Меню

Свойства эпоксидных смол

Эпоксидные смолы представляют собой жидкие, вязкие или твердые прозрачные термопластичные продукты от светлого до темно-коричневого цвета. Они легко растворяются в ароматических растворителях, сложных эфирах, ацетоне, но не образуют пленок, так как не твердеют в тонком слое (пленка остается термопластичной).

Рис. 2.

Эпоксидные смолы по своему строению являются простыми полиэфирами, имеющими по концам эпоксигруппы, которые являются весьма реакционноспособными (рис. 2).

При действии на эпоксидные смолы соединений, содержащих подвижный атом водорода, они способны отверждаться с образованием трехмерных неплавких и нерастворимых продуктов, обладающих высокими физико-техническими свойствами. Таким образом, термореактивными являются не сами эпоксидные смолы, а их смеси с отвердителями и катализаторами.

В качестве отвердителей для эпоксидных смол применяются различные вещества: диамины (гексаметилендиамин, метафенилендиамин, полиэтиленполиамин), карбоновые кислоты или их ангидриды (малеиновый, фталевый).

Эпоксидные смолы в смеси с вышеуказанными отвердителями образуют термореактивные композиции, обладающие ценными свойствами:

• высокой адгезией к поверхности материала, на которой они отвердевают;
• высокими диэлектрическими свойствами;
• высокой механической прочностью;
• хорошей химостойкостью и водостойкостью;
• при отвердевании не выделяют летучих продуктов и отличаются малой усадкой (2–2,5%).

Высокие физико-технические свойства эпоксидных смол, отличающие их от многих остальных смол, определяются строением их молекулы, а главным образом — наличием эпоксигруппы.

Рис. 3.

Содержание эпоксигрупп в смоле является одной из важнейших характеристик эпоксидных смол, определяющей количество отвердителя, необходимого для отверждения смолы. Содержание эпоксидных групп в смоле может быть выражено:

1. Количеством эпоксидных групп в массовых процентах. За эпоксидную группу принимают эквивалентную массу группы, равную 43 (рис. 3).
2. Эпоксидным числом, равным числу грамм-эквивалентов эпоксидных групп в 100 г смолы.
3. Эпоксидным эквивалентом, равным массе смолы в граммах, содержащей 1 грамм-эквивалент эпоксидных групп.

Рис. 4.

Метод определения эпоксидных групп основан на взаимодействии эпоксигрупп с соляной кислотой и образованием хлоргидрина по схеме.

Кроме содержания эпоксидных групп в готовых смолах определяют:

1. содержание летучих при 110 °С;
2. содержание хлора;
3. температуру размягчения или каплепадения (для твердых смол типа ЭД-);
4. вязкость (для жидких смол типа ЭД-5 и ЭД-6);
5. растворимость в ацетоне.

Основные свойства неотвержденных эпоксидных смол, выпускаемых в экс-СССР, приведены в таблице 1.

Виды и химсоставы смолы, применяемой для заливки

Эпоксидка давно и часто применяется людьми в быту. Для любых домашних работ, при которых требуется надежное и твердое соединение – она стала незаменимым помощником.

По составу различают сразу несколько типов смолы:

• Эпоксидно-диановые, которые маркированы буквами «ЭД» и имеют номера 10,16,20 и 22. К этому же ряду относится и смола ЭП-СМ-ПРО. Данные вещества плотно применяются и в бытовой, и в производственной областях: изготовление сложных материалов (компаундов) с возможностью пропитки, устройство наливных полов, производство клеевых составов и т. п. Вот далеко не весь список области применения подобного типа смол;
• Эпоксидно-диановые, применяемые в сфере приготовления лаков и красок. Имеют маркировку «Э» с номерами 40 и 40-Р. Незаменимы в создании лакокрасочных покрытий;
• Эпоксидно-модифицированные – маркировка «ЭПОФОМ» с номерами 1,2,3. Применяются для проведения ремонтных работ;
• Эпоксидные особого назначения. В их состав могут входить иные вещества, например, резорцином, хлор, поэтому их применение возможно в специальных условиях окружающей среды.

Стоит отметить, что любая эпоксидка включает в себя два элемента – отвердитель и непосредственно сама смола. А разные наполнители придают ей специальные свойства.

Эпоксидка и ее потребительские качества

Себестоимость данного вещества довольно-таки высока. Приобретение небольшого количества для домашних нужд не особо ударит по карману, но вот покупка больших объемов потребует немалых денежных затрат. Однако, популярность смолы среди населения не падает. Объяснить сей факт можно отличными качествами полимера, к которым можно отнести следующие:

• Прочность скрепления. В отдельных случаях, при высокой степени соблюдения технологии процесса, застывшая смесь вполне может оказать достойную конкуренцию даже отдельным видам бетона;
• Жаропрочность. Смола способна успешно противостоять высоким температурам (+200 градусов по Цельсию и даже выше);
• Влагостойкость. При затвердевании смола абсолютно не пропускает и не абсорбирует влагу;
• Клеящие свойства. Высокий уровень прилипания, последующая соединительная прочность, способная склеивать немалые площади поверхностей;
• Практическая устойчивость к большинству агрессивных веществ (например, кислоты);
• Небольшой вес в застывшем состоянии.

Перечисленные свойства характерны для всех видов данных веществ. Свойства могут быть понижены или повышены за счет добавления в смолы особых компонентов, используемых при ее производстве. В процессе приобретения эпоксидной смолы следует удостовериться в обязательном порядке в целевом назначении состава. Данную информацию возможно почерпнуть из сведений, написанных на этикетке либо проконсультировавшись с продавцом консультантом. Даже незначительное отклонение от состава, необходимого для определенных работ, может прямо исказить их результат.

Области использования эпоксидки

Область ее применения довольно широка. Вещество весьма популярно в использовании как для бытовых, так и для производственных нужд. В свою очередь, применяемые для изготовления эпоксидки технологии совершенствуются на постоянной основе, что расширяет сферу ее применения. При этом, состав приобретает обновленные качества.

Чаще всего на производстве смолу используют для решения следующих задач:

• Склеивание поверхностей и пропитывание стекловолокна. Это необходимо для строительной отрасли, электротехники и радиоэлектроники, авиа- и машиностроения, при производстве стеклопластика, в ремонте машин и судов;
• Формирования слоя гидроизоляции. Подобный симбиоз эпоксидки с другими материалами используют для покрытия стен в помещениях с высокой влажностью, подвалов, бассейнов, иных резервуаров, в которых хранят жидкости;
• Создание стойких в химическом плане покрытий для их взаимодействия со внутренними/внешними средами, а также защита пористых материалов;
• Создание прозрачных деталей, предметов, путем заливания смолы в формы. В дальнейшем такие детали могут быть подвергнуты резке, шлифовке, иной механической обработке.

В случае надобности склейки твердых поверхностей гораздо лучше подойдет эпоксидный клей, чем любой другой смоляной эпоксидный состав. Конечно, эффект прилипания достигнуть получится, но спецсостав (клей) позволит добиться куда лучших результатов.

Инструкция по применению ЭД-20: пропорции смолы и отвердителя

Перед введением отвердителя смолу желательно нагреть до +50 градусов — так вязкость рабочего состава нормализуется, заливка пойдет легче. Строго запрещено допускать попадание воды в смоляную массу (материал безвозвратно испортится). При необходимости повысить эластичность добавляют пластификатор в объеме не более 2 – 5 %.

Далее можно вводить в массу отвердитель. Температура смолы не должна превышать +30…+40 градусов во избежание закипания массы. Чаще всего на 1 часть отвердителя надо 10 частей смолы, но может применяться и иное соотношение — от 1:5 до 1:20. Отвердитель льют медленно, иначе тепловая реакция испортит смолу. К тем же последствиям приводит слишком большая порция отвердителя или изначально высокая температура эпоксидки.

Отверждение

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

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

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

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

Какой бывает смола

Эпоксидка может быть разной по цвету. В зависимости от потребности выбирают прозрачную или цветную смолу.

Прозрачная

Смола без цвета (прозрачная) самая популярная в творчестве и иных сферах. Такой тип эпоксидки годится для изготовления 3D-картин, табуретов и столов, настенных панелей. Из прозрачного материала делают заливку гербария, ведь цветы в эпоксидке выглядят невероятно нежно, стильно. Можно залить массой живые цветки: розы, лилии, отдельные лепестки и листья растений в зависимости от идеи. Внутрь сувенира помещают и мраморную крошку, кусочки гранита и даже засушенных насекомых.

Прозрачность смолы позволяет применять материал в изготовлении рекламных изображений, скульптур и фигур, ювелирных изделий, красивых украшений — шариков для бус и четок, кабошонов, бантиков, браслетов. Из эпоксидки можно делать имитацию драгоценных камней.

Самые известные прозрачные смолы:

1. Resin Art — масса для рисования прозрачная, применяется в живописи и иных художественных работах. Позволяет делать арт-объекты и рисунки, придавать картинам 3D-вид, обеспечивает им глубину и глянец.
2. Magic Crystal-3D. Используется для создания вазочек, подсвечников, рукояток для ножей, различных фигурок, магнитов, корпусов часов, ювелирных изделий.
3. Epoxy CR 100. Эпоксидка прозрачная, но применяется не для творчества, а в заливке полимерных полов. Продается большими упаковками.
4. ЭД-20. Известная эпоксидно-диановая смола, может использоваться как для строительно-ремонтных работ, так и в создании разных предметов интерьера.

Подобные смолы реализуются в большинстве крупных магазинов товаров для творчества и художников, например, в Леонардо.

Цветная

Основное отличие цветных смол от прозрачных — в добавлении красителей. При изготовлении материала в состав вводят наполнители, придающие продукту определенный оттенок. Красящие компоненты реализуются в наборе с эпоксидкой, продаются отдельно или уже входят в основной состав, готовый для дальнейшего пользования. Цвета могут быть самыми разными: рубиновый, янтарный, топазовый, нефритовый и прочие, материал напоминает драгоценные камни.

Некоторые смолы включают люминесцентные или флуоресцентные добавки, неоновые пигменты, блестящие молнии. Оригинально выглядит эпоксидка с белой пудрой-диффузантом, придающей ей непрозрачный молочный вид.

Своими руками можно покрасить эпоксидную смолу, но получить цвет без хлопьев, замутнений довольно сложно. Для работы надо подготовить емкости, воду, сухой пигмент. Обычно на 10 мл основы хватает 5 – 6 капель красителя (его разводят по инструкции). Эпоксидку тщательно перемешивают и приступают к дальнейшим действиям.

Подготовка поверхности для нанесения эпоксидной смолы

Независимо от вида поверхности, при нанесении эпоксидного состава необходимо соблюдение ряда правил для качественной адгезии (прилипания):

• Обезжиривание. На поверхности должны отсутствовать следы жира и нефтепродуктов. Поверхность обычно очищают с применением эффективных моющих средств или растворителей.
• Отсутствие глянца. Тонкий верхний слой снимают путем шлифования. Малые поверхности подготавливают вручную наждачной бумагой. Большие площади обрабатывают шлифовальными машинами, образовавшуюся пыль убирают промышленным пылесосом.
• При изготовлении слоистого стеклопластика или послойной укладке наливных эпоксидных полов, красок и лаков каждое следующее покрытие наносят на не полностью застывший и еще липкий предыдущий слой.
• Если допускает технология и требования к готовому продукту, то подложку (нижний слой) посыпают мелким песком, после отверждения лишний песок удаляют и наносят новый слой.

Плюсы и минусы эпоксидного клея

Клеящие смеси на основе эпоксидных смол разнообразны, но все они имеют общие достоинства:

• Устойчивость к воздействию агрессивных химических веществ, среди которых масла, бензин, неконцентрированные кислоты и щелочи. Моющие средства и остальная бытовая химия не разрушают шов.
• Термостойкость. Переносит повышение температуры до +250 С.
• Эластичность. Возможны небольшие смещения склеенных фрагментов, сверление и шлифование шва.
• Полная водонепроницаемость.
• Хорошая адгезия с различными материалами, включая пластмассы, дерево, цемент, гипсокартон и др.
• Устойчивость усадке и к образованию трещин.

Есть у эпоксидных составов и некоторые недостатки, которые нужно учесть перед их применением. Смесь нельзя выбирать для работы с никелем, полиэтиленом, цинком, силиконом, хромом и тефлоном. Запрещено склеивать такими составами предметы, которые соприкасаются с продуктами. Еще один минус — высокая скорость отвердевания, поэтому работать следует очень быстро и точно. Иначе исправить возможные огрехи будет невозможно.

Фото: Instagram aviora_sekunda_aktobe

Отличительные особенности ювелирной смолы

Если говорить о ювелирной эмали, то она является одним из видов эпоксидной смолы. Она обладает жидкой и вязкой текстурой, которая остывает по истечению определенного времени и твердеет. После застывания, ювелирная смола так же как и эпоксидка, не подвергается деформации и остается прозрачной.

Мастера ювелирного ремесла успешно окрашивают покрытие любым цветом и создают желаемую форму, активно шлифуя, обрезая и полируя изделие. Таким образом и создаются эксклюзивные подвески, броши и другие украшения.

Явное отличие ювелирной смолы от эпоксидки для столешницы заключается в том, что первая менее токсична. Для защиты от воздействия эпоксидки в промышленной сфере, мастера используют респираторы и очки.

Общие сведения

Цель отвердителя

Также важно добавить строго установленное соотношение двух компонентов смеси. Точность соотношений средств будет определять такие свойства конечного материала:

• Прозрачность.
• Продолжительность застывания.
• Твердость.
• Однородность.
• Долговечность.

Почему же химический состав настолько важен? Если вы нарушите пропорции, то характеристики качество уменьшатся, как и время эксплуатации готового материала.

Правильное разведение дает получить термореактивный качественный состав, который будет иметь следующие признаки:

• Высокая степень адгезии с многими известными материалами.
• Прекрасная устойчивость к воде, прочность на разлом, разрыв, механическое повреждение и воздействие химии.
• Диэлектрические качества.
• Безусадочная форма или даже небольшая усадка при эксплуатации.

А теперь рассмотрим, как классифицируют такие вещества.

Классификация

Все отвердители по принадлежности к химической группе можно поделить на два вида:

1. Аминные. В них входят амины, диамины, полиамины, а также гексаметилендиамин и полиэтиленполиамин. Такие отвердители самые распространенные среди мастером, и ими можно разбавлять любые смолы. Эпоксидная смола после их добавления станет застывать даже при комнатной температуре, и такой тип отверждения часто называют холодным.
2. Кислотные. Тут применяют карбоновые кислоты и их ангидриды – фталевый, малеиновый, гексагидрофталевый и прочие. Кислотные типы отвердителей могут дать самый надежный результат, но достаточно сложные в использовании. Такой тип отверждении я часто называют горячим, а при температурном воздействии от +100 до +200 градусов смолы лишь улучшит свои физико-химические свойства.

В домашних условиях лучше применять лишь аминные раствора, но при достаточной сноровке и опыте можно применять кислоты для отверждения эпоксидной смолы.

Первое правило: точность пропорций

Пропорции смешивания могут различаться в зависимости от марки и производителя. Перед применением обязательно изучите информацию. Здесь не стоит полагаться на опыт, любое нарушение чревато тем, что состав придётся выбросить.

Ещё одно правило – точное соблюдение пропорций. На глазок отмерять компоненты нельзя. Необходимо соотносить составляющие по массе точными весами. Второй вариант – проводить замеры по объёму, например, при помощи отдельного шприца для каждого ингредиента.

Все компоненты нужно смешивать в чистой посуде, но не в той, в которой проводилось измерение, так можно легко нарушить пропорции.

Одноразовые шприцы помогут измерить компоненты по объёмуФОТО: dvorcy2011.ru

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.

Свойства и характеристики

Благодаря грамотно подобранным компонентам состава, с помощью “эпоксидки” можно склеивать различные материалы – дерево, резину, фаянс, металлы, керамику, натуральную кожу.

Также благодаря малому весу, высокой плотности и прочности эпоксидные смолы используют в следующих случаях:

• Как пропитка для стекловолокна и стеклоткани.
• Гидроизоляции резервуаров с жидкостями.
• Заливка полового покрытия.
• Создание декоративной плитки.
• Изготовления лакокрасочных материалов, пропиток, герметиков.
• Производства углеволокна и стеклопластика.
• Используется при ремонте автомобилей.
• Заливка микропроцессоров и плат для компьютеров.
• Производство украшений и элементов декора для жилища.

Эпоксидная смола получила большую популярность в машиностроении и кораблестроении, благодаря своей структуре, составу и характеристикам.

Сколько сохнет

Узнать за сколько высыхает состав при нанесении на рабочую

При температуре воздуха в +20 градусов, она застывает в течении 1,5 часов. Однако при повышении температуры на 10 градусов, возможно добиться ускорения процесса сушки в два раза.

Покупатели часто допускают ошибку в том, что добавляют большое количество отвердителя, думая, что от этого будет зависеть скорость затвердения смолы. Процесс ускорится, если отвердитель создан именно для ускорения реакции.

Какую температуру выдерживает

Одним и главных свойств клея является его устойчивость к перепадам температур. Показатель теплостойкости напрямую зависит от используемых наполнителей. Можно выделить диапазон температур, в котором эпоксидная смола сохраняет свою целостность, в среднем от -20 до +250 градусов.

Свойства и характеристики эпоксидной смолы ЭД-20

Состав ЭД-20 относится к категории эпоксидно-диановых смол и представляет собой прозрачную вязкую субстанцию желтоватого или коричневатого оттенка. На долю эпоксидных групп приходится 20% от всего объема смолы. Именно этот факт отражен в наименовании материала. Основой для эпоксидки служат дифенилолпропан и эпихлоргидрин.

Эксплуатационные свойства

Широкое распространение эпоксидно-диановые смолы получили, благодаря следующим эксплуатационным характеристикам:

• Равномерности структуры и отсутствию пор;
• повышенной твердости;
• устойчивости к механическим воздействиям;
• высокой стойкости к воздействию агрессивных химических соединений;
• термостойкости;
• высокой степени адгезии к большинству материалов;
• небольшому удельному весу;
• незначительной усадке.

Кроме того, эпоксидка ЭД-20 отличается высокими характеристиками, не проводит электрический ток и обладает высокой коррозионной стойкостью.

Эпоксидная смола для заливки: разновидности химических составов

Применение эпоксидки давно и прочно вошло в нашу жизнь. В быту, где необходимо надежное соединение или твердый состав, это средство незаменимо. Эпоксидная смола – это один из видов синтетических смол, олигомер, содержащий эпоксидные группы. Вещество имеет сложную химическую формулу.

Любая эпоксидка состоит из основного компонента – смолы, а также отвердителя.

В зависимости от состава, различают несколько видов смол:

1. Эпоксидно-диановые. Имеют маркировки ЭД-10, ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, ЭП-СМ-ПРО. Активно используются в быту и в производственной сфере. Компаунды с функцией пропитки, наливной пол, клеевые составы – далеко не полный перечень применения данного вида полимеров.
2. Эпоксидно-диановые, предназначенные для изготовления лаков и красок. Данные эпоксидки маркируются Э-40, Э-40 Р. С их помощью создаются прочные лакокрасочные покрытия.
3. Эпоксидно-модифицированные (ЭПОФОМ-1,2,3). Используются для проведения ремонтных работ.
4. Специальные эпоксидные смолы. Особенности составов (с хлором, резорцином и т. д.) позволяют применять их в особых условиях.

Любая эпоксидная смола состоит из двух компонентов – непосредственно смолы как основного вещества и отвердителя. Различные наполнители придают составу определенные качества.

Как пользоваться эпоксидной смолой

При заливке разных изделий нужно следовать технике работы с эпоксидкой для творчества

Особенно важно соблюдать рекомендованные пропорции основной массы и отвердителя

Разведение эпоксидки с отвердителем

Любой производитель указывает точные пропорции компонентов на упаковке. Это делает процесс приготовления заливочной массы упрощенным.

Порядок работы со смолой:

1. Немного подогреть отмерянную порцию эпоксидки, следя, чтобы материал не закипел (при кристаллизации нужно остудить смолу и еще раз прогреть до +40 градусов).
2. Влить в смолу отвердитель.
3. Хорошо перемешать компоненты между собой деревянной палочкой (электроинструмент применять нельзя, это вызывает появление большого количества воздушных пузырьков).

Приготовление и использование в большом объеме

Обычно значительные объемы эпоксидки бывают нужны для заливки предметов интерьера, мебели, покрытия столешниц и т. д. Трудности возникают с равномерностью массы, ведь перемешать ее непросто, как и подогреть, и поддерживать нужную температуру, пока смола не будет залита.

Обычно рекомендуется применять водяную баню. Максимально допустимая температура нагрева +55 градусов. При превышении этой отметки произойдет кристаллизация.

Использование для небольших изделий

Малые объемы смолы пригодятся для поделок — например, заливки рукояти для ножа, крышечек, бижутерии. Нагревать смолу для небольших порций не обязательно. Перемешивание делают холодным способом, реакция все равно произойдет нужным образом.

Обычно пропорция смолы и отвердителя составляет 10:1 или согласно рекомендациям производителя. Перемешивают смолу аккуратно, чтобы состав имел равномерную консистенцию без пузырьков воздуха.