Полиэфирные смолы. Что такое смола полиэфирная
Смолы эпоксидные, полиэфирные и винилэфирные
Эти материалы используется в судостроительной промышленности в качестве пропитывающего компонента для изделий, сделанных из волоконно-армированного пластика. Волокна бывают абсолютно разные, например: углеволокно, стекловолокно, кевлар, древесное волокно; но самое главное в них, это адгезия смолы и пропитываемость волокон. Именно эти два фактора характеризуют качество изделий при производстве.
Эпоксидные смолы. Являются самыми универсальными смолами в семействе смол. Применяют эпоксидные смолы во время производства композитных конструкций и в судоремонте.
Эпоксидные смолы по всем своим показателям обеспечивают наивысшие показатели прочности и клеевого шва. На данный момент разработано огромное количество разновидностей смол, среди есть даже такие, которые не вредят здоровью человека и у них при затвердевании не выделяется фенол. У смол наименьшая усадка при отвердевании. При ремонте какого-либо компонента изготовленного на основе винилэфирных или полиэфирных смол и на котором находятся явно заметные деформации и повреждения, хорошо армированная эпоксидная смола будет иметь прочность связи с материалом 200 пси, к примеру у винилэфирных смол такая связь составляет всего 500 пси. Нет большой разницы из какого материала будет сделано изделие, будь то углеволокно, древесина, кевлар, стекловолокно и заполнитель, с каждым из этих материалов эпоксидная смола с легкостью создаст композитное единое целое. В тех случаях, когда эпоксидная смола применяется в качестве барьерного слоя, который обладает химической стойкостью, можно быть максимально уверенным, что покрытие будет защищено от попадания влаги вглубь слоев, так как эпоксидная смола обладает низким волопоглащением, меньше 0,5%. Так же, в этом случае можно быть уверенным, что эпоксидная смола будет крепко держаться на основе корпуса, а отделочные материалы на эпоксидной основе.
Нынешние эпоксидные смолы обладают низкой вязкостью и регулируемым по времени процессом отвердения.
Винилэфирные смолы: Наиболее правильное направление в развитии современных смол. Правда, обладают тем же пероксидным механизмом в образовании пространственных связей, как и у полиэфирных смол. В качестве усиления прочности винилэфирных смол в их основу были добавлены молекулы эпоксидной смолы. Во время отвердевания обладают умеренной усадкой. Данная модифицированная смола обладает повышенной адгезией к поверхности и предотвращает образование микротрещин. В качестве своих преимуществ обладает хорошими водостойкими качествами. В продаже существует не мало барьерных покрытий основа у которых и есть винилэфрная смола. Отрицательным моментом у этих смол является высокая точность при их производстве и содержание вредных для человека веществ, а также повышенная чувствительность к температуре и влажности. При не соблюдении параметров может не полимеризоваться. Винилэфирные смолы по сравнению с полиэфирными весьма дорого стоят и иногда цена из достигает цен эпоксидных смол. Если рассматривать стандартный пероксидный процесс, то винилэфирные смолы будут по свои характеристикам превосходить полиэфирные смолы. Правда на практике все идет не так гладко, винилэфирные смолы обладают малой адгезией к ранее отверженным и разнообразным поверхностям. Из-за этих свойств многие корпуса малых судов страдают массовым отслоением верхнего слоя от заполнителя и переборок. В основном все барьерные покрытия наносятся на поверхность корпуса судна уже после продажи и здесь важно, чтобы эти покрытия имели прочную связь с основой. Довольно хороша адгезия у винилэфирных смол к стекловолокну, правда к другим экзотическим материал адгезия крайне низка, например к: древесине, углеволокну и кевлару. Чтобы винилэфирная и полиэфирная смола на открытой поверхности затвердела, необходимо использовать специальные добавки. Чтобы нанести последующий слой, надо тщательно подготовить поверхность. Это надо делать для обеспечения наилучшей адгезии.
Полиэфирные смолы: Являются самыми дешевыми из всех вид смол. Само часто эти смолы используются в судостроении с использованием стеклопластика на отрицательной форме в виде матриц. Самое важное преимущество у полиэфирной смолы перед эпоксидной и винилэфрной смолой, это ее максимальная дешевизна. А вот отрицательных свойств у нее полно, к примеру: очень слабая адгезия, сильная фильтрация воды, большое содержание вредных веществ, сильная усадка. В производстве полиэфирные смолы могут применятся только со стекловолокном. Данные смолы лучше применять в местах, которые не требуют адгезии, не критичны к весу и нетребуют прочности на излом. Например: изготовление не сложного стеклопластикового элемента в матрице, которая открыта, весь процесс должен происходить за одну операцию без образования вторых соединений на смоле. Есть ряд факторов при которых полиэфирная смола сможет стать главным кандидатом на применение, это если не нужна водостойкость, не нуждается в точности изделия и если помещение в котором будут проводиться все работы хорошо проветривается. Что касается адгезии и растяжения, так полиэфирные смолы в этом качестве имеют плохие характеристики. Изделие, сделанное из такого материала, склонно к образованию микротрещин и созданию плохого вторичного слоя для склеивания. Все эти факторы вспоминаются тогда, когда надо склеить несколько компонентов в одно изделие или в том случае, когда материалы не имеют стекловолокнистой основы.
Корпус, сделанный на основе полиэфирной смолы, страдает осмотическим пузырением. Избавиться от этой проблемы можно покрытием корпуса слоем эпоксидной смолы для образования барьерной защиты. На верфях находится огромное количество судов, у которых произошло расслоение стеклопластика и отделение заполнителя. Это происходит из-за нарушения технологии производства судов, большой ошибкой стало использование полиэфирных смол в качестве склеивающего материала.
boatportal.ru
Полиэфирная смола инструкция по применению ― Клей
СХЕМА РАБОТЫ С ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛОЙ
До настоящего момента мы много говорили о смолах, их типах, характеристиках и прочих сопутствующих моментах. Но наверняка найдется много людей, которые никогда в жизни с ними не встречались или по крайней мере не имели возможности с ними поработать. Эта глава предназначена именно для них. Мы опишем , как все должно происходить и чего при этом можно ожидать. Также дадим некоторые советы по решению ряда проблем и безопасной работе с полиэфирной смолой.
Для начала давайте избавимся от всякого рода мрачных предчувствий. Я считаю, что абсолютно любой человек без особых усилий может научиться работе со смолами и быстро приобрести необходимые навыки. В конце концов, одной из главных причин распространения стеклопластика является возможность его производства посредством так называемой "неквалифицированной рабочей силы". Уже один этот факт делает стеклопластик идеальным материалом для новичка. Несмотря на то, что при этом возможны ошибки, при соблюдении аккуратности и организованности 90% из них поправимы или их можно избежать без ущерба качеству окончательного изделия. Работа со стеклопластиком может быть грязной, но она совершенно точно не требует каких-либо особых умений - необходима лишь некоторая предварительная информированность, чему и служит данная книга.
Полиэфирные смолы могут отверждаться путем введения катализатора, который обеспечивает выделение тепла внутри смолы, либо путем применения внешних источников тепловой энергии . Последний метод слишком дорог и труден в реализации для такого большого изделия, как корпус лодки. Поэтому, чтобы отправить нашу первую порцию смолы в свой последний путь, мы воспользуемся МЭК-пероксидом.
В большинстве случаев производитель смолы прилагает к ней небольшой график, по которому можно определить, сколько катализатора необходимо добавить в смолу в зависимости от окружающей температуры. По крайней мере вначале следуйте этим указаниям. По мере того как вы будете набираться опыта в работе со смолой и поймете зависимость отверждения от катализатора и температуры, вы наверняка сможете достаточно точно оценивать необходимое количество катализатора "на глаз".
Поскольку за ограниченное время можно выработать определенное количество смолы, катализатор вводится только в необходимый для выполнения части работы объем смолы. Если вы не можете определить этого количества, начните с литра или менее и в дальнейшем, если чувствуете в себе возможность с этим справиться, понемногу увеличивайте объем. Катализатор является крайне опасным веществом для органов зрения, поэтому при введении катализатора в смолу рекомендуется обязательно использовать средства защиты (хотя на производстве их можно наблюдать нечасто, при том что им об этом прекрасно известно).
Добавьте в смолу катализатор и тщательно размешайте его со смолой. Не стоит перемешивать смолу излишне энергично, т.к. при этом в нее попадает множество воздушных пузырьков, которые затем надо будет как-то изгнать из ламината. Небольшое их количество серьезной проблемы не представляет, поэтому не стоит слишком переживать по этому поводу. Перемешивать смолу следует около двух минут, чтобы гарантировать равномерное распределение катализатора (в противном случае отверждение будет неоднородным).
Немного погодя смола с катализатором начнет менять свой цвет с голубоватого или розоватого (в зависимости от марки смолы оттенок может быть разным) на более мутный и коричневатый. Естественно, к моменту, когда это произойдет, большая часть замешанной смолы должна уже быть на изделии. Если вы еще не успели этого сделать, то емкость со смолой может начать слегка разогреваться. Это говорит о том, что идет экзотермическая реакция и надо поторопиться использовать смолу по назначению. Реакцию можно несколько замедлить, поместив емкость со смолой в ведро с холодной водой или льдом, в холодильник (в котором нет продуктов), либо вылив смолу в плоскую неглубокую посуду. Если ни одна из этих мер не принята, или смола не использована, вы заметите, как она начнет походить на плохо застывший в холодильнике желатиновый десерт.
Время, прошедшее с момента введения катализатора до этого желеобразного состояния, называется временем жизнеспособности смолы или временем, в течение которого смола может быть использована. Время жизнеспособности смолы, как мы уже ранее говорили, зависит от ряда факторов, включающих количество катализатора, окружающую температуру, свежесть смолы и т.п. "Нормальная" (если можно так выразиться) жизнеспособность смолы может составлять 15-60 минут, но чаще рабочий диапазон лежит в промежутке 30-45 минут. На практике возможна ситуация, когда вам хотелось бы, чтобы смола встала за 15 минут и менее, но следует иметь в виду, что при таком ускоренном отверждении смола может получить чрезмерную усадку и разогрев и большинство окажется просто не в состоянии работать со смолой подобными темпами.
Термин "время жизнеспособности" имеет родственное отношение к "времени желатинизации". Разница между ними в том, что время желатинизации соответствует времени в вашем распоряжении, в течение которого можно работать со смолой после ее нанесения на поверхность, т.к. при распределении смолы по большой площади ее температура автоматически падает. Именно поэтому время желатинизации смолы несколько превышает время жизнеспособности. Мораль этого повествования в том, что для минимизации отходов и увеличения времени работы со смолой смола должна быть нанесена на рабочую поверхность как можно скорее.
А теперь представим себе ситуацию, когда смола в емкости начала желатинизацию, а у вас нет возможности всю ее использовать. Как поступить при этом ? Смолу следует выбросить ! Если смола достигла этого состояния, далее ее использовать уже нельзя, но и просто выбрасывать в мусорное ведро ее также не следует. Почему ? Может оказаться так, что выделяющейся при экзотермической реакции теплоты хватит для возникновения пожара. Как уже отмечалось ранее, смола в виде сконцентрированной массы разогревается значительно сильнее чем та же смола, но распределенная по поверхности и если масса этого концентрата достаточно большая, а окружающая температура высока, или катализатора слишком много - тогда есть все шансы для ее возгорания .Поэтому, когда вы выбрасываете рабочую смолу, которую не в состоянии использовать, распределяйте ее по большой площади, чтобы не дать возможности разогреться и делайте это а таком месте, где рядом нет горючих материалов.
На всем протяжении работы со смолой - от добавления катализатора и до превращения смолы в твердое состояние - катализацию, превращение в гель и отверждение можно контролировать по небольшим переменам в цвете смолы. Помните, что смолу не следует отверждать слишком быстро, т.к. это приведет к чрезмерной усадке изделия, деформациям, концентрациям напряжений и усложнит съем с болвана. Но главное - не забывайте обязательно вводить катализатор в каждую очередную порцию смолы.
Если это возможно, работайте при оптимальной температуре. Хотя формовать стеклопластик можно и при температурах ниже +15 С и выше +40 С, диапазон +20-30 градусов является идеальным, при условии что этому не сопутствует прямой солнечный свет или дождь.
Когда смола нанесена на рабочую поверхность, распределена по ней и начинает желатинизацию - не следует далее ее "беспокоить" до самой полимеризации (существуют исключения из правила, о которых мы поговорим в следующих главах). Под временем полимеризации мы понимаем время, необходимое смоле для превращения в достаточно твердое состояние, чтобы с ней можно было проводить дальнейшие работы.
При том, что отверждение смолы в сильной степени зависит от температуры, в среднем оно занимает 1-3 часа. Приемлем и несколько больший период, при условии что не существует риска резкого повышения влажности (ливень, туман и т.п.) в непосредственной близости , что может отрицательно сказаться на свойствах смолы и стеклопластика.
Хотим заметить, что время полимеризации вовсе не означает полного отверждения смолы, этот процесс занимает гораздо дольшее время - возможно, несколько дней. В течение всего этого периода стеклопластиковая конструкция сохраняет некоторую степень гибкости и если проектная форма конечного изделия имеет значение (как в случае корпуса лодки), необходимо принять соответствующие меры для избежания деформации до приобретения им необходимой жесткости. Либо обеспечить эту жесткость установкой соответствующих конструктивных элементов до извлечения из матрицы или снятия с болвана. Стеклопластиковое изделие будет продолжать отверждение и набирать прочность достаточно длительное время после своего изготовления. Указать точные сроки этого процесса невозможно, однако неделя и более представляется обычным делом.
Как определить - а сколько времени займет отверждение смолы в вашем случае ? Есть ли способ оценить, в достаточной ли оно степени и каково его качество ? В условиях производства для этих целей часто используется измеритель твердости поверхности BARCOL, им можно проверять степень полимеризации смолы после укладки каждого из слоев. Если вдруг вы располагаете подобным прибором, примите к сведению, что показание в 40 единиц является стандартным значением. Другой тест, при помощи которого определяют степень отверждения смолы - реакция на ацетон. Этот тест по силам выполнить каждому. На поверхность застывшей смолы выливается небольшое количество ацетона и начинает растираться до полного его испарения. Если поверхность после этого становится мягкой или липкой - отверждение смолы неполное (хотя твердости может быть и достаточно для ведения дальнейших работ). Как правило, состояние отверждения видно без этого и потребность в подобных пробах в любительской практике возникает редко.
xn--e1aibe.xn--j1amh
Полиэфирные смолы
Полиэфирные смолы общего назначения
Данную разновидность полиэфирных смол, как правило, производят при помощи этерификации пропиленгликоля и смеси малеинового и фталевого ангидридов. Их соотношение иногда колеблется от 2 к 1 до 1 к 2. После этого в полиэфирную алкидную смолу добавляют стирол в пропорции 2 к 1.
Смолы данного типа обладают широкой областью применения: их используют в судостроении, для изготовления поддонов, душевых кабинок, стоек, плавательных бассейнов и емкостей для воды.
Эластичные полиэфирные смолы
Если использовать линейные двухосновные кислоты (например, адипиновую или себациновую) вместо фталевого ангидрида, то получится ненасыщенная полиэфирная смола значительно мягче и эластичнее, чем полиэфирные смолы общего применения.
Также если вместо пропиленгликоля использовать диэтиленгликоль или дипропиленгликоль, эластичность полиэфирной смолы значительно увеличится. Добавляя эти полиэфирные смолы к смолам общего назначения, имеющим большую жесткость, можно упростить их переработку, уменьшив свойственную им хрупкость. Это свойство смол используют при изготовлении пуговиц из полиэфирной смолы.
Если заменить односоставными кислотами талового масла часть фталевого ангидрида, также можно получить эластичные полиэфирные смолы. Эти смолы нередко используют в мебельной промышленности, для декоративного литья, изготовления картинных рам.
Для подобного использования в эластичные смолы добавляют целлюлозные наполнители и отливают их в силиконовые формы. Если использовать формы изготовленные по оригиналу резьбы, можно получить лучшие результаты.
Упругие полиэфирные смолы
Промежуточное место между смолами общего назначения и эластичными смолами занимают упругие полиэфирные смолы. Они применяются в производстве защитных шлемов, бильярдных шаров, оград, автомобильных деталей, деталей самолетов в авиастроении.
При изготовлении этих смол используют изофталевую кислоту вместо фталевого ангидрида. Процесс происходит в несколько этапов. В первую очередь изготавливается полиэфирная смола с низким кислотным числом. Это делается реакцией гликоля и изофталевой кислоты. Далее вводят малеиновый ангидрид, после чего продолжают этерификацию.
Полиэфирные смолы с малой усадкой
Различие в усадке между наполнителем и смолой при формовании армированных пластиков(например стеклопластика) является причиной образования поверхностных раковин на изделии.
Ослабить этот эффект может использование смол с малой усадкой. Литые изделия, полученные с применением таких смол, не имеют ярко-выраженных раковин и не требуют дополнительного шлифования перед нанесением красящих материалов, это преимущество немаловажно при изготовлении электроприборов и автомобильных деталей.
Для того чтобы добиться малой усадки, в состав полиэфирной смолы включают такие компоненты как полиметилметакрилат или полистирол. Эти компоненты лишь частично растворяются в начальной композиции и во время полимеризации смолы образуются микро-пустоты, которые частично компенсируют усадку смолы.
Полиэфирные смолы, устойчивые к атмосферным Воздействиям
Данный тип полиэфирных смол не выгорает от воздействия солнечных лучей. Для этого в состав смолы добавляют поглотитель ультрафиолетового излучения. Вместо стирола частично используют метилметакрилат. Частично из-за плохого взаимодействия метилметакрилата с двойными связями фурамовой кислоты, которая входит в состав полиэфирной смолы.
Подобные смолы используют для производства наружных покрытий, панелей, крыш и фонарей.
Химически стойкие полиэфирные смолы
Один из принципиальных недостатков полиэфирных смол – это их неустойчивость к щелочам. Эта неустойчивость обусловленна гидролизом щелочами сложноэфирных групп.
Для уменьшения роли эфирных связей в смоле увеличивают углеродный скелет исходного гликоля.
Химически стойкие смолы используют для изготовления химического оборудования – корпусов химических емкостей и реакторов, вытяжных шкафов или колпаков, в строительстве трубопроводов.
Огнестойкие полиэфирные смолы
Композиты, на основе полиэфирного связующего, являются горючим материалом, однако скорость горения этого материала сравнительно невелика.
Если вместо фталевого ангидрида использовать галогенированные двухосновные кислоты, то можно значительно повысит устойчивость смолы к воспламенению. Чтобы еще более увеличит огнестойкость смолы в нее вводят всевозможные ингибиторы горения: окись сурьмы, эфиры фосфорной кислоты.
- Изготовление электрического оборудования.
- Корпуса специальных военно-морских судов.
- Изготовление вытяжных колпаков.
- В автомобильной промышленности при изготовлении огнестойких ламинатов.
- Некоторое энергетическое и газовое оборудование.
Применение:
polycomposite.ru
