Какие бывают эпоксидные смолы, основные виды и их назначение

Аналоги материала

По входящим в состав компонентам, свойствам и применению есть ряд аналогичных эпоксидных смол из групп ЭД, ТЭГ, КДА. При необходимости ими можно заменить ЭД-20. Ниже приведены самые известные смолы.

ЭД-8

Эпоксидка ЭД-8 производится согласно ГОСТ 10587-84. Она представляет собой растворимый плавкий олигомерный продукт из тех же веществ, что и ЭД-20 (дифенилолпропан и эпихлоргидрин). Смола широко применяется в авиационной, судостроительной, машиностроительной промышленности, при изготовлении лакокрасочных материалов, на стройке, в ремонте техники, электроники. Эпоксидка служит и как связующий компонент для армированного пластика.

По физико-химическим показателям ЭД-8 также мало отличается от ЭД-20. Содержание ионов хлора и омыляемого хлора аналогичное, зато гидроксильные группы в массе не обнаруживаются. Вязкость и температура размягчения такие же. Основное отличие – в массовой доле эпоксидных групп (8%) и времени желатинизации (3 часа).

ЭД-16

Эпоксидная смола ЭД-16 имеет те же свойства и применение, но включает иное число эпоксидных групп – около 16%. Вязкость продукта меньше, чем у ЭД-20, следовательно, желатинизация происходит быстрее (примерно 4 часа). Средство отличается высокими прочностными показателями клеевого шва, но в нем более высокое количество хлора.

ЭД-22

Еще одна эпоксидка на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана, доля эпоксидных групп – 22%. Смола ЭД-22 среди особенностей имеет более высокое время желатинизации – 18 часов, при этом динамическая вязкость составляет 8–12 ПА/секунду.

Э-40

Технология изготовления эпоксидки Э-40 несколько отличается от создания материалов марки ЭД. Продукт получают путем конденсации эпихлоргидрина и дифенилолпропана в щелочной среде с добавлением растворителя толуола. Средство можно переводить в неплавкое состояние путем применения отвердителей – поликарбоновых кислот, их ангидридов, полиаминов.

Сфера применения материала – приготовление эмалей, обладающих высокими защитными свойствами, а также создание лаков и шпаклевок. Кроме того, Э-40 выступает как полуфабрикат для изготовления других эпоксидных смол, клеев и компаундов для заливки. Смола обладает высокой пластичностью, влагостойкостью, в полимеризованном виде не реагирует на действие умеренно агрессивных кислот, щелочей.

Чем можно заменить эпоксидную смолу ЭД-20

Существует несколько модификаций эпоксидных смол, сходных с ЭД-20 по эксплуатационным свойствам и физико-техническим характеристикам.

ЭД-8

По своему химическому составу и области применения ЭД-8 сходна с ЭД-20. Материал широко используется в авиа- и автомобилестроении, строительстве, сфере радиоэлектроники и в электротехнике. Основным отличием является содержание в готовой смеси эпоксидных групп, которое составляет 8% увеличенное время первичной полимеризации – 3 часа при комнатной температуре.

ЭД-16

Как видно из названия смолы, число эпоксидных групп, входящих в ее состав – 16%. По назначению и свойствам ЭД-16 практически не отличается от ЭД-20, однако дольше застывает и содержит больше хлора. К достоинствам материала можно отнести высокую прочность клеевых швов.

ЭД-22

Отличается от ЭД-20 количеством эпоксидных групп (22%) и временем желатинизации – 18 часов. Показатель динамической вязкости может варьироваться от 8 до 12 ПА/сек.

Э-40

Технология производства смолы Э-40 имеет свои особенности. В отличие от компаундов серии ЭД, Э-40 получают методом конденсации дифенилолпропана и эпихлоргидрина в щелочной среде, в которую добавляют толуол. В качестве отвердителей могут использоваться поликарбоновые кислоты, их ангидриды и полиамины.

Применяется Э-40 в лакокрасочной промышленности. Помимо этого, полуфабрикат используют для производства различных модификаций эпоксидных смол. Для материала характерны пластичность и влагостойкость. После полной полимеризации смесь устойчива к воздействию кислотных и щелочных сред.

Свойства

Основополагающим качеством, позволяющим изготавливать различные изделия из эпоксидной смолы, является полимеризация. Это сложный химический процесс, который возникает в результате соединения основного компонента материала с отвердителем. Спустя определенный промежуток времени жидкая смола застывает, сохраняя предоставленную ей ранее форму. В процессе кристаллизации эпоксидка не подвергается усадке, что позволяет достаточно точно проектировать объем и габариты будущего изделия.

Застывшая смола обладает высокими показателями прочности. Некоторые ее модификации имеют повышенную ударную прочность, поэтому могут даже применяться для заливки полов в цехах на производстве. Компаунды тоже могут похвастать подобными физическими свойствами, поэтому все изделия характерны устойчивостью к воздействию абразивов, а также к механическим нагрузкам.

Практически аналогом прочности выступает высокая износостойкость полимера. Его, конечно, не используют в условиях повышенного трения в качестве фрикционного материала, но, например, различные украшения в виде колец или браслетов носятся очень долго. Все предметы интерьера из эпоксидной смолы имеют длительный срок службы. Таких показателей не проявляют традиционные материалы, например, ДСП. Отдельные элементы корпусной мебели из эпоксидки не боятся ни механического трения, ни воздействия ультрафиолетового излучения.

Влажность на кухне – явление обыденное, а если учесть, что на поверхность столешницы часто проливается жидкость, нетрудно догадаться, что смола в качестве материала будет выглядеть более выгодно, нежели ламинат.

Изделия из эпоксидной смолы не предъявляют особых требований к уходу. Материал устойчив к воздействию различных химически активных чистящих средств. Исключением могут быть некоторые агрессивные кислоты. Все средства бытовой химии вполне применимы для обработки поверхностей. Такая практичность лишь повышает популярность применения смолы в быту.

Несмотря на то, что нас интересуют поделки, состоящие из одной смолы, достаточно часто мастера прибегают к декорированию с помощью различных материалов. Отличная адгезия полимера позволяет в качестве декора использовать натуральные природные компоненты, синтетические вещества, а также другие полимеры. В украшениях и сувенирных изделиях используется технология заливки с помощью молдов. Внутрь формочек могут помещаться драгоценные металлы, камни, цветки живых растений. При соблюдении определенных условий декорировать поделки можно практически любым способом.

У эпоксидки, как у любого строительного материала, есть свои недостатки, которые должен учитывать каждый мастер. Двухкомпонентный состав проявляет свои вышеперечисленные свойства только при точном соблюдении рекомендуемых пропорций смолы и отвердителя. При желании изменить технические показатели возникает вероятность порчи материала. Тем не менее, существуют специально разработанные добавки, способные влиять на те или иные характеристики смолы.

Себестоимость работ с эпоксидной смолой вполне приемлемая. Любой проявляющий интерес к творчеству мастер имеет возможность приобрести материалы и необходимые аксессуары по вполне демократической цене, однако стоимость готовых изделий достаточно высокая. Объясняется это временными затратами, а также авторским характером работ.

Получение

Схема производства жидких эпоксидных смол периодическим методом. 1 — реактор; 2, 6 — холодильники; 3 — приёмник; 4 — фильтры; 5 — аппарат для отгонки толуола; 7 — сборник. 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, например, соевого[источник не указан 1103 дня ]. 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 твёрдое 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).

Достоинства

Уникальность эпоксидной смолы заключается в том, что она обладает рядом достоинств. Различные виды эпоксидной смолы эти достоинства сохраняют в полной мере. Отличие состоит лишь в степени их проявления.

Эпоксидка в застывшем виде отличается износостойкостью. Она устойчива к воздействию абразивных средств, поэтому может применяться в условиях постоянного трения. Смола не является фрикционным материалом, но изделия из нее имеют большой срок эксплуатации.

Полимер обладает высокой адгезией к целому ряду материалов. Смола часто используется в качестве клея, причем для склеивания подходит большинство материалов. Исключением является полиэтилен, тефлон и оргстекло.

При наличии наполнителей смолы выдерживает ударные нагрузки. В чистом виде материал достаточно прочный, но добавки лишь увеличивают эти показатели. Заливные полы из смолы могут монтироваться в производственных помещениях и цехах.

Слой полимера не пропускает влагу.

• Во-первых, изделия из эпоксидки могут эксплуатироваться в условиях повышенной влажности.
• Во-вторых, смолу используют в качестве гидроизолятора при строительстве зданий и жилых помещений.

Практическое отсутствие усадки упрощает процесс заливки. Отвердевшая смола имеет ту же форму и объем, который она занимала, будучи в жидком состоянии.

Как получают полимер

Реагенты для получения эпоксидной смолы приводятся во взаимодействие по строго установленному алгоритму в специальном устройстве – реакторе. К ним относятся:

• Дифенилолпропан;
• Эпихлоргидрин;
• Едкий натр.

Реактор сделан из нержавеющей стали и оснащен пароводяной рубашкой. Внутри него имеется мешалка для смешивания компонентов. Сначала загружается эпихлоргидрин ив реакторе происходит его нагрев до 50°C градусов. Затем запускается мешалка и порциями добавляется дифенилолпропан. После его полного растворения вносится раствор едкого натра, а температура в реакторе повышается до 70°C градусов. На следующем этапе активируется процесс конденсации, который длятся около 2 часов.

После отключения нагрева в раствор добавляется вода. Мешалка при этом продолжает работать. Практически готовая смола, температура которой составляет около 40°C градусов, отстаивается, в результате чего происходит разделение слоев. Верхний слой представлен водой. Ее отделяют, а смолу снова промывают чистой теплой водой. Таким образом, происходит вымывание поваренной соли. Этот цикл может повторяться 5-6 раз. Каждый цикл сопровождается проверкой наличия соли в воде.

На этапе сушки смолу из реактора не извлекают. Температуру внутри резервуара доводят до 50°C градусов, а затем включают холодильник и вакуумный насос. На поверхности воды образуется вспенивание, что свидетельствует о выходе воздуха в виде пузырьков, а на стенках реактора конденсируется вода. После прекращения вспенивания насос отключают, температура при этом повышается до 120°C градусов. О завершении процесса сигнализирует отсутствие конденсата. Состав смолы оценивают визуально на прозрачность. Готовую смесь переливают в алюминиевую тару.

Состав вещества

Основные компоненты эпоксидного клея состоят из смолы, специальных отвердителей и дополнительных составляющих. Клеящий состав представлен отвердителями, растворителями и другими веществами. 

Отвердители (до 15% объема всего состава): 

• полиамин; 
• карбоновые кислоты; 
• ангидрит; 
• полиэтиленполиамин; 
• форфорорганические модификаторы; 
• лапроксив; 
• аминоамид. 

Пропорции клеящих веществИсточник gidpokraske.ru

Растворители (до 3%):

• ацетон; 
• спирт; 
• ксилол.  

Другие вещества:

• оксиды металлов; 
• мел; 
• стекловолокно; 
• формальдегиды;  
• металлический порошок; 
• глина; 
• синтетический каучук. 

Дополнительные компоненты улучшают характеристики клеящего состава, делая швы соединяемых поверхностей более твердыми и прочными. Опытные мастера в состав добавляют промышленные добавки: 

1. Алюминий (порошок). Положительно влияет на прочность и теплопроводность. 
2. Диоксид кремния. Придает вязкость и прочность.  
3. Асбест. Вырабатывает твердость и стойкость к температурным перепадам. 
4. Порошок железа. Дает швам красноватый оттенок, повышает огнеупорность и теплопроводность. 
5. Диоксид титана. Способен превратить прозрачный цвет в белый. 
6. Сажа. Используется для окрашивания швов в темный оттенок (асфальтовый, черный). 
7. Сочетание стеклянных волокон и древесной стружки. Придает объем смеси для заполнения больших пустот. 

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.

Сфера применения эпоксидной смолы: основные направления использования

Впервые использование эпоксидной смолы началось в 50-е годы прошлого столетия – в те времена смола заняла заслуженное место во многих отраслях промышленности. С тех пор характер ее использования претерпел немало изменений, однако основные области ее использования остались без изменений:

Стекловолокно и эпоксидная смола – неизменное направление использования последней. В качестве пропиточного состава для стеклонити и стеклоткани, а также склеивания деталей эпоксидная смола используется во многих инженерно-технических отраслях – радиоэлектронике, электротехнике,  авиационной и автомобильной промышленности, корабле- и машиностроении, а также в процессе производства стеклопластика, и мастерских, практикующих ремонт кузовных элементов автомобиля и лодочных корпусов;

• Эпоксидная смола, применение которой также многогранно, как и ее свойства, может использоваться в качестве гидроизоляционных покрытий для пола, бассейна и стен подвальных помещений;
• Включение в состав химически устойчивых покрытий – использование эпоксидной смолы лежит в основе производства красок и материалов, предназначенных для внутренней и наружной отделки зданий, например, пропиток, повышающих прочность и влагостойкость пористых материалов – дерева, бетона и других;
• Прозрачная эпоксидная смола, предназначенная для заливки в формы, после отверждения подвергается механической обработке посредством резки и шлифовки. Обработанные элементы могут использоваться в электронной промышленности, домашнее хозяйстве, дизайнерских работах и даже ювелирном искусстве.

Что такое эпоксидная смола

Клей из смолы – это синтетическое олигомерное соединение. В чистом виде данное вещество не используется. При покупке “эпоксидки”, в упаковке находятся две емкости. В одной находится сама смола, а в другой отвердитель, который нужен для запуска процессов полимеризации. Без отвердителя смола не сможет затвердеть и склеить разные материалы.

Существуют различные составы смол. Помимо ключевого вещества – эпоксида, в них может содержаться такие компоненты:

1. Древесная крошка. Используется для снижения веса готового вещества.
2. Микросферы. При добавлении в смолу делают ее легкой и объемной.
3. Графит. Выступает в качестве колера. Имеет темный пигмент.
4. Хлопковое и стеклянное волокно. Используется для повышения вязкости готового состава. Благодаря этому клей на основе синтетических смол заполняет все щели и микротрещины, надежно фиксирую части предмета или разные материалы между собой.
5. Порошковые наполнители. В качестве этих компонентов может выступать цемент, алебастр или мел. Их могут добавлять до половины от общей массы покупного вещества. Повышаются показатели прочности.
6. Аэросил. Останавливает продвижение смолы по вертикальным поверхностям. Благодаря ему можно избежать появления подтеков.
7. Алюминиевая пудра или двуокись титана. Используются в качестве красителей. Делают из прозрачного вещества серое или белое.

Это дополнительные ингредиенты, которые могут присутствовать в составе помимо главного компонента — синтетического соединения.

При работе с “эпоксидкой” разрешается использовать растворители, такие как: спирты, ацетон, кселол. Нельзя добавлять растворитель более чем 6% от объема сухой смолы. Под воздействием спиртов готовый состав твердеет быстрее.

Виды смол

Перед приобретением эпоксидной смолы для бытовых нужд, требуется ознакомиться со всеми разновидностями этого клеящего вещества.

Их подразделяют на:

1. Эпоксидно-диановые. Маркировкой таких смол является аббревиатура «ЭД» после которой идет номер. На профессиональных составах есть надпись «ПРО». Используется для решения бытовых задач и на производстве. Из эпоксидно-диановых соединений изготавливают некоторые виды пластика, герметики, наливных полов, защитных покрытий.
2. ЭД для лакокрасочных материалов. Используются для изготовления лаков, красок, износоустойчивых покрытий.
3. Эпоксидно-модифицированные составы. Их применяют при проведении ремонтных работ связанных с половым покрытием или сантехникой (например — смола к 153).
4. Смола ЭА. Клеи специального назначения. Отличаются от обычных клеящих смесей повышенными характеристиками, благодаря чему их используют в экстремальных условиях.

По составляющим разделяются на однокомпонентные, двухкомпонентные и трехкомпонентные. На полках магазинов присутствуют как жидкие, так и пластичные эпоксидные смолы.

Какой бывает эпоксидная смола для творчества

На сегодня существует более десятка видов эпоксидных смол. Отличаются между собой консистенцией, цветом, свойствами, плотностью эпоксидной смолы и прочими эксплуатационными характеристиками. Не все подобные составы используются для творчества. Рассмотрим основные виды подобного материала.

Характеристики популярной разновидности эпоксидной смолы ЭД-20

Наиболее «ходовой» маркой эпоксидки уже не одно десятилетие считается ЭД-20. В свою очередь, она производится первого и высшего сорта. Первосортный материал имеет повышенную вязкость и желтоватый цвет. Время её жизнедеятельности – не более 4 часов. Подобный синтетический продукт идеально подходит для применения в промышленности различного направления: авиа- , машино- , судостроение, электротехническая область. Зачастую эпоксидную смолу ЭД-20 применяют в качестве основы для клеев, герметиков, заливочных и пропиточных составов.

Изделие из технической синтетической смолы марки ЭД-20 первого сорта. Отличается мутностью и желтоватым оттенком

Другое дело − эпоксидная смола ЭД-20 высшего сорта, изготовленная специально для декоративных изделий. Характеризуется предельным уровнем прозрачности и хорошей вязкостью. С таким материалом довольно просто и приятно работать. Именно такой состав принято называть эпоксидной смолой для творчества. На рынке она представлена различными брендами производителей: от заграничных до отечественных.

эпоксидная смола эд-20
Ювелирный компаунд ЭД-20

Самыми лучшими ювелирными смолами считаются такие марки, как Crystal Glass, Viva Dеcor, Epoxy. В зависимости от того, как их разведёшь, консистенция может быть густой или жидкой, но главное, что сам получаемый раствор без пузырьков и отлично принимает любую форму. Эти производители, как и прочие, выпускающие ювелирные компаунды, также работают со смолами ЭД-16, ЭД-22.

эпоксидная смола Crystal Glass

Прозрачная и цветная эпоксидная смола для заливки

Смотришь на работы из компаунда и удивляешься, насколько красивые и глубокие цвета у них. Где бы такой купить, и какая цена будет у эпоксидной смолы такого оттенка? Как уже говорилось выше, подобный синтетический состав бывает либо прозрачный, либо желтоватый, что последнее негативно отражается на эстетике изделия.

Жёлтая эпоксидка

Для придания декоративности и дизайнерского цветового решения в изделиях из синтетической смолы выпускаются целые линии всевозможных пигментов и наполнителей. То, насколько ярким получится оттенок и равномерно промешается цвет, зависит от свойств приобретаемой марки компаунда и, несомненно, мастерства самого «творца». Поэтому только опыт и приобретаемые навыки помогут добиться нужных результатов.

Глитеры для эпоксидкиглиттер для эпоксидной смолы
Колер для компаундаколер для эпоксидной смолы

Однако сравнительно недавно на российском рынке появился такой продукт для декорирования изделий, как мягкое стекло. Ещё его зачастую называют именно цветной эпоксидной смолой, так как в основе состава лежит именно такой синтетический материал. Представляет собой некую цветную пасту, предназначающуюся для нанесения на любую поверхность. При высыхании создаёт эффект маруанского стекла. Очень популярны такие составы при росписи стекла, создании витражей и прочих необычных вещиц.

Мягкое стекло от итальянского производителяМаленькая Вселенная от Сатиши Томизу из мягкого стеклаРоспись стекла