Разновидности, свойства и сфера применения эпоксидных смол

Соблюдение техники безопасности

Эпоксидная смола становится безвредной для человека только после полного процесса полимеризации. До этого момента она выделяет токсичные испарения. Поэтому работа с ней требует выполнения техники безопасности. Заключается она в следующем:

1. Защита органов дыхания. Используется маска-респиратор. Лучше использовать специальные маски со встроенным в них фильтром с возможностью изоляции органики.
2. Кожа. При попадании на кожу смолистого вещества начинается развитие серьезной аллергической реакции. Чтобы минимизировать такой риск, при работе используйте защитные перчатки (лучше брать на латексной основе, чтобы смолы не прилипала) и рабочую одежду с длинными рукавами.
3. Волосы также стоит убрать и спрятать под шапочкой. Если волосок случайно окажется в массе, то после отвердевания изделие будет выглядеть не особенно привлекательно.
4. Также следует защитить и рабочую поверхность стола. Для этого используется полиэтиленовая пленка. Эпоксидная смола не может склеивать полиэтилен, поэтому именно его стоит применить для защиты рабочего стола.

Основные функции отвердителя-катализатора для эпоксидки

Если привычные грунтовки, различные лакокрасочные изделия отвердевают после испарения имеющейся в составе жидкости, то эпоксидная смола отвердевает лишь при добавлении к ней отвердителя. Именно поэтому эпоксидку относят к двухкомпонентным составам.

Для работы с эпоксидной смолой обязательно требуется отвердитель

В состав отвердителя для эпоксидной смолы входят различные кислотные составляющие ангидриты, а также амины и диамины

Очень важно в процессе работ добавлять строго заданное количество ускорителя. Именно точность пропорций и определяет будущие свойства эпоксидки:

• период затвердевания;
• уровень прозрачности;
• долговечность;
• однородность состава;
• твердость массы.

Только верное соотношение катализатора и смолы создает высококачественный термоактивный состав. С такими заявленными качествами, как влагостойкость, высокая адгезия, прочность к повреждениям, малая усадка и безупречность итоговой формы-конструкции.

С чем можно комбинировать эпоксидную смолу

Эпоксидные составы используют с тканными материалами для усиления прочности сцепления в условиях жесткой эксплуатации, но высокая стоимость ограничивает их широкое применение.

Возможна комбинация эпоксидной смолы с другими видами смол, например, с полиэфирными. Главное правило при комбинации разных видов смол – они не должны контактировать в жидком и неотвержденном виде. Жидкую эпоксидную смолу наносят поверх застывшего полиэфирного слоя. При обратном комбинировании полиэфирная смола на эпоксидном покрытии держится плохо. Если необходима именно такая последовательность нанесения, то отвержденную эпоксидную поверхность зачищают наждачной бумагой или протирают растворителем. Это позволит добиться максимально возможной адгезии.

Эпоксидка: что это такое

Двухкомпонентная эпоксидная смола представляет синтетическо-химический олигомер, включающий в основу различные эпоксидные подгруппы. Под влиянием катализатора (отвердителя) олигомер начинает активно образовывать полимеры. Происходит процесс полимеризации с образованием тепла, по окончании которого эпоксидка отвердевает и проявляет все заявленные качества.

Эпоксидная смола популярна из-за своей прочности

Сфера использования эпоксидки

Применение эпоксидной смолы отличается широким спектром. Этот материал активно используют в различных сферах. Например:

• в машиностроении;
• при изготовлении стекловолокна и стеклоткани;
• в производстве приборов электротехники;
• при монтаже (в том числе и гидроизоляции стен бассейна);
• в лакокрасочной индустрии;
• в автомобилестроении.

В промышленности используется тип эпоксидки, относящийся к конструкционному. Но и домашние мастера, дизайнеры, творческие люди охотно расскажут, для чего нужна эпоксидка. Такой вид смолы, как ювелирная (или декоративная) получил широкое применение и в творчестве. С его помощью создают оригинальные и эксклюзивные сувениры, украшения и различные бытовые предметы.

Разновидности смол

Любой состав эпоксидной смолы – это сочетание двух компонентов: основной массы и отвердителя-катализатора. В зависимости от особенностей этих составляющих, все эпоксидки подразделяются на две крупные группы: холодного и теплового отвердения. Также отмечаются и следующие виды эпоксидок:

1. Эпоксидно-диановые. Используются в бытовом хозяйстве и строительстве (при заливке-монтаже полов, изготовлении герметиков, пропиток, клеевых субстанций). Из подобного материала изготавливают различные защитные и пластиковые покрытия.
2. Эпоксидно-диановые для изготовления лакокрасок. Такие вещества применяют для производства различных красок, лаков. Эпоксидная основа придает лакокрасочным веществам особую прочность и стойкость.
3. Эпоксидно-модифицированные. Включаются в состав различных компаундов на основе эпоксидки. Их применяют при ремонте и монтаже трубопроводов и полов.
4. Эпоксидки спецназначения. Особые свойства эпоксидной смолы такой категории позволяют эксплуатировать ее в агрессивных условиях.

Основные технические характеристики

По своему внешнему виду субстанция напоминает тягучий мед, желтоватый, оранжевый, коричневатый или полностью прозрачный. При включении в состав различных наполнителей эпоксидка приобретает любой иной окрас. Основные свойства и характеристики такого вещества следующие:

• стойкость к галогенам и щелочам;
• повышенная степень адгезии (практически ко всем материалам);
• отличная износостойкость и долгий период эксплуатации, даже при полной влажности и негативных проявлениях среды;
• хорошие гидроизоляционные показатели.

Смола может приобретать различные оттенки при добавлении красителей

Как правильно пользоваться эпоксидным клеем

Поверхности, предназначенные для прочного соединения, предварительно зачищают и обезжиривают. Причем в обязательном порядке обработке подвергают глянцевые и гладкие материалы. Чтобы улучшить будущую адгезию, такие поверхности обрабатывают мелкой наждачкой для создания требуемой шероховатости. После окончания предварительной подготовки на рабочие участки наносится тонкий слой эпоксидки (его высота должна составлять 1–1,5 мм).

Появившиеся клеевые излишки необходимо сразу убрать сухой тряпочкой. Склеенные поверхности нужно зафиксировать (для прочности можно обмотать веревкой или прижать струбцинами). Спустя сутки дополнительные приспособления убирают, а изделие оставляют до полной полимеризации клея. При желании можно поместить изделие в духовку и подержать его там 1–2 часа при температуре не выше +80⁰С.

При работе со смолой соблюдайте меры предосторожности

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.

Что такое отвердитель

Эпоксидный состав включает два компонента. При смешивании они вступают в реакцию полимеризации. Полимеризирующий компонент называется отвердителем.

Путем различного комбинирования смол и отвердителей получаются самые разнообразные эпоксидные композиции.

В качестве отверждающих агентов используют фенолы, третичные амины и их аналоги. Соотношение эпоксидной смолы и отвердителя имеет широкие пределы и зависит от ее состава.  Эпоксидная смола — это реактопласт, реакция взаимодействия эпоксидной смолы с отверждающим агентом является необратимой, это значит, что застывшая смола не растворяется и не расплавляется как термопласт.

Средства для творчества

Эпоксидная смола позволяет изготовить оригинальные украшения. В продаже есть специальные виды смол – они отличаются кристальной прозрачностью. Но их стоимость, особенно импортного производства, высокая. Рукодельницы нашли ряд замен эпоксидке, но использовать их можно не всегда. Вот они:

1. Гель-лак для наращивания ногтей. Особенно хорош материал для покрытия изделий, а также заливки форм с небольшой толщиной слоя. Качество итогового продукта будет отличным. Чтобы высушить, изделие выдерживают под УФ-лампой для гель-лака. Приобретать следует финишное средство, так как базовое остается липким даже после сушки.
2. Силикат натрия. Это «жидкое стекло», которое идеально подходит для аллергиков. Средство сохнет за 3 часа, иногда после сушки липнет. Но при правильном нанесении и полноценном выжидании времени полимеризации результат порадует. На поверхности изделия появится красивый глянец.

Преимущества гель-лака высоки в плане скорости работы. Эпоксидке надо 1-2 суток для сушки, а гель-лак сохнет за несколько минут. Но по прочности материал уступает смоле, при механическом воздействии на нем образуются царапины, сколы, ямки. Зато убрать пузырьки из гель-лака намного проще, и коррекция готового украшения займет минимум времени.

Что касается «жидкого стекла», то есть своя специфика нанесения средства. Изделие покрывают тонким слоем, через сутки протирают спиртом против липкости. Далее можно наносить еще один слой, потолще. Лучше всего силикат натрия схватывается с обычным стеклом.

Технологический процесс изготовления эпоксидной смолы

В реактор из нержавеющей стали с пароводяной рубашкой и мешалкой загружают эпихлоргидрин и нагревают до 40–50 °С. При работающей мешалке постепенно вводят дифенилолпропан. После растворения дифенилолпропана и получения однородного раствора тонкой струей из мерника добавляют раствор едкого натра и при 60–70 °С проводят процесс конденсации, который продолжается 1,5–2 ч. Все это время мешалка должна работать. После этого выключают обогрев аппарата, загружают воду, продолжая перемешивание. После прекращения перемешивания образовавшейся смоле дают отстояться. Разделение слоев происходит быстрее при 40–50 °С. Отстоявшийся водный слой (сверху) отделяют, а оставшуюся смолу промывают теплой водой при 40–50 °С. Количество воды определяется по объему (обычно двух-, трехкратное). Промывка (перемешивание, отстаивание с последующим отделением водного слоя) продолжается до полного удаления поваренной соли, образовавшейся при реакции. Промывка контролируется пробой (промывных вод) на присутствие хлора и щелочи.

Сушка смолы производится в том же аппарате. Для этого смолу нагревают до 40–50 °С, подключают холодильник по прямой схеме (с вакуумом) и сушат до прекращения конденсации воды в холодильнике и вспенивания смолы. Сушку смолы производят и без вакуума — при атмосферном давлении и температуре около 120 °С. Сушка смолы продолжается до получения прозрачной пробы смолы при 20–25 °С. Готовая смола сливается в алюминиевую тару.

В зависимости от молярного соотношения исходных компонентов конечные продукты могут быть жидкими, вязкими и твердыми.

В связи с тем, что промывку жидкой (низкомолекулярной) смолы производить значительно легче, чем вязкой (высокомолекулярной), сначала получают низкомолекулярные смолы, которые затем сплавляют с необходимым по расчету количеством дифенилолпропана и при этом получают необходимые высокомолекулярные смолы.

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.

Как выбрать хорошую эпоксидку?

Для этого доверяйте известным маркам. Не покупайте малоизвестные составы, так как они могут оказаться подделкой.

Не “ведитесь” на подозрительно низкие цены, поскольку в этом часто также скрывается подвох. Обычно неестественно выгодные предложения – обман.

Сертификаты качества

Такие составы должны соответствовать государственным стандартам. Не поленитесь попросить у продавца сертификацию, чтобы точно знать, что перед вами оригинальный продукт.

Перед покупкой ЭД 20 в Москве внимательно осмотрите упаковку. Удостоверьтесь в том, что ее перевозили и хранили правильно. При малейших дефектах на упаковочном материале не рискуйте. Лучше выберите другой товар.

Популярные марки

Реализуется огромное количество смол разных производителей — «Новол» (Novol), «Эпоксимакс», «Момент» («Хенкель»), «Химпром», «Химизоляция», «Мила Групп», «Югреактив», «Эпитал», «Экованна», «Леонардо» (смолы для творчества) и многие другие. Ниже приведены известные марки эпоксидки:

1. Наливной состав EPS 2106. Двухкомпонентное окрашенное средство для финишных, выравнивающих покрытий на бетон либо как самостоятельное покрытие.
2. «Арт-Массив» и «АРТ-ЭКО». Низковязкие составы на основе модифицированной смолы и отвердителей, применяются для покрытия дерева, камня, металла. Позволяют делать красивые 3D-полы.
3. «Мастер» МК ХТ-116А. Позволяет заливать заранее подготовленные формы, включается в защитные смеси для бетона, дерева, металла. Придает изделиям неповторимый блеск.
4. «Артлайн Кристалл Эпокси» (Artline Crystal Epoxy). Средство идеально для создания поделок, бижутерии, иных видов рукоделия и творчества.
5. «Этал Оптик» («Этал Optic»). Двухкомпонентное средство для литья столешниц, диорам, моделей, малых скульптурных форм.
6. Pebeo Crystal Resin Gedeo. Это прозрачная смола для хобби и творчества, имеет невысокую стоимость и продается в удобных малых упаковках.
7. Linkuid 3D OPTI. Заливочный оптический прозрачный материал, на его основе делают брелоки, бижутерию, сувениры, 3D-полы, столешницы.
8. Crystal 9 и Crystal 7. Очень вязкие смолы, применяются для создания изделий с линзой или высоким куполом, обладают повышенной твердостью.

Смола EpoxAcast 690

1. Gold Glass от Poly Max. Специальная смола для бижутерии, реализуется в малых и больших упаковках (до 13,5 кг).
2. «Витахим» KER 828. Используется в радиоэлектронике, электротехнике, на ее основе делают заливочные и пропиточные компаунды.
3. LIQUID GLASS. Эпоксидка в упаковке 150 мл для поделок, творчества, изготовления ювелирных украшений.
4. Стекловидный лак Cernit. Представляет собой жидкую смолу в комплекте с отвердителем, рекомендуется для создания защитных покрытий на дереве, металле.
5. «Эпоксидная смола L». Это прозрачная смола для тюнинга, также годится для отделки карбоном деталей авто и мотоциклов.
6. Epidian 601. Предназначается для литья полов, труб, емкостей, создания композитов.
7. YD 128. Применяется для приготовления эпоксидных компаундов, клеев, герметиков.
8. Epoxacast 690. Данная абсолютно прозрачная смола предназначена для рукоделия и хобби, творчества.
9. EpoxyMax Decor. Средство для декоративных работ, отлично комбинируется с крошкой мрамора, кварца, гранита.
10. Компаунд К-153. Применяется для герметизации электротехнических изделий, а также деталей, регулярно подвергающихся ударным, вибрационным нагрузкам.

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 пользуется спросом из-за разнообразных вариантов применения.

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 является отличным вариантом. 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.

Стол покрытый эпоксидной смолой

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 потребители 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.

Правила безопасности при работе с эпоксидными составами

Первым и главным условием становится обеспечение личной защиты при работе со смолами

То есть, важно использовать необходимые средства безопасности:

1. Респиратор. Производители советуют пользоваться респираторами марки РУ-60М, противогазового направления со встроенными фильтрами А-класса. Угольные РПГ-67 также хороши, но обладают слишком маленьким сроком защитного действия. Также подходящими становятся и атмосферные маски-респираторы типа Р-34 и Р-30, они имеют кислородные специализированные патроны и созданы для подземной работы при условиях, где возможен прорыв вредных газов.
2. Защитное покрытие (одежда). Является актуальным и необходимым при заливке эпоксидкой больших площадей (например, при монтаже заливных полов или столешниц).
3. Очки. Даже капля смолы, попав на слизистую глаза, может привести к необратимым последствиям. Поэтому защита глаз является обязательной.

При работе со смолой нужно соблюдать осторожность