Из чего делают эпоксидную смолу: свойства и характеристики

Существующие разновидности

Центральный компонент клея – эпоксидная смола. Материал представляет собой синтетический олигомер, которые применяется без дополнительных веществ. Эпоксидная смола выступает незаменимым составляющим лакокрасочных и отделочных материалов. Консистенция смолы зависит от материала, частью которого выступает.

По составу

Рынок эпоксидных клеев представлен двумя группами:

• однокомпонентной;
• двухкомпонентной.

Однокомпонентный состав эпоксидного клея готов к склеиванию после распечатывания емкости для хранения. В состав, помимо эпоксидной смолы, входят органические растворители, предотвращающие полимеризацию. Однокомпонентный состав задействуется при склеивании мелких деталей, герметизации сантехнических швов и соединении труб. Еще одна сфера бытового применения – рукоделие. Нельзя хранить клей в открытом состоянии, т. к. он быстро высыхает, что и является недостатком однокомпонентного эпоксидного клея

Среди плюсов материала важно отметить:

• многоразовое применение;
• простота нанесения;
• доступная цена;
• простота хранения;
• не токсичность;
• прочность после полимеризации.

Застывание однокомпонентного состава происходит при комнатной температуре, поэтому не требуется приборов для нагревания. Двухкомпонентный состав поставляется в двух отдельных тюбиках. Один тюбик содержит вещество на основе эпоксидной смолы, а второй – отвердитель, выполняющий полимеризацию. Отвердитель выпускается в жидком или порошковом виде. Плюсами состава являются:

• склеивание двух разных материалов;
• прочность и эластичность соединения;
• простота нанесения;
• отсутствие вредных выделений.

Двухкомпонентный эпоксидный клей фиксирует детали из металла, древесины, пластика и стекла. Материалы комбинируются в любой последовательности, что не влияет на прочность склеивания

Соединение сохраняет эластичность, что важно при вибрационных нагрузках. Клей наносится небольшим шпателем или палочкой

Перед нанесением на поврежденный участок требуется смешивание двух компонентов. Требуется правильный расчет количества отвердителя, добавляемого к основному составу. Если будет излишек отвердителя, то «живучесть» раствора будет низкой, полимеризация происходит быстро, что усложняет склеивание. Недостаток отвердителя препятствует набору прочности, что приведет к ненадежному соединению деталей.

По консистенции

Клеи различаются не только по составу, но и по консистенции. В зависимости от вязкости клея выделяют:

• гели;
• жидкости;
• пластичные массы.

Гель обладает меньшей текучестью, чем жидкость, поэтому его проще применять на участках с большими повреждениями. Клеи с гелевыми составами расходуются экономнее жидких составов. Глубокие повреждения нуждаются в интенсивной текучести состава для обволакивания места разрыва. Жидкие клеевые составы проще наносятся и самостоятельно покрывают обрабатываемый участок. Время полимеризации жидких клеев больше, чем у гелеобразных. Пластичные массы эпоксидных клеев представляют собой вещество, схожее с пластилином. Компоненты поставляются в отдельных упаковках или в одной. Если это одна упаковка, то отвердитель находится поверх эпоксидного компонента.

Для начала полимеризации отвердитель и эпоксидная часть тщательно разминаются руками. Компоненты смешиваются до однородной массы. После этого есть пятнадцать минут для нанесения клея на место повреждения. Другое название двухкомпонентных эластичных составов – холодная сварка. Пластичный клей подходит для склеивания деревянных, металлических и пластиковых поверхностей. Недостаток метода – выступающая масса клея после полимеризации.

Применение

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

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

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

Использование отвердителей

Для того чтобы начался процесс полимеризации эпоксидно-диановой смолы, необходим отвердитель. Его добавляют в рабочую смесь после полного растворения пластификатора. На момент смешивания с отвердителем температура вещества не должна превышать 40 С, в противном случае возможно закипание рабочей смеси.

Пропорции и особенности смешивания

Классическим соотношением при приготовлении эпоксидных смесей является пропорция 1:10 (1 часть отвердителя на 10 частей смолы). Однако, в зависимости от назначения изделия, это соотношение может изменяться как в большую, так и в меньшую сторону.

Добавлять отвердитель следует постепенно, в противном случае может возникнуть перегрев рабочей смеси. Кроме того, быстрое вливание может вызвать цепную реакцию и мгновенную полимеризацию состава. Чрезмерное количество отвердителя также приводит к порче рабочей смеси.

Отвердитель ПЭПА

Полиэтиленполиаминовый отвердитель (ПЭПА) представляет собой доступный реактив, способный эффективно запускать процесс полимеризации эпоксидно-диановых смол при температуре

от +15 до +20 С без предварительного подогрева рабочей смеси. Даже повышенная влажность не влияет на скорость полимеризации смеси.

Препарат может иметь желтоватый или коричневатый оттенок. Оптимальные эксплуатационные свойства изделия достигаются при добавлении 13,7% отвердителя, однако рабочий диапазон находится в пределах от 10 до 15%.

Отвердитель ТЭТА

Триэтилентетраминовый отвердитель (ТЭТА) предназначен для работы в температурном диапазоне от +15 до +25 С. По принципу действия он напоминает препарат ПЭПА, однако имеет несколько существенных недостатков:

• специфический неприятный запах;
• высокую степень токсичности;
• требует строгого соблюдения дозировки.

Отвердитель ДЭТА

Вещество применяется для работы при комнатной температуре без подогрева рабочей смеси. Затвердевание происходит в течение полутора часов с момента начала реакции. В отличие от отвердителей ПЭПА и ТЭТА, может вступать в реакцию с углеродом и водяными парами, поэтому хранить препарат следует в плотно закрытой таре.

Отвердитель Этал 45М

В отличие от перечисленных выше отвердителей, Этал 45М обладает свойствами пластификаторов. При добавлении препарата температура смеси повышается значительно меньше чем при использовании перечисленных выше отвердителей. Этал 45М хорошо смешивается с эпоксидно-диановыми смолами, не имеет неприятного запаха и не представляет опасности для человека и домашних животных.

Химический состав и компоненты для эпоксидной смолы

Сама эпоксидка считается олигемером, чтобы получить от состава требуемые характеристики, требуется смешать смолу со специальным отвердевающим веществом. После соединения элементов произойдет переход к полимерному типу жидкости, и она уже будет иметь хорошие свойства для покрытия поверхности. По этой причине использование предполагает двухкомпонентное вещество.

Смола поддается модификации, при этом может применяться два варианта – химический и физический. Методики процесса различаются в следующем:

• Использование первого варианта предполагает соединение смолы с иными веществами, что в итоге меняет формулу состава, и значит, изменяется строение полимерного элемента, который после получают. Так можно повысить эластичное свойство, но это повлияет на влагостойкость покрытия. Либо улучшить устойчивость к огню, а также создать однокомпонентный тип эпоксидки, которую не нужно будет смешивать для нанесения с отвердителем, чтобы слой застыл;
• Второй вариант модификации состава делается путем добавки иных элементов, но они не вступают в химическую реакцию со смолой, соответственно формула не меняется. Так добавление каучукового вещества поможет получить лучшие свойства ударной вязкости. А диоксид титан способствует созданию покрытия непрозрачного и не пропускающего ультрафиолетовые лучи.

Сама эпоксидка считается олигемером, чтобы получить от состава требуемые характеристики, требуется смешать смолу со специальным отвердевающим веществом.

Отвердители для смолы

Затвердитель будет влиять на то, сколько сохнет эпоксидный клей или другой тип раствора после его применения. Если средство вводят в неправильном количестве, то процесс полимеризации может не завершиться полностью, и слой останется липкого типа. Тип затвердителя влияет на получаемый оттенок жидкости. Также элемент влияет на общие показатели прочности покрытия.

Стандартно отвердитель включается в упаковку с эпоксидной смолой, и подбирать отдельно его нет нужды. Производятся средства для промышленных предприятий, они могут отличаться по своим добавочным элементам, из-за усиленного требования к прочности шва. Подобные материалы стандартно сразу поступают на объект. Есть в продаже более простые по составу эпоксидные смолы, которые подходят для бытового применения, но для этих целей проявляют отличные технические показатели.

Так могут применяться отвердевающие элементы, которые активизируются не только после соединения с эпоксидкой, но также необходимо нагреть состав. Подобный способ полимеризации называется горячим отверждением.

Но более популярен среди рядовых потребителей второй вариант, когда можно обойтись без нагрева, используются отвердители. Способ относится к холодному отверждению. Может потребоваться температурный режим в рамках комнатной температуры, либо несильное нагревание до +70 градусов. Что подходит для домашнего использования.

Затвердитель будет влиять на то, сколько сохнет эпоксидный клей или другой тип раствора после его применения.

Растворители для эпоксидной смолы

Так эпоксидная смола характеризуется как вещество, выдерживающее воздействие многих элементов, то удалить ее с поверхности не всегда легко. При работе смола может попасть на основание, которое не нужно было покрывать, и лучше удалить его до застывания. Следует заранее изучить в инструкции от производителя, сколько сохнет эпоксидка, чтобы учитывать время при нанесении.

Для снятия излишков материала можно попробовать нанести на пятно ацетон, разбавитель для лакокрасочной продукции

При этом обращают внимание на вид основания, чтобы не испортить его поверхность

В бытовых условиях лучше выбирать более безопасные вещества, чтобы снять следы эпоксидки. Возможно использование нижеперечисленных элементов:

• Средство для снятия лака с ногтей;
• Денатурированный спирт;
• ДМФА, ДМСО;
• Специальное средство СП6;
• Серная кислота.

Для снятия излишков материала можно попробовать нанести на пятно ацетон, разбавитель для лакокрасочной продукции.

Борьба с непрозрачностью

Непрозрачные участки на поверхности возникают вследствие влияния влаги из внешней среды, в результате чего создается патина на отливке. Часто это происходит при заливке зимой. В первое время это не замечается, однако по ходу отвердения в отдельных участках можно заметить лишенные прозрачности ореолы.

Полезно узнать > К какому материалу не прилипает эпоксидная смола

Во избежание данного явления можно использовать следующие методы:

Работа в условиях невысокой влажности, либо в условиях качественного отопления.
Нагревать обе составляющих смеси до начала их литья, к примеру, при удержании этих компонентов на радиаторе.
Смешивание смолы и отвердителя и нанесение их лишь в момент начала нагревания. Чтобы начало реакции пришлось на время нахождения внутри контейнера
Данная манипуляция нужна, однако для нее потребуется некоторое внимание. Смола, с учетом ее объема, который был получен вследствие эффекта массы, иногда требует нескольких десятков минут на нагрев
Проверка ее должна осуществляться всякий раз спустя пять минут. Сразу после достижения температуры 40°C градусов вещество может ипользоваться. При этом поверхность более теплая, чем рука человека

В результате некоторые молекулы начинают реагировать, по этой причине эпоксидка является не столь уязвимой в отношении влаги из внешней среды
Но важное значение имеет соблюдение осторожности относительно времени ожидания, в противном случае смола отвердеет внутри контейнера.
Следует избегать использования продукта в вечернее время и во время дождя, по причине увеличения влажности.
Недопустимо нанесение на субстраты, в которых содержится влага, к примеру, на мокрое дерево.

Можно ли сделать отвердитель для эпоксидной смолы своими руками

Применение эпоксидной смолы требует точного соблюдения определенных технологий. Потому лучше использовать готовые составы. Ситуации, когда эпоксидная смола осталась, а отвердитель израсходован, встречаются довольно часто. Существует ли альтернатива, то есть можно ли самому изготовить данный компонент? Можно, но только при условии, что будут приобретены необходимые химические составляющие и соединены в нужном количестве.

Используя шприцы можно легко контролировать количественные показатели смолы и отвердителя

В доступной продаже можно найти Этал-45М, CHS-Hardener P-11, Telalit 410, диэтилентриамин. Качество полученного в ходе домашнего изготовления отвердителя обязательно стоит оценить тестовым путем, то есть смешав со смолой в небольшом количестве. Чтобы понять, как развести эпоксидную смолу и пробный отвердитель, можно воспользоваться следующими советами и алгоритмом действий:

1. Приготовить небольшую емкость и два мерных стакана или шприца. При использовании шприцов легче контролировать количественные показатели жидкостей.
2. Набрать в один шприц определенное количество смолы, вылить в емкость. Затем набрать в другой шприц отвердитель и в пропорции 10:1 ввести его в смолу.
3. Интенсивно размещать состав, но без применения электромеханизмов, оставить затвердевать на предполагаемой для использования поверхности (или на подобной).
4. Наблюдать за процессом полимеризации. При необходимости внесения корректив следует обратиться к тому же методу, но с применением других пропорций.

Статья по теме:

В качестве отвердителя в домашних условиях можно использовать сухой спирт. Его следует измельчить и соединить со смолой в пропорции 10:1. Данный способ также нужно испытать на маленьких объемах.

Пластификатор как наполнитель для эпоксидной смолы

Наряду с отвердителем необходимым компонентом эпоксидной смолы является пластификатор. Изделия, изготовленные с применением такого наполнителя, не трескаются и не ломаются. Обязательно следует добавлять пластификатор при использовании больших объемов эпоксидки, то есть для создания толстых слоев, так как трещины могут образовываться еще в процессе затвердевания.

Пластификатор является одним из важнейших компонентов для эпоксидной смолы

Одним из пластификаторов для эпоксидной смолы является дибутилфталат, сокращенно – ДБФ. Вещество довольно сложно смешивается со смолой, поэтому уровень пластичности невысокий. Добавки вполне достаточно для защиты изделий от растрескивания во время затвердевания, от низких температур. Для усиления эффекта смешивание смолы и данного пластификатора осуществляют на водяной бане.

Более эффективным признан пластификатор Лапроксид ДЭГ-1. Он сам по себе является эпоксидной смолой, хорошо смешивается, добавка 5–7% дает отличный результат. Состав с ДЭГ-1 (без отвердителя) может храниться сколько угодно долго.

Активно применяется для пластификации эпоксидных смол разбавитель S-7106. При его добавлении необходимо использовать отвердитель в обычной пропорции к общему количеству состава. То есть к 10 кг эпоксидки и 100 г данного разбавителя следует добавить 110 г отвердителя.

Клеевые эпоксидные вещества могут быть жесткими и пластичными. Жесткие имеют в составе смолу и отвердитель. Пластичные выпускаются с добавками, замедляющими процесс затвердевания, но обеспечивающими более прочную адгезию. Ответить однозначно, сколько сохнет эпоксидный клей с таким наполнителем, нельзя. Время во многом зависит от температурных условий. Если не было нарушений технологического процесса, то максимальное значение – 24 часа.

Пластификатор Лапроксид ДЭГ-1 является самым эффективным для эпоксидных смол

Технические характеристики эпоксидной смолы ЭД-20

Одной из особенностей этого средства является неэластичность. Никаких пластификаторов в такую смолу при изготовлении не добавляется. При движении поверхностей под отвердевшим слоем этого материала на нем могут появиться трещины.

Вязкость у этой смолы в рабочем состоянии достаточно высокая. Поэтому очень часто ее перед использованием разбавляют растворителями.

Помимо этого, эпоксидная смола ЭД-20 отличается следующими характеристиками:

• время полимеризации — 1,5 часа;
• время полного застывания — 1 сутки;
• ударная вязкость — 5-25 кдж/м2;
• теплостойкость — 55-170 °С;
• прочность при изгибе — 80-140 МПа;
• плотность при 20 °С — 1,16-1,25 кг/м3.

Вот такие имеет эпоксидная смола ЭД-20 характеристики. Температура применения этого материала минимальная равна 20 °С. Такой способ использования называется холодным. В промышленных условиях затвердевание этого материала может происходить и при очень высоких температурах. Это так называемый горячий способ полимеризации.

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.

Основные сведения

Что такое эпоксидная смола? Согласно описанию, это химическое вещество представляет собой синтетический олигомер, содержащий эпоксидные группы. Последние под действием отвердителей способны образовывать сшитые полимеры. Эпоксидка, как называют ее в быту, имеет сложную формулу и является продуктом конденсации эпихлоргидрина и бисфенола А.

В чистом виде эпоксидка не используется, ее применение оправдано только после добавления отвердителя и произошедшей полимеризации. Существуют разные виды смол, их назначение отличается в зависимости от свойств. В свою очередь, свойства зависят от состава материала. Из чего делают смолу, что входит в нее, кроме эпоксида? При получения готового средства в рецептуре разные производители могут использоваться такие компоненты:

• порошковые наполнители – алебастр, цемент, мел (до 30-40 % по количеству) нужны для уплотнения структуры массы и придания прочности,
• микросферы – мелкозернистые шарики в виде порошка, делают смолу воздушной за счет того, что их плотность мала,
• волокно (хлопковое, стеклянное) – повышает вязкость готовой смолы, она становится густой и прекрасно заполняет все зазоры, пропитывает поверхности,
• натуральная древесная крошка – нужна для снижения удельного веса продукта,
• аэросил – помогает избежать потеков смолы на вертикальных поверхностях,
• графит – требуется для придания цвета, используется как черный пигмент,
• двуокись титана, алюминиевая пудра – также окрашивают прозрачный материал в белый и серый цвет соответственно.

Добавление таких наполнителей позволяет после отверждения эпоксидки получить качественную пластмассу с заданными свойствами. Для уменьшения хрупкости к сырью добавляют пластификаторы, например, касторовое масло. Доля их обычно определяется экспериментальным путем.

Пошаговая инструкция

Если требуется заколеровать смолу, то введение отвердителя в смолу должно предварять добавление красителя.

Размешиваем тщательно, до однородного состояния. Чтобы пигмент разошелся быстрее, смолу нагревают до 40 С (на водяной бане либо поставив около радиатора).

Смешиваем компоненты, выполняя все предписания инструкции. Промешивать следует по краям стенок и в середине.

Теперь на дно формы заливается смола тонким слоем и выкладываются декорирующие элементы.

Выливаем в форму приготовленную смесь. Можно залить одним разом, если толщина заливаемого не более 5 см.

Заливка деревянной столешницы эпоксидной смолой.

Если отливается поверхность стола толщиной 6 см и более, заливка делается двумя слоями, в 2 этапа. Пока застывает один слой должно пройти от одного до двух дней.

ВНИМАНИЕ! Смола заливается в одну точку, тонкой струйкой. Лить можно по опущенной в форму наклонной палочке

Производственное использование эпоксидки

Перманентное появление новых химсоставов существенно расширяет сферы использования эпоксидки. С ее помощью теперь стало возможным не только склеивать большие по площади предметы, но и изготавливать из нее замену для металлических деталей в разных конструкциях, что значительно снизит и себестоимость и вес изделия.

К главным областям применения можно отнести:

• Изготовление композитных объектов. Подобным образом изготавливают стеклопластик, углепластик, пропитывая смолой синтетическую ткань. После данные материалы могут активно применяться в объектно-ориентированном моделировании, при создании машин, самолетов, судов, ракет.
• Производство мебели. Это могут быть как обычные варианты (например, кухонные столешницы), так и настоящий эксклюзив бытового декора (слэб-столы и столешницы, искусственные реки и водопады и т.п.)
• Изготовление гидроизоляционных/электроизолирующих материалов. Смола выступает диэлектриком, к тому же влагонепроницаема.
• Изготовление бижутерии и ювелирные работы. Украшения из смолы прекрасно смотрятся и отличаются дешевой стоимостью.
• Ремонтно-монтажные работы. С помощью смолы можно обработать потрескавшуюся столешницу, обновить пол, починить маломерное судно (течь в рыбацкой деревянной лодке), подлатать кузов автомобиля и т. д.

Работать со смолой в много раз проще, нежели с керамикой/металлом.

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 > Известный эпоксидный клей марки Момент и его разновидности

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.