Эпоксидная смола. Что такое эпоксидная смола
Эпоксидная смола. Материалы.: polymerclayfimo
Примеры бижутерных работ из эпоксидки на фликреУ нас в сообществе пару лет назад eto_ne_ja первая показала свои "ледяные" браслетики из эпоксидки с фруктами, чем привлекла к материалу внимание русскоговорящей общественности;)Потом с эпоксидкой начала экспериментировать grgalina, white_fluffy стала использовать ее вместо лака, ну и я по-всякому тоже пробовала;) Список постов в нашем сообществе про использование эпоксидки - тут
Вот тут - http://www.vlasenko.ru/New-man/0940-txt.htm лежит отличная статья об использовании российских марок эпоксидных смол для изготовления отливок и каких-то, кажется, рыболовных приблуд, но это неважно - там хорошо описана именно технология работы и материалы. Вот тут - http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1139226179 можно почитать еще обсуждение тонкостей затвердевания российских марок эпоксидки.
Некоторые российские марки эпоксидок:эпоксидные клеи ЭДП и ЭКФэпоксидная смола ЭД-20Этал 370Этал 45
Минус российских эпоксидок в их цвете - они недостаточно очищены и дают желтый цвет, или в лучшем случае желтоватый оттенок. После застывания получается такая желтая пластмасса. Но может кому захочется солнышек, цыплят или колобков;)Вот на этом сайте -http://www.epoksid.ru/ - продают разные смолы (не только российские), но килограммами;) Желающие, наверное, могут организовать закупку;) Но можно просто самостоятельно поспрашивать в разных строительных.
Upd: в комментариях marina_kotliar повесила фотки российской нежелтеющей прозрачной эпоксидки - "Эпокси Просвет 2", в шприцах; а девочки с Украины нашли два украинских сайта с эпоксидками.
Если нужна абсолютная прозрачность, можно еще поискать европейские или американские упаковки с прозрачной эпоксидкой для художествнной отливки. Очищенная эпоксидка после застывания превращается в прозрачный и очень твердый пластик, похожий на оргстекло или даже на настоящее стекло, только небьющееся. Прозрачную эпоксидку можно подкрашивать красителями (есть специальные, но можно и поэкспериментировать с обычными красками и чернилами), получая разные оттенки и цвета, как прозрачные, так и непрозрачные. В сети и магазинах такую эпоксидку можно искать по ключевым словам "resin", "clear resin", "crystal clear resin", "casting resin","epoxy" (две последние не всегда означают "прозрачная", а "casting resin" иногда называют не эпоксидку, а силиконовую резину). Множество двукомпонентных лаков тоже делается на основе эпоксидки и могут использоваться точно также, как и спец.составы для заливки, но правда, они не всегда хорошо сохнут в толстых (больше 10мм) слоях.
Некоторые марки прозрачной эпоксидки:(все картинки кликабельны, ссылки ведут на магазины в сети в разных странах) в Москве подобную прозрачную эпоксидку встречали, например, в ОБИ.
Чаще всего продают двукомпанентные смолы - собственно эпоксидку и затвердитель, в двух разных емкостях. Пропорции смешивания зависят от производителя - внимательно читайте инструкцию и не нарушайте рекомендуемую технологию. Некоторые смолы смешиваются 2:1, некоторые 1:1, иногда пропорции необходимо высчитывать по формуле, в зависимости от веса и/или объема. Удобнее, конечно, покупать шприцы с уже отмерянным количеством смолы и затвердителя, или хотя бы ту эпоксидку, которая смешивается 1:1. В любом случае будьте точны и внимательны при смешивании - плохо смешанная эпоксидка не застынет или застынет неравномерно и будет липнуть местами.
Время работы и время застывания эпоксидок тоже может быть разным. Рабочее время (до начала загустения) обычно 10-30 минут, редко 40-60. Время полного застывания - несколько часов, от 8-12-ти до 48-ми часов.
Внимание!При застывании эпоксидные смолы выделяют очень вредные вещества! Работайте только в хорошо проветриваемом помещении, не подпускайте близко детей! Лучше всего работать в респираторе, но учтите, что простые респиратры (от пыли) не подходят, - нужны те, которые не пропускают газ. При попадании смолы на кожу, срочно смывать смолу большим количеством воды и воды с мылом.
Дополнительные материалы.Кроме самой эпоксидки для работы с ней хорошо запастись некоторыми дополнительными материалами. Обязательно понадобятся одноразовые стаканчики (например баночки от йогуртов или детского питания) и деревянные или любые другие палочки, лучше плоские, для смешивания. Измерять точное количество смолы и отвердителя удобно одноразовыми мерными стаканчиками, мензурками или одноразовыми шприцами. Только надо быть внимательнее - эпоксидка разъедает некоторые виды пластмасс. Не все одноразовые стаканчики подойдут. Бумажными вощеными стаканчиками пользоваться можно, но воск может смешаться с эпоксидкой и придать ей некоторую мутноватость. Если планируется заливать смолу в формочки, то лучше их смазывать паркетной мастикой, вазилином или лучше всего специальным раствором. Но к таким материалам, как силикон, полипропилен, полиэтилен и оргстекло эпоксидка не прилипает, поэтому при использовании форм из этих материалов, формочки смазывать необязательно. Специальный спрей выглядит так - если его использовать, застывшая эпоксидка будет отделятся без проблем от любой формочки. Незастывшая эпоксидка очень текучая - запаситесь ватными палочками и салфетками для протирки излишков и подтеков; работайте в перчатках и закрывайте рабочую поверхность полиэтиленом или вощеной бумагой, чтобы не перепачкать все вокруг. В эпоксидку до добавления в нее затвердителя можно добавлять всевозможные красители (лучше специальные спиртовые), блестки, пудру. Но не слишком много, чтобы добавки не мешали процессу отвердения. Специальные красители бывают как матовые, так и прозрачные. Например, вот такие маленькие флакончики продаются - несколько капель хватает, чтобы окрасить 50-100мл эпоксидной смолы.
Смешивание эпоксидкиНапомню, что работать с эпоксидкой надо в перчатках, и если не в респираторе, то хотя бы у открытого окна или под работающей вытяжкой. Некоторые типы эпоксидки очень сильно пахнут, некоторые почти не пахнут, но все они одинаково опасны для здоровья. Если вы хотите добавить в эпоксидку краситель или еще что-нибудь - отмерьте нужное количество смолы и пока что не добавляйте отвердитель. Вмешайте в смолу чернила, пудру, глиттер или др. и только затем добавьте нужное количество отвердителя. Вымешивать нужно тщательно, точно следуя инструкции на упаковке. Лучше соскребать эпоксидку со стенок и дна стаканчика, и переливать во второй. Через две минуты смешивания небольшого количества эпоксидки (50-100мл) она обычно уже готова к дальнейшему использованию. Хорошо еще до смешивания точно определить нужное количество и не намешать слишком много или слишком мало. Я обычно работаю с 30-70мл эпоксидки за раз.
Вот очень хороший ролик с ю-тюба про смешивание эпоксидки - http://www.youtube.com/watch?v=oGfQMYw3Lhc
Использование эпоксидки в качестве лака для покрытия изделий из пластики.Хорошо смешанную эпоксидку можно наносить на любую ровную поверхность. Учтите, что смола будет стекать - подстелите под изделие вощеную бумагу или полиэтилен. Закрепите изделие так, чтобы оно не наклонялдось и не падало. Тонкой струйкой налейте эпоксидку на поверхность изделия. Немного разгладьте одноразовой кисточкой или просто кусочком бумаги так, чтобы эпоксидка в итоге легла ровным нетолстым слоем. Окончательно гладко она разольется и разгладится сама. Я пользуюсь для разглаживания нарезанными полосками обычной бумаги 2-2.5см шириной и 5-6см длинной - их удобно держать и размазывать эпоксидку. Эпоксидка течет и капает - если ее налить слишком много, то капли придется подтирать каждые 10-15 минут и следить, чтобы изделие так с ними и не застыло. Если налить мало, то могут остаться пустые островки.Застывает эпоксидка при комнатной температуре, нагревание ни в коем случае не убыстряет процесс, а только разжижает эпоксидку. При более низких температурах эпоксидка течет меньше. Но это не значит, что она быстрее высохнет в холодильнике:) Держите застывающую эпоксидку подальше от еды (чтобы не отравиться) и пыли (чтобы не испачкать изделие) - и она прекрасно застынет при комнатной температуре. Я так покрывала заколки и большие бусины из пластики - намучалась капли подбирать, но результат прекрасный - очень прочное и прозрачное покрытие, почти как за стеклом.
Использование эпоксидки для отливки в формыВ качестве формочек для отливок и заливки можно использовать любые материалы, которые не вступают с эпоксидкой в реакцию. Намажьте краешек новой формочки и посмотрите - не разъест ли его за сутки. Если ничего не произошло - формочку можно использовать. Полипропилен и силикон точно можно использовать без смазки, мастики или спрея. Но лучше и их смазывать - проще будет вынимать и формочка дольше будет "жива". Я использую cпециальные полипропиленовые формочки
И силиконовые кулинарные формочки типа таких для шоколада -
Для заливки в формочки эпоксидка смешивается строго по инструкции, при желании добавляются красители и др. На дно смазанной (или не смазанной, если это силиконовая) формочки наливается слой эпоксидки 3-5мм. Можно сразу кинуть в формочку уже испеченые заготовки из пластики и/или бумаги и другие твердые добавки (рис, бисер, бульонки, глиттер), но если они будут очень тяжелые, они могут осесть слишком близко ко дну и торчать из застывшего изделия выше эпоксидки. Так что лучше дать первому слою эпоксидки застыть - оставьте ее на час-два. И потом, когда первый слой уже начнет застывать, или застынет совсем, смешайте вторую порцию эпоксидки и уже добавляйте декор вместе с ней. Я, например, добавляла нарезанные и запеченые кусочки колбас и маленькие фигурки из пластики. Но можно добавлять почти все, что в голову придет;) Добавляя твердые элементы декора следите за тем, чтобы они были целиком обмазаны еще незастывшей эпоксидкой - чтобы не образовывались пузырьки и воздушные карманы. Работать с уже смешанной эпоксидкой лучше поторапливаясь, максимум 15-30 минут, поскольку некоторые виды смолы застывают очень быстро. Залив второй слой эпоксидки, уже с декором, оставьте ее застывать окончательно. При желании можно добавить и третий, и четвертый слои. При смешивании эпоксидки и наливании в форму, могут образовываться пузырьки. Большинство из них выходит и лопается самостоятельно. Быстрее всего они исчезают от углекислого газа - т.е. либо горелку направить в сторону формочки, либо можно просто аккуратно подуть на пузырьки, если горелки нет. Время полного затывания должно быть указано в инструкции к вашей эпоксидке. Обычно это около 12-ти часов. Иногда быстрее, иногда дольше - зависит от толщины слоя. После полного застывания изделие можно смело вытаскивать из формочки. Силиконовые формочки легко выгибаются, а по полипропилену можно постучать снизу и вытолкнуть изделие. Если все было смешано правильно, и выдержано время полного застывания, готовое изделие будет твердым и прочным. Если что-то где-то липнет, значит эпоксидка была плохо вымешена - изделие можно выбрасывать, шансы, что оно затвердеет позже, минимальны.Готовые полностью затвердевшие изделия из эпоксидки можно сверлить дрелью. Можно запекать - застывшая эпоксидка устойчива к высоким температурам. Большинство типов 120С легко выдерживают. Часто у вынутых из формочек изделий остаются островатые края - их можно или обрезать ножницами и зашкурить или сразу обработать наждаком (№320, 400, а затем 600). Только шкурить надо именно самый край - аккуратно, не задевая гладкую поверхность готового покрытия. Шкурка легко царапает застывшую эпоксидку. Но этот эффект можно использовать, если хочется придать изделию матовость, можно просто пошкурить блестящее эпоксидное покрытие, и оно станет матовым.
Эпоксидку можно использовать и как прозрачный клей - приклеивать ею проволоку и разные металличесткие штуки типа застежек к пластике. Только надо учитывать ограничение, связанное с ее текучестью и медленной скоростью застывания.
Вот тут, в моем рукодельном журнале можно посмотерть на мои работы с эпоксидкой и пластикой, почитать комменты, в которых тоже можно найти что-нибудь полезное.Много комментов было еще и к этому посту у нас в сообществе - http://community.livejournal.com/polymerclayfimo/692438.htmlНо в этой статье я попыталась рассказать максимально подробно все, что знаю, чтобы больше не отвечать на одни и те же вопросы по сто раз, а сразу сюда отсылать;)
Краткое описание эпоксидных смол
Краткое описание эпоксидных смол
" "" "ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ. Представляют самое универсальное семейство смол, при-меняемых для производства композитных конструкций. Практически по всем параметрам эти смолы обеспечивают самые высокие показатели клеевого шва и прочности. Смолы обладают крайне малой усадкой. Когда эпоксидная смола используется в качестве химически стойкого барьерного слоя, покрытие ею обладает очень низким водопоглощением (менее 0.5%) и можно быть уверенным в том, что отделочные покрытия будут иметь хорошее сцепление с эпоксидной основой. Современные эпоксидные смолы могут обладать низкой вяз-костью и контролируемым временем отверждения.
" "" "Эпоксидные смолы - это, пожалуй, самый доступный материал для точного холодного изготовления деталей в домашних условиях.
" "" "Эпоксидная смола (в дальнейшем - эпоксидка) представляет из себя вязкую смолу, которая после смешивания с отвердителем полимеризуется и переходит в твердую фазу. До полимеризации в смолу можно вводить всевозможные твердые наполнители, которые будут менять в желаемую сторону свойства полученной пластмассы.
" "" "Наиболее доступной и широкоизвестной эпоксидкой являются эпоксидные клеи ЭДП и ЭКФ. Упаковка содержит два компонента эпоксидную модифицированную смолу и отвердитель, которые перед употреблением смешиваются в соотношении от 8:1 до 10:1. Процесс полимеризации происходит при комнатной температуре в течение нескольких часов, а пол-ная полимеризация заканчивается спустя 12 часов. Чем больше содержание отвердителя в указанном выше соотношении, тем быстрее идет процесс полимеризации. Здесь важно точ-но отмерять исходные компоненты при изготовлении рабочей смеси, а в отношении отвердителя - лучше положить его немного больше, чем недоложить.
" "" "Второй из отечественных эпоксидных смол, пригодной для домашнего творчества, является эпоксидная смола ЭД-20..
Химия эпоксидных смол
" "" "Детальное вникание в химию смол для моделиста не так важно, но знание основ их химии поможет в успешном завершении проекта и позволит избежать ошибок и разных сюрпризов, которые могут возникнуть при работе со смолой.
" "" "Смола , лежащая в основе всех эпоксидных клеев, применяемых в судостроении, называется диглицидиловый эфир бисфенола А. Бисфенол А получают путем взаимодействия фенола с ацетоном при определенных условиях. Буква А обозначает ацетон, "фенол" обозначает фенольные группы, а "бис" обозначает двойку. Таким образом бисфенол А яв-ляется химическим продуктом, представляющим собой комбинацию двух молекул фенола с одной ацетона. Затем бисфенол А вступает в реакцию с веществом под названием эпихлор-гидрин. В результате реакции по обеим сторонам молекулы бисфенола А прикрепляются две ("ди-") глицидоловые группы . Получившееся вещество называется диглицидиловый эфир бисфенола А, или же основная эпоксидная смола. Именно глицидиловые группы взаимодействуют с атомами водорода аминов в отвердителе, в результате чего и получает-ся отвержденная эпоксидная смола.
" "" "Основная эпоксидная смола обладает высокой вязкостью и малопригодна для судостроительных целей, разве что в качестве клея в некоторых ситуациях. Производители эпоксидных составов приобретают смолу именно в такой форме и затем добавляют к ней определенные компоненты (модифицируют) для придания необходимых свойств.
" "" "Отвердители, применяемые с эпоксидной смолой при комнатной температуре, в большинстве своем полиамины. То есть органические молекулы, содержащие две и более аминогруппы. Аминогруппы по структуре напоминают аммиак, только присоединены к органическим молекулам. И как и аммиак, амины являются сильными щелочами. Из-за этого сходства отвердители эпоксидных смол зачастую обладают аммиачным запахом, который наиболее ощутим в замкнутом объеме сосуда хранения сразу после его открывания. На воздухе же этот запах мало ощутим из-за высокого давления паров полиаминов.
" "" "Вступающие в реакцию аминогруппы представляют собой атомы азота с присоединенными к ним одним-двумя атомами водорода. Эти атомы водорода взаимодействуют с атомами кислорода из глицидиловых групп эпоксидной смолы и получается отвержденная смола - термореактивная пластмасса с большим количеством пространственных связей. При нагревании она размягчается, но не плавится. Трехмерная структура обеспечивает ей отличные физические свойства.
" "" "Соотношение атомов кислорода глицидола и атомов водорода аминов с учетом различных молекулярных масс и плотностей и определяет, в конечном счете, соотношение смолы и отвердителя. Изменение указанного соотношения приведет к тому, что останутся вакантные атомы кислорода или водорода в зависимости от отклонения в ту или другую сторону. В итоге отвержденная смола будет обладать меньшей прочностью из-за неполного образования пространственных связей.
" "" "Отвердители эпоксидных смол не являются катализаторами. Катализаторы способствуют реакции, но химически не являются частью конечного продукта. Отвердители же эпоксидных смол образуют пары с молекулами смолы, что сказывается на конечных свойствах отвержденного продукта.
" "" "Время отверждения эпоксидной смолы зависит от реакционной активности атомов водорода аминов. И хотя присоединенная органическая молекула не принимает непосредственного участия в химической реакции, она влияет на то, как скоро атомы водорода ами-нов покидают азот и взаимодействуют с атомами кислорода глицидола. Таким образом, время отверждения определяется кинетикой данного амина, используемого в качестве от-вердителя. Это время можно изменить, применив другой отвердитель, добавив в смолу ак-селератор или изменив температуру или массу смеси смолы с отвердителем.
" "" "Реакция отверждения эпоксидных смол - экзотермическая. Это означает, что при ее отверждении выделяется тепло. Скорость, с которой смола отверждается, зависит от температуры смеси. Чем выше температура, тем быстрее реакция. Скорость ее удваивается при повышении температуры на 10° С и наоборот. К примеру, если при 20° С смола становится свободной на отлип за 3 часа, то при 30°С на это потребуется 1,5 часа и 6 часов при 10°С. Все возможности повлиять на скорость отверждения сводятся к этому основному правилу. Время жизнеспособности смеси и время работы с ней в основном определяются из-начальной температурой смеси смолы с отвердителем.
" "" "Временем желатинизации (гелеобразования) называется время, необходимое для данной массы, находящейся в компактном объеме для ее обращения в твердое состояние. Это время зависит от первоначальной температуры смеси и следует вышеописанному правилу. К примеру, если 100 г смеси смолы с отвердителем обращаются в твердое состояние за 15 минут при исходной температуре в 25°С, то при исходной температуре в 15°С на это потребуется около получаса. Если при тех же 25°С эти 100 г равномерно размазать по пло-щади в 1 м2, полимеризация займет свыше двух часов. Время полимеризации помимо тем-пературы зависит и от отношения площади к массе смолы.
" "" "Суть происходящего заключается в следующем. В ходе реакции выделяется тепло. Если выделяемое тепло сразу поглощается окружающей средой (как это происходит со смолой в виде тонкой пленки), температура полимеризующейся смолы не возрастает и скорость реакции остается неизменной. Если же смола занимает компактный объем (как в слу-чае банки), экзотермическая реакция повышает температуру клеевой смеси и реакция уско-ряется.
" "" "Время работы со смолой составляет примерно 75% от времени желатинизации из-за геометрической формы емкости. Его можно увеличить путем увеличения площади поверхности, уменьшения массы смеси или охлаждением смолы и отвердителя перед смешивани-ем. Вязкость смеси в емкости будет расти (к примеру , при 25°С) в абсолютных единицах в силу полимеризации, но из-за разогрева смеси будет казаться, что вязкость уменьшается. Клей на стадии 75% времени желатинизации будет казаться очень жидким (из-за высокой температуры), но если при этом его охладить до комнатной температуры, он окажется очень густым. Густая же смола на стадии частичной полимеризации не так хорошо пропитывает стеклоткань и ложится на склеиваемые поверхности. Опытные специалисты либо готовят смесь, которая сразу наносится, либо для замедления реакции увеличивают площадь по-верхности.
" "" "И хотя скорость полимеризации смолы и зависит от температуры, сам механизм от нее не зависит. Быстрее всего реакция протекает в жидком состоянии смолы. По ходу полимеризации смола меняет состояние с жидкого на липкое вязкое гелеобразное. После ге-леобразования скорость реакции замедляется по мере нарастания твердости. В твердых телах химические реакции протекают медленнее. От состояния мягкого липкого геля смола переходит к более твердому состоянию, постепенно теряя липучесть. Со временем липучесть исчезнет, и смола продолжит набирать твердость и прочность.
" "" "При нормальной температуре смола достигает от 60 до 80% окончательной прочности спустя 24 часа. Дальнейшее отверждение будет продолжаться в течение последующих нескольких недель, достигнув, в конце концов, точки, когда дальнейшее отверждение будет невозможно без значительного роста температуры. Однако для судостроительных целей можно считать, что смолы, полимеризующиеся при комнатной температуре, окончательно отверждаются спустя 72 часа при 20°С.
" "" "Как правило, лучше работать с возможно малым временем полимеризации, насколько это позволяет конкретная ситуация. Это дает возможность переходить к следующему этапу, не тратя времени на ожидание отверждения клея. Клеевая пленка с малым временем полимеризации меньшее время остается липкой и успеет подцепить меньше следов на ней насекомых, их самих и прочего летучего мусора.
" "" "Эпоксидные смолы могут в процессе отверждения образовывать на своей поверхности тонкую пленку. Она формируется в присутствии углекислого газа и паров воды, особенно в холодную сырую погоду, нежели в теплую и солнечную. Эта пленка водорастворима и должна быть удалена перед шлифовкой или покраской.
" "" "Незащищенная эпоксидная смола плохо перносит солнечный свет (УФ излучение). Спустя примерно шесть месяцев нахождения под ярким солнечным светом начинается ее распад. Дальнейшее облучение вызывает меление и неизбежное ее разрушение с потерей всех физических свойств. Решение проблемы лежит в защите смолы при помощи краски и лака, содержащих УФ защиту.
Свойства эпоксидных смол
" "" "Эпоксидка плохо пристает к таким веществам, как полиэтилен (практически не пристает), полистирол, оргстекло... Если на эти материалы нанести защитный слой (например, из мастики для паркета), то после полимеризации эпоксидка легко от них отделяется. Защи-та мастикой металлических поверхностей, поверхностей из других пластмасс и поверхностей из эпоксидки позволяет также легко отделить отливку из эпоксидки после ее полимери-зации.
" "" "Процесс полимеризации эпоксидки связан с химической реакцией между ее компонентами, в ходе которой наблюдается выделение тепла. С другой стороны сама химическая реакция идет более интенсивно при более высоких температурах. По этой причине (если нет достаточного отвода тепла от полимеризующейся массы) происходит ее разогрев, а в случае клея ЭДП иногда температура может подняться до 50 - 60 градусов. Это следует учитывать при выборе материала для изготовления формы... (при таких температурах форма из пластилина поплывет, а отливка будет безнадежно испорчена).
" "" "Реакция полимеризации идет наиболее интенсивно в приграничном слое. При использовании эпоксидки с твердым наполнителем (цемент, гипс и т.д.) поверхность этого приграничного слоя резко возрастает, и процесс полимеризации идет быстрее, чем без наполнителя. Кроме того, отвод тепла с этого приграничного слоя ограничен и наблюдается саморазогрев смеси, что также необходимо учитывать.
" "" "При повышении температуры смола повышает свою текучесть и снижает вязкость, поэтому для заливки мелких деталей раствор необходимо первоначально нагрет до 25 - 30 градусов. Далее в него добавляем наполнитель и только после этого отвердитель. Такая последовательность приготовления исходной массы в наибольшей степени будет гарантировать однородность конечной пластмассы. При понижении температуры и во влажной атмосфере процесс полимеризации смолы замедляется, а при высокой влажности полимери-зация вообще может не произойти до конца.
" "" "До тех пор, пока эпоксидка не полимеризовалась, она ведет себя как вязкая жидкость со всеми вытекающими отсюда последствиями. Введеный в эпоксидку наполнитель в зависимости от его удельного веса либо опускается вниз (цемент, например) либо всплывает (деревянная крошка, отдельные пузырьки воздуха). Это необходимо учитывать для пра-вильной ориентации литьевой формы в течение процесса полимеризации, чтобы на ответ-ственных поверхностях не образовались нежелательные раковины от воздушных пузырей и т.п.
" "" "Основной минус отечественной эпоксидки - это трудность избавления от воздушных пузырьков, которые образуются в процессе приготовления и перемешивания исходной массы. Рецепт тут один - давать отстояться смеси, чтобы пузыри всплыли, повысить текучесть смолы повышением ее температуры и физическое удаление пузырей, прилипших к поверх-ностям формы при помощи острого предмета. Помогает так-же заливка раствора в форму не напрямую, а через промежуточный предмет тонкой струйкой (тогда большинство микро-пузырей исчезнет на промежуточных поверхностях в процессе заливки).
" "" "При работе с эпоксидкой необходимо использовать одноразовую (лучше пластиковую) посуду для приготовления каждой новой партии смеси.
" "" "Исходные компоненты эпоксидки требуют тщательной дозировки, для осуществления которой удобно использовать одноразовые пластиковые шприцы (выпускаются объемом 2, 5 и 10 см3). Смола заливается в шприц сверху. Отвердитель можно набрать в шприц обыкновенным образом.
" "" "Для нанесения на форму защитного слоя, особенно в труднодоступных местах удобно пользоваться ватными палочками. При их помощи также удаляют излишки мастики.
" "" "Для удаления воздушных пузырей все углубления в форме после заливки "проходятся" острой деревянной зубочисткой. Дерево не приносит вреда форме и защитному слою, но помогает воздушным пузырям оторваться от поверхности формы и всплыть...
Наполнители
" "" "Наполнителями называют добавки к приготовленной смоле, вносимые для увеличения ее объема, предотвращения подтеков и для окрашивания. Для этих целей могут служить самые разные материалы вплоть до песка и опилок. Однако опилки обладают неоднородностью, песок - большим весом, причем то и другое может содержать инородные включения. Поэтому промышленностью разработан ряд наполнителей с предсказуемыми свойствами с областью применения от мороженого до бетона.
" "" "В качестве наполнителей чаще всего используют цемент, алебастр (строительный гипс), мел (зубной порошок), древесную крошку. Процентное содержание наполнителя в смеси (по объему) может доходить до 50% (пока смесь не потеряет свою текучесть). Рекомендуют добавлять наполнителя около 30-40%. При таком соотношении удается получить конечный пластик с требуемыми свойствами, снижается расход эпоксидки, и, в тоже время, сохраняется ее достаточная подвижность в процессе литья.
" "" "Цемент, как наполнитель хорошо применять при изготовлении всевозможных форм для литья. Конечный пластик получается прочным (видимо сказывается и некоторое "схватывание" цемента). Следует только учесть, что имеющийся в продаже цемент перед приго-товлением смеси необходимо просеять через марлю, т.к. в нем много комков большого размера.
" "" "Алебастр. Немного хуже, чем цемент, с точки зрения наполнителя, но вполне подходит для экономии эпоксидки.
" "" "Мел (зубной порошок). Вполне приемлем с точки зрения свойств, как наполнителя, но обладает одной паршивой особенностью - очень гигроскопичен, а эпоксидка не любит воды. Поэтому от применения мела лучше воздержаться или в крайнем случае перед засыпкой его в смесь хорошенько просушить для удаления влаги.
" "" "Древесная крошка. Обладает низким удельным весом и незаменима при изготовлении пластика с удельным весом ниже, чем у исходной эпоксидки. Чем мельче крошка - тем лучше будет конечный пластик. В процессе смешивания с эпоксидкой древесная крошка пропитывается смолой и образуются мелкие локальные частицы с твердой поверхностью, которые не впи-тывают влагу. Получить приемлемую древесную крошку можно либо зажав деревянную болванку в токарном станке по дереву и опиливая ее поверхность очень грубой наждачной бумагой, либо используя кругнасадку для электродрели с грубой шкуркой, опиливая ею де-ревянную болванку... в любом случае деревянная болванка до ее "перевода в опилки" должна быть просушена.
" "" "Аэросил. Тиксотропная добавка . Добавляется для исключения подтеков смолы, особенно на вертикальных и наклонных поверхностях. Смесь аэросила со смолой может применяться как шпаклевочно - заполнительный материал высокой плотности. Может применяться вместе с другими наполнителями для придания смеси консистенции сметаны.
" "" "Микросфера. Микроскопические пустотелые наполненные газом шарики в форме мелкозернистого порошка. Обладает низким весом и плотностью. Делает смолу воздушной и повышает вязкость, образуя в больших объемах пенистый материал. Идеальна для шпаклевочных составов, замазок , для заполнения угловых стыков и при ламинировании, где требуются хорошие свойства заполнения швов. Главное ее достоинство в том, что отвержденная смола с такой добавкой хорошо шлифуется, и чем больше такой добавки, тем легче шлифование. Однако надо знать меру, поскольку при избыточном ее количестве смесь трудна в нанесении. Микросфера понижает прочность клеевого шва и не должна использоваться при создании конструктивных связей типа усовых соединений.
" "" "Волокно. Добавляются в смолу для повышения ее вязкости при склеивании. Смола с такой добавкой отлично заполняет зазоры, хорошо пропитывает поверхности и не создает обедненных клеем швов, особенно на торцевых поверхностях. Волокно бывает стеклянное рубленое, стеклянное молотое, синтетическое и хлопчатобумажное. Хлопок с целлюлозой обладают наименьшей прочностью, зато повышают тиксотропность и могут служить заменой микросфере для заполнения смолой швов.
" "" "Древесная мука. Применяется для повышения густоты шпаклевок, замазок или клеев при натуральной отделке древесины. Смола с такой добавкой по консистенции мало похожа на сметану и с ней не так легко работать.
" "" "Графитовый порошок. Применяется в качестве пигментирующей добавки и для создания скользящих наружных поверхностей гоночных судов . Это мелкозернистый порошок черного цвета. Не используется на солнце. Графит является проводником электрического тока и в соленой воде может вызывать электролитические проблемы.
" "" "Алюминиевая пудра и двуокись титана. Обычно служат в качестве пигментов. Добавление алюминия в смолу дает при покрытии поверхность серого цвета. При добавлении больших количеств улучшает обрабатываемость смолы. Двуокись титана придает смоле белый цвет. Применение пигментов в смоле не заменяет ее покраски при эксплуатации на солнце. По-лезно добавить двуокись титана в смолу при нанесении последнего покрытия, при оклейке стеклотканью, для подготовки под покраску.
" "" "Тальк. Также может служить наполнителем. Проведение большого количества экспериментов с тальком в широком спектре ситуаций показало, что он по свойствам близок к аэросилу и микросфере с одинаковой первоначальной прочностью клеевого шва. Однако под вопросом осталась способность талька поглощать влагу и при определенных обстоятельствах это может иметь неясные последствия. По этой причине часто придерживаются консервативной практики и избегают его применения.
" "" "Перечисленные выше твердые наполнители позволяют получить довольно качественный твердый пластик, но следует учитывать, что иногда он будет и хрупким... (вспомним, что хорошая сталь с высокой твердостью легко ломается..., - аналогичную картину мы име-ем и с самодельным пластиком). Для снижения хрупкости и повышения пластичности в смесь можно вводить жидкие пластификаторы, наиболее доступным из которых является касторовое масло.
" "" "Процентное содержание пластификатора определяется экспериментально в каждом конкретном случае для соотношения смола-отвердитель-наполнитель... (как правило, это одна-две капли масла).
" "" "Выводы: Тиксотропными свойствами обладают аэросил , синтетическое волокно и древесная мука.
" "" "Повышают объем смеси фенольные микрошарики , кварцевые микросферы и древесная мука. Хотя все эти добавки делают смолу густой , только древесная мука придает ей тиксотропность. Попытка приготовить нерастекающуюся шпаклевку на микросфере приведет к приготовлению смеси , которую невозможно размазать. Их надо применять только в паре с тиксотропными добавками. Лучше всего для этого подходит аэросил , т.к. такая смесь лучше всего наносится.
" "" "Волокнистые материалы (рубленое/молотое/синтетическое/хб волокно) повышают прочность материала на разрыв и могут применяться для создания несущих конструктивную нагрузку стыков. Перечислены в порядке убывания прочности.
Температурные режимы полимеризации эпоксидной смеси
" "" "При изготовлении ответственных изделий, которые должны будут выдерживать значительные нагрузки лучше всего, если процесс полимеризации эпоксидки будет проходить при комнатной температуре, т.е. температуре, при которой в дальнейшем и будет эксплуа-тироваться данное изделие. Это способствует получению изделия с минимальными внут-ренними напряжениями. Не забывайте, что эпоксидка обладает достаточно большим коэф-фициентом линейного расширения и разница в 20 градусов между стадией полимеризации и рабочими условиями может существенно повлиять на конечные результаты. По времени это около 12 часов.
" "" "Сократить время полимеризации без создания излишних напряжений можно повысив температуру смолы спустя 4 часа после ее приготовления до 40-50 градусов и выдержав ее при этой температуре в течении часа.
" "" "Для литья менее ответственных изделий можно с самого начала поместить форму с заливкой в духовку и выставить температуру 60 - 70 градусов. Выдержав при такой температуре 1 час, еще через пару часов получаем готовое изделие. Следует отметить, что при таком режиме полимеризации смола в самом начале процесса становится очень текучей и все оставшиеся в ее объеме воздушные пузыри объединяются в один и поднимаются к вер-ху формы, что может привести к образованию раковины в отливке, при использовании формы замкнутого объема.
talkey.narod.ru
Эпоксидная смола - это... Что такое Эпоксидная смола?
Эпоксидная смола — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространенные эпоксидные смолы — продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего — с бисфенолом А.
Свойства
Эпоксидные смолы стойки к действию галогенов, кислот, щелочей, обладают высокой адгезией к металлам. Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- и углепластики), заливочные компаунды и пластоцементы. Эпоксидная смола в зависимости от марки и производителя, выглядит как прозрачная жидкость желто-оранжевого цвета напоминающая мёд, или как коричневая твердая масса, напоминающая гудрон. Жидкая смола может иметь очень разный цвет — от белого и прозрачного до винно-красного (у эпоксидированного анилина). Следующие свойства имеет чистая, не модифицированная смола без наполнителей.
- Модуль эластичности:
- Предел прочности:
- Плотность:
Хотя отверждённая по правильной технологии эпоксидная смола считается абсолютно безвредной при нормальных условиях, её применение сильно ограничено, так как при отверждении в промышленных условиях в ЭС остается некоторое количество золь-фракции — растворимого остатка. Он может нанести серьёзный урон здоровью, если будет вымыт растворителями и попадет внутрь организма. В неотверждённом виде эпоксидные смолы являются достаточно ядовитыми веществами и могут также навредить здоровью. По этой причине при работе с ЭС требуется соблюдать определенные правила:
- Склееная при помощи ЭС посуда не может быть использована в дальнейшем для приготовления и употребления пищи.
- При работе следует надевать резиновые перчатки.
- При работе с отвердителями и смолами в твердом виде требуется использовать противопылевой респиратор.
- При попадании брызг ЭС в глаз нужно срочно промыть глаз холодной водой и обратиться к врачу.
- Не рекомендуется отверждать смолу в бытовой духовке[1].
Модификация
Эпоксидные смолы поддаются модификации. Различают химическую и физическую модификацию.
Первая заключается в изменении строения сетки полимера путём добавления соединений, встраивающихся в состав оной. Как пример — добавление лапроксидов (простых полиэфиров спиртов, содержащих глицидиловые группы, например ангидрида глицерина) в зависимости от функциональности и молекулярной массы придаёт отверждённой смоле эластичность, за счёт увеличения молекулярной массы межузлового фрагмента, но понижает её водостойкость. Добавление галоген- и фосфорорганических соединений придаёт смоле большую негорючесть. Добавление фенолформальдегидных смол позволяет отверждать эпоксидную смолу прямым нагревом без отвердителя, придаёт большую жёсткость, улучшает антифрикционные свойства, но понижает ударную вязкость[2].
Физическая модификация достигается добавлением в смолу веществ, не вступающих в химическую связь со связующим. Как пример — добавление каучука позволяет увеличить ударную вязкость отверждённой смолы. Добавление коллоидного диоксида титана увеличивает её коэффициент преломления и придаёт свойство непрозрачности к ультрафиолетовому излучению[3].
Получение
Схема производства жидких эпоксидных смол периодическим методом. 1 - реактор; 2, 6 - холодильники; 3 - приёмник; 4 - фильтры; 5 - аппарат для отгонки толуола; 7 - сборник.[2]Впервые эпоксидная смола была получена французским химиком Кастаном в 1936 году.
Эпоксидную смолу получают поликонденсацией эпихлоргидрина с различными органическими соединениями: от фенола до пищевых масел, скажем соевого[3]. Такой способ носит название «эпоксидирование».
Ценные сорта эпоксидных смол получают каталитическим окислением непредельных соединений. Например, таким образом получают циклоалифатические смолы, ценные тем, что они совершенно не содержат гидроксильных групп, и поэтому очень гидроустойчивы, трекинго- и дугостойки.
Для практического применения смолы нужен отвердитель. Отвердителем может быть полифункциональный амин или ангидрид, иногда кислоты. Также применяют катализаторы отверждения — кислоты Льюиса и третичные амины, обычно блокированные комплексообразователем наподобие пиридина. После смешения с отвердителем эпоксидная смола может быть отверждена — переведена в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. Если это полиэтиленполиамин (ПЭПА), то смола отвердеет за сутки при комнатной температуре. Ангидридные отвердители требуют 10 часов времени и нагрева до 180 °C в термокамере (и это ещё без учёта каскадного нагрева со 150 °C).
Применение
Перевернутая верхняя часть лодки из стеклоткани с ЭС 
На основе эпоксидных смол производятся различные материалы, применяемые в различных областях промышленности. Углеволокно и ЭС образуют углепластик (используется как конструктивный материал в различных областях: от авиастроения (см. Боинг-777) до автостроения). Композит на основе ЭС используются в крепёжных болтах ракет класса земля-космос. ЭС с кевларовым волокном — материал для создания бронежилетов.
Зачастую эпоксидные смолы используют в качестве эпоксидного клея или пропиточного материала — вместе со стеклотканью для изготовления и ремонта различных корпусов или выполнения гидроизоляции помещений, а также как самый доступный способ в быту изготовить продукт из стекловолокнита, как сразу готовое после отливки в форму, так и с вероятностью дальнейшего разрезания и шлифовки.
Из стеклоткани с ЭС делают корпуса плавсредств, выдерживающие очень сильные удары, различные детали для автомобилей и других транспортных средств.
В качестве заливки (герметика) для различных плат, устройств и приборов.
Также эпоксидные смолы используются в строительстве (см. Сиднейский оперный театр).
Из эпоксидных смол изготовляются самые различные предметы и вещи (скажем, мундштуки).
Эпоксидные смолы используют в качестве бытового клея. Использовать эпоксидный клей довольно просто. Смешивание эпоксидной смолы с отвердителем как правило выполняется в крайне малых объемах (несколько граммов), поэтому перемешивание производится при комнатной температуре и не вызывает затруднений, точность пропорции смола/отвердитель при смешивании зависит от производителя эпоксидной смолы или отвердителя, необходимо использовать только те пропорции, которые рекомендованы производителем, так как от этого зависит время отвердевания и физические свойства получившегося продукта (отступлении от нужной пропорции как правило приводит к изменению времени отвердевания, в крайних случаях можно получить нетвердый продукт). В качестве отвердителей применяют: отвердители холодного триэтилентетрамин (ТЭТА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), полисебациновый ангидрид и горячего отверждения малеиновый ангидрид (ДЭТА).[4][5] Как правило стандартная пропорция составляет от 10:1 до 5:1, но в некоторых случаях может доходить до 1:1. Запрещается смешивать сразу большое количество смолы с отвердителем без использования специальных аппаратов для смешивания во избежание вскипания.[6]
| Строительство | Полимербетоны, компаунды, клеи | Разметочные полосы дорог, плиты для полов, наливные бесшовные полы | Физико-механические показатели, износо-химстойкость, беспыльность, высокая адгезия | от 3 до 29 |
| Покрытия (лакокрасочные, порошковые, водно-дисперсионные) | Декоративно-облицовачные и защитные функции | Малая усадка, химическая стойкость | ||
| Связующие для стекло- и углепластиков | Ремонт железобетонных конструкций, дорог, аэродромов. Склеивание конструкций мостов и др. Вытяжные трубы и ёмкости хим. производств. Трубопроводы | Атмосферостойкость, Химстойкость, Прочность, Теплостойкость | ||
| Электромашиностроение и радиотехника | Компаунды, связующие для армированных пластиков, покрытия, прессматериалы, пенопласты | Герметизация изделий, электроизоляционные материалы (стеклопластик и др.). Заливка трансформаторов и др. Эл. изоляционные и защитные покрытия. | Радиопрозрачность, высокие диэлектрические показатели, малая усадка при отверждении, отсутствие летучих продуктов отверждения | От 0,1 до 7,0; 300-800 (электроника) |
| Судостроение | Связующие для стеклопластиков | Судовые гребные винты, лопатки компрессоров | Прочность, кавитационнная стойкость | 75 |
| Покрытия из жидких ЛКМ и порошков | Сосуды для газов и топлива | Водо-, химстойкость, абразивная стойкость | ||
| Cинтактические пенопласты | Обтекатели гребных винтов | Ударопрочность при низких температурах | ||
| Машиностроение, в т.ч. автомобилестроение | Компаунды, Лакокрасочные материалы, Клеи | Ремонт и заделка дефектов литьевых изделий, формы, штампы, оснастка, инструмент (модели, копиры и т.д.) | Прочность, твердость, изностойкость, размерная стабильность | От 3,1 до 15,0 |
| Полимербетоны | Направляющие металлорежущих станков, cтанины прецезионных станков | Теплостойкость, высокая адгезия к подложкам и наполнителям, функциональные и антифрикционные свойства | 320 (тяжелые станки) | |
| Связующие для армированных пластиков | Емкости, трубы из стеклопластиков «мокрой» намотки | Хим.стойкость Ударопрочность | ||
| Прессматериалы и порошки | Подшипники и др. антифрикционные материалы, пружины, рессоры из эпоксидных пластиков, электропроводящие материалы | |||
| Авиа-и ракетостроение | Связующее для армированных стекло-и органопластиков | Силовые конструкции и обшивки крыльев, фюзелляжа, оперения, конуса сопел и статоры реактивных двигателей | Высокая удельная прочность и жесткость, радиопрозрачность, абляционные свойства (теплозащитные) | |
| Покрытия защитные | Лопасти вертолета, топливные баки ракет, корпус реактивного двигателя, баллоны для сжатых газов | Стойкость к действию топлива |
Интересные факты об эпоксидных смолах
Хотя самые высокотоннажные марки смол ЭД-20, ЭД-22 и ЭД-16 при нормальных условиях являются высоковязкими жидкостями, температура кристаллизации олигомеров, их составляющих, лежит ниже 20°C. Жидкое состояние смол связано с тем, что олигомеры с длиной цепи отличной от длины цепи других молекул не дают им образовать упорядоченную структуру для кристаллизации. Всё же некоторое количество кристаллической фазы, называемых «пачками» присутствует в растворах, что неизбежно влияет на свойства отверждаемой смолы. Один из методов физической модификации смолы заключается в предварительном разрушении этих агрегатов с помощью ультразвука. Примечательно то, что при такой обработке смола меняет свой цвет с золотистого на зелёный.
Большинство олигомеров, состоящих из одинаковых молекул и выделенных в чистом виде из ЭД упомянутых выше марок, при нормальных условиях являются твёрдыми кристаллическими веществами.
См. также
Литература
Ссылки
Примечания
- ↑ Так как при разгерметизации формы может произойти вытекание смолы на поверхности духовки, в результате чего последующее приготовление пищи в ней омрачается специфическим запахом горелого пластика в приготовляемой пище.
- ↑ 1 2 А. Ф. Николаев, В. К. Крыжановский, В. В. Бурлов и др. Технология полимерных материалов / Под ред. В. К. Крыжановского. — СПб.: Профессия, 2008. — 544 с.
- ↑ 1 2 По материалам реферативного журнала «Химия»
- ↑ Отвердители для эпоксидных смол
- ↑ Современные отвердители эпоксидных смол
- ↑ Эпоксидная смола
- ↑ Хозин В. Г. Усиление эпоксидных полимеров. — Казань: ПИК «Дом печати», 2004. — 446 с.
ushakov.academic.ru
