Физические свойства эпоксидной смолы

Физические свойства эпоксидной смолы

Достоинством эпоксидных смол являются их механическая прочность, химическая стойкость, высокие диэлектрические свойства после отверждения, малая усадка, прекрасная адгезия к металлам, стеклу, дереву и ряду других материалов, а также то что при их отверждении не происходит отщепления летучих веществ.

Эпоксидные смолы легко совмещаются со многими полимерами и олигомерами, что используется для повышения некоторых их свойств. Из модифицированных таким образом эпоксидных смол большой интерес представляют эпоксидно-полиуретановые (повышенная адгезионная способность и физико-механические свойства), эпоксидно-фенольные (повышенная термостойкость сравнительно с эпоксидными смолами), эпоксидно-полиэфирные (повышенная стойкость к ударным нагрузкам), эпоксидно-фурановые, эпоксидно-полиамидные и др.

В зависимости от свойств ЭС (эпоксидные смолы) применяются для получения клеев, литых изделий и слоистых пластиков, стеклопластиков, покрытий и д.р.

Клеи на основе ЭС могут быть жидкими, в виде порошка и прутков, например клей эпоксид-П (порошок) или эпоксид-Пр (пруток). При использовании последних склеиваемые поверхности нагревают до 120 0 С и посыпают порошком или натирают прутком. При этом клей плавится и растекается по поверхности. Склеивание проводят при 160-200 0 С и выдержке 0,5-4ч. Прочность склеивания углеродистой стали составляет 30-35 МПа. Склеивание Э клеями при использовании соответствующего отвердителя может осуществляться и без нагревания. Прочность склеивания стали на холоде составляет 10-15 МПа.

Очень эффективно применение эпоксидных смол в качестве связующего при формовании крупногабаритных изделий разны­ми способами с применением стекловолокнистых наполнителей.

На основе эпоксидных смол изготовляют электроизоляцион­ные компаунды горячего и холодного отверждения, которые представляют собой композиции эпоксидной смолы, отвердителя, наполнителя и пластификатора. Эти компаунды влагостойки и выдерживают длительное нагревание до 120—130 0 С. Их применяют для заливки контурных катушек, трансформаторов, дросселей, цементации витков катушек в электрических машинах, склеива­ния высоковольтных фарфоровых изоляторов, электроизоляции мест соединения проводов и т. д. Наполнителями при получении компаундов служат волокнистые и порошко­образные материалы: стеклянные волокна, двуокись кремния и др.

Процесс изготовления заливочных компаундов заключается в том, что эпоксидную смолу ЭД-20 или ЭД-16 прогревают до 70—80 0 С и затем заливают в вакуум-смеситель, нагретый до 80—100 0 С. При работающей мешалке к смоле добавляют пласти­фикатор, например дибутилфталат, перемешивают 5—10 мин и постепенно загружают предварительно подогретый наполнитель. Композицию перемешивают 20—’30 мин при 80—100 0 С, после чего в смесителе на 20—25 мин создают вакуум 80—86 кПа для удаления пузырьков воздуха из компаунда.

В зависимости от допустимой температуры отверждения ком­паунда применяют различные отвердители. Например, для отвер­ждения при повышенной температуре можно использовать малеиновый ангидрид, который расплавляют и прибавляют к композиции смолы, пластификатора и наполнителя. Смешение продолжа­ется 15—20 мин при 80—100 0 С, после чего снова на 3—5 мин создают вакуум и заливают компаунд в формы. Формы помеща­ют в термошкаф и нагревают 2 ч при 70 0 С. Затем в течение 6 ч поднимают температуру до 120 0 С и выдерживают формы еще-6 ч при этой температуре. После этого температуру повышают до 140—150 0 С выдерживают компаунд в течение 24 ч.

Для отверждения компаундов при комнатной температуре обычно применяют первичные ди- и полиамины.

Эпоксидные смолы широко применяются для получения лако­красочных покрытий. В этих случаях смола отверждается уже в виде нанесенной пленки.

Кроме эпоксидиановых выпускаются эпоксидные смолы, полу­чаемые взаимодействием эпихлоргидрина с резорцином, аромати­ческими моно- и диаминами (анилином, 4,4′-диаминодифенилметаном), а также с гликолями — так называемые алифатические эпоксидные смолы. Последние отличаются пониженной вязкостью, повышенной эластичностью в отвержденном состоянии и приме­няются преимущественно как разбавители эпоксидиановых смол.

Физико-механические и диэлектрические свойства эпоксидиановых смол, отвержденных диэтилентриамином (1) и малеиновым ангидридом (2)

Эксплуатационные показатели Отвержденные диэтилентриамином (1) Отвержденные малеиновым ангидридом (2)
Плотность, кг/м 3 1200-1250 1200-1250
Разрушающее напряжение, МПа при растяжении: при сжатии: при изгибе 43-65 150-230 80-110 45-75 100-150 100-150
Ударная вязкость, кДж/м 2 5-8 15-18
Твердость по Бринеллю, МПа 110-120 120-150
Теплостойкость по Мартенсу, °С 100-120
Водопоглощение, % 0,05 0,03
Электрическая прочность, МВ/м 15-16 15-16
Тангенс угла диэлектрических потерь при 10 6 Гц 0,05-0,1 0,01-0,02
Удельное электрическое сопротивление: поверхностное, Ом объемное, Ом • м 2▪10 14 2▪10 14 10 11 -10 12 10 13

Наиболее эффективно применение ЭС в качестве связующего при формовании крупногабаритных изделий разными способами с применением стекловолокнистых наполнителей. ЭС широко применяют для получения лакокрасочных покрытий. В этих случаях смола отверждается уже в виде пленки.

Контрольные вопросы.

1. Что представляет собой композиционный материал ?

2. Какие материалы являются матричными в композиционных материалах ?

3. В зависимости от вида армирующего элемента, композиты разделены на какие группы ?

4. Что представляют собой дисперсно-упрочненные композиты ? Приведите примеры

5. В чем заключается особенность волокнистой композиционной структуры ?.

6. Какими основными параметрами определяются механические свойства композита ?

7. Какие виды эпоксидных смол производят на территории России ?

8. Чем отверждают эпоксидные смолы ?

9. Какие отходы текстильной промышленности используют в качестве армирующего элемента в композитах ?

10. Свойства и применение эпоксидных смол.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студента самое главное не сдать экзамен, а вовремя вспомнить про него. 10241 — | 7598 — или читать все.

Читайте также:  Можно ли укоротить яблоню

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

В простонародье эпоксидную смолу называют «эпоксидкой». Этот термин закрепился за так называемым двухкомпонентным клеем. Производители этого вещества маркируют его как «смола эпоксидная марки ЭД-20».

Это вещество вышло на рынок в далекие 50-е годы. Эпоксидная смола стала находить себе применение во многих сферах человеческой жизни. Производственные компании изготавливают смолу ЭД-20 согласно ГОСТ 10587-84 «Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия».

Впервые это вещество было открыто в 1936 году французом Кастаном. Он получил эпоксидную смолу в результате проведения реакции поликонденсации. В ней брали участие: эпихлоргидрин и разнообразные органические вещества, например, фенол.

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.

Применение ЭД-20

Качественные характеристики эпоксидной смолы ЭД-20 позволяют использовать этот клей в различных сферах промышленности. Ее применяют для:

  • • ремонта и восстановления целостности корпусов лодок, шлюпок, яхт,
  • • восстановления и производства деталей для автомобильного и авиационного транспорта,
  • • изготовления комплектующих деталей в ракетостроении,
  • • производства и склейки мебели и мебельной фурнитуры,
  • • производства электротехнических деталей,
  • • армирования стеклопластиков,
  • • для заливки и выравнивания пола,
  • • гидроизоляции подвальных помещений и бассейнов,
  • • изготовления лакокрасочной продукции.

Почему качество склеивания может отличаться?

Качество эпоксидной смолы может отличаться из-за разной модификации отвердителя, добавок и пластификатора. Производственные характеристики смолы ЭД-20 позволяют проводить склеивание при комнатной температуре. Кроме того, в этом процессе не берут участие прессы или какое-то специализированное термическое оборудование.

Применение такой смолы особенно ценно в сфере автомобилестроения, так как при ремонте корпуса или деталей не нужно покупать дополнительное оборудование и аппаратуру.

Качественный отвердитель эпоксидной смолы ЭД-20 не выделяет никаких вредных веществ в общем составе. Готовая смола представляет плотное и беспористое соединение. Такие свойства особенно важны при работе с радиоактивными веществами.

Упаковка, хранение и транспортировка ЭД-20

В соответствии с государственным стандартом упаковывать эпоксидную смолу данной марки производители должны в оцинкованные бочки. Их масса может составлять 50-220 кг.

Перевозку этих веществ можно проводить любым крытым видом транспорта. В процессе хранения они не должны находиться в одном помещении с эпихлоргидролом, кислотами и окислителями. Температура в складском помещении не должна превышать 40°С. Срок хранения эпоксидной смолы составляет 12 месяцев со дня производства.

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.

Производители и стоимость

Средняя цена эпоксидной смолы ЭД-20 на российском рынке составляет 280-400 рублей за 1 кг. Производители фасуют свою продукцию в полиэтиленовые и металлические канистры, в ведра с различным объемом. Некоторые производители предлагают эпоксидную смолу в комплекте с отвердителем, поэтому цена на смолу ЭД-20 может значительно отличаться.

Производством эпоксидной смолы в Российской Федерации занимаются компании:

  • • ООО Химрегион,
  • • ООО База химической продукции Югреактив,
  • • ООО СК Химпром,
  • • ООО Теплоизоляция,
  • • ООО Группа компаний ХимАльянс и т.д.

В мире производство данного материала сосредоточено в:

Эпоксидная смола – материал, знакомый многим. Она появилась на рынке более 60 лет назад и до сих пор широко применяется в строительстве. Область использования касается и промышленности, домашнего хозяйства. Сейчас выпускается множество разновидностей эпоксидных смол с уникальными характеристиками и свойствами.

Читайте также:  Каково соотношение генерируемых и потребляемых мощностей

Основные сведения

Что такое эпоксидная смола? Согласно описанию, это химическое вещество представляет собой синтетический олигомер, содержащий эпоксидные группы. Последние под действием отвердителей способны образовывать сшитые полимеры. Эпоксидка, как называют ее в быту, имеет сложную формулу и является продуктом конденсации эпихлоргидрина и бисфенола А.

В чистом виде эпоксидка не используется, ее применение оправдано только после добавления отвердителя и произошедшей полимеризации. Существуют разные виды смол, их назначение отличается в зависимости от свойств. В свою очередь, свойства зависят от состава материала. Из чего делают смолу, что входит в нее, кроме эпоксида? При получения готового средства в рецептуре разные производители могут использоваться такие компоненты:

  • порошковые наполнители – алебастр, цемент, мел (до 30-40 % по количеству) нужны для уплотнения структуры массы и придания прочности;
  • микросферы – мелкозернистые шарики в виде порошка, делают смолу воздушной за счет того, что их плотность мала;
  • волокно (хлопковое, стеклянное) – повышает вязкость готовой смолы, она становится густой и прекрасно заполняет все зазоры, пропитывает поверхности;
  • натуральная древесная крошка – нужна для снижения удельного веса продукта;
  • аэросил – помогает избежать потеков смолы на вертикальных поверхностях;
  • графит – требуется для придания цвета, используется как черный пигмент;
  • двуокись титана, алюминиевая пудра – также окрашивают прозрачный материал в белый и серый цвет соответственно.

Добавление таких наполнителей позволяет после отверждения эпоксидки получить качественную пластмассу с заданными свойствами. Для уменьшения хрупкости к сырью добавляют пластификаторы, например, касторовое масло. Доля их обычно определяется экспериментальным путем.

Преимущества эпоксидных смол

Почему в строительной отрасли материал применяется повсеместно? У него множество достоинств и преимуществ перед прочими смолами:

  • стойкость к действию абразивных веществ, что снижает скорость износа;
  • высокая прочность клеевого шва;
  • отличные физико-химические характеристики;
  • наиболее низкая влагопроницаемость;
  • отсутствие усадки или небольшой ее показатель в процессе эксплуатации изделий.

к содержанию ↑

Свойства и характеристики

На вид чистая эпоксидная смола без добавок выглядит как прозрачная желтоватая, темно-желтая или оранжевая жидкость, она очень похожа на мед. Некоторые типы смол имеют коричневый цвет и напоминают гудрон. Добавление наполнителей может придать смоле иной цвет – от белого до красного, черного.

Эпоксидка практически не реагирует на действие галогенов и разрушается только от влияния сильных кислот. Большинство щелочей также не способно нарушить молекулярные связи. Средство имеет наивысшую адгезию к металлам, но клей на его основе применяется для соединения множества иных материалов:

В зависимости от вида эпоксидки, полученный клеевой шов будет жестким или эластичным. Технические особенности также разнятся. Как пример можно привести одну из самых популярных марок эпоксидки – ЭД-20. Вот ее характеристики:

  • плотность – 1,16-1,25 кг м3;
  • прочность на растяжение – 40-90 Мпа, на изгиб – 80-140 Мпа, на сжатие – 100-200 Мпа;
  • температура для полимеризации – от +20 градусов, время отверждения – 1,5 часа;
  • объем отвердителя – 5 частей на 1 часть смолы;
  • водопоглощение за 24 часа – не более 0,01-0,1 %;
  • теплостойкость +55…+170 градусов;
  • ударная вязкость – 5-25 кдж/кв. м.

к содержанию ↑

Виды смол

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

Также все эпоксидки делятся на следующие разновидности:

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

Получение и производство

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

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

Популярные марки

Реализуется огромное количество смол разных производителей – «Новол» (Novol), «Эпоксимакс», «Момент» («Хенкель»), «Химпром», «Химизоляция», «Мила Групп», «Югреактив», «Эпитал», «Экованна», «Леонардо» (смолы для творчества) и многие другие. Ниже приведены известные марки эпоксидки:

  1. Наливной состав EPS 2106. Двухкомпонентное окрашенное средство для финишных, выравнивающих покрытий на бетон либо как самостоятельное покрытие.
  2. «Арт-Массив» и «АРТ-ЭКО». Низковязкие составы на основе модифицированной смолы и отвердителей, применяются для покрытия дерева, камня, металла. Позволяют делать красивые 3D-полы.
  3. «Мастер» МК ХТ-116А. Позволяет заливать заранее подготовленные формы, включается в защитные смеси для бетона, дерева, металла. Придает изделиям неповторимый блеск.
  4. «Артлайн Кристалл Эпокси» (Artline Crystal Epoxy). Средство идеально для создания поделок, бижутерии, иных видов рукоделия и творчества.
  5. «Этал Оптик» («Этал Optic»). Двухкомпонентное средство для литья столешниц, диорам, моделей, малых скульптурных форм.
  6. Pebeo Crystal Resin Gedeo. Это прозрачная смола для хобби и творчества, имеет невысокую стоимость и продается в удобных малых упаковках.
  7. Linkuid 3D OPTI. Заливочный оптический прозрачный материал, на его основе делают брелоки, бижутерию, сувениры, 3D-полы, столешницы.
  8. Crystal 9 и Crystal 7. Очень вязкие смолы, применяются для создания изделий с линзой или высоким куполом, обладают повышенной твердостью.
Читайте также:  Шумоизоляция в доме из бруса

  1. Gold Glass от Poly Max. Специальная смола для бижутерии, реализуется в малых и больших упаковках (до 13,5 кг).
  2. «Витахим» KER 828. Используется в радиоэлектронике, электротехнике, на ее основе делают заливочные и пропиточные компаунды.
  3. LIQUID GLASS. Эпоксидка в упаковке 150 мл для поделок, творчества, изготовления ювелирных украшений.
  4. Стекловидный лак Cernit. Представляет собой жидкую смолу в комплекте с отвердителем, рекомендуется для создания защитных покрытий на дереве, металле.
  5. «Эпоксидная смола L». Это прозрачная смола для тюнинга, также годится для отделки карбоном деталей авто и мотоциклов.
  6. Epidian 601. Предназначается для литья полов, труб, емкостей, создания композитов.
  7. YD 128. Применяется для приготовления эпоксидных компаундов, клеев, герметиков.
  8. Epoxacast 690. Данная абсолютно прозрачная смола предназначена для рукоделия и хобби, творчества.
  9. EpoxyMax Decor. Средство для декоративных работ, отлично комбинируется с крошкой мрамора, кварца, гранита.
  10. Компаунд К-153. Применяется для герметизации электротехнических изделий, а также деталей, регулярно подвергающихся ударным, вибрационным нагрузкам.

к содержанию ↑

Область применения

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

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

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

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

Комбинирование эпоксидки с иными материалами

Эпоксидные смолы могут пропитывать тканые материалы для усиления прочности в условиях жесткой эксплуатации. Их использование ограничено только из-за большой стоимости. Также эпоксидка отлично комбинируется с иными видами смол, в том числе с полиэфиркой. Есть лишь одно важное условие – нельзя допустить контактирования материалов в жидком виде. Вначале выполняют слой полиэфирки, после ее застывания наносят эпоксидку. Обратное комбинирование дает плохой эффект, его не применяют.

Отвердители для эпоксидки

Именно соединение жидкой смолы и отвердителя запускает процесс полимеризации, позволяет отливать разнообразные изделия. Как определить, какой отвердитель нужен? Обычно он идет в комплекте со средством, в его основе – амины или фенолы.

Соотношение отвердителя и смолы может быть разным – от 1:1 и более. Избыток или нехватка жидкости негативно отразится на качестве готового полимера. Снизятся его прочность, стойкость к нагреванию, влиянию химических веществ. Если отвердителя мало, масса может остаться липкой.

Стандарты качества эпоксидки

При приобретении материала нужно проверить ряд важных показателей – соответствие ГОСТ, срок годности (12 месяцев). Если средство импортное, оно имеет таможенные коды, соответствующие требованиям ТН ВЭД (Товарной номенклатуры внешнеэкономической деятельности).

Также следует уточнить условия хранения материала, иначе он мог испортиться (они указаны в инструкции, обычно рекомендуется хранить средство при температуре до +35 градусов). Особенно важно покупать качественный материал, если требуются большие его объемы.

Техника безопасности

После отверждения эпоксидка считается полностью безвредной для организма. Тем не менее, в процессе работы нужно соблюдать осторожность, растворители представляют собой токсичные для человека соединения. При вдыхании они вызывают поражение органов дыхания, при попадании на кожу – ожоги, дерматиты.

Работать с эпоксидкой надо только в перчатках, рабочей одежде, респираторе. При шлифовке изделий надевают очки. Кожу после попадания смолы сразу промывают с мылом либо протирают спиртом. Все работы ведутся только в помещении с приточной вентиляцией.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector