Смола епоксидна – Эпоксидная смола — Википедия

Что такое эпоксидная смола

Синтетический олигомер, которым является всем известная эпоксидка, используется в разных сферах. Однако в чистом виде смола не применяется, требуется отвердитель, обеспечивающий завершение процесса полимеризации.

При разном комбинировании этих компонентов можно получить разнообразные итоговые составы – с высокой твердостью или жидкие, прочные и более мягкие, что прекрасно видно на фото эпоксидной смолы.

Данное вещество отличается стойкостью к кислотам, галогенам, щелочам. Раствориться оно может в ацетоне или эфирах сложного типа с отсутствием пленок. После отвердения состав не продуцирует летучих компонентов и не имеет большой усадки.

Полимеризирующим элементом является специальный отвердитель. Получаемый в результате соединения состав имеет свойства, различающиеся из-за соотношения компонентов. Отвердителем могут быть фенолы, третичные амины, разнообразные аналоги. Соединение компонентов необратимо, поэтому не следует ожидать, что смола после застывания растворится или расплавится.

Инструкция как разводить эпоксидную смолу поможет вам правильно подобрать пропорции. Превышение нормы отвердителя или его нехватка приведут к ухудшению качества всего состава. Например, теряется прочность, термостойкость, устойчивость к химическим соединениям и действию воды.

Наиболее часто встречающимися пропорциями смолы и отвердителя являются 1:2 или 1:1. Для изготовления клея пропорции составляют 1: 10 или 1:5.

Увеличить скорость застывания эпоксидки нельзя за счет повышения присутствия отвердителя. Сделать правильно это можно при помощи увеличения температуры смеси.

Полимеризация ускорится в 2-3 раза при нагревании на 10°С. В продаже можно встретить компаунды с ускорителями полимеризации. Некоторые составы могут застывать и при низких температурах.

Преимущества и сфера применения

Эпоксидка обладает рядом достоинств, которые обеспечивают ее широкое применение:

• повышенная прочность составов клеевого типа;
• абразивная стойкость и не подверженность износу;
• небольшая усадка;
• низкий уровень влагопроницаемости после отвердения;
• высокие параметры физико-механического типа.

Многих интересует, что можно сделать из эпоксидной смолы. Сфера применения ее разнообразна:

• для пропиточной обработки стеклоткани или стеклонити;
• в качестве гидроизоляционного материала;
• для создания химически устойчивых смесей при обработке пористых материалов;
• в процессе производства изделий из стеклопластика в промышленности и быту;
• при создании клеящих составов высокой прочности.

Разновидности смолы

Лучшие производители эпоксидной смолы предлагают на рынке разнообразные модификации данного вещества. Смола может твердеть при диапазоне температур от -10 до +200°С, что определяется особенностями конкретного состава.

При полимеризации применяются отвердители холодного и горячего типа. Первый вариант популярен в быту и в сферах, где невозможна термообработка. Смолы горячего отверждения выдерживают повышенные нагрузки и применяются для изделий высокой прочности.

В быту и промышленности применяют такие виды смол:

• эпоксидно-диановые;
• эпоксидно-диановые для лакокрасочных материалов;
• эпоксидно-модифицированные для изготовления составов, применяемых в качестве защитных покрытий;
• эпоксидные особого применения – задействуются в экстремальных условиях.

Особенности модификации ЭД-20

Этот состав чаще всего применяется в быту и промышленности в таких целях:

• при изготовлении композиционных материалов;
• для разведения эпоксидного клея и герметического состава;
• при изготовлении пластика с армирующими свойствами и защитных покрытий.

Технические характеристики смолы достаточно высоки. Внешне состав прозрачный и не имеет механических включений, не содержит воду. Уровень вязкости динамического характера 13-20 Па*с обеспечивающийся при 20°С. Для отвердения требуется 8 ч.

Отвердителем может выступать:

• амины алифатического и ароматического вида;
• полиамидные компоненты;
• поликарбоновые кислоты с ангидридами;
• фенолформальдегидные смолы.

Особенности придания цвета

Существует цветная и бесцветная эпоксидная смола. Для окрашивания в быту можно использовать специальные пигменты. Чтобы обеспечить равномерное их распределение в смоле и обеспечения качественного покрытия применяются поверхностно-активные вещества.

При пигментировании происходит ухудшение прозрачности, смола может темнеть. Добавляют краситель перед внесением катализатора, но после добавления воска.

Комбинировать смолу можно с разными материалами, например тканными. Допускается сочетание с другими смолами, например полиэфирного типа.

Однако при этом не следует допускать контакта смол в жидком состоянии до их затвердения. Сначала поверхность обрабатывается полиэфирным составом, после отверждения которого наносят эпоксидку.

Правила работы

Чтобы обеспечить качественное покрытие, необходимо соблюдать определенные правила для заливки и работы с эпоксидной смолой:

• Стол или другая  пачкающаяся поверхность должна быть застелена полиэтиленом.
• Запрещен контакт воды с отвердителем.
• Тонеры помогут придать эпоксидке нужный оттенок.
• Температура окружающей среды должна быть выше +22°С.
• При появлении в смоле хлопьев и крупинок под действием низких температур необходимо подогреть ее до 40-60°С.
• При появлении пузырька на поверхности смолы целесообразно подуть на него через трубочку.
• Повышенная текучесть не позволяет применять для покрытия рельефных плоскостей.
• Исключить пожелтение под УФ поможет специальный фильтр в составе.
• Для лучшей адгезии поверхность надо обезжирить, удалить глянец шлифованием.

Чтобы сделать стеклопластик слоистого вида или при укладке наливных полов слоями, а также красок и лаков – каждый новый уровень наносить надо на липкий слой.

Эпоксидная смола токсична. Поэтому целесообразно работать на открытом воздухе или в условиях хорошего движения воздуха в помещении. При попадании на кожу ее надо тщательно промыть.

Фото эпоксидной смолы

Также рекомендуем просмотреть:

sdelatlegko.ru

Эпоксидная смола — это… Что такое Эпоксидная смола?

Эпоксидная смола — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространенные эпоксидные смолы — продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего — с бисфенолом А.

Свойства

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

• Модуль эластичности:
• Предел прочности:
• Плотность:

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

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

Модификация

Эпоксидные смолы поддаются модификации. Различают химическую и физическую модификацию.

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

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

Получение

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

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

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

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

Применение

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

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

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

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

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

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

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

Интересные факты об эпоксидных смолах

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

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

См. также

Литература

Ссылки

Примечания

1. ↑ Так как при разгерметизации формы может произойти вытекание смолы на поверхности духовки, в результате чего последующее приготовление пищи в ней омрачается специфическим запахом горелого пластика в приготовляемой пище.
2. ↑ ^{1 2} А. Ф. Николаев, В. К. Крыжановский, В. В. Бурлов и др. Технология полимерных материалов / Под ред. В. К. Крыжановского. — СПб.: Профессия, 2008. — 544 с.
3. ↑ ^{1 2} По материалам реферативного журнала «Химия»
4. ↑ Отвердители для эпоксидных смол
5. ↑ Современные отвердители эпоксидных смол
6. ↑ Эпоксидная смола
7. ↑ Хозин В. Г. Усиление эпоксидных полимеров. — Казань: ПИК «Дом печати», 2004. — 446 с.

med.academic.ru