Эпоксидная смола свойства и применение: Свойства и применение эпоксидных смол

Эпоксидная смола применение | Айори

1. Главная
2. Статьи
4. Эпоксидная смола применение

Эпоксидная смола имеет достаточно большую область применения. Чаще всего эпоксидную смолу применяют в качестве эпоксидного клея, а также пропиточного материала. Из эпоксидной смолы изготавливают: различные виды посвоим характеристиками клея и пластмассы, электроизоляционные лаки. Эпоксидная смола не впитывает и не пропускает влагу, так же она не вступает в реакцию с водой, она не гниет, на ней не образуется грибок. Потому используется как герметик в бассейнах, в качестве гидроизоляции стен в сырых помещениях, таких как подвалы.

Однако нужно учесть, что эпоксидная смола достаточно ядовита, чтобы нанести вред здоровью потому применение эпоксидного клея для склеивания посуды не возможно.

Материализготовленные на основе эпоксидной смолы получил широкое применение в различных отраслях промышленности от авиастроения и автомобилестроения до создания бронежилетов. Из материала, созданного на основе эпоксидной смолы, изготавливаются: лодки и другие плавательные средства. Композит на основе эпоксидной смолы нашел свое применение в ракетостроении. Эпоксидная смола хорошо подходит в качестве герметика. Такой герметик применяется в различных электрических приборах для заливки микросхем и плат. Так же эпоксидная смола получила широкое применение в строительстве.

Эпоксидная смола это простой и не дорогостоящий способ получить в бытовых условиях продукцию из стекловолокнита. Готовую продукцию можнополучитьзалив смолу в заранее подготовленную форму, также возможна обработка уже отвердевшей смолы: разрез, шлифовка.

Необходимо не забывать, что эпоксидная смола достаточно ядовита. При обработке изделия следует защитить органы дыхания, используя респиратор, а также позаботиться о своих глазах надев защитные очки.

Из смолы изготавливают предметы интерьера, сувенирную продукцию и даже мудштуки.

Эпоксидная смола имеет прозрачную текстуру для придания ей окраски или увеличения объема использую наполнители. Наполнители могут быть самые разнообразные от специальных: таких как мел, гипс, цемент и древесная крошка, графитовый порошок, тальк, алюминиевая пудра и двуокись титана до обычного песка и опилок. Однако что касается последних двух наполнителей (опилки и песок). Опилки не имеют однородности, а песок слишком тяжелый и также как опилки может содержать инородные предметы, потому для получения однородного наполнителя (если это важно) песок потребуется просеять. Также не следует забывать, что эпоксидная смола не любит воды, потому все наполнители должны быть сухими. Потому такие наполнители как опилки, мел, и песок лучше всего просушить перед применением.

Процентное соотношение смолы и наполнителя выбирается исходя из желаемого результата. Рекомендуется добавлять не более 40% наполнителя, в таком соотношении удастся получить пластик с положенными ему свойствами и снизить расход эпоксидной смолы.

Использование эпоксидной смолы в быту как правило не вызывает сложностей. Доступность этого материала сделало его широко применяемым в быту, ремонте изготовлении различной продукции применяемой в различных направлениях и условиях использования.

 

Купить эпоксидную смолу можно как в интернет-магазине, так и в обычном строительном магазине. Как правило, эпоксидная смола продается в комплекте с отвердителем. Без отвердителя эпоксидная смола это вязкая субстанция, которая только после вступления в реакцию с отвердителем переходит в твердое состояние. После затвердения смолы обратный процесс невозможен, полученную продукцию можно только подвергнуть дополнительной обработке. До затвердевания в смолу можно ввести различные наполнители и красители.

Эпоксидная смола ЭД-20 – свойства, технические характеристики, инструкция по применению

Эпоксидные смолы – универсальный олигомерный материал, применяющийся для производства компаундов, композитов, а также для заливки различных поверхностей и изготовления клея, герметика. Благодаря уникальному сочетанию полезных свойств эпоксидка пригодится и в промышленности, и в быту. Из всего многообразия продуктов выделяется эпоксидная смола ЭД-20 – недорогое средство высокого качества.

Содержание:

• Свойства смолы ЭД-20 и применение
• Технические параметры
• Аналоги материала
• ЭД-8
• ЭД-16
• ЭД-22
• Э-40
• org/ListItem»> Инструкция по использованию ЭД-20
• Подготовка смолы
• Использование пластификатора
• Пластификатор ДБФ
• Пластификаторы ДЭГ 1 и ТЭГ 1
• Использование отвердителя
• ПЭПА, ТЭТА и ДЭТА
• ЭТАЛ 45М
• Жизнеспособность эпоксидки
• org/ListItem»> Разное качество склеивания
• Упаковка, хранение и транспортировка
• Безопасность ЭД-20

Свойства смолы ЭД-20 и применение

Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 – прозрачная вязкая жидкость желтого, коричневатого цвета без механических примесей, включений. Она представляет собой плавкий реакционноспособный продукт на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина. Производитель смолы данной марки – ФКП Завод им. Свердлова, также ее выпускает ряд иных компаний. Средняя массовая доля эпоксидных групп в смоле равна 20%, отсюда и обозначение материала.

ЭД-20 комбинируется с разными отвердителями, в некоторых случаях требуется добавление пластификаторов (для уменьшения жесткости готового изделия). Отверждение возможно холодным и горячим способом (при комнатной или повышенной температуре), для этого процесса не требуется прессовое и термическое оборудование. Свойства ЭД-20 таковы:

• высокая плотность, беспористость готового продукта;
• отличная твердость, стойкость к механическому повреждению, агрессивной среде, влиянию влаги;
• термостойкость;
• диэлектрические и противокоррозионные способности;
• хорошая адгезия с пластиком, металлом, стеклом, керамикой, деревом, кевларом, углеволокном и многими другими материалами;
• легкость в работе;
• малая усадка, низкий удельный вес.

Эпоксидка имеет широкое применение в разных сферах народного хозяйства. Ее используют для ремонта электротехники, компьютеров, радиоэлектроники, деталей и корпусов яхт, лодок, катеров, для производства мебели – столов, стульев.

При помощи ЭД-20 делают красивые столешницы, галантерею, изделия для ванной. Материал хорошо подходит для строительства, машиностроения, авиационной промышленности, приборостроения. Его использование для покрытия стен, создания наливных полов помогает в самых смелых дизайнерских решениях.

ЭД-20 входит в состав различных лакокрасочных материалов – грунтовок, пропиточных лаков, эмалей, заливочных смесей. На основе эпоксидки делают армированный пластик, стеклопластик, стекловолокно.

к содержанию ↑

Технические параметры

Время желатинизации эпоксидки составляет 8 часов, а период полного отверждения равен 24 часам. В описании высшего сорта материала указаны следующие технические характеристики:

• плотность при холодном отверждении – 1110–1230 кг м3, при горячем отверждении – 1200–1270;
• массовая доля ионов хлора – 0,001%, омыляемого хлора – 0,3%;
• массовая доля гидроксильных групп – 1,7%, летучих веществ – 0,2%;
• вязкость динамическая – 13–20 ПА/секунду;
• температурный режим для размягчения – до 60 градусов.

к содержанию ↑

Аналоги материала

По входящим в состав компонентам, свойствам и применению есть ряд аналогичных эпоксидных смол из групп ЭД, ТЭГ, КДА. При необходимости ими можно заменить ЭД-20. Ниже приведены самые известные смолы.

ЭД-8

Эпоксидка ЭД-8 производится согласно ГОСТ 10587-84. Она представляет собой растворимый плавкий олигомерный продукт из тех же веществ, что и ЭД-20 (дифенилолпропан и эпихлоргидрин). Смола широко применяется в авиационной, судостроительной, машиностроительной промышленности, при изготовлении лакокрасочных материалов, на стройке, в ремонте техники, электроники. Эпоксидка служит и как связующий компонент для армированного пластика.

По физико-химическим показателям ЭД-8 также мало отличается от ЭД-20. Содержание ионов хлора и омыляемого хлора аналогичное, зато гидроксильные группы в массе не обнаруживаются. Вязкость и температура размягчения такие же. Основное отличие – в массовой доле эпоксидных групп (8%) и времени желатинизации (3 часа).

к содержанию ↑

ЭД-16

Эпоксидная смола ЭД-16 имеет те же свойства и применение, но включает иное число эпоксидных групп – около 16%. Вязкость продукта меньше, чем у ЭД-20, следовательно, желатинизация происходит быстрее (примерно 4 часа). Средство отличается высокими прочностными показателями клеевого шва, но в нем более высокое количество хлора.

к содержанию ↑

ЭД-22

Еще одна эпоксидка на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана, доля эпоксидных групп – 22%. Смола ЭД-22 среди особенностей имеет более высокое время желатинизации – 18 часов, при этом динамическая вязкость составляет 8–12 ПА/секунду.

Э-40

Технология изготовления эпоксидки Э-40 несколько отличается от создания материалов марки ЭД. Продукт получают путем конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана в щелочной среде с добавлением растворителя толуола. Средство можно переводить в неплавкое состояние путем применения отвердителей – поликарбоновых кислот, их ангидридов, полиаминов.

Сфера применения материала – приготовление эмалей, обладающих высокими защитными свойствами, а также создание лаков и шпаклевок. Кроме того, Э-40 выступает как полуфабрикат для изготовления других эпоксидных смол, клеев и компаундов для заливки. Смола обладает высокой пластичностью, влагостойкостью, в полимеризованном виде не реагирует на действие умеренно агрессивных кислот, щелочей.

к содержанию ↑

Инструкция по использованию ЭД-20

Результат смешивания смолы и отвердителя будет сильно зависеть от их пропорции, условий окружающей среды, качества подготовки тары и ряда индивидуальных факторов. Инструкция по применению не всегда пошаговая, в ней обычно указываются лишь точные соотношения компонентов и основные требования к процессу полимеризации. Рекомендуется вначале купить указанный производителем жидкий отвердитель (если он не идет в комплекте) и смешать его со смолой в самых минимальных дозировках. Это позволит увидеть результат и сделать выводы о правильности пропорций.

Смешивание смолы в небольших объемах трудностей не представляет. Для этой цели идеально подходит технология холодного отверждения, когда все работы проводятся при комнатных температурах. Перед смешиванием эпоксидки в большом объеме придется подготовить посуду для нагревания смолы, так как применяется способ горячего отверждения. Эпоксидку греют на водяной бане до температуры 50–55 градусов, после чего производят дальнейшие работы в ускоренном режиме.

Важно учесть, что после добавления отвердителя реакция полимеризации является необратимой, остановить ее невозможно, есть шанс лишь немного замедлить снижением температуры окружающей среды. Неправильно выполненные действия приведут к порче порции эпоксидки, поэтому все расчеты должны быть произведены заранее.

к содержанию ↑

Подготовка смолы

Для холодного отверждения никакой особенной подготовки материала не требуется. Для горячего способа и ускорения пропитки (заливки) рекомендуется нагревать отмерянную порцию средства. Для этого устанавливают водяную баню, располагают на ней емкость с эпоксидной смолой. Важно следить, чтобы ни капли воды не проникло в массу, это испортит ее. Также нельзя перегревать материал, реакция пойдет слишком быстро, а доведение до кипения приведет смолу в негодность. Оптимальным будет нагрев до 55 градусов или меньше. Можно и вовсе опустить емкость с материалом в посуду с горячей водой, дать постоять без кипячения воды. Периодически перемешивать массу для равномерности нагрева.

При хранении или превышении срока годности эпоксидка способна кристаллизоваться. Надо убедиться, что в ней нет кристаллов, мутностей, в противном случае ее подогревают до +40 градусов с интенсивным перемешиванием. Это поможет вернуть материалу прозрачность.

к содержанию ↑

Использование пластификатора

Добавление ряда компонентов поможет пластифицировать эпоксидную смолу. Зачем это нужно? Если изделие в будущем должно выдерживать высокие ударные или иные механические нагрузки, усилие на излом с использованием рычага, его упругость надо повысить. Добавление специальных пластификаторов позволяет частично гасить такие нагрузки. Также их введение рекомендуется для усиления эластичности швов, если эпоксидка будет применяться для склеивания и заливки.

к содержанию ↑

Пластификатор ДБФ

Дибутилфталат, или ДБФ – самый популярный пластификатор для эпоксидки, его добавляют в малом количестве – до 2–5% от общего объема. Средство способно защитить изделия от растрескивания при морозах, ударах. Особенно показано вводить ДБФ при использовании отвердителей ПЭПА и ТЭТА. Если же используется отвердитель Этал 45М, добавления пластификатора не требуется. Недостатком ДБФ можно назвать сложное соединение со смолой, поэтому приходится применять долгое перемешивание с нагревом.

к содержанию ↑

Пластификаторы ДЭГ 1 и ТЭГ 1

Диэтиленгликоль, или ДЭГ 1, сам по себе является эпоксидкой, при этом годится для разбавления основной массы в качестве пластификатора. Рабочая концентрация для ЭД-20 составляет 3–10% – чем больше средства добавлено, тем более смола будет напоминать резину. ДЭГ-1 легко соединяется с эпоксидкой, его намного проще применять, если неважна бесцветность. Из-за оранжевого оттенка данный пластификатор подходит не в каждом случае.

ТЭГ 1 по свойствам и применению схож с ДЭГ 1, но чуть более вязкий по консистенции, имеет коричневый или желтый цвет. Основное отличие в составе – вместо диэтиленгликоля в ТЭГ 1 присутствует триэтиленгликоль.

к содержанию ↑

Использование отвердителя

Отвердитель – полноценный участник химической реакции полимеризации эпоксидной смолы. Он вводится в массу после добавления пластификаторов. Для снижения риска закипания эпоксидки ее температура в момент смешивания с отвердителем должна составлять не более 30–40 градусов.

Обычно вводят 1 часть отвердителя на 10 частей смолы, но пропорции будут зависеть от потребностей, типа готового изделия. В ряде случаев достаточно соотношения 20:1, а иногда, напротив, требуется 5:1. Отвердитель добавляют в основную массу очень медленно, поскольку запуск тепловой реакции может вызвать перегрев и порчу смолы. Быстрое вливание обычно вызывает лавинообразный процесс, когда масса перегревается и мгновенно застывает. К тем же последствиям могут привести слишком большое количество отвердителя, высокая начальная температура эпоксидки.

к содержанию ↑

ПЭПА, ТЭТА и ДЭТА

Полиэтиленполиамин, или ПЭПА, – недорогой и очень популярный отвердитель, он работает при комнатной или пониженной температуре, не требует нагревания исходной массы. ПЭПА не снижает своих свойств даже при повышенной влажности. Он имеет желтый, коричневый цвет, иногда чуть зеленоватый, в его основе – этиленовые амины. Оптимальное количество для добавления в эпоксидку – 13,7%, важно войти в диапазон 10–15%.

Триэтилентетрамин ТЭТА – еще один известный традиционный отвердитель, позволяет готовить смолу при температурах +15…+25 градусов. К минусам можно отнести едкий запах, токсичность вещества. Оно требует строжайшего соблюдения пропорций (для ПЭПА это не так важно).

Отвердитель ДЭТА относится к этой же группе веществ для холодной полимеризации эпоксидных смол. Отличительной чертой является схватывание из воздуха влаги и углерода, поэтому хранить его надо плотно закрытым. Средство отверждает смолы за 1,5 часа.

к содержанию ↑

ЭТАЛ 45М

Этот универсальный отвердитель обладает «заданной пластичностью», поэтому не требует введения пластификаторов. Его консистенция близка к самой смоле ЭД-20, перемешивание будет легким. Температурная реакция от добавления Этал 45М менее бурная, к тому же он не токсичен, не вызывает аллергии, без неприятного запаха.

к содержанию ↑

Жизнеспособность эпоксидки

Временем жизни называют промежуток времени, в который сохраняется жидкое или вязкое состояние массы после введения отвердителя. В этот период эпоксидка пригодна к работе. У разных смол жизнеспособность различная, как и у отвердителей. Обычно этот показатель составляет 30–60 минут.

При добавлении ПЭПА в ЭД-20 время жизни равно 30–50 минут и зависит от температуры, количества отвердителя. Полная полимеризация длится от 24 часов до нескольких суток. Для Этал 45М жизнеспособность в 3 раза больше, а полная полимеризация такая же, что удобно для мастера.

к содержанию ↑

Разное качество склеивания

Качество эпоксидки может различаться в зависимости от марки отвердителя, пластификатора. Чем более дорогие и эффективные добавки применяются, тем больше готовое изделие будет соответствовать требованиям. Поэтому не стоит экономить и покупать самые дешевые наполнители.

Упаковка, хранение и транспортировка

Эпоксидную смолу упаковывают в тару по 50–220 кг (барабаны), а также в канистры, пластиковые емкости от 0,5 кг и более. Транспортируют средство на крытом транспорте. Допускается хранение материала при температуре +15…+40 градусов, плотно закрытым, вдали от солнечных лучей. Нельзя хранить его рядом с кислотами и окислителями.

Безопасность ЭД-20

Работы с данным средством должны проводиться в хорошо проветриваемом помещении или при наличии качественной вентиляции. Для защиты следует применять респиратор, очки, перчатки, плотную одежду или фартук. ЭД-20 не взрывоопасна, но при попадании в огонь горит.

Степень опасности смолы характерна для веществ 2-го класса воздействия на организм человека. При попадании на кожу часто возникают аллергические реакции, дерматиты. Пораженное место надо обмыть с мылом, протереть спиртом, после смазать вазелином, касторовым маслом.

Типы, применение, свойства и химическая структура

Что такое реактопласт?

Что такое реактопласт?

Термореактивная смола или термореактивная смола представляет собой полимер, который отверждается или принимает твердую форму с использованием таких методов отверждения, как тепло или излучение. Процесс отверждения является необратимым, поскольку в нем образуется полимерная сеть, сшитая ковалентными химическими связями.

При нагревании, в отличие от термопластов, реактопласты остаются твердыми до тех пор, пока температура не достигнет точки, при которой реактопласты начинают разлагаться.

Фенольные смолы, аминосмолы, полиэфирные смолы, силиконовые смолы, эпоксидные смолы и полиуретаны (полиэфиры, виниловые эфиры, эпоксидные смолы, бисмалеимиды, цианатные эфиры, полиимиды и фенольные смолы) являются несколькими примерами термореактивных смол.

Среди них эпоксиды или эпоксидные смолы являются одними из наиболее распространенных и широко используемых термореактивных материалов сегодня в конструкционных и специальных композитных материалах. Благодаря своей высокой прочности и жесткости (из-за высокой степени сшивки) эпоксидные термореактивные смолы могут быть адаптированы практически для любого применения.

Но что делает эпоксидную смолу универсальной смолой для этих применений? Давайте узнаем об этом подробнее…

Что делает эпоксидную смолу универсальной?

Что делает эпоксидную смолу универсальной?

Термин «эпоксидная смола», «эпоксидная смола» или «эпоксид» (Европа), α-эпоксидная смола, 1,2-эпоксидная смола и т. д. относится к широкой группе реакционноспособных соединений, которые характеризуются наличие оксиранового или эпоксидного кольца. Это представлено трехчленным кольцом, содержащим атом кислорода, который связан с двумя атомами углерода, уже объединенными каким-либо другим образом.

Следовательно, наличие этой функциональной группы определяет молекулу как эпоксидную, где молекулярная основа может широко варьироваться, что приводит к различным классам эпоксидных смол. И они успешны, потому что предлагают разнообразие молекулярной структуры, которую можно получить с помощью одного и того же химического метода.

Кроме того, эпоксидные смолы можно комбинировать с различными отвердителями и модификаторами для достижения свойств, необходимых для конкретного применения.

Учебное пособие по часам: как выбрать лучший отвердитель для эпоксидных систем

Эпоксидные смолы обычно образуются реакцией соединений, содержащих не менее двух активных атомов водорода (полифенольные соединения, диамины, аминофенолы, гетероциклические имиды и амиды, алифатические диолы и т.

д.) и эпихлоргидрина.

Синтез диглицидилового эфира бисфенола А (ДГЭБА), наиболее широко используемого мономера эпоксидной смолы:

Синтез эпоксидного мономера из бисфенола А и эпихлоргидрина

Оксирановая группа эпоксидного мономера реагирует с различными отвердителями, такими как алифатические амины, ароматические амины, фенолы, тиолы, полиамиды, амидоамины, ангидриды, тиолы, кислоты и другие подходящие соединения, раскрывающие цикл; формирование жестких термореактивных изделий. Отвержденные эпоксидные смолы являются хрупкими по своей природе из-за высокой степени сшивки, и они способствуют ослаблению ударной вязкости эпоксидной смолы и других соответствующих свойств.

Следовательно, модификация эпоксидных мономеров необходима для улучшения их гибкости и ударной вязкости, а также термических свойств.

Три основных класса эпоксидных смол, используемых в композитах :

• Фенольные глицидиловые эфиры
• Ароматические глицидиламины и
• Циклоалифатические соединения

Фенольные глицидиловые эфиры

Образуются в результате реакции конденсации эпихлоргидрина с фенольной группой. Строение фенолсодержащей молекулы, количество фенольных колец отличают разные типы эпоксидных смол. Как показано выше, ДГЭБА (диглицидиловый эфир бисфенола-А) является одной из наиболее широко используемых сегодня эпоксидных смол.

Изменение соотношения эпихлоргидрина и BPA во время производства может привести к образованию высокомолекулярных смол. Эта HMW увеличивает вязкость, и, следовательно, эти смолы являются твердыми при комнатной температуре. Другие разновидности этого класса включают гидрированные эпоксидные смолы на основе бисфенола-А, бромированные смолы, полученные из тетрабромбисфенола-А, диглицидиловый эфир бисфенола-F, диглицидиловый эфир бисфенола-Н, диглицидиловый эфир бисфенола-S и т. д. Бромированные смолы являются антипиренами. и в основном используются в электротехнике. Кроме того, DGEBH демонстрирует многообещающую устойчивость к атмосферным воздействиям, а DGEBS используется для получения термостойкой эпоксидной смолы.

Новолаки фенола и крезола представляют собой еще два типа ароматических глицидиловых эфиров. Они производятся путем объединения фенола или крезола с формальдегидом, образуя полифенол. Этот полифенол впоследствии реагирует с эпихлоргидрином с образованием эпоксидной смолы с высокой функциональностью и высокой Tg отверждения.

Ароматические глицидиламины

Они образуются реакцией эпихлоргидрина с амином, с ароматическими аминами, пригодными для применения при высоких температурах. Наиболее важной смолой этого класса является тетраглицидилметилендианилин (ТГМДА). 9Смолы 0020 TGDMA обладают превосходными механическими свойствами и высокими температурами стеклования и подходят для передовых композитных аэрокосмических приложений.

TGPAP — триглицидил-п-аминофенол — еще один тип глицидиламина. Он обладает низкой вязкостью при комнатной температуре и поэтому обычно смешивается с другими эпоксидными смолами для изменения текучести или липкости состава без потери Tg.

Другие коммерческие глицидиламины включают диглицидиланилин, тетраглицидилмета-ксилолдиамин. Основным недостатком этого класса является стоимость, которая может быть выше по сравнению со смолами Bis-A.

Циклоалифатические соединения

Циклоалифатические эпоксидные смолы
предназначены для применений, требующих устойчивости к высоким температурам, хороших характеристик электроизоляции и устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Они содержат эпоксидное кольцо, которое находится внутри кольцевой структуры. Составы циклоалифатических эпоксидных смол

используются для изготовления многих конструкционных компонентов, армированных волокном. Составы, включающие эти смолы, могут иметь высокие температуры стеклования в диапазоне 200°C.

Важной и широко используемой циклоалифатической эпоксидной смолой является диглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты и 3,4-эпоксициклогексилметил-3′,4′-эпоксициклогексана.

Диглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты

Основные свойства эпоксидных смол

Основные свойства эпоксидных смол

Ниже мы перечисляем основные свойства эпоксидных смол.

• Высокая прочность
• Низкая усадка
• Отличная адгезия к различным основаниям
• Эффективная электрическая изоляция
• Химическая стойкость и устойчивость к растворителям и
• Низкая стоимость и низкая токсичность

Эпоксидные смолы легко отверждаются и совместимы с большинством оснований. Они имеют тенденцию легко смачивать поверхности, что делает их особенно подходящими для композитных приложений. Эпоксидная смола также используется для модификации некоторых полимеров, таких как полиуретан или ненасыщенные полиэфиры, для улучшения их физических и химических свойств.

Для термореактивных эпоксидных смол:

• Прочность на растяжение от 90 до 120 МПа
• Модуль упругости при растяжении от 3100 до 3800 МПа
• Температуры стеклования (Tg) в диапазоне от 150 до 220 °C

Помимо перечисленных выше свойств, эпоксидные смолы имеют два основных недостатка: их хрупкость и чувствительность к влаге .

Эпоксидные композиты: добавки для повышения эффективности

Эпоксидные композиты: добавки для повышения эффективности

Наполнители также играют важную роль в рецептурах эпоксидных смол. Армирующие волокна, такие как стекло, графит и полиарамид, улучшают механические свойства до такой степени, что эпоксидные смолы можно использовать во многих конструкционных применениях. Другие неармирующие наполнители включают:

• Порошки металлов для улучшения электрической и теплопроводности
• Глинозем для теплопроводности
• Силикагель для снижения затрат и повышения прочности
• Слюда – электрическое сопротивление
• Тальк и карбонат кальция – снижение затрат
• Угольный и графитовый порошки для повышения смазывающей способности

При компаундировании наполненных систем необходимо учитывать некоторые важные факторы, в том числе:

• Объемная доля наполнителя
• Характеристики частиц (размер, доля, площадь поверхности…)
• Соотношение сторон наполнителя
• Прочность и модуль наполнителя
• Адгезия наполнителя к смоле
• Вязкость базовой смолы
• Прочность базового повода

Эпоксидные композиты , армированные наночастицами, также вызвали значительный интерес в промышленности за последние десятилетия. Эти материалы обладают высоким удельным сопротивлением к весу, низкой плотностью и повышенным высоким модулем упругости, что позволяет им конкурировать с некоторыми металлами.

Основной целью армирующих смесей эпоксидных смол является достижение желаемых свойств при сохранении низких затрат. Увеличение содержания наполнителя обычно увеличивает вязкость и затрудняет обработку. Удельный вес обычно увеличивается, хотя некоторые наполнители, такие как полое стекло или фенольные микрошарики, создают синтактические пены со значительно меньшей плотностью.

Другими важными модификаторами, используемыми в рецептурах эпоксидных смол, являются:

Добавки к каучуку – Они используются для повышения гибкости, сопротивления усталости, трещиностойкости, ударной вязкости эпоксидных смол. Жидкие каучуки, наиболее часто используемые в эпоксидных композитах, представляют собой сополимер бутадиена и акрилонитрила с концевыми карбоксильными группами (CTBN). Однако содержание акрилонитрила в каучуке является важным фактором при использовании модификатора каучука. По мере увеличения содержания нитрила в каучуке его растворимость увеличивается, и в конечном итоге размер частиц в отвержденной матрице уменьшается. Нереакционноспособные каучуки не используются в эпоксидных композитах.

Добавки для термопластов – Используются для повышения трещиностойкости эпоксидных смол. В эпоксидных смолах могут растворяться только ТП с относительно низкой молекулярной массой. Обычно используемыми термопластами являются фенокси, полиэфирблокамиды, ПВБ, полисульфон, полиэфирсульфон, полиимид, полиэфиримид, нейлон.

По сравнению с каучуками термопласты являются более эффективными упрочнителями в высокосшитых матрицах и не влияют на Tg и модуль.

Однако высокие нагрузки TP приводят к увеличению чувствительности к растворителям и снижению сопротивления ползучести и усталости.

Огнезащитные составы – добавляются в эпоксидные смолы для придания огнестойкости. Присутствие галогенов и образующих уголь ароматических соединений в эпоксидной смоле на основе отвердителя снижает воспламеняемость.

Цвета и красители . С эпоксидными смолами можно использовать широкий спектр красителей, таких как неорганические пигменты, кроме хромовой зелени, натуральные охры, белила на основе сульфида цинка и т. д., а также органические пигменты, такие как углеродная сажа.

Эпоксидные смолы и полиэфирные смолы

Эпоксидные смолы в сравнении с полиэфирными смолами

Эпоксидная смола	Полиэстер
Чрезвычайно прочный и с хорошей прочностью на изгиб Отвердитель и температура определяют время отверждения эпоксидной смолы Стойкость к износу, растрескиванию, отслаиванию, коррозии и повреждению в результате химического разложения и воздействия окружающей среды Прочность сцепления до 2000 фунтов на кв. дюйм Эпоксидная смола становится влагостойкой после отверждения	Хрупкие и склонные к микротрещинам Как правило, стоит немного меньше, чем эпоксидная смола . Отходящие газы ЛОС и сильные легковоспламеняющиеся пары Прочность сцепления полиэфирной смолы обычно менее 500 фунтов на кв. дюйм После отверждения полиэфирная смола становится водопроницаемой, что означает, что в конечном итоге через нее может проходить вода

В целом, эпоксидные смолы имеют преимущества перед сложными полиэфирами и виниловыми эфирами в пяти основных областях:

• Улучшенные адгезионные свойства (способность приклеиваться к арматуре или заполнителю)
• Превосходные механические свойства (особенно прочность и жесткость)
• Повышенная устойчивость к усталости и микротрещинам
• Снижение деградации от проникновения воды (ухудшение свойств из-за проникновения воды)
• Повышенная устойчивость к осмосу (деградация поверхности из-за водопроницаемости)

Переработка и эпоксидные системы на биологической основе

Переработка и эпоксидные системы на биологической основе

Как обсуждалось выше, термореактивные эпоксидные композиты представляют собой материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, которые широко применяются в промышленности. Однако переработка термореактивных материалов и их наполнение представляют собой сложную задачу. Тем не менее, были проведены значительные исследования и разработки, чтобы сделать возможной переработку термореактивных материалов, что позволило разбить и преобразовать пластмассы.

Есть несколько новых разработок в области термореактивных эпоксидных смол, которые в некоторой степени могут быть переработаны, но их коммерческое значение еще не полностью использовано.

Кроме того, достижения в области систем термореактивных смол на биологической основе привлекли значительное внимание, учитывая их экологические преимущества. Некоторые из термореактивных материалов из биологического сырья включают:

• На основе натуральных масел (соевых, льняных, касторовых…)
• На основе изосорбида
• Эпоксидные системы на основе фурана
• Фенольные и полифенольные эпоксидные смолы
• Эпоксидированный натуральный каучук
• Эпоксидные производные лигнина
• Смолы на основе канифоли

Найти подходящую эпоксидную смолу

Ознакомьтесь с широким ассортиментом эпоксидных смол, доступных сегодня на рынке, проанализируйте технические характеристики каждого продукта, получите техническую помощь или запросите образцы.

Все об эпоксидных смолах — свойства и применение

Изображение предоставлено: Эмиль Литов/Shutterstock.com

Эпоксидные (ЭП) смолы представляют собой термореактивные полимеры, то есть они отверждаются в измененной форме из жидкого состояния и не могут быть повторно расплавлены, как термопласты. По этой причине термопласты обычно подлежат вторичной переработке, а термореактивные — нет. Другие термореактивные материалы включают полиэстер, уретан, меламин и фенол. Информацию об этих реактопластах и ​​других термопластах можно найти в нашем руководстве по типам смол.

Свойства

Эпоксидные смолы можно рассматривать как включающие чистые эпоксидные смолы, термореактивные полиэфирные смолы и винилэфирные смолы, хотя полиэфирные термореактивные смолы на самом деле представляют собой отдельный вид. Чистые эпоксидные смолы обычно смешивают в виде двух ингредиентов (смола и отвердитель, часто амин) в равных или интегрально пропорциональных (стехиометрических) соотношениях для получения материала, который медленно отверждается с небольшой усадкой. Термореактивные полиэфирные и винилэфирные смолы также отверждаются в результате экзотермических реакций, а также при смешивании с катализатором, часто МЭКП или перекисью метилэтилкетона. Катализаторы добавляются в гораздо меньших пропорциях, чем отвердители эпоксидной смолы, обычно несколько капель на унцию смолы. Время отверждения можно регулировать, добавляя большее или меньшее количество катализатора — это другой случай, чем с чистыми эпоксидными смолами, в которых необходимо соблюдать правильные соотношения, иначе материал не затвердеет. Термореактивный полиэстер отверждается очень быстро по сравнению с чистой эпоксидной смолой и при этом выделяет много тепла. Винилэфирные смолы сочетают в себе полиэфирные и эпоксидные смолы для повышения прочности.

Скорость отверждения чистых эпоксидных смол может быть увеличена или уменьшена за счет использования различных отвердителей, но в конечном итоге смола затвердевает под действием тепла. Некоторые комбинации смола/волокно, называемые препрегами, требуют охлаждения предварительно пропитанного волокна до его использования, когда материал подвергается воздействию комнатной температуры и начинается отверждение.

Смолы производятся крупными производителями, а затем продаются в больших количествах разработчикам рецептур, которые производят специальные соединения для конкретных применений.

Приложения

Эпоксидные смолы используются отдельно или в сочетании со стеклянными, углеродными или другими армирующими волокнами (арамидными) для создания всевозможных изделий, от корпусов лодок до электрических компонентов. Они используются в строительстве для анкерных болтов и другого оборудования в бетонных стенах, потолках и полах. Они используются в качестве заливочных компаундов, герметиков и герметиков. Они используются в качестве покрытий, клеев и так далее. Преимущество эпоксидных смол в конструкционных применениях заключается в том, что они по существу устойчивы к коррозии по сравнению с металлами.

Полиэфирная смола

является основной смолой в конструкции лодок из пластика, армированного стекловолокном (FRP), поскольку эта смола недорога и легко сцепляется с гелькоутами на основе полиэстера — гладкой, блестящей внешней поверхностью корпуса. Эпоксидная смола часто используется для ремонта повреждений таких корпусов, поскольку она обладает превосходной прочностью и хорошей механической адгезией. Однако он не будет химически прилипать к полиэстеру. Полиэфирная смола не будет полностью затвердевать в присутствии воздуха, поэтому последние слои должны содержать воск, или для обеспечения надлежащего отверждения необходимо использовать процесс, называемый вакуумным мешком. Таким образом, проводится различие между полиэфирными смолами для ламинирования и отделочными смолами, содержащими воск. Стирол — это химическое вещество как в полиэфире, так и в винилэфире, используемое в качестве разбавителя, которое придает изделиям из стекловолокна характерный запах даже после отверждения. Испарения считаются опасными для здоровья.

Винилэфирные смолы

предпочтительны для высококачественных корпусных работ, а также в условиях, когда требуется определенная структурная прочность или существует воздействие органических растворителей. Они обладают хорошей термостойкостью, хотя и остаются склонными к водопоглощению, но в меньшей степени, чем полиэстер. Они не особенно хорошо сцепляются с другими материалами, такими как армирование волокном.

Превосходная прочность чистых эпоксидных смол делает их предпочтительным выбором для компонентов самолетов и приложений, где прочность конструкции имеет первостепенное значение. Образование бензольных колец в отвержденной эпоксидной смоле придает ей почти в три раза большую прочность, чем виниловый эфир, в дополнение к повышенной водостойкости. Эпоксидные смолы также более термостабильны, не впитывают влагу и не разлагаются со временем.

Эпоксидные смолы доступны в виде порошка для высокоэффективного порошкового покрытия роторов двигателей (для изоляции пазов) и корпусов, электронных компонентов и т. д. Повышенное электрическое сопротивление, необходимое для изготовления высоковольтных изоляторов, обычно достигается за счет использования ангидрида в качестве отвердителя. а не амин.

Физические атрибуты

Чистые эпоксидные смолы образуют более сложную структуру, чем полиэфирные или винилэфирные смолы, и они делают это без использования стирола, что снижает их воздействие на окружающую среду. При обсуждении химического состава смол много говорят об основной цепи молекулы и перекрестных связях. Полиэфирные смолы описываются как ненасыщенные, с большим количеством двойных связей. Это обуславливает их низкую прочность и сродство к влаге. Винилэфирные смолы обеспечивают лучшее сшивание боковых цепей, что делает их более устойчивыми к растрескиванию под напряжением и менее подверженными воздействию влаги. Эпоксидные смолы основаны на образовании бензольных колец, полностью сшивающих боковые цепи, что придает материалу превосходную прочность и влагостойкость.

Двумя наиболее распространенными эпоксидными смолами являются диглицидиловый эфир бисфенола А (DGEBA, продукт реакции фенола и ацетона) и диглицидиловый эфир бисфенола F (DGEBF, продукт реакции фенола и формальдегида), которые продаются в виде жидкостей, твердых смол, смол. растворенных в растворителях, препрегах, а также в виде листов в сочетании с армирующим волокном.

Затраты

Полиэфирные смолы заметно дешевле эпоксидных смол, при этом винилэфирные смолы дороже полиэфирных из-за включения в эти материалы эпоксидной смолы. Аналогично, листы и другие формы, изготовленные из смол и армирующей ткани, имеют тенденцию быть более дорогими для ламинатов на основе эпоксидной смолы, чем для продуктов на основе полиэстера. Например, G10, популярный продукт из стекла и эпоксидной смолы, стоит дороже, чем GPO1, материал из полиэфирного стекла.

Химическая стойкость

Эпоксидные смолы

имеют довольно хорошую устойчивость ко многим химическим веществам, включая серную кислоту, ацетон, метанол, гидроксид натрия и органические кислоты, в зависимости от состава. В целом, DGBEF лучше противостоит химическому воздействию, чем DGBEA, благодаря более высокой плотности поперечных связей. Эпоксидные смолы чувствительны к ультрафиолетовому излучению.

Физические свойства листа термореактивного стекла и эпоксидной смолы G10

В приведенной ниже Таблице 1 представлены общие сведения о физических свойствах стекло-эпоксидного термореактивного листа G10. Конкретные физические свойства эпоксидных смол будут варьироваться в зависимости от состава.

Таблица 1. Физические свойства термореактивного стеклопластикового листа G10

Собственность	Метрические единицы	Английские единицы
Максимальная рабочая температура	140°С	285°F
Прочность на растяжение	310 МПа	45 000 фунтов на кв. дюйм
Прочность на изгиб	517 МПа	75 000 фунтов на кв. дюйм
Водопоглощение 24 часа	0,1%
Плотность	1,80 г/см 3	0,065 фунта/дюйм. 3

Резюме

В этой статье представлено краткое обсуждение эпоксидных (EP) смол, включая информацию об их свойствах и использовании.