Смоляное вещество используется для склеивания различных высокопрочных материалов. Однако такие вещества, как тефлон, полиэтилен и оргстекло, не могут быть склеены эпоксидной смолой.
Идеальный материал для создания шедевров: эпоксидная смола для творчества и особенности её использования
Интересные предметы ручной работы всегда ценились. И теперь они притягивают завороженные взгляды, восхищенные голоса и множество людей, желающих повторить и превзойти успех. Эпоксидная смола для творчества — это именно тот материал, который поможет любому творческому мастеру запечатлеть в своих творениях целый мир или даже вселенную. Присоединяйтесь к редакции Homius, чтобы узнать больше об этом материале и о том, как вы можете с ним работать.
Эпоксидная смола – что это такое
Эпоксидная смола — это тип синтетической олигомерной смолы, которая присутствует на рынке с 1950-х годов. Он просто «взорвался» в мире строительства и год за годом расширяет сферу своего применения. С тех пор прошло много десятилетий, а эпоксидная смола не только продолжает быть популярной в своем классическом виде, но и служит основой для разработки новых материалов в различных областях. Широкое применение эпоксидной смолы обусловлено в основном ее свойствами и эксплуатационными характеристиками.
Основные свойства эпоксидной смолы
Одним из свойств, отличающих эпоксидную смолу от аналогичных соединений, является ее способность кристаллизоваться и образовывать невероятно плотную структуру под воздействием отвердителя. Полученный отверждаемый материал характеризуется следующими свойствами:
- повышенная адгезия абсолютно ко всем поверхностям — дереву, бетону, пластику, керамике, металлу, стеклу и другим,
стекло на бетонном основании, залитом эпоксидной смолой.
Затвердевшая и охлажденная смола практически не проводит электричество, поэтому из нее популярно делать оригинальные светильники.
- Они устойчивы к механическим нагрузкам, температуре, химикатам и воде,
Эпоксидные раковины — дорогие, долговечные и элегантные
- Экологичность — при работе и использовании не выделяются токсины и газы,
Из эпоксидной смолы получаются чрезвычайно красивые и экологически чистые ювелирные изделия
Эпоксидная смола также заслужила «звание» самого дешевого материала для творчества. При подобной смеси он легкий и с ним легко работать. Вам просто нужно привыкнуть к этому. Поэтому многие начинающие дизайнеры, желающие проявить свои дизайнерские способности в различных творческих направлениях, увлекаются этим.
Реагенты для производства эпоксидной смолы работают вместе по четко определенному алгоритму в специальном устройстве — реакторе. К ним относятся:
Содержание
Эпоксидные смолы устойчивы к галогенам, кислотам и щелочам и обладают высокой адгезией к металлам. Эпоксидные смолы используются для изготовления различных видов клея, пластмасс, красок для электроизоляции, текстолита (стекло- и углепластиков), литых композитов и пластиковых цементов. В зависимости от марки и производителя эпоксидная смола выглядит как прозрачная желто-оранжевая жидкость, напоминающая мед, или как коричневая твердая масса, похожая на смолу. Жидкая смола может иметь самые разные цвета, от белого и прозрачного до винно-красного (в случае эпоксидированного анилина). Следующие свойства относятся к чистой, немодифицированной смоле без наполнителей.
Хотя правильно отвержденная эпоксидная смола считается абсолютно безопасной в нормальных условиях, ее использование строго ограничено, поскольку промышленное отверждение оставляет в ЭС остаточный раствор, который может нанести серьезный вред здоровью, если будет вымыт растворителями и попадет в организм. В неотвержденном виде эпоксидные смолы довольно токсичны и могут нанести вред здоровью. По этой причине при работе с ЭП требуется определенная осторожность:
- Посуду, покрытую ЭП, больше нельзя использовать для приготовления и приема пищи.
- При работе необходимо надевать резиновые перчатки.
- При работе с отвердителями и смолами в твердом виде необходимо надевать пылезащитную маску.
- В случае попадания в глаза брызг ES немедленно промойте глаза холодной водой и обратитесь к врачу.
- Не рекомендуется отверждать смолу в бытовой духовке 1.
Модификация
Эпоксидные смолы могут быть модифицированы. Различают химическую и физическую модификацию.
Первый — это модификация структуры полимерной матрицы путем добавления к ней соединений. Например, в зависимости от функциональности и молекулярной массы, добавление лапроксидов (простых спиртовых полиэфиров с глицидиловыми группами, например, глицеринового ангидрида) придает гибкость отвержденной смоле, увеличивая молекулярную массу промежуточной частицы, но снижая ее водостойкость. Добавление галогенных и фосфорорганических соединений делает смолу негорючей. Добавление фенолформальдегидных смол позволяет эпоксидной смоле отверждаться при прямом нагревании без отвердителя, придает высокую жесткость, улучшает скользящие свойства, но снижает ударопрочность 2 .
Физическая модификация достигается путем добавления в смолу веществ, которые не связаны химически со связующим. Например, добавление каучука помогает увеличить ударную прочность отвержденной смолы. Добавление коллоидного диоксида титана увеличивает коэффициент преломления и придает свойство непрозрачности для ультрафиолетового излучения 3.
Получение
Схема получения жидких эпоксидных смол периодическим методом. 1 — реактор; 2, 6 — охладитель; 3 — коллектор; 4 — фильтр; 5 — отделитель толуола; 7 — коллектор. 2
Эпоксидная смола была впервые разработана французским химиком Кастаном в 1936 году.
Эпоксидная смола получается путем поликонденсации эпихлоргидрина с различными органическими соединениями: от фенола до пищевых масел, например, соевого масла 3. Этот процесс называется «эпоксидированием».
Путем каталитического окисления ненасыщенных соединений получают ценные эпоксидные смолы. Например, таким образом получают циклоалифатические смолы, которые ценны тем, что не содержат гидроксильных групп и поэтому очень устойчивы к влаге, путешествиям и электрическим дугам.
Для практического использования смол необходим отвердитель. Отвердителем может быть многофункциональный амин или ангидрид, иногда кислоты. Также используются катализаторы полимеризации, такие как кислоты Льюиса и третичные амины, которые обычно блокируются комплексообразователем, например, пиридином. После смешивания с отвердителем эпоксидная смола может быть отверждена — переведена в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Если это полиэтиленполиамин (ППА), смола отвердеет в течение 24 часов при комнатной температуре. Ангидридные отвердители требуют 10 часов времени и нагрева до 180 °C в термокамере (без ступенчатого нагрева 150 °C).
Устойчивость к химически агрессивным средам позволяет хозяйкам использовать различные чистящие средства. Даже если поверхность была повреждена незначительно, вполне реально, что все недостатки могут быть исправлены с помощью смолы.
Изготовление эпоксидной смолы
Эпихлоргидрин заливают в реактор из нержавеющей стали с паровой рубашкой и мешалкой и нагревают до 40-50 °C. Затем в реактор заливают смолу. При работающей мешалке постепенно добавляют дифенилпропан. После растворения дифенилпропана и образования однородного раствора добавляют раствор гидроксида натрия тонкой струей из мерного сосуда и продолжают процесс конденсации при температуре 60-70 °C в течение 1,5-2 часов.
В течение этого времени мешалка должна работать. По истечении этого времени нагрев аппарата выключается, добавляется вода и продолжается процесс перемешивания. После окончания перемешивания полученной смоле дают отстояться.
Разделение слоев происходит быстрее при 40-50 °C. Слой отстоявшейся воды (выше) отделяют, а оставшуюся смолу промывают горячей водой при температуре 40-50 °C. Количество воды обычно определяется ее объемом. Количество воды определяется по объему (обычно в два или три раза).
Промывку (перемешивание, отстаивание и последующее отделение водного слоя) продолжают до полного удаления солей из реакции. Промывка проверяется путем отбора проб (промывной воды) на наличие хлора и щелочей.
Смолу сушат в том же аппарате. Для этого смолу нагревают до 40-50 °C, помещают охладитель под прямую систему (вакуум) и сушат до тех пор, пока вода в охладителе не сконденсируется и смола не вспенится.
Смола может быть высушена без вакуума при атмосферном давлении и температуре около 120 °C. Сушка смолы продолжается до получения прозрачного образца смолы при температуре 20-25 °C. Приготовленная смола заливается в алюминиевый контейнер.
В зависимости от молярного соотношения сырья конечные продукты могут быть жидкими, вязкими или твердыми.
Поскольку жидкую (низкомолекулярную) смолу гораздо легче вымыть, чем вязкую (высокомолекулярную), сначала получают низкомолекулярные смолы, которые затем сплавляют с необходимым расчетным количеством дифенилпропана, получая требуемые высокомолекулярные смолы.
Характеристики эпоксидных смол
Эпоксидные смолы представляют собой жидкие, вязкие или твердые прозрачные термопластичные продукты от светло- до темно-коричневого цвета. Они легко растворимы в ароматических растворителях, эфирах и ацетоне, но не образуют пленки, так как не отверждаются в тонком слое (пленка остается термопластичной).
Эпоксидные смолы представляют собой простые по структуре полиэфиры с эпоксидными группами на концах, которые очень реакционноспособны (рис. 1).
Когда эпоксидные смолы вступают в контакт с соединениями, содержащими подвижный атом водорода, они могут отверждаться и образовывать трехмерные, неплавкие и нерастворимые продукты с 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 используются различные вещества: Диамины (гексаметилендиамин, метафенилендиамин, полиэтиленполиамин), карбоновые кислоты или их ангидриды (малеат, фталат).
Состав эпоксидных смол
Эпоксидные смолы, смешанные с вышеупомянутыми отвердителями, образуют термореактивные композиции, обладающие ценными свойствами
- высокая адгезия к поверхности материала, на котором они отверждаются,
- высокие диэлектрические свойства,
- высокая механическая прочность,
- хорошая химическая стойкость и водонепроницаемость,
- не выделяют летучих продуктов при отверждении и имеют низкую усадку (2-2,5%).
Пластификаторы — это специальные добавки, которые устраняют незначительные недостатки составов, придавая им определенные свойства, например, разжижают до нужной вязкости, устраняют хрупкость, повышают прочность. А при разливе больших объемов необходимы пластификаторы. Существует несколько типов таких добавок:
Эпоксидная смола своими руками
В сувенирных магазинах часто можно увидеть удивительные маленькие предметы, застывшие в стекле. Покрытие всех этих насекомых, раковин, почек и листьев на самом деле не стекло или янтарь, а простая и довольно недорогая эпоксидная смола. Вам не нужна мастерская или специально оборудованное помещение, чтобы изготовить этот материал самостоятельно. В этой статье мы расскажем вам, как самостоятельно изготовить эпоксидную смолу и создать с ее помощью оригинальный шедевр.
Что такое эпоксидная смола?
Эпоксидная смола используется для литья дизайнерских полов и создания эксклюзивных предметов декора, ею склеивают поверхности в различных отраслях промышленности, включая электронику и самолетостроение, а также используют в быту. Все красящие смеси содержат эпоксидную смолу и используются в производстве стекла.
Этот материал используется исключительно в сочетании с отвердителями (фенолы, третичные амины и их заменители). В зависимости от соотношения отвердителя и смолы, эпоксидная смола может быть жидкой, вязкой или густой и иметь прочность, превышающую прочность стали. Эпоксидная смола не подвержена воздействию кислот, не смешивается с водой и не растворяется в ней. Материал можно разбавить только раствором группы ацетона, галогенов и некоторых щелочей. Во время полимеризации любая реакция внутри полимера считается необратимой. Эпоксидная смола характеризуется высокой адгезионной прочностью при минимальной усадке, устойчивостью к влаге и механическим нагрузкам.
Свойства эпоксидной смолы
Материал отлично подходит для изготовления украшений, декораций или покрытий для больших поверхностей.
Эпоксидная смола обладает следующими свойствами.
Эпоксидную смолу не следует путать с эпоксидным клеем, который также имеется в продаже. Эпоксидная смола — это совершенно другой материал, который не подходит для наших целей. Этот клей представляет собой продукт, полученный из смолы. Помимо эпоксидной смолы, в его состав входят растворитель, пластификатор, отвердитель и наполнитель. Это также делает его износостойким и устойчивым к склеиванию.
В чем разница между смолой и клеем?
Между эпоксидной смолой и эпоксидным клеем существуют существенные различия, которые делают клей непригодным для наших целей: — Эпоксидному клею требуется определенное время для отверждения, которое может варьироваться от случая к случаю, тогда как отверждение смолы можно ускорить; — Смола остается прозрачной, в отличие от клея, который быстро желтеет; — Эпоксидный клей менее эластичен и имеет более короткое время отверждения; смола более пластична и подходит для тонкой работы; — Клей используется исключительно для соединения различных деталей, тогда как смола используется для изготовления бусин и других фигур определенной формы; — При смешивании соотношение с
Чтобы сделать собственный отвердитель, можно добавить в смолу сухой спирт. Для этого необходимо измельчить таблетки спирта, добавить смолу в соотношении 1:10 и дать составу настояться до 12 часов. Как только смесь станет вязкой, ее можно использовать. Однако эффективность таких подручных материалов сомнительна.
Состав эпоксидки: из чего ее делают
Узнав, из чего делают эпоксидную смолу, следует иметь в виду, что это вещество не используется в чистом виде. И все его заявленные возможности проявляются только при добавлении отвердителя. Свойства эпоксидной смолы напрямую зависят от состава вещества, которое состоит, в частности, из следующих ингредиентов:
- Порошкообразные добавки: мел, цемент или асбест (до 35-40% от общего объема), которые необходимы для уплотнения массы и придания ей особой прочности,
- микросферы: различные мелкозернистые шарики, которые делают вещество смолы газообразным
- стеклянные и хлопковые волокна для увеличения вязкости и плотности смеси,
- фрагменты натуральной древесины — они необходимы для снижения удельного веса,
- Aerosil — это вещество минимизирует образование потеков,
- графит, алюминиевая пудра, диоксид титана — добавки, используемые для окрашивания вещества в базовых красках,
- содержат касторовое масло и некоторые пластификаторы для уменьшения хрупкости.
Популярные составы
| Марк | Область применения |
| Epoxy-Dien | |
| ED-22 | универсальное применение |
| ED-20 | |
| ED-16 | в качестве клеящего компонента для армированных стекловолокном пластмасс |
| ED-10 и ED-8 | Электротехническая и радиопромышленность |
| Эпоксид-Диан для покрытий | |
| E-40r и E-40 | Краски и лаки, шпатлевки, краски, защитные покрытия, при ремонте |
| Э-41 | |
| Импортные эпоксидные смолы | |
| YD-128 | Лакокрасочная промышленность, электротехническая промышленность, машиностроение, строительная промышленность, авиационная и судостроительная промышленность |
| DER 671 | |
| ST-1000 | для получения высокопрочных и прочных различных полимерных композиций |
| Модифицированные вещества | |
| КДА-2 | Заливочные компаунды, производство адгезионных красок и стеклопластика |
| K-02T | Пропитка намоточных конструкций для влагостойкости |
| EZ-111 | Герметизация и пропитка трансформаторов и других электротехнических изделий |
| UP-599 и UP-563 | Производство клеев, стеклопластиков, герметиков и пропиточных составов для различных промышленных применений, защита стеклопластиков, герметизация компонентов. |
| KDA, K-153, K-115 и K-176 | |
| Эпоксидный материал для специальных применений | |
| EA | В качестве пропитывающего и связывающего агента |
| UP-610 и UP-643 | Производство стеклопластика, пропитки и защитных материалов |
| ECD | Для производства герметиков, красок и высокопрочных наполнителей |
| UP-631 и UP-637 | в качестве компонента пропитывающих наполнителей, стекловолокнистых пластиков, клеев |
| Эпоксидная модификация (EPOFOM) | |
| Эпофом 1, 2 и 3 | в качестве антикоррозионной обработки различных материалов, в качестве герметизирующей пропитки, для ремонта строительных объектов |
| Эпофом-1С | при монтаже и реконструкции трубопроводов, систем водоснабжения и канализационных сетей |
В смолу обязательно нужно добавлять отвердитель для получения конечного результата
Эпоксидная смола имеет множество преимуществ по сравнению с другими аналогичными материалами. В частности:
Выводы
Эпоксидная смола — это универсальный олигомер, который активно используется как в быту, так и в многочисленных промышленных приложениях. И хотя этот материал был открыт много лет назад, эпоксидная смола по-прежнему очень востребована и популярна. Это обусловлено рядом уникальных свойств, которые незаменимы и отсутствуют у других подобных материалов.
Мастера говорят, что вам следует обратиться в специализированный магазин. Консультант может порекомендовать приобрести стандартные химикаты, которые подходят для указанных целей:
Эпоксидная смола с полиамидным отвердителем ПЭПА
Этот отвердитель очень популярен, поскольку готовая смесь, в которую добавлен ПЭА, имеет более широкий спектр применения. Но он окрашивает раствор в коричневатый цвет. Если толщина слоя небольшая, тон не выражен и едва заметен. С другой стороны, когда толщина составляет 10 мм, цвет невозможно не заметить.
Это важно: отвердитель PEPA сохраняет свою токсичность даже после полимеризации. Поэтому он не подходит для изготовления или ремонта предметов домашнего обихода или ювелирных изделий.
Прозрачные отвердители, не окрашивающие компаунды
Выберите отвердители для получения высокой степени прозрачности:
- ТЕТА,
- 921 ОП,
- 921 T диапазон.
Они не изменяют свойств материала, даже при нанесении слоями в 10 мм и более.
Объем смолы, форма сосуда и их влияние на нагрев смеси
На вопрос, где взять высококачественную эпоксидную смолу, мастера часто приходят к идее сделать ее самостоятельно. Но они не всегда учитывают множество нюансов.
Прежде всего, вы должны знать, что при полимеризации выделяется тепло. А если объем смеси слишком велик, она может закипеть и загореться. Конечно, такой состав не пригоден для использования.
Увеличьте нагрев и поместите емкости в форму:
По этой причине эксперты рекомендуют избегать таких форм и не разводить слишком много смеси за один раз. Если для формовки требуется большое количество, ее выполняют в несколько слоев — каждый после высыхания предыдущего слоя.
Эпоксидные смолы для декоративных целей
Для декоративных целей
Декоративные смеси используются для изготовления оригинальных украшений, обычно наполненных цветами, насекомыми, ракушками, веточками и другими мелкими предметами. Такие решения характеризуются:
- максимальная прозрачность,
- долговечность,
- способность равномерно окрашиваться и оставлять пятна,
- смешивание ингредиентов в соотношении 1:1.
Но ювелирные композиции стоят дорого, поэтому использовать их для других целей было бы невыгодно.
Эпоксидная смола — интересный и полезный материал для домашнего использования, из которого можно изготовить необычные вещи, провести ремонт и украсить интерьер.
Эпоксидная смола также заслужила «звание» самого дешевого материала для творчества. При подобной смеси он легкий и с ним легко работать. Вам просто нужно привыкнуть к этому. Поэтому многие начинающие дизайнеры, желающие проявить свои дизайнерские способности в различных творческих направлениях, увлекаются этим.
Виды и марки
Существуют различные классификации эпоксидной смолы. Различные марки сгруппированы по определенным характеристикам, параметрам. Однако большинство из этих классификаций являются чисто техническими. Например, существуют эпоксидные смолы бисфенола, алифатические, новолак, глицидил и аэрил.
Читателя же интересует классификация материала с точки зрения его применимости. Ниже приведены примеры конкретных марок, которые можно найти на рынке. Следует отметить, что вся отечественная продукция сертифицирована по ГОСТу, т.е. имеет строго определенную маркировку, независимо от производителя. Исключением являются импортные смолы.
- ЭД-22 кристаллизуется при длительном хранении и считается материалом общего назначения, но только для промышленного производства.
- ED-20 — это жидкая смола, требующая добавления отвердителя. Он пользуется спросом у потребителей благодаря своей низкой стоимости и гибкости.
- ED-16 является высоковязким материалом. Он используется в качестве связующего при производстве стеклопластика.
- ED-10 и ED-8 изначально находятся в твердом состоянии. Они используются в герметизирующих составах для радиопромышленности.
- ED-40 и ED-40P относятся к категории эпоксидных диеновых смол для красителей. Они используются в красках, эмалях и шпатлевках.
- ED-41 — это смола с аналогичными свойствами (как и ED-40), но может использоваться в качестве ингредиента в клеях.
Эпоксидные модифицированные смолы:
- КДА-2 используется в качестве электроизолятора, служит адгезионной грунтовкой для стеклопластиков, а также выступает в качестве компонента для клеев.
- K-02T подходит для пропитки и сжатия намоточных материалов.
- EZ-111 используется в качестве наполнителя для радиодеталей и служит базовым материалом для герметизации трансформаторов.
- UP-563 и UP-599 обладают высокой адгезией. Он поставляется компаниям, производящим стеклопластик, и может использоваться в качестве заливочного компаунда.
- K-153 является герметиком.
Смолы для специальных целей:
- EA имеет более низкую вязкость и является тем же ингредиентом в смеси герметика. Его уникальные свойства позволяют пропитывать его и использовать в качестве растворителя.
- UP-610 имеет более высокую прочность.
- ECD — это хлоридсодержащая смола, которая является огнестойкой и обладает высокой тепло- и атмосферостойкостью. Используется в качестве защитного материала.
Применение
Смолы также можно разделить на группы в зависимости от их применения. В строительной промышленности смола часто используется для маркировочных полос на рельсах, для изготовления напольной плитки и стяжек. Эпоксидное покрытие — востребованный материал для декоративных и отделочных работ. В стеклопластике и углепластике он используется при ремонте аэропортов, дорог и железобетонных конструкций. Он также используется для сложных и ответственных ремонтных работ, например, для сварки мостовых конструкций.
Смола используется для изготовления корабельных винтов и лопастей компрессоров. Эпоксидная смола является основным материалом для производства емкостей и резервуаров для газа и жидкостей. В машиностроении полимер может исправлять дефекты литья и используется для изготовления форм и штампов. Даже некоторые инструменты сделаны из смолы. Прочность материала позволяет изготавливать пружины и рессоры. Стеклопластик на основе смолы используется для производства противоскользящих пластин.
Этот полимер также часто используется в авиастроении. Например, крылья аэрофойла, несущие большую нагрузку, изготовлены из композитного материала на основе эпоксидных смол. Полимер содержится в таких компонентах, как обшивка фюзеляжа, конусы сопел, крылья и детали двигателя. Лопасти вертолетов, корпуса ракетных двигателей и топливные баки изготавливаются из эпоксидной смолы. В целом, эпоксидная смола используется в таких отраслях, как гражданская, электротехническая, механическая, авиационная, ракетостроение и судостроение.
В быту
Экологичность материала позволяет использовать эпоксидные смолы в домашних условиях без ограничений. Правила техники безопасности предписывают использовать средства индивидуальной защиты при работе с жидкими составами. Особое внимание следует уделить защите органов дыхания, так как материал выделяет токсины до отверждения. Однако в твердом состоянии эпоксидная смола безопасна для человека.
Смола, используемая в промышленности, при кристаллизации выделяет растворимые фракции. Это побочный продукт разрыва полимерной цепи. Если он попадает в организм в растворенном виде, то может нанести вред здоровью. Однако в действительности все процессы на производстве автоматизированы, и вредное воздействие побочных продуктов на человека исключено.
Однако дома ситуация улучшилась благодаря современным технологиям. Продаваемые сейчас модели смол безопасны для организма как с точки зрения ингредиентов, так и конечной смеси.
Часто в смолу приходится добавлять дополнительные ингредиенты. Это не модификация. Эти ингредиенты могут изменить внешний вид отвержденного состава. Примеры включают различные красители, блески и люминесценты. Все ингредиенты сначала смешиваются с базовым составом и только потом с отвердителем. Высокие показатели адгезии позволяют заполнять растворы практически любым наполнителем. Играя с цветом, дизайнеры могут создавать настоящие шедевры при оформлении полов или столешниц, иногда даже без дополнительного декора.
