просто нужно подвергнуть его воздействию ультрафиолетового света. Это позволяет установить его очень быстро.

Полиуретановая смола

Это еще один тип смолы, обычно используемый в литейных формах.Это очень прочный набор при воздействии высоких температур. Обратите внимание, полиуретановая смола может быть в различных формах. Это делает его идеальным для использования в различных отраслях промышленности. Вы можете найти его в большинстве приборов, а также в автомобильной промышленности.

Полиэфирная смола

Этот тип имеет волокнистую структуру, прочный и водостойкий. Его часто используют для постройки лодок или бассейнов и прудов.

Эпоксидная смола

Среди всех типов смол, которые мы рассмотрели выше, эпоксидная смола является наиболее универсальной формой.Для этого вы можете использовать его для широкого спектра приложений. Это включает создание закладок , покрытие столешницы или изготовление привлекательных стаканов из смолы и т. д.

Однако эпоксидные смолы можно разделить на 2 основные категории: неглицидиловые и глицидиловые. Неглицидиловые смолы могут быть циклоалифатическими и алифатическими. С другой стороны, глицидиловая разновидность может подпадать под 3 разные подкатегории.

Сюда входят; Глицидиламин, эфир и сложный эфир.Среди них глицидиловый эфир является наиболее распространенной подкатегорией, особенно в бисфенольных и новолачных смолах.

1. Бисфенол

Большинство коммерческих полиэпоксидов на современном рынке подпадают под эту категорию. Они образуются, когда эпихлоргидрин контактирует с бисфенолом-А в присутствии катализатора. Бисфенол-А имеет широкий диапазон молекулярной массы. Это делает их очень универсальными с точки зрения применения.

Еще одним преимуществом является то, что это соединение обладает прекрасными физическими свойствами и химической стойкостью.Кроме того, вы можете вылечить его с помощью различных средств при идеальной температуре окружающей среды.

2. Новолак

Разновидность новолака получается при реакции метанола (формальдегида) и фенола. Когда новолаки смешивают с эпихлоргидрином, они реагируют с образованием новолаков, содержащих остатки. Некоторые из этих остатков включают ECN (эпоксикрезол новолак) и EPN (эпоксифенол новолак).

Этот тип полиэпоксида не содержит летучих органических соединений (ЛОС) или растворителей. По этой причине они очень безопасны в использовании.Вам даже не понадобятся респираторы при работе с ними. Двигаясь дальше, новолачные эпоксидные смолы имеют высокий уровень прочности сцепления. Кроме того, они довольно долговечны и имеют хороший уровень покрытия.

3. Другие типы Эпоксидные смолы

также доступны в других типах. Это включает в себя; галогенированные разбавители и глицидиламиновые эпоксидные смолы.

Как работает эпоксидная смола

Эпоксидная смола представляет собой термореактивную или термореактивную смолу. Это означает, что это полимер, который схватывается или отверждается в зависимости от окружающего тепла/температуры.Когда он затвердевает, процесс становится необратимым! Это связано с тем, что в процессе отверждения возникает полимерная цепь, связанная ковалентными связями.

Будучи эпоксидом, эпоксидная смола более реактивна по отношению к другим химическим соединениям. Одна вещь, которую вы должны отметить, это то, что соединение содержит непрореагировавший эпоксид. Другими словами, чистая эпоксидная смола чрезвычайно стабильна при комнатной температуре.

В то же время очень уязвим к реакциям с другими химическими соединениями. В этом случае другое химическое соединение является отвердителем или отвердителем!

Чтобы вызвать химическую реакцию, нужно смешать смолу с отвердителем.В зависимости от типа реакции отвержденная эпоксидная смола будет либо медообразной, либо более вязкой. Фактическая молекулярная масса отвержденного соединения будет определять его применение.

Что такое искусство эпоксидной смолы?

Художественная эпоксидная смола — это использование полиэпоксидов для создания предметов искусства и предметов искусства . Это направление зародилось в США, Австралии, Европе и Канаде. Это позволяет мастерам создавать произведения искусства, которые соответствуют их блеску, яркости и чистоте.

Искусство смолы включает в себя проектирование картин, создание подставок из смолы и другие виды отливок.Искусство литья различных изделий из смолы широко известно как литье из смолы. Помимо создания классического литья, он позволяет вставлять предметы в ваши изделия. Это могут быть такие предметы, как камни, блестки, натуральные материалы и так далее. В результате вы получите уникальные красивые арт-объекты .

Чтобы приступить к искусству из смолы, вам нужно сначала смешать 2 компонента (смола и отвердитель). Это запускает химическую реакцию, в результате которой после затвердевания образуется высокая прозрачная поверхность.После этого можно отшлифовать , отполировать или даже покрасить отвержденную поверхность.

Ремесленники считают смолу хорошим художественным средством из-за качества отделки, которое она придает художественному произведению. Он добавляет акцентирующие цвета, свечение и повышает долговечность произведений искусства. Кроме того, он толще, чем другие отделочные материалы, такие как лак.

Это позволяет защитить ваши предметы искусства от таких элементов, как погода и химические вещества.

Эпоксидное покрытие также защищает столешницы, а защищает их от царапин .Более того, это универсальный материал, дающий множество возможностей для дизайна. Для этого вы можете использовать его на различных поверхностях, чтобы ваши изделия выделялись.

Преимущества эпоксидной смолы

Эпоксидная смола

в настоящее время используется в различных отраслях промышленности. Благодаря многочисленным преимуществам, которые он предлагает. Некоторые из этих преимуществ;

1. Выдерживает воздействие различных элементов

При отверждении этот состав может противостоять влаге и маслу. Более того, он может противостоять воздействию многих химических веществ, включая кислоты и растворители.Кроме того, он хорошо переносит высокие температуры, удары и высокие вибрации. Все эти факторы делают его отличным соединением для использования в различных условиях и условиях.

2. Высокая универсальность

Это химическое соединение может прилипать к широкому спектру материалов. Вы можете наносить его на различные материалы, включая дерево, камень, бетон, пластик и стекло. Это делает его идеальным для таких отраслей, как HVAC, строительство, судостроение и т. д.

3. Низкая усадка

Полиэпоксиды, как правило, имеют малое время усадки на стадии отверждения.Это помогает свести к минимуму внутреннее напряжение, одновременно улучшая его сцепление с поверхностью.

4. Сильные механические свойства

Некоторые механические свойства полиэпоксидов включают; сжатие, упругость, изгиб и прочность на растяжение. Эпоксидная смола обладает превосходными механическими свойствами по сравнению с смолами с большой диффузией, такими как полиэстер. Это позволяет ему противостоять деградации с течением времени, что делает его идеальным для промышленного использования.

5. Привлекательный внешний вид

С эстетической точки зрения полиэпоксиды придают поверхностям блестящее глянцево-прозрачное покрытие.Тем не менее, вы можете добавлять красители и другие соединения в смолу после ее отверждения. Это дает домовладельцам и подрядчикам экономически эффективный вариант, позволяющий избежать дорогостоящих материалов. Что еще более важно, это гарантирует, что поверхности имеют превосходную, стойкую к истиранию отделку.

Недостатки эпоксидной смолы

Основным недостатком этого соединения является то, что оно содержит вредные химические вещества . Воздействие эпоксидных смол при контакте или вдыхании может повлиять на здоровье.Это может вызвать острые проблемы например; аллергические кожные реакции, раздражение кожи и головные боли. Кроме того, длительное воздействие этого соединения может вызвать проблемы с дыханием и симптомы, подобные астме.

Часто задаваемые вопросы

1. Можно ли окрашивать эпоксидную смолу?

Чистая эпоксидная смола обычно прозрачная, прозрачная и бесцветная. Тем не менее, вы можете окрашивать его различными типами пигментов. Некоторые из этих цветов; краски для аэрографа, спиртовые чернила и цветные порошковые пигменты. Обратите внимание: избегайте красок на водной основе, поскольку они могут препятствовать полному отверждению полиэпоксидов.

2. Как удалить эпоксидную смолу?

Полиэпоксид обладает высокими адгезионными свойствами при отверждении. По этой причине его довольно сложно удалить с поверхностей механическими средствами. Таким образом, вместо того, чтобы счищать его с поверхностей, используйте другие методы удаления.

Наиболее эффективным методом удаления затвердевшей эпоксидной смолы является использование ацетона. Однако необходимо обеспечить достаточную вентиляцию помещения.

3. К какой поверхности не прилипает эпоксидная смола?

Хотя эпоксидная смола очень универсальна, есть поверхности, к которым она не прилипает.Сюда входят силикон, малярный скотч, полиэтиленовый пластик, воск и жирные поверхности.

4. В чем разница между эпоксидной смолой и смолой?

Технически эпоксидная смола и смола — это одно и то же. Тем не менее, существуют различные типы смол. Они включают; литье, полиэстер и эпоксидная смола. Каждое из этих соединений обладает уникальными свойствами и составом.

Также стоит отметить, что эпоксидный клей и эпоксидная смола — это 2 разных продукта!

Модификация, свойства и применение эпоксидных клеев

Эпоксидные клеи позволяют соединять материалы с разными химическими и механическими свойствами, что означает, что они имеют широкий спектр применений и применений.Кроме того, клеевая технология предлагает многочисленные преимущества по сравнению с другими технологиями соединения, такие как устранение коррозии, связанной с цинкованием различных типов металлов, и повышенная устойчивость к ударам и усталости, что, в свою очередь, увеличивает срок службы продукта. Эпоксидные клеи обладают свойствами, превосходящими свойства большинства других клеящих материалов, благодаря их превосходной адгезии и химической стойкости. Широкий выбор смол и отвердителей вместе с их превосходной способностью к модификации (как химической, так и физической) позволяют адаптировать эпоксидные клеи к конкретным материалам и условиям использования.Эта модификация эпоксидных клеев позволяет контролировать определенные свойства, такие как прочность на сдвиг и растяжение, модуль упругости при растяжении, гибкость и термостойкость.

В этом спецвыпуске представлены виды эпоксидных клеев, эпоксидных смол, отвердителей и других различных видов добавок и наполнителей для эпоксидных композиций, а также их свойства и стойкость эпоксидных клеев в различных областях применения и средах. Эпоксидные клеи рассматриваются с точки зрения их характеристик, методов модификации, отверждения, испытаний и их применения.Целью этого специального выпуска является распространение высококачественных исследований, проведенных по этим темам, и их применения в различных отраслях промышленности. Приветствуются как оригинальные исследовательские работы, так и обзорные статьи.

Потенциальные темы включают, но не ограничиваются следующим:

  • Эпоксидные смолы и отвердители
  • Методы отверждения эпоксидных клеев и влияние на конечные свойства клеев
  • Новые технологии и методы модификации эпоксидных клеев
  • Структура, свойства и применение эпоксидных клеев-модификаторов и наполнителей
  • Механические, химические и термические свойства немодифицированных и модифицированных эпоксидных клеев
  • Стойкость эпоксидных клеев и клеевых соединений в различных средах
  • Расширенные возможности применения эпоксидных клеев
  • Экологичность эпоксидные смолы из возобновляемых ресурсов
  • Эпоксидные клеи в промышленном применении и сравнение свойств и пригодности различных типов эпоксидных клеев

Получение и свойства композита лигнин-эпоксидная смола :: Биоресурсы

Инь, К., Ян, В., Сунь, К., и Ди, М. (2012). «Приготовление и свойства композита лигнин-эпоксидная смола», BioRes. 7(4), 5737-5748.
Abstract

Сшитый биомасса-полимерный композит с содержанием лигнина до 60% был приготовлен путем смешивания лигнина с эпоксидной смолой и полиамином с использованием процесса горячего прессования. Особенности реакции отверждения лигнина с эпоксидной смолой изучали с помощью ДСК и ИК-Фурье анализа. Влияние температуры формования и давления формования на механические свойства и микроструктуру композита лигнин/эпоксидная смола также изучалось с помощью анализов SEM, DMA и TG.Результаты показали, что эпоксидная смола может быть отверждена лигнином, а температура отверждения смесей может быть снижена за счет введения полиаминового отвердителя. Свойства композита, такие как прочность на изгиб, ударная вязкость, температура стеклования и термическая стабильность, очевидно, находились под влиянием процесса формования. Между лигнином и эпоксидной смолой образовалась хорошая межфазная комбинация. Повышение температуры и давления формования оказалось полезным для достижения лучшей межфазной комбинации композита, а степень вязкого разрушения была увеличена на поверхности разрушения композита.


Загрузить PDF
Полный текст статьи

Получение и свойства композита лигнин-эпоксидная смола

Цюаньфу Инь, Вэйцзюнь Ян, Чэнцзюнь Сун и Минвэй Ди*

Сшитый биомасса-полимерный композит с содержанием лигнина до 60% был получен путем смешивания лигнина с эпоксидной смолой и полиамином с использованием процесса горячего прессования. Особенности реакции отверждения лигнина с эпоксидной смолой изучали с помощью ДСК и ИК-Фурье анализа.Влияние температуры формования и давления формования на механические свойства и микроструктуру композита лигнин/эпоксидная смола также изучалось с помощью анализов SEM, DMA и TG. Результаты показали, что эпоксидная смола может быть отверждена лигнином, а температура отверждения смесей может быть снижена за счет введения полиаминового отвердителя. Свойства композита, такие как прочность на изгиб, ударная вязкость, температура стеклования и термическая стабильность, очевидно, находились под влиянием процесса формования.Между лигнином и эпоксидной смолой образовалась хорошая межфазная комбинация. Повышение температуры и давления формования оказалось полезным для достижения лучшей межфазной комбинации композита, а степень вязкого разрушения была увеличена на поверхности разрушения композита.

Ключевые слова: лигнин; Эпоксидная смола; Композиты; Механические свойства; микроструктура; Процесс формования

Контактная информация: Ключевая лаборатория биоматериаловедения и технологии (Министерство образования), Северо-восточный университет лесного хозяйства, Харбин 150040 Китай;

* Автор корреспонденции, [email protected]ком

ВВЕДЕНИЕ

Лигнин считается одним из самых перспективных органических ресурсов будущего, поскольку он является возобновляемым и уступает только целлюлозе среди встречающихся в природе полимеров. Общепризнано, что наиболее важными химическими функциональными группами в структуре молекулы лигнина являются ароматические, гидроксильные, метоксильные, карбонильные и карбоксильные группы (Wang et al . 2010; Yuan and Huang 2011). Таким образом, лигнин может быть использован в качестве органического сырья на биологической основе для синтеза и модификации полимерных композитов.Лигнин имеет несколько преимуществ, таких как достаточное количество источников, низкая стоимость, биоразлагаемость и возобновляемость. Поэтому его разработка и применение представляли интерес для многих исследователей (Bhat et al. . 2009; Feldman et al. . 1991; Funaoka 1999; González et al. . 2009; Ibrahim et al. 11 al.909). и др. . 1997; Стюарт 2008). Однако в прошлом большинство исследований проводилось с жидким лигнином, используемым для частичной замены фенолов, участвующих в синтезе полимерных материалов (Mansouri et al .2011 г.; Парк и др. . 2008). Кроме того, в молекулярный состав лигнина заложена высокая реакционная способность полифенольных структур, что выгодно для использования лигнина в качестве добавки для удешевления производства композиционных материалов или в качестве модификаторов для улучшения характеристик композиционного материала за счет смешивание с другими полимерами (Pouteau et al , 2004; Simionescu et al , 1993). До сих пор не было эффективного и достаточного использования лигнина.

Лигнин ферментативного гидролиза представляет собой новую форму лигнина, которая выделяется из остатков ферментативного гидролиза биомассы. Являясь побочным продуктом производства биомассы, лигнин ферментативного гидролиза обладает большей химической активностью и применимостью, чем лигносульфонат или крафт-лигнин (Jin et al . 2011; Xie et al . 2011; Cheng and Liu 2006). Это связано с тем, что процесс ферментативного гидролиза биомассы осуществляется в относительно мягких условиях; таким образом, многие функциональные группы, такие как фенольный гидроксил и спиртовой гидроксил, хорошо сохранились.Следовательно, ферментативный гидролиз лигнина можно использовать для модификации полимерных материалов путем прямого взаимодействия с формальдегидом, эпихлоргидрином, изоцианатом и т. д.

Процесс подготовки путем смешивания двух или более полимеров считается одним из наиболее многообещающих методов получения новых материалов с хорошими характеристиками по сравнению с их химической модификацией. Сочетание синтетических полимеров с натуральными материалами позволяет снизить затраты и дает преимущества за счет комбинированных свойств.Объединение путем смешивания представляет собой интересный способ преодоления некоторых наиболее важных недостатков полимера, таких как плохие механические свойства и низкая способность к разложению. Смешивание искусственных полимеров с природными полимерами позволяет получить новые полимерные материалы с превосходными характеристиками при одновременном снижении количества используемых химических синтетических полимеров. По сравнению с синтезом или модификацией новых полимерных материалов эти методы могут снизить затраты и сэкономить время (Doherty et al . 2011). В данном исследовании сшитый биомасса-полимерный композит на основе ферментативного гидролиза лигнина кукурузной соломы с содержанием лигнина до 60% был приготовлен путем смешивания лигнина с термореактивной эпоксидной смолой.Влияние ферментативного гидролиза лигнина на поведение эпоксидной смолы при отверждении изучали с помощью анализа ДСК и FTIR. Влияние температуры формования и давления формования на механические свойства и микроструктуру композита лигнин/эпоксидная смола также изучалось с помощью анализов СЭМ, ДМА и ТГ.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ

Материалы

Лигнин кукурузной соломы для ферментативного гидролиза с насыпной плотностью 0,6 г/см 3 был предоставлен Songyuan Laihe Chemicals Co., ООО Китая. Перед смешиванием его сушили при 50°С в течение 24 часов в вакуумной печи. Бисфенол, эпоксидная смола с эпоксидным числом 0,51, была предоставлена ​​китайской компанией Nantong Xingchen Synthetic Material Co., Ltd. Отвердитель полиамин с торговой маркой TY-200 был предоставлен китайской компанией Tianjin YanHai Chemical Co., Ltd.

Приготовление композита

В соответствии с массовыми соотношениями, приведенными в таблице 1, лигнин, эпоксидную смолу и полиамин смешивали на двухвалковой мельнице при скорости 20 об/мин и температуре от 20 до 30 °С в течение от 10 до 30 мин.Смешанные материалы удаляли и помещали в форму для горячего прессования при определенной температуре и давлении. Время горячего прессования выбирали в соответствии с толщиной композитных материалов и поддерживали на уровне от 2 до 5 мин/мм. Холодное прессование проводили при определенной температуре после горячего прессования. Наконец, композиты были извлечены из формы и удалены для дальнейшего тестирования.

Таблица 1.  Массовые соотношения лигнина, эпоксидной смолы и полиамина

Тесты и анализы

Прочность композита на изгиб была испытана в соответствии с китайским стандартом GB/T 9341-2000 с помощью электронной универсальной испытательной машины CMT-6104, предоставленной Shenzhen Ruigeir Instrument Co., ООО Китая. Прутки образцов имели размеры 80 мм × 12,7 мм × 4 мм (длина × ширина × толщина) и были подготовлены для испытаний. Испытание проводилось на скорости 2 мм мин -1 с размахом 64 мм. Ударные свойства композита по Изоду с надрезом испытывали в соответствии с китайским стандартом GB/T 1043-93 на машине для испытаний на удар по Шарпи XJJ-50, предоставленной Chengde Experiment Machine Co., Ltd., Китай. Размеры образцов составляли 80 мм × 10 мм × 4 мм (длина × ширина × толщина), и испытание проводили на скорости 3.5 м с −1 на образцах с пролетом 60 мм. Энергия удара составляла 1 Дж. Все измерения проводились в условиях окружающей среды с относительной влажностью около 50%. Для каждого составного состава испытывали не менее пяти образцов.

Система дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) модели NETZSCH 204, предоставленная немецкой компанией NETZSCH Scientific Instruments Co., Ltd., использовалась для анализа реакции отверждения лигнина с эпоксидной смолой при скорости нагревания 5 °C/мин. Анализ спектра FTIR был выполнен с помощью инфракрасного спектрографа с преобразованием Фурье Nicolet 560, предоставленного Nicolet Co., Ltd. Каждый спектр был записан в диапазоне частот от 400 до 4000 см -1 с использованием диска бромида калия (KBr). KBr предварительно сушили в печи, чтобы уменьшить воздействие воды. Микроскопическая структура композита лигнин/эпоксидная смола была проанализирована и охарактеризована с помощью прибора для динамического механического анализа (ДМА) DMA 242C и прибора для термогравиметрического анализа (ТГ) TG 209-F3, предоставленных NETZSCH Scientific Instruments Co., Ltd., Германия, и сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) QUANTA 200 с рабочим расстоянием около 10 мм при 12.5 кВ предоставлено FEI Co., Ltd., США. Измерения ДМА проводились в режиме трехточечного изгиба на прямоугольных образцах размерами 50 мм х 10 мм х 2 мм в диапазоне температур от 25 °С до 180 °С со скоростью нагрева 5 °С/мин в токе азота. . Образцы сканировали с фиксированной частотой 2,5 Гц со статической силой 0,2 Н и динамической силой 0,8 Н. Составной образец (размерами 50 мм х 10 мм х 2 мм) для СЭМ исследования погружали в жидкий азот на 5 минут для быстрого замораживания, а затем был немедленно разрушен силой удара.Поверхность излома была выбрана для исследования с помощью СЭМ. Все образцы СЭМ перед исследованием были покрыты золотом толщиной примерно от 10 до 20 нм.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Реакция отверждения эпоксидной смолы с лигнином

Реакция отверждения эпоксидной смолы является экзотермической. Таким образом, анализ ДСК может определить, отверждена ли эпоксидная смола, в соответствии с изменением температуры в смесях эпоксидных смол. Тепловые изменения для смесей лигнин-эпоксидная смола (1:1) и смесей лигнин-эпоксидная смола-полиамин (1:1:0.5) при повышении температуры показаны на рис. 1.

Рис. 1. Кривые ДСК для двух смесей при скорости нагрева 5 °С/мин

На рис. 1 показано, что на кривой ДСК для смесей лигнин-эпоксидная смола наблюдался только один экзотермический пик в диапазоне температур, выбранном для эксперимента, и что температура пика составляла 174,4 °C. Это показывает, что эпоксидная смола может быть отверждена путем ферментативного гидролиза лигнина кукурузной соломы. Одна из причин этого заключается в том, что реакция отверждения катализируется полифенольной структурой лигнина, а другая причина заключается в том, что карбоксильные или гидроксильные группы, содержащиеся в ферментативном гидролизе лигнина, реагируют с эпоксидной смолой, вызывая отверждение эпоксидной смолы.Смеси лигнина и эпоксидной смолы имели только один полный экзотермический пик после добавления отвердителя полиамина, а температура пика составляла 109,7 °C. Это явление приписывали тому факту, что полиамин не мешал отверждению эпоксидной смолы; скорее, это снизило температуру отверждения. Таким образом, смеси лигнина и эпоксидной смолы можно термоформовать при более низких температурах за счет добавления полиаминового отвердителя. Кроме того, в качестве гибкого отвердителя с длинной молекулярной цепью полиамин может компенсировать внутреннюю хрупкость, характерную для отвержденных смесей лигнина и эпоксидной смолы, и, следовательно, характеристики смесей были улучшены.

Спектры FTIR для эпоксидной смолы, смесей лигнин-эпоксидная смола (1:1) и смесей лигнин-эпоксидная смола-полиамин (1:1:0,5) показаны на рис. 2. Анализ спектра FTIR был использован для характеристики сырья и анализировать изменения в структуре эпоксидной смолы в процессе ее отверждения, главным образом для наблюдения за введением новых функциональных групп или исчезновением существующих. Из спектра FTIR неотвержденной эпоксидной смолы, представленного на рис. 2, видно, что поглощение валентных колебаний для эпоксидной группы составляет 914 см -1 .FTIR-спектр лигнина характеризовался полосой O-H при 3456 см -1 и интенсивной полосой C-H при 2935 см -1 , которые являются типичными колебаниями метоксильных групп. Поглощение карбонильных групп проявляется в виде полосы при 1727 см -1 . Поглощение колебания C-H ароматического кольца было при 1606 см -1 и 1504 см -1 . Пики при 1224 см -1  и 1121 см -1  соответствуют СО с ароматическим кольцом и эфирной связью (-O-) при 1030 см -1 .

Рис. 2. Спектры FTIR для эпоксидной смолы, смесей эпоксидной смолы и лигнина и смесей эпоксидной смолы, лигнина и полиамина

После смешивания эпоксидной смолы с лигнином о введении групп в структуру эпоксидной смолы свидетельствовало наличие полос при 3456 см -1 и 1727 см -1 . Пики при 1121 см -1 также были значительно усилены. Кроме того, не наблюдалось поглощения вибраций растяжения для эпоксидной группы при 914 см -1 .После добавления полиаминового отвердителя FTIR-спектр основного пика для смесей лигнин-эпоксидная смола-полиамин не изменился, а пик поглощения для эпоксидной группы при 914 см -1 исчез аналогичным образом.

Результаты анализа ДСК и ИК-Фурье показали, что эпоксидная смола может быть отверждена путем ферментативного гидролиза лигнина кукурузной соломы, и в процессе отверждения может существовать химическая связь между активными группами лигнина и эпоксидными или гидроксильными группами. Это дало возможность сформировать хорошую межфазную комбинацию между лигнином и эпоксидной смолой при приготовлении смесей, что положительно сказалось на свойствах композита лигнин-эпоксидная смола.

Механические свойства

Влияние температуры формования и давления формования на прочность на изгиб и ударную вязкость смесей лигнин-эпоксидная смола-полиамин показано на рис. 3 и 4, соответственно.

Как показано на рис. 3, с повышением температуры формования прочность на изгиб и ударная вязкость композита лигнин/эпоксидная смола сначала увеличиваются, а затем снижаются. Значения прочности на изгиб и ударной вязкости достигали максимума 44.52 МПа и 4,58 кДж/м 2  при температуре формования 130   °С. Причина этого заключается в том, что более высокая температура формования способствовала улучшению текучести эпоксидной смолы, благодаря чему эпоксидная смола более равномерно заполнила пространство между лигнинной мукой, тем самым улучшив сцепление лигнина и эпоксидной смолы.

Рис. 3. Влияние температуры формования на прочность при изгибе и ударную вязкость смесей лигнинэпоксидной смолы и полиамина

Рис.4.  Влияние давления формования на прочность при изгибе и ударную вязкость смесей лигнин-эпоксидная смола-полиамин

Между тем, с повышением температуры формования степень отверждения эпоксидной смолы увеличивалась, а активность лигнина еще больше повышалась, что улучшало химическую связь между лигнином и эпоксидной смолой, и, следовательно, увеличивалась плотность сшивки композита. Однако чрезмерно высокая температура формования привела к деградации и хрупкости композита, особенно лигнина в составе композита, что негативно повлияло на его механические свойства.

Из рис. 4 видно, что прочность композита на изгиб увеличивалась с увеличением давления формования, так что прочность на изгиб достигала 43,12 МПа, когда давление формования было установлено на уровне 12 МПа. Ударная вязкость композитов сначала увеличивалась, а затем оставалась на стабильном уровне. Это может быть связано с тем, что низкое формовочное давление уменьшало внешнее действующее усилие, что нарушало пропитку эпоксидной смолы лигнином и устраняло остаточный газ внутри композита.С увеличением давления формования пропитывающая способность эпоксидной смолы увеличивалась, а сила молекулярного взаимодействия между лигнином, эпоксидной смолой и полиамином также увеличивалась. В то же время остаточный газ внутри композита легче удалялся из смесей. При дальнейшем увеличении давления формования скорость уплотнения смесей лигнин-эпоксидная смола-полиамин достигла насыщения, что помогло достичь подходящего баланса механических свойств композита.

Анализ прямого доступа к памяти

На рис. 5 показано влияние температуры формования на тангенс угла потерь (tanδ) для композита лигнин/эпоксидная смола. Массовое соотношение компонентов композита W Лигнин :W Эпоксидная смола :W Полиамин составляло 6:2:2, а давление формования устанавливалось на уровне 8 МПа.

Анализ

DMA является полезным средством выявления микроскопического релаксационного движения полимерных молекул. Хорошо известно, что пики α на кривых зависимости угла потерь (tan δ ) от температуры тесно связаны со стеклованием.В целом повышение температуры стеклования ( T g ) и уменьшение высоты пика α-перехода можно связать с увеличением плотности сшивки в аморфных полимерах. Из рис. 5 видно, что при температуре формования 130 °C температура смесей увеличивается, а пиковое значение tan δ уменьшается с увеличением температуры формования, что указывает на то, что -увеличивается плотность связывания смесей.Напротив, при дальнейшем повышении температуры формования T g снижается, а пик tan δ увеличивается, показывая, что плотность поперечного сшивания уменьшается.

Можно сделать вывод, что разумное повышение температуры формования будет способствовать увеличению плотности сшивки, а когда температура формования превышает 140 °C, плотность сшивания композита будет снижена из-за разложения лигнина в композит.Этот результат согласуется с тем, что было получено с помощью приведенного выше анализа механических свойств.

На рис. 6 показано влияние давления формования на тангенс угла потерь (tan δ ) для композита лигнин/эпоксидная смола. Массовое соотношение компонентов композита W Лигнин :W Эпоксидная смола :W Полиамин составляло 6:2:2, а температуру формования устанавливали на уровне 120 °C.

Рис. 5. Влияние температуры формования на tanδ композита лигнин-эпоксидная смола

Рис.6. Влияние давления формования на tanδ композита лигнин-эпоксидная смола

На рисунке 6 показано, что температура смесей увеличивается, а пиковое значение tan δ уменьшается с увеличением давления формования, что указывает на то, что плотность сшивки смесей увеличивается с увеличением давления формования. Причина этого в том, что более высокое давление формования положительно влияет на силы молекулярного взаимодействия между лигнином, эпоксидной смолой и полиамином.В результате также улучшилось межфазное сочетание лигнина, эпоксидной смолы и полиамина. Этот результат также согласуется с результатами, полученными с помощью приведенного выше анализа механических свойств.

Анализ ТГ

На рисунках 7 и 8 показано влияние температуры формования и давления на термическую стабильность композита лигнин-эпоксидная смола, соответственно. Данные ТГ-анализа композита лигнин-эпоксидная смола при различных температурах и давлениях формования также представлены в таблицах 2 и 3 соответственно.

Рис. 7. Влияние температуры формования на термостойкость композита лигнин-эпоксидная смола

Таблица 2.  Данные ТГ-анализа композита лигнин-эпоксидная смола при различных температурах формования

Рис. 8. Влияние давления формования на термостойкость композита лигнин-эпоксидная смола

Таблица 3.  Данные ТГ-анализа композита лигнин-эпоксидная смола при различном давлении формования

Как видно из рис.7 и табл. 2 видно, что для композита лигнин-эпоксидная смола температуры потери массы при скорости потери массы 50 % увеличивались с повышением температуры формования, а остаточная масса композита проявляла тенденцию сначала к увеличению, а затем к снижению. . Для термической стабильности композита лигнин-эпоксидная смола при изменении давления формования, показанного на рис. 8 и в таблице 3, можно видеть, что как температуры потери массы при степени потери массы 50%, так и остаточная масса лигнин- Композит на основе эпоксидной смолы увеличивался с увеличением давления формования.

Результаты ТГ-анализа показали, что надлежащая температура формования и давление формования способствуют реакциям отверждения и сшивки эпоксидной смолы. Следовательно, также увеличилась плотность сшивки композита, что повысило термическую стабильность композита лигнин-эпоксидная смола. Эти результаты дополнительно подтвердили данные, полученные с помощью вышеуказанного анализа механических свойств и анализа DMA.

СЭМ-наблюдение

На рис. 9 показана морфология излома композита лигнин-эпоксидная смола, изготовленного в условиях формования 4 МПа/110 °C, 8 МПа/110 °C и 8 МПа/130 °C.Он показывает, что лигнин может быть равномерно распределен в матрице эпоксидной смолы. Также не было очевидно существующей межфазной границы, что объясняет хорошую межфазную комбинацию между лигнином и эпоксидной смолой. Это также является гарантией того, что композит имеет лучшие механические свойства.

Рис. 9.  Морфология излома композита лигнин-эпоксидная смола

а) 4 МПа/110 °С; б) 8 МПа/110 °С; в) 8 МПа/130 °С

Однако на степень межфазной комбинации между лигнином и эпоксидной смолой могут явно влиять различные условия формования.В условиях более низких давления формования и температуры формования, как показано на рис. 9а, морфология разрушения композита лигнин-эпоксидная смола была относительно гладкой и характеризовалась поверхностью разрушения с определенной степенью хрупкости. Морфология излома композита, полученного горячим прессованием при более высоких давлении и температуре формования, стала явно шероховатой, как показано на рис. 9b и 9c. В частности, для композита горячего прессования при температуре формования 130 °С и давлении формования 8 МПа поверхность излома, показанная на рис.9c имело много следов разрыва, которые демонстрировали очевидный вязкий излом.

Вязкость эпоксидной смолы была чувствительна к температуре, а вязкость смесей лигнина и эпоксидной смолы снижалась по мере повышения температуры формования. Таким образом, были улучшены текучесть смесей и смачиваемость эпоксидной смолы лигнином, что улучшило диспергируемость лигнина в матрице эпоксидной смолы. Соответственно, межфазная комбинация для композита лигнин-эпоксидная смола была усилена.Между тем, более высокое давление формования способствовало улучшению текучести эпоксидной смолы. Затем лигнин вдавливали в матрицу из эпоксидной смолы под действием механической силы, в результате чего усиливалось механическое зацепление, а также усиливалась межфазная комбинация композита лигнин-эпоксидная смола. Результаты анализа были эффективно подтверждены наблюдением СЭМ.

ВЫВОДЫ

  1. Эпоксидную смолу можно было отверждать вместе с ферментативным гидролизом лигнина при высокой температуре, но температуру отверждения смесей лигнин-эпоксидная смола можно было снизить за счет введения отвердителя полиамина.Композит лигнин-эпоксидная смола с содержанием лигнина до 60% был приготовлен путем смешивания лигнина с эпоксидной смолой и полиамином с использованием процесса горячего прессования.
  2. Прочность на изгиб, ударная вязкость, температура стеклования и термическая стабильность для композита лигнин-эпоксидная смола имеют тенденцию сначала увеличиваться, а затем снижаться с повышением температуры формования. Оптимальные эксплуатационные характеристики композиционных материалов достигаются при температуре формования 130 °С.
  3. Прочность на изгиб, температура стеклования и термическая стабильность для композита лигнин-эпоксидная смола постепенно улучшались с увеличением давления формования, в то время как ударная вязкость сначала увеличивалась, а затем уменьшалась.
  4. Между лигнином и эпоксидной смолой была сформирована хорошая межфазная комбинация, и на степень межфазной комбинации непосредственно влиял процесс формования. Повышение температуры и давления формования оказалось полезным для достижения лучшего межфазного сочетания композита, а также увеличилась степень вязкого разрушения на поверхности разрушения композита.

БЛАГОДАРНОСТИ

Рукопись была поддержана Фондом фундаментальных исследований центральных университетов (DL12EB06-02). Авторы глубоко признательны г-же Шуджуань Суй, инженеру Материаловедения и инженерного колледжа Северо-восточного университета лесного хозяйства, за ее большую помощь в настоящей работе.

ССЫЛКИ

Бхат, Р., Халил, Х. П. С. А., и Карим, А. А. (2009). «Изучение антиоксидантного потенциала лигнина, выделенного из черного щелока отходов масличной пальмы», C.R. Biologies  332, 827–831.

Ченг, К.С., и Лю, К.Л. (2006). «Выделение лигнина из остатков стеблей кукурузы ферментативным гидролизом и его свойства», Modern Chemical Industry 26, 99-102.

Доэрти, У. О. С., Мусавиоун, П., и Феллоуз, К. М. (2011). «Добавление ценности целлюлозному этанолу: полимеры лигнина», Industrial Crops and Products  33, 259–276.

Фельдман, Д., Баун, Д., Лучиан, К., и Ван, Дж. (1991). «Полисмеси эпокси-лигнина: корреляция между взаимодействием полимеров и температурой отверждения», Journal of Applied Polymer Science 42(5), 1307-1318.

Фунаока, Массачусетс (1999). «Новый тип сетчатого полимера на основе фенольного лигнина со структурно-переменной функцией, состоящей из звеньев 1,1-диарилпропана», Polymer International 47(3), 277-290.

Гонсалес М., Техадо А., Бланко М., Мондрагон И. и Лабиди Дж. (2009). «Остатки пальмового масла в сельском хозяйстве в качестве сырья для производства целлюлозы, лигнина и гемицеллюлозы с помощью процесса варки этиленгликоля», Chemical Engineering Journal 148, 106-114.

Ибрагим, М.Н.М., Закария, Н., Сипат, К.С., Сулейман, О., и Хашим, Р. (2011). «Химические и термические свойства лигнинов из биомассы масличной пальмы в качестве заменителя фенола в производстве фенолформальдегидной смолы», Углеводный полимер 86(1), 112-119.

Джин, Ю., Руан, X., Ченг, X., и Лу, Q.-F. (2011). «Сжижение лигнина полиэтиленгликолем и глицерином», Bioresource Technology  102, 3581-3583.

Мансури, Н.Э.Э., Юань, К.Л. и Хуанг, Ф. Р. (2011). «Синтез и характеристика эпоксидной смолы на основе крафт-лигнина», BioResources  6(3), 2492-2503.

Нонака Ю., Томита Б. и Хатано Ю. (1997). «Синтез лигнин/эпоксидных смол в водных системах и их свойства», Holzforschung 51(2), 183-187.

Парк, Ю., Доэрти, У. О. С., и Галлей, П. Дж. (2008). «Разработка покрытий и композитов на основе смолы на основе лигнина», Industrial Crobs and Products 27, 163-167.

Путо, К., Баумбергер, С., Катала, Б., и Доул, П. (2004). «Смеси лигнин-полимер: оценка совместимости с помощью анализа изображений», C. R. Biologies 327, 935-943.

Стюарт, Д. (2008). «Лигнин в качестве основного материала для материалов: химия, применение и экономика», Технические культуры и продукты 27, 202-207.

Симионеску, С.И., Русан, В., и Маковяну, М.М. (1993). «Лигнин/эпоксидные композиты», Composites Science and Technology 48(1-4), 317-323.

Ван К., Сюй Ф. и Сунь Р.-К. (2010). «Молекулярные характеристики лигнина для варки крафт-AQ, фракционированного путем последовательной экстракции органическим растворителем»,  International Journal of Molecular Sciences  11, 2988-3001.

Юань, К.-Л., и Хуанг, Ф.-Р. (2011). «Характеристика щелочных лигнинов для использования в фенолформальдегидных и эпоксидных смолах»,  BioResources  6(3), 2647-2662.

Се, Ю., Лу, К.-Ф., Джин, Ю., и Ченг, X. (2011). «Асфальт, модифицированный ферментативным гидролизом лигнина и эпоксидной смолы», Advanced Materials Research 239-242, 3346-3349.

Статья отправлена: 31 июля 2012 г.; Экспертная проверка завершена: 4 октября 2012 г.; Получена и принята исправленная версия: 13 октября 2012 г.; Опубликовано: 16 октября 2012 г.

Факторы, влияющие на свойства эпоксидных смол для композитных применений

тезис

размещен 05.11.2012, 13:39 автором Somkiat Thitipoomdeja

Цель работы, представленной здесь, состояла в том, чтобы определить влияние амина отвердителя и цикла доотверждения на механические и термические свойства Эпоксидная смола на основе диглицидилового эфира бисфенола А (ДГЭБА).Результаты этого первоначального исследования затем использовались в качестве основы для выбора материала для получения оптимальной ударной вязкости в эпоксидные/стекловолоконные системы. Эти основные материалы в дальнейшем использовались для изготовления сравнения со свойствами систем модифицированных смол, содержащих коммерческие эластомеры. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК), динамическая механическая термическая анализ (DMTA), инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR), анализ на изгиб и испытания на межслойный сдвиг, инструментальный удар падающим грузом (IFWI), визуальный наблюдение, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) и просвечивающая электронная микроскопия Микроскопия (ПЭМ) использовалась для исследования различных свойств и структур. что породило их.Было обнаружено, что свойства отвержденных продуктов были затронуты количеством отвердителя, временем и температурой отверждения, а также структурой эластомеры. Неудивительно, что максимальные тепловые и механические свойства имели тенденцию к можно найти в стехиометрических (стандартных) системах смесей. Однако постотверждение при более высоких чем комнатная температура, которая использовалась в качестве основной температуры отверждения, приводила к более преобразование. Этот эффект улучшил термические и механические свойства обоих материалов. немодифицированные и модифицированные смоляные системы.Максимальная прочность на изгиб 104 МПа неармированные смолы были обнаружены в стехиометрическом соотношении смеси после доотверждения при 150°С в течение 4 часов. Однако максимальный модуль изгиба и стеклование температуры (Tg) были найдены после доотверждения при той же температуре в течение 48 часов. Этот считалось, что это связано с повышенным сшиванием, но, к сожалению, более длительное отверждение время привело к деградации смол. В системах, модифицированных -20 частей на час полиэфираминовые эластомеры, модифицированные с наименьшей молекулярной массой (2000 г.) была обнаружена самая высокая прочность на изгиб (85.8 МПа) и модуль (2,5 ГПа). Установлено, что ударные свойства всех композитов с модифицированными полимерными матрицами выше, чем у композитов с немодифицированной смоляной матрицей. Лучшие ударные свойства однако были получены с модификатором эластомера с молекулярной массой 4000. Энергия удара при максимальной силе увеличилась с 11,9 до 16,4 Дж, а энергия при разрушение увеличилось с 18,7 до 21,6 Дж. Это увеличение ударных свойств произошло за счет увеличение площадей частиц эластомера, разделенных фазами, по сравнению с аналогичными системами с меньшим модификатор молекулярной массы.

История

Школа

Школа

    • Аэронавтика, Автомобильные, химические и материалы,

Издатель

© S. ThitiPoomdeja

© S. ThitiPiPoomdeja

© S. ThitiPiPoomdeja

© S. ThitipiPoomdeja

Дата публикации

1995

Примечания

Докторская тезис. Представлено в частичном выполнении требований для присуждения доктора философии Университета Лафборо.

EThOS Persistent ID

uk.bl.etos.283983

Language

en

Свойства и применение фенольной смолы

Фенольная смола примечательна тем, что является типом термореактивного полимера, а это означает, что она отверждается в измененной форме, чем в неотвержденном состоянии; однако, в отличие от других разновидностей пластиковых полимеров, его нельзя переплавлять и формовать заново.Это связано с затратами на переработку, поскольку смола не может быть повторно отформована после того, как она отверждена и приняла форму. Другие полимерные смолы включают полиэфирные, уретановые, эпоксидные и меламиновые смолы, но давайте рассмотрим свойства и области применения фенольной смолы, чтобы убедить вас, почему фенольная смола является подходящим термоотверждаемым материалом для вашего бизнеса.

Свойства

Известные качества фенольной смолы включают ее способность противостоять нагреву, твердость, стабильность размеров, электрическое сопротивление и химическую стойкость.Несмотря на такую ​​долговечность, фенольные смолы могут быть на удивление хрупкими, поэтому их часто смешивают с наполнителями и другими армирующими элементами, чтобы укрепить смолу. Производители фенольных смол классифицируют смолы на две категории: новолачные и резольные. Новолачные фенольные смолы катализируются в кислоте и требуют отвердителя, в то время как резольные смолы наоборот катализируются в щелочи и не требуют отвердителя.

Поскольку некоторые фенольные смолы способны выдерживать температуры до 550 градусов по Фаренгейту и устойчивы к пару, фенольные формовочные смеси или ПМС часто добавляют в различные рецептуры, чтобы воспользоваться огнестойкостью конечного продукта. .В качестве примера можно привести стекловолокно и специальные составы для пресс-форм, которые будут подвергаться интенсивным механическим и термическим нагрузкам, например, рабочие колеса насосов.

Приложения

При этом давайте остановимся на применении фенольной смолы. Фенольная смола впервые использовалась в сочетании с бумагой и тканями в качестве изоляции для электрооборудования, и она до сих пор используется для электрических устройств, таких как печатные платы. Затем фенольная смола распространяется на ножи, в частности на рукоятки ножей, потому что она легко обрабатывается, хорошо полируется, а рукоятка присуща во влажном состоянии.Эти рукоятки ножей раньше были легко узнаваемы, поскольку они были только зеленого и черного цвета, но в наши дни производители ножей научились создавать эти рукоятки с гораздо более широким спектром цветов.

Фенольная смола также используется в качестве связующего вещества во фрикционных материалах, опять же благодаря ее высокой термостойкости. Эти фрикционные материалы составляют большую часть дисков сцепления и тормозных колодок — двух жизненно важных компонентов автомобилей, которые позволяют им переключать передачи и предотвращают отказ тормозов, если вам приходится быстро и внезапно останавливаться.

Для вулканизированных продуктов, таких как шины, фенольные смолы используются в качестве усилителей для улучшения сцепления шин с дорогой. Кроме того, смола смешивается с песком для создания металлических литейных форм и служит связующим веществом в таких материалах, как огнеупорный кирпич. Последнее применение, о котором следует упомянуть, это популярность фенольных смол в лесной промышленности. Фенольные смолы широко используются в производстве ориентированно-стружечной плиты — деревянной плиты, похожей на древесностружечную плиту в том смысле, что она изготавливается путем добавления клея и сжатия слоев древесных волокон в определенной ориентации, отсюда и название.

Как мы уже упоминали, фенольные смолы, к сожалению, довольно хрупкие. По этой причине большинство применений фенольных смол должны включать наполнители, чтобы укрепить целостность смолы. Для этого смола и наполнитель чаще всего подвергаются литью под давлением, но также могут быть смолой, полученной литьем под давлением или методом трансферного формования. Различные наполнители улучшают различные аспекты фенольной смолы. Например, хлопок улучшает ударную вязкость, а стекло и минеральные наполнители дополнительно улучшают термостойкость и жесткость смолы.Время обработки этих термореактивных полимеров обычно занимает больше времени, чем термопластов, из-за происходящей экзотермической химической реакции, а не затвердевания полимера просто за счет охлаждения. Если есть формованные детали, то они подлежат отдельной термообработке, что увеличивает время обработки. Продукция, изготовленная таким образом, включает кухонную посуду, ручки печей, пепельницы в автомобилях, колпачки для моторных щеток, пробки для бутылок и многое другое.

Физические атрибуты

Теперь, когда мы поговорили о свойствах и использовании фенольной смолы, давайте посмотрим на физические свойства, которыми обладают фенольные смолы.Фенольные формовочные смеси обычно представляют собой порошки, в отличие от гранул, обычно встречающихся в термопластичных формованных изделиях; однако ламинаты из фенольной смолы выглядят как лист, стержень или трубка. Кроме того, фенольную смолу можно идентифицировать по ограниченному количеству цветов, в которых она представлена, в первую очередь это черный и коричневый, а иногда зеленый и красный. Когда они превращаются в формовочные массы, они доступны в одно- и двухстадийной формах. Компоненты одностадийного литья идеально подходят для размещения металла в форме для деталей, если есть опасения по поводу возможной коррозии, поскольку они хорошо сцепляются и допускают механическую сборку.

Как упоминалось ранее, фенольные смолы не могут быть переработаны, как термопласты, потому что материал принимает необратимое изменение своей формы после воздействия тепла. Тем не менее, был достигнут небольшой успех в повторном использовании измельченной фенольной смолы в качестве наполнителя в других продуктах, подобно тому, как она использовалась для повышения термостойкости продуктов. Эти полимеры можно перерабатывать, но даже в этом случае их не всегда целесообразно использовать в качестве наполнителя.

Химическая стойкость

Что касается взаимодействия с химическими веществами, то фенольные смолы хорошо совместимы как с органическими, так и с галогенсодержащими растворителями.Однако, напротив, они плохо реагируют на неорганические основания и окислители. Благодаря этим качествам фенольные смолы пользуются популярностью в транспортных и архитектурных компаниях, поскольку при применении они имеют низкое выделение дыма. Для этой цели были изготовлены смеси фенольных смол, которые соответствуют требованиям огнестойкости UL или индикатору качества продукта и сертификату безопасности, установленному Underwriters Laboratories. Underwriter Laboratories — это организация, занимающаяся тестированием продуктов и обучением как предприятий, так и потребителей стандартам безопасности, которым должны соответствовать продукты.

Затраты на производство

По сравнению со многими другими реактопластами и термопластами производство фенольных смол довольно экономично. Эти более низкие затраты связаны с тем, что многие предприятия компенсируют более длительное время обработки фенольных смол, что, в свою очередь, означает, что предприятия, которые могут позволить себе дополнительное время, вместо этого сэкономят на своих затратах.

Общее применение эпоксидной смолы — Zhejiang Ruico Advanced Materials Co., Ltd

Обновление: Отличные физико-механические и электроизоляционные свойства эпоксидной смолы, связующие свойства…

 

        Отличные физико-механические и электроизоляционные свойства эпоксидной смолы, свойства сцепления с различными материалами и гибкость процесса ее использования недоступны для других термореактивных пластиков. Поэтому он может быть превращен в покрытия, композиционные материалы, литейные материалы, клеи, материалы для литья под давлением и материалы для литья под давлением и широко используется в различных областях народного хозяйства.

        Применение эпоксидной смолы в покрытиях составляет большую долю, и ее можно превратить в разновидности с различными характеристиками и применением.

        Его общность:

  1.  Отличная химическая стойкость, особенно щелочестойкость. 2. Пленка краски имеет сильную адгезию, особенно к металлу.
  2. Обладает хорошей термостойкостью и электроизоляцией.
  3. Пленка краски лучше сохраняет цвет.

        Однако покрытие из эпоксидной смолы на основе бисфенола А имеет плохую атмосферостойкость, а пленка краски легко мелеет и теряет блеск на открытом воздухе и не подходит для наружных покрытий и высокодекоративных покрытий.Поэтому покрытия на основе эпоксидных смол в основном используются в качестве антикоррозионных красок, грунтовок по металлу и изоляционных красок, но покрытия из гетероциклических и алициклических эпоксидных смол могут применяться на открытом воздухе.

 

        Характеристики применения эпоксидной смолы

  1. Различные формы. Различные смолы, отвердители и системы модификаторов могут практически адаптироваться к требованиям различных областей применения, начиная от материалов с чрезвычайно низкой вязкостью и заканчивая твердыми веществами с высокой температурой плавления.
  2. Удобное отверждение.Выберите множество различных отвердителей, система эпоксидной смолы может почти отвердеть в диапазоне температур от 0 до 180 ℃.
  3. Сильная адгезия. Присущие полярные гидроксильные группы и эфирные связи в молекулярной цепи эпоксидных смол делают их очень адгезивными к различным веществам. Усадка эпоксидной смолы при отверждении низкая, а возникающее внутреннее напряжение небольшое, что также способствует повышению адгезионной прочности.
  4. Низкая усадка. Реакция между эпоксидной смолой и используемым отвердителем осуществляется путем прямой реакции присоединения или реакции полимеризации с раскрытием цикла эпоксидных групп в молекуле смолы, при этом вода или другие летучие побочные продукты не выделяются.По сравнению с ненасыщенной полиэфирной смолой и фенольной смолой они демонстрируют очень низкую усадку (менее 2%) во время отверждения.
  5. Механические свойства. Система отвержденной эпоксидной смолы имеет отличные механические свойства.
  6. Электрические характеристики. Система отвержденной эпоксидной смолы является превосходным изоляционным материалом с высокими диэлектрическими свойствами, сопротивлением поверхностной утечке и сопротивлением дуге.
  7. Химическая стабильность. Как правило, система отвержденной эпоксидной смолы обладает превосходной устойчивостью к щелочам, кислотам и растворителям.Как и другие свойства отвержденных эпоксидных систем, химическая стабильность также зависит от выбранной смолы и отвердителя. Соответствующий выбор эпоксидной смолы и отвердителя может обеспечить особую химическую стабильность.
  8. Размерная стабильность. Сочетание многих из вышеперечисленных свойств придает системе эпоксидной смолы выдающуюся стабильность размеров и долговечность.
  9. Устойчив к плесени. Система отвержденной эпоксидной смолы устойчива к большинству форм и может использоваться в суровых тропических условиях.

 

 

 

 

Региональный менеджер по продажам

Zhejiang Ruico Advanced Materials Co.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.