Последовательность работы с полиэфирными смолами

Общее описание

Производство синтетических смол активно началось в начале прошлого века. Искусственные полимеры имеют ряд характерных отличий от натуральных разновидностей. Дело в том, что состав, созданный человеком, имеет особые свойства. Их можно задать еще на этапе изготовления. Составы могут значительно отличаться, что определяет их область применения.

Сегодня ежегодно в мире производится около 5 т искусственных полимеров. Синтетические смолы и пластмассы получают в результате переработки угля, нефти, газа или иных природных компонентов. Химические соединения, которые получаются таким способом, обладают низкой молекулярной массой. Причем они могут выпускаться не только в виде липкой густой смеси. Это может быть также порошок или гранулированная субстанция.

Синтетические и натуральные смолы, затвердевая, обеспечивают качественное сцепление с разными материалами. У полимерных составов эта характеристика выражена больше. Когда искусственная смола затвердевает, она может образовывать отличное сцепление с бетоном, металлом, стеклом и прочими стройматериалами. Процесс отвердевания в этом случае происходит под воздействием высоких температур или катализаторов. В некоторых случаях в процессе создания качественного соединении дополнительно применяется прессовка.

Некоторым искусственным составам для отвердения нужно только время. В результате получается устойчивое к различным неблагоприятным условиям вещество, которое не боится перепадов температуры, механических воздействий. Они не разрушаются под воздействием воды, щелочи, кислоты, бензина или масла.

Такие особенности определяют область применения представленных составов. Они стабильные, в отличие от природных аналогов, характеризуются высокими эксплуатационными качествами. Область их применения обширна.

Полиэтиленовые, полипропиленовые, поливинилхлоридные смолы

Если сравнивать смолы природные и синтетические, у последних гораздо больше положительных эксплуатационных качеств. В эту категорию входит множество иных разновидностей составов.

Часто в современной промышленности изготавливают и применяют полиэтиленовые смолы. Они обладают высокими показателями гибкости, которая сохраняется даже при значительном понижении температуры (вплоть до -60 ºС). Материалы из полиэтиленовых смол водостойкие, не подвержены негативному влиянию агрессивных химических веществ. Поэтому представленная разновидность смол применяется при создании гидроизоляционной пленки, а также водопроводных коммуникаций. Из полиэтиленовых смол изготавливают трубопроводы для химически активных веществ, а также предметы для медицинского, санитарно-гигиенического оборудования.

Еще одной популярной разновидностью сегодня являются полипропиленовые смолы. Их получают в ходе полимеризации пропилена. Это газ, который получается в процессе крекинга продуктов нефтеперерабатывающей промышленности. На основе синтетических смол из полипропилена изготавливают трубы, декоративные материалы, непроницаемые для газа пленки, а также детали для химической аппаратуры.

Еще одной известной в современной промышленности разновидностью смол является поливинилхлорид. Он получается в ходе полимеризации. В процессе применяется винилхлорид – газ, который имеет запах эфира и не имеет цвета.

Смола из поливинилхлорида производится в виде гранул. Материал устойчив к высоким температурам, не теряет своих качеств на морозе. Также он обладает диэлектрическими свойствами. Этот материал широко применяют для производства гидроизоляции, линолеума, пленок для натяжных потолков, декоративных материалов и т. д.

Сроки

Практически независимо от того, «холодный» или «горячий» процесс используется для отверждения полиэфирной смолы, основные стадии выглядят примерно так:

Желатинизация. Наступает через 40-120 минут после окончательного смешивания всех компонентов полиэфирного материала.

Резиноподобная стадия. Может наступить через промежуток времени после смешивания всех компонентов от 2 до 12 часов.

Твердая стадия-1. Материал застыл, при воздействии твердым предметами следов не остается или они еле заметны. Но летучие фракции в материале присутствуют и медленно диффундируют из монолита наружу.

Твердая стадия-2. Наступает от 15 до 25 дней после смешивания первичных компонентов. Все свободные радикалы полимерных цепочек отвердителя зафиксировались в новом окончательном и неизменном положении.

Окончательный процесс Твердой стадии-2 можно укоротить, если материал будет подвергаться воздействию высокой температуры в термокамере или специальным отопительными приборами в помещении, позволяющим обеспечить температурный режим порядка 80-100°C градусов в течение полутора-двух часов.

Если же имеете дело со стеклотканью, пропитанной полиэфирным смолами, то при 100°C градусов нужно выдерживать изделие уже 6 часов. В этих случаях Твердую стадию-2 можно обеспечить за 6-7 дней.

«Индикатором» наступления той или иной стадии процесса отверждения обычно служит изменение цвета полиэфирного компаунда. Какой именно цвет меняется на какой, об этом всегда подскажет инструкция, размещаемая на упаковке полиэфирного материала. Но чтобы не ошибиться и не испортить большой объем разведенной со всем компонентами смолы, делайте замесы небольшого количества материала, не более литра. Так вы успеете исполнить все задуманное и избавьте себя от лишних финансовых трат в случае порчи материала.

Хорошим признаком правильности начавшихся после смешивания всех компонентов в смоле процессов будет также значительное повышение температуры рабочего раствора.

Общие сведения

Цель отвердителя

Также важно добавить строго установленное соотношение двух компонентов смеси. Точность соотношений средств будет определять такие свойства конечного материала:

• Прозрачность.

• Продолжительность застывания.
• Твердость.
• Однородность.
• Долговечность.

Почему же химический состав настолько важен? Если вы нарушите пропорции, то характеристики качество уменьшатся, как и время эксплуатации готового материала.

Правильное разведение дает получить термореактивный качественный состав, который будет иметь следующие признаки:

• Высокая степень адгезии с многими известными материалами.
• Прекрасная устойчивость к воде, прочность на разлом, разрыв, механическое повреждение и воздействие химии.
• Диэлектрические качества.
• Безусадочная форма или даже небольшая усадка при эксплуатации.

А теперь рассмотрим, как классифицируют такие вещества.

Классификация

Все отвердители по принадлежности к химической группе можно поделить на два вида:

1. Аминные. В них входят амины, диамины, полиамины, а также гексаметилендиамин и полиэтиленполиамин. Такие отвердители самые распространенные среди мастером, и ими можно разбавлять любые смолы. Эпоксидная смола после их добавления станет застывать даже при комнатной температуре, и такой тип отверждения часто называют холодным.
2. Кислотные. Тут применяют карбоновые кислоты и их ангидриды – фталевый, малеиновый, гексагидрофталевый и прочие. Кислотные типы отвердителей могут дать самый надежный результат, но достаточно сложные в использовании. Такой тип отверждении я часто называют горячим, а при температурном воздействии от +100 до +200 градусов смолы лишь улучшит свои физико-химические свойства.

В домашних условиях лучше применять лишь аминные раствора, но при достаточной сноровке и опыте можно применять кислоты для отверждения эпоксидной смолы.

Можно ли заливать ювелирную смолу поверх пастельного (акварельного) рисунка?

Сначала для пастельного рисунка. Да, можно. Но имейте ввиду, что пастельные мелки состоят из мелких сыпучих частиц, которые могут смешиваться со смолой. Если вы заливаете большие объемы, распределяйте смолу по поверхности с помощью наклонных манипуляций (как тесто на блинной сковородке). Так смешивания частиц со смолой будет меньше. Кроме того, не забудьте провести небольшой тест на клочке пастельной бумаги, чтобы убедиться, что она не впитывает смолу.

Относительно акварельного рисунка, то такая заливка тоже возможна, но только после полного высыхания изображения и если картинка создана на специальной акварельной бумаге. Такая бумага плотная, высокого качества, хорошо отталкивает воду и не позволяет эпоксидной смоле впитываться. В любом случае перед заливкой проведите тест на небольшом кусочке бумаги и проверьте ее на стойкость.

Растворители, ускорители и ингибиторы

Обязательным является добавление в состав растворителя, он служит для уменьшения густоты продукции, а также для замедления процесса полимеризации, чтобы полиэфирное вещество слишком быстро не затвердело. Чтобы осуществить переход в твердое состояние используются катализаторы, разделителем может служить гидроперекись. Ускоритель может добавляться сразу, либо для стабилизации во время эксплуатации, в качестве него стандартно применяется соль кобальта. Если не добавить данные элементы, то процесс отверждения будет проходить в медленном темпе, или наоборот слишком быстро.

Обязательным является добавление в состав растворителя, он служит для уменьшения густоты продукции, а также для замедления процесса полимеризации.

Полиэфирные и акриловые смолы

В сфере производства синтетических смол и пластмасс выделяется такая разновидность, как полиэфирные составы. Этот материал создается в процессе переработки спиртов. Такая смола позволяет создать менее прочное соединение, чем эпоксидный состав. Но благодаря особенностям производства полиэфирные разновидности стоят дешевле. При этом с подобными смолами проще работать.

Самыми крупными потребителями продукции этого типа являются отрасли авто- и кораблестроения, производство осветительной техники. Полиэфирные смолы также нужны при производстве перегородок, душевых кабин и подоконников. Представленный материал легко гнется после затвердевания, может быть окрашен при помощи соответствующих составов.

Акриловые синтетические смолы применяются в ходе производства пластмасс, мозаики, искусственного камня. Также подобные составы широко применяются в ходе строительно-ремонтных работ в ванных комнатах, душевых, при обустройстве фонтанов, душевых кабинок и прочего. Акриловая смола становится твердой быстро. Материал менее токсичен, чем перечисленные ранее составы.

Акриловые смолы применяют в качестве самостоятельного материала или при изготовлении иных составов. В них добавляют песок, мраморную крошку, а также различные пигменты. Поэтому акрил может иметь самые разные оттенки. В эту смолу можно добавить не более 50% дополнительных компонентов.

Акрил требует применения отвердителя. После процесса полимеризации состав получается абсолютно непористым, что значительно повышает эксплуатационные качества. Это значительно расширяет область применения материала. Из-за отсутствия пор в составе изделие не будет окрашиваться при попадании на поверхность красящих веществ. Если из акрила сделана столешница, сок свеклы не оставит на ней следа. Материал способен выдержать нагрев до 70 ºС. Формы для изготовления подобной продукции изготавливают из гипса, силикона или стекла.

Работа со стеклотканью и полиэфирной смолой

Здесь не будет химических формул, научных описаний, будут только ответы на важные вопросы как правильно подготовиться и работать с материалами.

Какую стеклоткань для тюнинга выбрать? Очень многое зависит от планов ее применения. Основной параметр стеклоткани, сказывающийся на ее применении – это плотность. Чем выше плотность, тем труднее работать над мелкими деталями. А чем ниже, тем тяжелее набрать толщину.

Что такое стекломат и зачем она нужна? Стекломат – это прессованные, рубленые волокна стеклоткани. Стеломат дешевле и удобней в работе, чем стеклоткань. Когда мы разобрались со стеклотканью, следующим этапом будет выбор смолы.

Какую полиэфирную смолу выбрать? Лучше брать полиэфирную смолу свободной заливки, ей проще пропитывать материал. Вы можете спросить, а можно ли использовать эпоксидную смолу? Можно, но у эпоксидной смолы высокая вязкость, тем самым вызовет трудности с пропитыванием. Кроме того, эпоксидная смола дольше сохнет, чем полиэфирная смола.

Какой отвердитель выбрать? Смолы с разными основами замешивают с разными отвердителями. Когда вы определитесь со смолой, продавец в магазине даст вам нужный отвердитель.

В какой пропорции необходимо замешивать отвердитель со смолой? Рекомендация 2-3%, меньше 1% и более 5% меняются физические свойства материала.

Сколько сохнет полиэфирная смола? Есть один важный момент – это желатинизация. Это состояние смолы, когда она не годиться к использованию. Сама смола высыхает через несколько часов. Но нужно помнить, смолу нельзя сушить на солнце, это приведет к изменениям физических свойств.

От чего получается желатинизация? Желатинизация зависит от типа смолы, отвердителя, температуры окружающей среды и соотношение отвердителя к смоле.

В чем замешивать смолу? Обычные пластиковые стаканчики.

Чем наносить смолу? Обычные кисточки для покраски, чем шире кисть, тем большую площадь можно пропитать, но лучше брать среднюю кисть с хорошей плотностью.

Как получить матрицу не испортив поверхность? Можно использовать пищевую пленку, лучше и легче использовать бумажный(малярный) скотч, так как отделение матрицы происходит без усилий, так же не остается клей.

Где купить стеклоткань? Смолу? Отвердитель? В строительных магазинах, в магазинах краски на автобазарах. Самый важный момент: при работе со смолами, это надеть резиновые перчатки и робу с длинным рукавом, если нет желания день чесаться. Также за раз много смолы не замешивайте. Для правильной пропорции используйте электронные весы.

Области применения эпоксидной смолы для творчества

Эпоксидная смола – это универсальный материал, который позволяет изготавливать красивые изделия в различных областях использования: украшения и бижутерия, элементы декора помещений и предметы мебели. Для разных целей используются разные виды эпоксидной смолы – прозрачная или цветная, различающиеся по виду наполнителя, добавляемого в состав пред использованием.

Прозрачная

Прозрачная эпоксидная смола используется при производстве рекламных и сувенирных, декоративных и ювелирных изделий, а также при создании полимерных полов с 3D эффектом.

Кроме этого, прозрачная эпоксидка используется на разных этапах выполнения строительно-монтажных работ при сооружении объектов различной направленности. Промышленностью выпускается эпоксидная смола в жидком и твёрдом состоянии, определяющем последовательность выполнения работ с её использованием.

«Magic Crystal-3D» идеально подходит для создания ювелирных изделий и бижутерии

Наиболее востребованными среди пользователей являются следующие марки прозрачной эпоксидной смолы:

• «Magic Crystal-3D» − используется для изготовления ювелирных изделий и бижутерии, а также при заливке глянцевых и 3D-покрытий; Magic Crystal-3D
• «Epoxy CR 100» − используется при изготовлении полимерных полов; Epoxy CR 100
• «ЭД-20» − является одним из видов эпоксидно-диановых смол, используемых при создании заливочных и пропиточных составов для строительных работ, а также при производстве герметиков и клеевых составов. ЭД-20

Цветная

Данный вид эпоксидной смолы отличается от прозрачной лишь тем, что при его приготовлении используются специальные наполнители, придающие конечному продукту определённый цвет.

Цветная эпоксидка для изготовления ювелирных изделий

Наполнители (поверхностно активные вещества) могут продаваться отдельно от эпоксидки, что позволяет выбрать краситель в соответствии с требуемым цветом или быть в заводской комплектации готовой для дальнейшего использования.

Свойства и характеристики

Полиэфирная смола в готовом к применению виде по своей консистенции похожа на жидкий мед. Она может принимать разные оттенки, от желтого до темно-коричневого. Несмотря на наличие окраса, смола прозрачная. После того, как в основной состав добавляется отвердитель, прозрачность снижается, а сам материал густеет. В промежуточном состоянии он похож на резину, а по завершении отверждения становится твердым. На затвердевшую полиэфирную смолу хорошо наносится лак и различные краски.

Для полиэфирных смол можно сформулировать целый ряд уникальных свойств. Именно они играют определяющую роль в определении сферы применимости материала. Опишем кратко свойства и применение полиэфирной смолы.

• Низкая теплопроводность. Теплоизоляционные свойства смолы востребованы в промышленности и строительстве. Даже относительно небольшой слой способен служить неплохим изолятором.
• Влагостойкость. В затвердевшем виде полиэфирная смола не пропускает влагу. Она может использоваться даже в условиях повышенной влажности в качестве гидроизоляции.
• Повышенное время эксплуатации. Изделия из полиэфиров устойчивы к внешним воздействиям климатического и техногенного характера. Это позволяет эксплуатировать их в течение длительного времени, причем за весь период материал практически не теряет своих основных характеристик.
• Широкий температурный диапазон. Применение смолы в быту практически не ограничено температурными критериями. Материал абсолютно инертен и к ультрафиолетовому излучению, то есть, внешний вид изделий со временем не изменяется, равно как и оптические характеристики.
• Устойчивость к химии. Устойчивость к воздействию химически активных веществ позволяет применять различные средства по уходу за изделиями из полиэфирных смол.
• Универсальность. Сфера применимости материала охватывает многие отрасли промышленности, от производства машин до электроники. Востребована смола и в домашних условиях, несмотря на вредность некоторых ее компонентов.
• Хорошая адгезия. Высокий показатель адгезии только подчеркивает универсальность материала. Смола отлично сочетается с древесиной стеклом, пластиком и металлом.
• Диэлектрик. Диэлектрические свойства полиэфира позволяют одновременно использовать его, как строительный материал и как изолятор.

Полезно узнать > Какая эпоксидная смола подойдет для заливки пола, выбираем марку и учимся заливать

Есть у полиэфирных смол и характерные минусы. Материал считается опасным для здоровья человека. В основном, источником этой опасности является стирол, которым можно надышаться в процессе приготовления состава.

Также смола подвержена усадке. По сравнению с эпоксидными смолами, полиэфирные в данном отношении существенно проигрывают.

Современные технологии позволили существенно снизить класс опасности материала. Сейчас в продаже можно встретить полиэфиры без содержания стирола. Его заменили растительные масла (касторовое, рапсовое, соевое). Масла используются не в чистом виде. Из них получают полиолы, которые являются базовыми компонентами для смол. Такой материал, безопасный для человека, имеет более расширенную область применения.

Эпоксидные смолы

Сегодня выпускается множество видов синтетических смол. Наиболее известные и широко применяемые полимерные составы следует рассмотреть подробнее.

Одной из самых популярных разновидностей является эпоксидная смола. Состав может иметь жидкую консистенцию или производиться в твердой форме. Это вещество не имеет цвета. Эпоксидные смолы двухкомпонентные, требуют применения отвердителя. Без катализатора состав не застынет. Чтобы полимеризация проходила быстрее, нужно увеличить температуру смолы.

Эпоксидная смола обладает хорошей адгезией. Это позволяет скрепить керамику, металл, фаянс и ряд иных материалов. В чистом виде эпоксидная смола похожа на мед.

Это вещество получается в ходе поликонденсации фенола и эпилхлоридрина. В реакции также участвуют амины и спирты. В этой категории существует несколько веществ, которые несколько отличаются своими качествами. Так, полиэпоксиды обладают малой плотностью и способны хорошо скрепляться с металлом, камнем. При этом материал практически не дает усадки, устойчив к воздействию кислоты.

Эпоксидно-диановые вещества неотверждаемого типа – это термореактивные синтетические смолы. Они могут иметь оттенок от желтого до коричневого. Вязкость может быть разной. Это материалы, которые могут быть как жидкими, так и твердыми. Растворяется эпоксидно-диановая смола в диоксане, эфирах.

Отвержденные разновидности эпоксидных смол являются нерастворимыми. В качестве катализатора могут применяться полиамиды, фенолформальдегиды и т. д.

Эпоксидные полимеры применяются в ходе производства клеев, которые применяются для создания прочного соединения природного камня, бетона, керамики и т. д.

Производство

Создание вещества тесно связано с процессом нефтепереработки. Сначала получается пропилен, этилен и бензол, потом на эти компоненты воздействуют реактивами для производства ангидридов, многоосновных кислот, гликолей. В итоге соединения и последующей специальной обработки получается субстанция под названием базовая смола.

Если ее развести токсичным стиролом в качестве растворителя, процесс завершится созданием нового продукта – полиэфира, который уже можно отправлять на продажу. Однако, не стоит торопиться.

Например, при добавлении различных растительных масел, таких как подсолнечное, соевое или рапсовое, можно получить состав, похожий на неорганическую смолу, но более долговечный и надежный, а если интересует вспененный полиуретан, нужно сырье в виде многоатомного спирта, содержащего более одной гидроксильной группы (полиола).

Жизненный цикл готовых смесей ограничен – смола достаточно быстро затвердевает. Приостановить процесс полимеризации можно за счет охлаждения продукта. Для этой цели можно использовать холодную воду или холодильную установку.

Свои уникальные свойства полиэфирная смола приобретает за счет воздействия тепловой энергии.

Источником ее является катализатор, выступающий в роли активатора необходимых химических процессов, или внешний источник. Последний способ менее популярен из-за его дороговизны.

Резюмируя написанное выше, акцентируем внимание на том, что в продаже присутствуют как однокомпонентные, так и двухкомпонентные виды полиэфирных смол. В первом случае, придется докупать отвердитель, в последнем уже есть все что нужно

Другие виды смол

Винилэфирные составы

Это новый вид смеси, принцип получения которой похож на получение полиэфирной смолы.

Они имеют хорошую прочность, которая есть благодаря определенным молекулам из эпоксидки. А усадка средняя (больше, чем у эпоксидной смолы, и меньше, чем у полиэфирной).

Иные свойства:

1. Не дает микротрещинам образовываться;
2. Повышает уровень сцепления с основанием;
3. Водостойкий.

Но такой материал опасен для человека из-за того, что в составе есть вредные элементы. Современные варианты такого материала их уже не содержат. Из отрицательных моментов можно еще назвать плохую адгезию при комнатной температуре.

Бакелитовая смесь

По внешнему виду такая смола похожа на тягучую жидкость желтого цвета с разным оттенком (светлым или темным).

Такое средство применяют как соединяющий элемент при производстве инструментов для обработки металла холодного и горячего прессования или вальцевания.

Бакелит используют в производстве пластмассы, потому что у него есть свойство оставаться сформировавшимся и не плавится при нагревании.

Свойства такого средства:

1. Высокий уровень стойкости к ударам, давлению;
2. Низкий уровень теплопроводности;
3. Легко обрабатывать на оборудовании;
4. Хорошая электроизоляция;
5. Не боится химических веществ;
6. Выдерживает температуру до +300 градусов.

Эпоксивинилэфирные средства

Пользуются большой популярностью на производствах, где нужны антикоррозийные особенности стеклопластикового материала.

Именно поэтому такие средства применяют в различных направлениях промышленности:

1. Химическая промышленность;
2. Энергетическая промышленность;
3. Целлюлозная промышленность;
4. Нефтехимическая промышленность;
5. Производство лекарственных препаратов;
6. Обработка отходов.

При нанесении на объекты таких смол они надежно защищены от разных растворителей, щелочей, окислителей и так далее. Некоторые виды таких смесей могут выдержать температуру до +315, но в основном их используют при температуре до +175.

Изофталевая смесь

Такой материал — это тот же полиэфир, только процесс его производства немного другой. От обычной полиэфирной массы такая смола отличается строением (молекулярной массой). Поэтому и свойства у данного материала немного другие.

Изофталевая смесь имеет сложное строение. Основные ее особенности:

1. Высокий уровень прочности и стойкости к ударам;
2. Отлично связывается с волокнами стекла;
3. Выдерживает серьезные нагрузки;
4. Низкий уровень водопоглощения;
5. Подходит ручной метод или напыление.

Ортофталевые средства

Если сравнивать с изофталевыми смесями, эти имеют не такую сложную структуру.

В состав входят такие материалы, которые делают смесь с хорошими экологическими показателями, количества испаряемых вредных веществ минимально. А некоторые вообще были признаны безопасными для человека.

В большинстве смол содержится парафин. Такие средства часто используют для создания верхнего слоя на ламинате. Этот материал быстро высыхает, поэтому время работы с ним очень маленькое.

Отверждение – физика и химия процесса

Отверждение лакокрасочных материалов – это действие, в результате которого наблюдается необратимая трансформация жидких веществ в твердые. Обычные ЛКМ отвердевают по мере испарения из них жидкости – воды, растворителей, после чего обретают окончательные физико-химические свойства. Но у смол на основе полиэфиров такой процесс протекает намного сложнее, и обрести твердость они могут только в ходе химической реакции. При соприкосновении с определенными компонентами состав полимеризуется и обретает стабильность.

Для указанной цели применяются вещества с добавками – инициаторами, ускорителями, катализаторами. Смешивать между собой разные группы средств запрещено, их вводят в смолы в определенной последовательности. После добавления компонентов температура смолы может сильно возрасти, иногда – выше +100 градусов.

Отвердитель участвует в процессе полимеризации смол так: он запускает реакцию, которая вызывает застывание материала. Если знать, как разводить смолу, соблюдать точные пропорции, можно добиться хорошего качества работы. Что применяется в качестве отвердителей? Вот самые популярные вещества:

• карбоновые кислоты;
• диамины карбоновых кислот;
• ангидриды карбоновых кислот.

Добавление отвердителей значительно ускоряет процесс полимеризации. Последний запускается радикалами, которые образуются в ходе химической реакции. Как только ингибитор израсходуется, смола станет вязкой, больше не сможет течь, перейдет в состояние геля. Позже гель «замерзнет», обретет резиноподобное состояние, после отвердеет окончательно.