Разновидности, свойства и сфера применения эпоксидных смол

Лаки и компаунды на основе эпоксидных смол

На основе эпоксидных смол изготавливаются различные лаки, компаунды и эмали горячей и воздушной сушки. Широкое применение получил эпоксидно-полиэфирный пропиточный лак ПЭ-933 на основе продукта сополимеризации терефталевого и адипинового полиэфиров и эпоксидной смолы Э-40. В готовый лак вводится бутоксикрезолоформальдегидная смола РБ в количестве 5%.

Свойства этого лака позволяют применять его в качестве пропиточного для обмоток машин с изоляцией класса F.

В пропиточном эпоксидном лаке на основе смолы ЭД-6 и отвердителя малеинового ангидрида в качестве растворителя служит толуол. Лак этот применяется для пропитки плетеных стержней турбогенераторов с целью цементирования витковой изоляции. Малеиновый ангидрид может быть заменен на метилтетрагидрофталевый ангидрид — менее летучий и токсичный материал. Время отверждения этого лака при этом несколько увеличивается. На основе этого же лака изготавливают обмазочный компаунд путем введения наполнителя — мелковолокнистого асбеста. Этот компаунд в виде изоляционной замазки применяется для выравнивания переходов при изготовлении плетеных стержней турбогенераторов и других целей.

В качестве покровных лаков разработан лак ЭП-96 на основе эпоксидной смолы Э-40 в композиции с адипиновой кислотой и крезолоформальдегидной смолой. На основе этого лака и пигментов изготавливается эмаль ЭП-91 темно-зеленого цвета.

Эмаль предназначается для покрытий различных электротехнических и радиотехнических конструкций и приборов. Она обладает хорошими антикоррозионными и электроизоляционными свойствами. Пленка этой эмали после сушки устойчива к воздействию воды, масла, ароматических растворителей и тропического климата.

Основой эмали ЭП-92 является композиция из эпоксидной смолы Э-41 с меламиноформальдегидной и алкидной смолами.

В качестве клеящего лака для изготовления теплостойкого и высокопрочного стеклотекстолита (СТЭФ), а также клеящего состава при изготовлении изоляции роторных катушек турбогенераторов применяется лак, разработанный на основе эпоксидной и фенолоформальдегидной смолы (лак ИФ/ЭП-70).

На основе эпоксидной смолы разработано большое количество клеев горячего и холодного отверждения с различными наполнителями (и без них).

Эпоксидные смолы в сочетании с полиэфирными и мономерными соединениями (стирол), а также эпоксидно-полиэфирные композиции в сочетании с полиэфиракрилатами находят применение в качестве пропиточных составов при изготовлении высоковольтной изоляции обмоток стержней турбогенераторов.

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.

Популярные марки

Вероятно, распределение по типам создано для усовершенствования функционала магазина, а производители выпускают универсальные модели, которые подходят для всех перечисленных типов работ. Покупателю нужно знать, что выбранная марка является именно прозрачной смолой. Приведем примеры наиболее востребованных моделей.

• Продается в различной фасовке, что оптимизирует затраты. Если необходимо малое количество компаунда, то покупатель имеет возможность приобрести всего 100 мл смолы. Для заливки полов материал продается в ведрах по 10 и по 20 кг. В комплекте к основному составу поставляется отвердитель. Помимо заливочных работ, можно смолой герметизировать различные соединения.
• Der 330. Текучесть смолы позволяет использовать его при заливке больших площадей, например, полов. Нередко смола применяется в качестве клея.
• Magic Crystal-3D. Ювелирная смола повышенной вязкости. С ее помощью создают украшения, бижутерию, линзы с декоративными элементами. Прозрачность компаунда дает возможность создавать трехмерные композиции.
• Epoxy CR 100. Смола имеет производственное назначение. Ее используют в качестве прослойки при возведении зданий, а также в качестве основного материала для наливных полов. Прочность полимера востребована при заделывании трещин и небольших дефектов.
• Компаунд К-153. Помимо прочих своих качеств, известен, как неплохой электро- и гидроизолятор. Обладает пластичностью и высокой прочностью. Применяется в условии больших ударных и вибрационных нагрузок.
• Данная смоле известна любителям художественного творчества. Она хорошо колеруется и продается в удобных упаковках (шприцах, тюбиках, банках). Повышенная вязкость используется при рисовании картин.

Достаточно посетить несколько тематических форумов, чтобы на основе отзывов пользователей продолжить предложенный перечень. Он не является рейтинговым, то есть нельзя сказать, какая смола лучше, а какая – хуже. Для каждого конкретного вида работ подбирается своя марка, причем иногда определяющим фактором служит навык и предпочтения самого мастера.

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.

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.

Химический состав и компоненты для эпоксидной смолы

Являясь двухкомпонентным веществом, рабочее состояние раствор приобретает только после химической реакции с отвердителем. С помощью подбора пропорций компонентов (пластификаторов, наполнителей) получают консистенцию и качество массы для конкретно взятого случая.

Так, при изготовлении объёмных деталей масса должна быть вязкой, а при необходимости покрыть пористую поверхность, наоборот, используют более жидкий состав для пропитки материала. На вязкость влияет количество воздушных пузырьков, которые образуются при перемешивании состава. Чтобы от них избавиться,раствор немного подогревают. Большинство смол позволяет создавать изделия, сравнимые плотностью и прозрачностью со стеклом. Но есть разновидности (ПЭО-10Ф-20/0 или ПЭО-21КЭФ-20/0), которые после полимеризации эластичностью напоминают стирательную резинку.

Иногда пузырьки воздуха могут стать частью художественной композиции

Отвердители эпоксидной смолы

С помощью отвердителя, вызывающего при контакте с раствором процесс полимеризации, получают разнообразные материалы

Важно применять правильную пропорцию компонентов для получения качественного состава. Недостаточное количество отвердителя или его переизбыток может сделать качество рабочего состава хуже

В результате этого пострадает прочность изделия, его химическая и влагостойкость.

Компоненты для смешивания

Пластификаторы для эпоксидной смолы

Чтобы получить жидкую рабочую массу, сохраняющую способность склеивать и после твердения образовывать прочный материал, в состав вводят пластификаторы или активные разбавители.

Набор – смола ЭД-20, отвердитель ПЭПА и пластификатор ДБФ

Из наиболее популярных можно отметить следующие виды пластификаторов:

1. S-7106.
2. ДЭГ-1.
3. ДБФ.

ДБФ хорошего качества имеет оттенок лимонада

Наполнитель для эпоксидной смолы

Наполнители добавляют в готовый состав. Они увеличивают его объём, исключая образование подтёков. К популярным добавкам, изготовленным в промышленных условиях, относят:

1. Аэросил.
2. Микросферу.
3. Волокно.
4. Древесную муку.
5. Тальк.
6. Графитовый порошок.

Растворители для эпоксидной смолы

С помощью растворителя можно понизить вязкость рабочего состава.

Наиболее часто в качестве растворителя применяют жидкость для снятия лака, толуол, ацетон, этанол со специальными добавками.

Удалить застывшую эпоксидку можно при помощи ацетона

К особенностям применения растворителя относят следующее:

1. Растворитель даже в небольшом количестве способен значительно понизить вязкость вещества, к которому он применяется.
2. Затвердевший полимер после добавления растворителя будет менее прочным.
3. Полимерная масса после добавления растворителя застывает дольше.
4. Разбавитель становится причиной усадки смолы и появления на поверхности изделий микротрещин.
5. В некоторых случаях растворитель может изменить оттенок полимера.

Виды эпоксидных смол

Температура отверждения эпоксидной смолы варьирует от -10 до +200°С в зависимости от вида применяемого состава. Различают смолы холодного и горячего отверждения. Эпоксидная смола и отвердитель холодного типа используется чаще всего в быту, на производствах с малой мощностью и там, где не допускается термическая обработка. Для изготовления высокопрочных изделий, способных выдерживать сильные нагрузки, высокую температуру и активные химические вещества, применяют отверждающие компоненты горячего типа. При горячем отверждении формируется более густая сетка полимерных молекул. Разработаны эпоксиды и составы, которые застывают в условиях влажной среды и даже в морской воде.

Правила безопасности при работе с отвердителями

Необходимо помнить, что эпоксидка становится полностью безопасной для человека только после окончания процесса полимеризации. В процессе работы, при разведении ее с катализатором-ускорителем масса может выделять токсичные и вредные испарения

Поэтому процедура приготовления рабочей основы требует соблюдения правил осторожности и личной защиты. Обязательным становится использование защитной маски-респиратора, плотного фартука для защиты кожи, длинных рукавов и очков

Для ускорения процессов полимеризации состав можно слегка разогреть (это допускается и при «холодном» варианте работы). Смешиваются составы очень тщательно и медленно, так как смола начинает активно выделять тепло. Если пренебречь этим советом, смолистая субстанция может закипеть и стать полностью непригодной для дальнейшего использования.

Где применяется эпоксидная смола

Эпоксидные материалы широко распространены во всем мире с середины прошлого века.

В последние годы характер их применения претерпел значительные изменения, но остается традиционным использование в следующих областях:

• Для пропитки стеклоткани или стеклонити. В качестве пропиточного средства для стеклоткани и для склеивания деталей эпоксидные составы используют в электротехнике, радиоэлектронике, автомобильной и авиационной отраслях промышленности, при производстве стеклопластика в строительстве, корабле- и машиностроении, в мастерских по ремонту лодочных корпусов и кузовных элементов автомобиля.
• Покрытия для гидроизоляции. Эпоксидная смола нашла эффективное применение для гидроизоляции пола и стен подвальных помещений и бассейнов.
• Химически стойкие покрытия. Краски и материалы для внутренней и наружной отделки зданий. Пропитки для повышения прочности и гидроизоляции пористых материалов: бетон, дерево и другие.
• Прозрачный твердый материал, получаемый способом заливки в формы с последующей механической обработкой, путем резания и шлифовки. Применяется для изготовления стеклопластиковых изделий в строительстве, электронной промышленности, дизайнерских работах, домашнем хозяйстве.

Виды смол

Любая эпоксидная смола двухкомпонентная, она включает основной состав и отвердитель в двух отдельных упаковках. В зависимости от компонентов, из которых состоит материал, он делится на смолы холодного и горячего отверждения. Последний тип отверждения потребуется, если конечные изделия предполагается использовать в агрессивных условиях, под действием высоких температур, химии.

Также все эпоксидки делятся на следующие разновидности:

1. Эпоксидно-диановые. Включает материалы с маркировкой ЭД-20, ЭД-22, ЭД-16, ЭД-10, ЭП СМ ПРО. Их можно применять в быту, промышленности. Они хорошо подходят для изготовления наливных полов, пропиточных компаундов, создания клеев и герметиков. Из таких смол делают разные виды пластика, защитных покрытий.
2. Эпоксидно-диановые для лакокрасочных материалов. Это — эпоксидки марок Э-40, Э-40 Р, они участвуют в производстве лаков, краски, иных покрытий, стойких к повреждению.
3. Эпоксидно-модифицированные — ЭПОФОМ 1, 2, 3. Входят в состав эпоксидных компаундов, участвуют в ремонте полов, трубопроводов.
4. Смолы эпоксидные специального назначения. Обладают особыми свойствами, что позволяет эксплуатировать их в экстремальных условиях. Примером можно назвать смолу ЭХД (хлорсодержащую), УП-637 (с резорцином), ЭДА и многие другие.

Смола ЭД-20

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.

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.

Правила техники безопасности

В неотвержденном состоянии эпоксидная смола опасна для здоровья

Необходимо принять максимальные меры предосторожности, особенно в отношении аминных отвердителей

Многие эпоксидные компаунды способны вызвать дерматиты, ожоги кожи, поражение органов дыхания.

При работе с химическими веществами очень важно неукоснительно соблюдать правила безопасности:

1. Нельзя использовать посуду, предназначенную для хранения и приготовления пищи.
2. Работы с эпоксидными смолами разрешается проводить только в спецодежде, перчатках, с защитным кремом. При шлифовании отвержденных изделий обязательно надевают очки и респиратор.
3. Эпоксидно-диановую смолу хранят в плотно закрытой емкости при температуре не более 40°С. Срок хранения 12 месяцев.
4. При попадании на кожу эпоксидную смолу немедленно смывают водой с мылом или вытирают денатурированным спиртом.
5. Все работы с эпоксидными составами должны выполняться в помещении с приточно-вытяжной вентиляцией.

Получение и производство

Материал производят в России, странах СНГ, за рубежом. Впервые он был получен французским химиком Кастаном, это произошло в 1963 году. Средство можно сделать методом поликонденсации эпихлоргидрина с фенолом или пищевыми маслами, например, соевым. Такой процесс получил название «эпоксидирование». Самые ценные сорта смол получаются в результате каталитического окисления непредельных соединений. Это позволяет придать продукту более высокие прочностные свойства, гидроустойчивость.

Поскольку любая смола 2-компонентная, для ее разведения потребуется отвердитель (амин, ангидрид, некоторые кислоты). К отвердителям в процессе производства нередко добавляют катализаторы отверждения. После этого смола застывает, переходит в нерастворимое соединение.

Популярные марки эпоксидной смолы

В России наибольшую популярность имеет эпоксидка KER-828 и ЭД-20, но они больше подходят для конструкционных работ и прочного склеивания материала. Эти субстанции очень прочные, хорошо переносят воздействие абразивных материалов, температурных перепадов и воздействия агрессивных сред.

Для дизайнерских работ российскими мастерами активно используются такие эпоксидки, как:

1. Aquaglass Citrus. Универсальная эпоксидка, отличается быстротой застывания. Один из самых востребованных видов для творчества.
2. Epoxy River. Мастера советуют использовать эпоксидку именно этой марки для заливки столешниц. Она густая и образует плотный слой, а при дальнейшей эксплуатации не перегревается и долгое время не мутнеет и не желтеет.
3. Epoxy CR 100. Смолистое вещество чаще применяемая в различном производстве. Например, при строительных работах (прослойка зданий). Также она применяется как основа для заливных полов.
4. Diamant. Одна из самых дорогих эпоксидных смол, но и отличающаяся высокими качествами. Этот вид субстанции в процессе активного использования не покрывается желтыми пятнами, мутью и обладает довольно малым объемом.
5. Der 330. Отличается хорошей текучестью. Это свойство позволяет использовать эпоксидку при заливке больших площадей, например, половых покрытий.
6. Magic Crystal-3D. Эпоксидка высокой степени вязкости, относится к ювелирным видам. Она идеальна для создания различных украшений, декоративных мелких деталей. Повышенная прозрачность создает эксклюзивные трехмерные композиции.
7. Компаунд К-153. Отличается высокими гидроизоляционными качествами. Очень прочная и пластичная. Незаменима для изделий, подвергающихся высокими вибрационными и ударными нагрузками.

От качества эпоксидной смолы напрямую зависит качество изделия

Также стоит рассмотреть и сравнение других смол-эпоксидок, которые часто можно встретить в продаже. Они успешно используются для творчества и обладают всеми требуемыми характеристиками.

Область применения

Материал занял прочные позиции в промышленности и быту, но сейчас появляются все новые и новые сферы его массового применения. Самые распространенные области использования средства таковы:

• пропитывание стеклонити, стеклоткани;
• создание стеклопластика, углеволокна, иных типов пластмассы;
• склеивание деталей в электротехнике, радиоэлектронике;
• гидроизоляция бассейнов;
• заливка полов и подвалов, разработка заливочных компаундов и пластоцементов;
• производство красок, лаков, пропиток, шпаклевок.

Корпус лодки из стеклопластика

• включение в состав химически стойких покрытий;
• герметизация лодок;
• применение в авиастроении, автомобильной промышленности, кораблестроении;
• создание крепежа для ракет «земля-космос»;
• шитье бронежилетов;
• ремонт кузовов автомобилей;
• изготовление украшений, галантереи, изделий для кухни, ванной, дома и быта;
• поделки;
• заливка и герметизация плат, микросхем компьютера.

Изготовление стола из эпоксидной смолы и дерева своими руками описанно здесь.

Перечислить все сферы и направления эксплуатации эпоксидки сложно. Где взять материал для работы? Разнообразные марки реализуются в крупных маркетах (Castorama, ИКЕА), во всех магазинах строительно-отделочных материалов.