Эпоксидная смола

Свойства материала

Эпоксидная смола обладает рядом специфических особенностей, позволяющих использовать ее в самых разнообразных сферах. В зависимости от модификации, производитель имеет возможность выделить те или иные показатели для повышения эффективности практического применения.

Учитывая то, что наша аудитория желает познать качества эпоксидной смолы, как материала для строительства или прикладного искусства, выделим основные достоинства, характерные для всех видов смол.

Прежде всего, следует отметить, что застывшая эпоксидка сохраняет форму и объем. Это качество позволяет создавать изделия и использованием молдов. Причем смола после отверждения практически не дает усадки, то есть, объем застывшей заготовки не изменится.

Большинство марок достаточно устойчиво к воздействию абразивных веществ. Заметим, что при эксплуатации изделий из эпоксидной смолы (наливных полов, предметов мебели, ювелирных украшений) определены правила ухода. В них предписано бережное отношение. Тем не менее, гладкую глянцевую поверхность можно обслуживать практически любыми материалам.

Устойчивость к химически агрессивным средам позволяет домохозяйкам использовать различные чистящие средства. Даже если поверхность получила мелкие повреждения, то при наличии запаса смолы все погрешности реально исправить.

Эпоксидную смолу часто используют в качестве материала для гидроизоляции. Водонепроницаемость оказывает решающее значение при выборе способов отделки мебели или полов в помещениях повышенной влажности. Например, кухонные столы из эпоксидки имеют длительный срок эксплуатации, в то время как мебель из ламинированного ДСП приходит в негодность после воздействия влаги.

Глянец покрытия не боится ультрафиолетового излучения. Во время всего срока службы изделия из эпоксидки не теряют своей прозрачности и не выцветают. Некоторые марки смол обладают повышенными показателями прочности, что позволяет их использовать для покрытия полов в цехах и ремонтных мастерских.

Области применения эпоксидной смолы

Появление новых составов постоянно расширяет область применения эпоксидных смол. С помощью данных полимерных материалов можно не только склеивать предметы и создавать декоративные изделия, мебель, но и заменять значительных размеров металлические элементы конструкций и механизмов, сокращая их стоимость и снижая вес. К основным сферам применения эпоксидки можно отнести:

   
Эпоксидная смола активно применяется в ремонтных работах.

1. Производство композитных материалов. Используя способ пропитки синтетических тканей, изготавливают стеклопластик и углепластик. Материал получается легкий и прочный. Он активно применяется в моделировании, при создании машин, ракет, кораблей, самолетов.
2. Изготовление мебели. Это варианты как поточные (в основном кухонные столешницы), так и эксклюзивные (столы из слэбов, столешницы – реки, карты, картины и т. д.).
3. Создание электроизоляционных и гидроизоляционных материалов. Эпоксидная смола является диэлектриком, она влагонепроницаема.
4. Производство бижутерии. Украшения из эпоксидки (кулоны, браслеты, броши и т. д.) недорогие и отличаются декоративностью и эстетичностью.
5. Ремонтные работы. Можно залить эпоксидной смолой растрескавшуюся столешницу, сделать новый пол, устранить течь в лодке, отремонтировать автомобильный кузов, используя стеклоткань, и т. д.
6. Изготовление различных поделок, сувениров, стендовых моделей.

Работать с эпоксидной смолой гораздо проще, чем, например, с металлом или керамикой.

Смолы эпоксидные: разновидности химических составов

Применение эпоксидки давно и прочно вошло в нашу жизнь. В быту, где необходимо надежное соединение или твердый состав, это средство незаменимо. Эпоксидная смола – это один из видов синтетических смол, олигомер, содержащий эпоксидные группы. Вещество имеет сложную химическую формулу.

Любая эпоксидка состоит из основного компонента – смолы, а также отвердителя

В зависимости от состава, различают несколько видов смол:

1. Эпоксидно-диановые. Имеют маркировки ЭД-10, ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22, ЭП-СМ-ПРО. Активно используются в быту и в производственной сфере. Компаунды с функцией пропитки, наливной пол, клеевые составы – далеко не полный перечень применения данного вида полимеров.
2. Эпоксидно-диановые, предназначенные для изготовления лаков и красок. Данные эпоксидки маркируются Э-40, Э-40 Р. С их помощью создаются прочные лакокрасочные покрытия.
3. Эпоксидно-модифицированные (ЭПОФОМ-1,2,3). Используются для проведения ремонтных работ.
4. Специальные эпоксидные смолы. Особенности составов (с хлором, резорцином и т. д.) позволяют применять их в особых условиях.

Любая эпоксидная смола состоит из двух компонентов – непосредственно смолы как основного вещества и отвердителя. Различные наполнители придают составу определенные качества.

Класс опасности смолы ЭД-20

Данное вещество не способно провоцировать горение или воспламенение, поэтому его относят к 2 классу опасности. Эпоксидная смола не воспламеняется даже тогда, когда ее вносят в открытый огонь. Но при работе с таким материалом необходимо придерживаться правил безопасности.

Люди, которые работают непосредственно с такими веществами, должны иметь защитные средства. Такими средствами считаются: респиратор и спецодежда. Помещения, где производятся эпоксидные смолы, должны иметь вентиляцию. При попадании этого вещества на кожу, оно может вызвать кожные воспаления и дерматиты. Также может наблюдаться аллергическая реакция на компоненты смолы.

Свойства прозрачных смол

Химическая формула эпоксидной смолы, как и ее состав, достаточно сложная. Олигомеры, содержащие эпоксидные группы, способны под действием отвердителей образовывать сшитые полимеры, в результате чего физические свойства смолы полностью меняются. Эпоксидная смола для заливки продается в виде двух компонентов. В роли компонента «А» выступает основной состав, компонент «Б» — отвердитель. Приготовление материала сводится к смешиванию компонентов.

Компонент «А» представляет собой тягучую прозрачную массу. Уже по внешнему виду можно определить, что перед нами — эпоксидная смола для литья. Смолы технического назначения обычно имеют характерный желтый или коричневый оттенок. Высокая вязкость компаунда позволяет создавать художественные композиции, однако для заливки больше подошла бы жидкая смола. Понизить вязкость позволяет добавление растворителя, который следует специально выбирать для каждой конкретной марки эпоксидки. Современные производители избавляют покупателя от мучительного процесса выбора и предоставляют все возможные аксессуары (пластификаторы, пигментные пасты, растворители, красители).

Основу для отвердителя составляют амины или карбоновые кислоты. При образовании полимера фундаментальную роль играют два вещества – бисфенол и эпихлоргидрин. Смолы, образующиеся при поликонденсации указанных органических элементов, называются эпоксидно-диановыми. Именно они используются в заливочных работах, так как соответствуют предъявляемым требованиям. Оптическая прозрачность позволяет формировать самые разные по объему и площади поверхности, так как свет, прошедший через смолу, практически не поглощается, следовательно, вся декоративная отделка поверхности сохранит свой визуальный эффект.

Литьевая эпоксидная смола внешне похожа на обычное стекло. Отвердитель (компонент «Б») также обладает высокой степенью прозрачности. Нередко заливочным компаундом пользуются для создания защитного слоя на картинах или фотографиях

Правильно выбрать подходящую для заливочных работ смолу очень сложно.

1. Во-первых, не каждый прозрачный компаунд сохраняет свои оптические свойства сколь угодно продолжительное время.
2. Во-вторых, некоторые марки смол отлично подходят для заливки небольших объемов. Когда же масштабы работ увеличиваются, то желтоватый оттенок начинает проявляться, а прозрачность снижается.

Тем, кто никогда не сталкивался с эпоксидной смолой, как с материалом, укажем, что компаунд для заливки – это не эпоксидный клей. Да вида материалов отличаются, как минимум, по своим оптическим свойствам. Клей может приобретать коричневый или даже черный оттенок, в то время как компаунд остается бесцветным и прозрачным

Но, помимо прозрачности, необходимо обращать внимание еще на ряд свойств материала, особенно если заливка эпоксидной смолой отличается созданием поверхностей большой площади или слоев, толщина которых составляет несколько сантиметров

Как выбрать смолу

Смоделируем задачу, которая стоит перед начинающим мастером. Те, кто имеет хотя бы небольшой опыт, склонны отдавать предпочтение одной марке эпоксидки, причем от одного производителя. Данная задача стоит именно перед новичками. Необходимо подобрать смолу, приемлемую по качеству и по стоимости. В нашем понимании, должен быть перечень рейтинговых марок, каждой из которых соответствует свой поставщик и производитель.

Но это не совсем так, на самом деле, производство эпоксидной смолы и прочих полимерных составов строго сертифицировано. Любая продукция, соответствующая ГОСТу, получает определенное обозначение. Пример смол с различными характеристиками был приведен выше. Это означает, что одна и та же марка материала встречается у разных производителей.

Каким образом выбрать смолу? Сначала надо определиться с целью ее использования. Марки ЭД считаются более универсальными и подходят для заливки полов, а также для производства мебели. Смола ЭД-20 от российских компаний, ведущих свою деятельность в отрасли химической промышленности, обойдутся в разы дороже, чем такие же по характеристикам смолы от объединенных предприятий.

Есть альтернатива – заказывать материал из Китая. Несмотря на то, что в производстве применяются технологии отечественных разработчиков, будет указано, что продукт сделан в Китае. Для того, чтобы заливать смолу в молды и использовать заготовки, как украшения, придется раскошелиться на дорогие марки, так как исконно отечественные предприятия не поставляют на рынок подобные модификации полимеров по причине отсутствия массового спроса.

Ориентировочный перечень наиболее популярных производителей первого и второго типа представлен выше, но необходимо понимать, что состав этого перечня основывается на отзывах пользователей и достаточно быстро меняется.

Виды смол

Считается, что смола ЭД – это самый массовый и доступный в России эпоксидный материал. Да, есть эпоксидные составы гораздо лучшей прозрачностью, бесцветностью, чем отечественные смолы линейки ЭД: ЭД-16, ЭД-20, ЭД-22. Но по остальным параметра смолы Resin Art, Magic Crystal-3D, Epoxy CR 100, Aquaglass Citrus, Diamant ни в чем не превосходят отечественные аналоги. Разве что если их применение не связано со специализацией в том или ином виде использования.

• Resin Art – в рисовании и при создании каких-то оформительских эффектов;
• Magic Crystal-3D для создания скульптур малых форм;
• Epoxy CR 100 для больших отливок (мебель, предметы обихода) и площадных заливок небольшими слоями;
• Aquaglass Citrus для обширных покрытий;
• Diamant для ювелирных отливок.

Налицо специализация, и, не имея в шаговой доступности строительных гипермаркетов, раздобыть такие смолы – задача часто невыполнимая. Все виды ЭД, особенно самая массовая из них ЭД-20, всегда под рукой, а нужные эксплуатационные характеристики ей можно придать, используя нагрев, введение растворителей или другого, в отличие от рекомендованного или приданного в комплекте, типа отвердителя.

В итоге получается полимеризованный материал с высокой плотностью и прочностью, стойкостью к механическим воздействиям, термостойкостью, высокими диэлектрическими характеристиками, малым весом и исключительной адгезией, то есть способностью пропитывать склеиваемые или заливаемые поверхности и связываться с ними.

Форма выпуска

Представляет собой ЭД-20 плавкий и растворимый пластичный материал, являющийся продуктом конденсации дифенилпропана и эпихлоргидрина в щелочных средах. Имеется сегодня на рынке и раствор такой смолы в толуоле. Поставляется этот материал на промышленные объекты в стальных барабанах на 53 кг или флягах. Для бытовых целей эта смола расфасовывается в обычные флаконы. Внешне это средство представляет собой медоподобную вязкую прозрачную жидкость.

Поставляется на рынок ЭД-20 как двухкомпонентный состав. В качестве отвердителя для этого средства используются стандартные материалы. Это могут быть, к примеру, предназначенные для эпоксидных смол ТЭТА, ПЭПА и пр. В твердом виде этот материал является диэлектриком и отличается стойкостью к разного рода растворителям.

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.

Подготовка эпоксидной смолы для заливки

Приготовление состава эпоксидной смолы должно осуществляться в соответствии с инструкцией, которая в том или ином виде прилагается к каждой емкости. Отсутствие описания последовательности действий свидетельствует о сомнительных качествах товара, который наверняка также не имеет и сертификации.

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

При смешивании компонентов эпоксидной смолы пропорции играют наиважнейшую роль. Стандартное соотношение смолы и отвердителя – 10:1. В специальных составах пропорция может меняться от 5:1 до 20:1. Способы приготовления малого и значительного объемов также имеют отличия. Для маленького количества достаточно только перемешивания. Большую массу предварительно следует подогреть, чтобы снизить степень вязкости. При этом необходимо учитывать, что увеличение температуры на 10 °С ускоряет полимеризацию как минимум в два раза.

Подогревая смолу, требуется контролировать температурные показатели. Если вещество закипит, оно начнет пениться, мутнеть. Такой состав для использования непригоден. Снизить вязкость можно с помощью разбавителей. Следует учитывать, что даже 5–7% таких добавок в составе значительно снижают качество материала.

Проблема, как очистить, то есть чем растворить эпоксидную смолу, сохраняет свою актуальность. Лучше не допускать полного застывания пятен. Если все же это произошло, самым эффективным способом является механический, но он применим не ко всем поверхностям. Использование специального растворителя для смол также не обеспечивает сохранения поверхности. Если условия позволяют, можно применять разогрев или замораживание.

Чаще всего применяется соотношение смолы и отвердителя – 10:1.

Ни один из способов не дает гарантии полного очищения.

Физические и химические свойства эпоксидной смолы

Это вещество имеет светло-желтый оттенок. Оно отличается высокой термопластичностью, так как при воздействии отвердителя на смолу ЭД-20, она начинает приобретать высокую плотность, превращается в твердые полимерные соединения.

Такие физические свойства помогают в процессе герметизации или склеивания каких-либо материалов. Кроме того, затвердевать это вещество может при температуре +18…+20 градусов Цельсия. Эпоксидная смола ЭД-20 называется двухкомпонентной, так как для ее затвердевания необходимы соединения ПЭПА, ТЭТА, ДЭТА и т.д.

Широкое применение смолы ЭД-20 обусловлено ее склеивающими свойствами. Но стоит отметить, что данный клей имеет:

• •    малую эластичность,
• •    высокую токсичность,
• •    высокую вязкостью.

Чтобы уменьшить вязкость, производители добавляют в ее состав растворители. Также необходимо учитывать и тот факт, что применение только эпоксидной смолы и отвердителя, может спровоцировать трещинообразование. Но главными плюсами этого материала считаются:

• •    хорошее взаимодействие с различными материалами (металл, керамика, текстиль, бумага, пластик),
• •    высокая плотность,
• •    устойчивость к кислотам, маслу, бензину, щелочам,
• •    отсутствие коррозии между обрабатываемыми материалами.

Основные потребительские свойства эпоксидной смолы

Стоимость эпоксидной смолы довольно высокая. Приобрести небольшое количество для бытовых нужд вполне доступно, но значительные объемы требуют немалых финансовых затрат. Вместе с тем популярность вещества растет. Объяснить данный факт можно наличием хороших потребительских качеств данного полимера. Среди основных характеристик можно выделить следующие:

Эпоксидная смола характеризуется термостойкостью, водонепроницаемостью и прочностью

1. Прочность. При высоком уровне технологичности процессов изготовления и применения застывшая смола может соперничать с отдельными марками бетона.
2. Термостойкость. Эпоксидная смола может выдерживать воздействие температуры от 200 °С и выше.
3. Водонепроницаемость. В твердом состоянии вещество не впитывает воду.
4. Клеящие свойства. Высокий уровень адгезии и прочность соединений позволяют склеивать большие поверхности.
5. Устойчивость ко многим агрессивным химическим веществам.
6. Небольшой вес изделий.

Данные характеристики свойственны всем видам смолы. Эти качества могут проявляться в большей или меньшей степени в зависимости от добавок, использованных при приготовлении эпоксидки.

От чего зависит

Показатели плотности вариабельны, зависят они от многих факторов, но среди основных можно выделить:

• Температура отверждения. Есть прямая зависимость образования более плотного полимера от более высокой температуры, при которой происходит процесс полимеризации.
• Наличие пузырьков воздуха. Чем больше пузырьков осталось в слое загустевающей под воздействием отвердителя смолы, чем они мельче, тем меньше будет плотность получаемой отливки или площадной заливки.
• Качество и состав отвердителей. Плотность готового продукта будет выше при использовании кислотных добавок, чем если бы применялись щелочные отвердители.
• Пигментные добавки. В отличие от наполнителей (песок, цемент, древесные или металлические пылинки) добавление красителей в эпоксидные компаунды снижает плотность, а значит, и такие качества готового продукта, как упругость и прочность, то есть декоративность всегда будет в некоторый ущерб качеству.

Плотности отвердевшего эпоксидного материала нужно уделить особое внимание, если планируется, что получаемые из эпоксидки изделия будут подвергаться механическим воздействиям на растяжение, сжатие, ударные нагрузки и прочее

Как работать со смолой?

При работе со смолой главное — тщательно соблюдать пропорции, поскольку недостаточное или, наоборот, слишком большое количество отвердителя самым негативным образом сказывается на функциональности итогового состава. При избыточном объеме отвердителя состав утрачивает свою прочность. Помимо того, излишек может выделяться на поверхность по мере застывания. При нехватке отвердителя часть полимеров остается несвязанными, подобный состав становится липким.

Современные составы обычно разводятся в пропорции: на 1 часть отверждающего вещества — 2 части ЭС, допускается использование равных пропорций. Эпоксидку и отвердитель необходимо тщательно размешивать, чтобы консистенция получилась однородной. Перемешивание выполняют медленно, если движения будут резкими — появятся пузырьки.

После выполнения заливки следует подождать, пока смола затвердеет. В ходе полимеризации ЭС проходит несколько стадий.

• Жидкое состояние. Смесь основных составляющих легко стекает с палочки-мешалки, этот момент оптимален, чтобы заливать состав в форму.
• Густой мед. В этом состоянии масса не ложится тонким ровным слоем, но с легкостью заполняет собой небольшой объем.
• Засахаренный мед. На данном этапе проведение каких-либо действий со смолой не представляется возможным, единственная возможность использования — склеивание поверхностей.
• Переход от меда к резине. В этот момент смолу не нужно трогать, иначе можно нарушить формирование полимерных цепочек.
• Резиновая. Масса компонентов уже вступила во взаимодействие и перестала липнуть к ладоням, однако, ее твердости пока недостаточно. В таком состоянии заготовку можно перекрутить и деформировать.
• Твердая. Эта смола не гнется, не крутится и не отковыривается.

Эпоксидка разных изготовителей имеет разный период отверждения, оно определяется только опытным путем.

Впрочем, и без лака ее поверхность выглядит глянцевой и мерцающей.

Аналоги эпоксидной смолы этой марки

В качестве идентичных по показателям эпоксидных смол выступают несколько марок. Более подробно они описаны в таблице:

ЭД-20: инструкция по применению

К каждой упаковке продукта прилагается инструкция по применению эпоксидной смолы ЭД-20, которую необходимо внимательно изучить. Эпоксидка начинает процесс полимеризации только после соединения ее с катализатором-отвердителем. Причем на итоговый результат станут влиять такие факторы, как:

• пропорции составляющих;
• условия окружающей среды;
• используемая тара.

Знайте, что не все производители точно указывают в аннотации, как замешивать отвердитель со смолой, чаще кратко пишется допустимое соотношение прилагаемых компонентов и условия для полимеризации. Поэтому рекомендуется самим методом пробы установить оптимальное соотношение отвердителям и основной массы (в классическом варианте на 10 частей смолистого вещества берется 1 часть катализатора).

Для застывания смолы необходимо добавлять в нее отвердитель

Предварительная подготовка

При выполнении отвердения ЭД-20 холодным методом предварительная подготовка не нужна. А вот для горячего метода масса прогревается. Нагреть эпоксидку можно на водяной бане, но следите, чтобы при нагревании ни одна капля влаги не попала на смолу, иначе она испортится. Нельзя допускать и перегрев субстанции – кипение приводит эпоксидку в негодность.

При долгом хранении смолистого вещества оно затвердевает и кристаллизуется. Для последующего использования массу подогревают при температурном режиме в +40⁰С. Можно просто опустить емкость со смолой в горячую воду. При разогревании смолу следует регулярно перемешивать.

Применение пластификатора

Иногда к эпоксидной смоле добавляется пластификатор. Это вещество необходимо для повышения упругости изделий, обрабатываемых эпоксидкой. Например, если необходимо, чтобы изделие было устойчиво к ударным и механическим нагрузкам. Также пластификаторы применяют для повышения эластичности (гибкости) швов. Чаще применяют следующие типы пластификаторов:

1. Дибутилфталат (или ДБФ). Наиболее распространенный пластификатор. Он помогает приобретать изделию высокую стойкость к сильным холодам и ударам. Субстанцию вмешивают в эпоксидку не более 2–5% от объема смолы.
2. Диэтиленгликоль (или ДЭГ-1). Рабочая концентрация субстанции укладывается в 3–10%, причем, чем больше оказывается пластификатора в смолке, тем сильнее эпоксидка начинает походить на резину. При применении ДЭГ-1 учитывайте, что масса обладает ярко-оранжевым окрасом и окрашивает смолу.

Применение отвердителя

Отвердитель – необходимое вещество для включения процесса полимеризации эпоксидки. При сочетании его с пластификатором добавляется в смолу вторым. В классическом варианте отвердитель добавляется в эпоксидку в соотношении 1х10. Это вещество добавляют в смолу аккуратно и постепенно, иначе можно спровоцировать процесс стремительного нагревания и закипания смолы, что портит ее. Чаще всего используют катализаторы-отвердители марки ПЭПА, ТЭТА, ДЭТА и ЭТАЛ-45.

Меры предосторожности

Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 относится к веществам второго класса опасности. Работать с полуфабрикатом следует в защитных перчатках, очках и респираторе. При попадании смеси на кожные покровы, пораженные участки необходимо промыть в проточной воде с мылом, после чего обработать касторовым или вазелиновым маслом.

Все виды работ, связанные с использованием эпоксидки должны производиться в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе. Смесь не относится к взрывоопасным веществам, однако при воздействии открытого огня может воспламениться.

Эпоксидная смола ЭД-20 представляет собой универсальный полуфабрикат, широко используемый во многих областях человеческой деятельности. Высокие эксплуатационные свойства и простота использования, в сочетании с доступной стоимостью, позволяют использовать материал в промышленности, строительстве и бытовой сфере.