Свойства смолы ЭД-20 и применение
Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 – прозрачная вязкая жидкость желтого, коричневатого цвета без механических примесей, включений. Она представляет собой плавкий реакционноспособный продукт на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина. Производитель смолы данной марки – ФКП Завод им. Свердлова, также ее выпускает ряд иных компаний. Средняя массовая доля эпоксидных групп в смоле равна 20%, отсюда и обозначение материала.
ЭД-20 комбинируется с разными отвердителями, в некоторых случаях требуется добавление пластификаторов (для уменьшения жесткости готового изделия). Отверждение возможно холодным и горячим способом (при комнатной или повышенной температуре), для этого процесса не требуется прессовое и термическое оборудование. Свойства ЭД-20 таковы:
- высокая плотность, беспористость готового продукта;
- отличная твердость, стойкость к механическому повреждению, агрессивной среде, влиянию влаги;
- термостойкость;
- диэлектрические и противокоррозионные способности;
- хорошая адгезия с пластиком, металлом, стеклом, керамикой, деревом, кевларом, углеволокном и многими другими материалами;
- легкость в работе;
- малая усадка, низкий удельный вес.
При помощи ЭД-20 делают красивые столешницы, галантерею, изделия для ванной. Материал хорошо подходит для строительства, машиностроения, авиационной промышленности, приборостроения. Его использование для покрытия стен, создания наливных полов помогает в самых смелых дизайнерских решениях.
ЭД-20 входит в состав различных лакокрасочных материалов – грунтовок, пропиточных лаков, эмалей, заливочных смесей. На основе эпоксидки делают армированный пластик, стеклопластик, стекловолокно.
Жизнеспособность эпоксидки
Эпоксидка ЭД-20 или эпоксидно-диановая смола – это тягучая и вязкая субстанция коричневого окраса без дополнительных включений. Этот продукт создается на базе эпихлоргидрина и дифенилолпропана. ЭД-20 отлично комбинируется с различными катализаторами-отвердителями, иногда требуется и дополнительное присутствие пластификаторов (для уменьшения показателей жесткости готовой продукции).
ЭД-20 славится широкими возможностями и используется в многочисленных областях промышленности. Она применяется для:
- ремонтных работ радио, электроники, ПК, корпусных деталей парусников, катеров, лодок;
- производства различной мебели;
- создания оригинальных украшений, столешниц, различных сувениров;
- машиностроения и приборостроения;
- авиационной промышленности и строительства;
- монтажа наливных половых и настенных покрытий.
Уникальный состав эпоксидки-20 позволяет включать ее в различные заливочные смеси, грунтовки, эмалей и лакокрасочные материалы. На основе субстанции изготавливают стекловолокно, стеклопластик и армированный пластик.
Временем жизни называют промежуток времени, в который сохраняется жидкое или вязкое состояние массы после введения отвердителя. В этот период эпоксидка пригодна к работе. У разных смол жизнеспособность различная, как и у отвердителей. Обычно этот показатель составляет 30–60 минут.
Приведем основные направления использования рассматриваемого состава:
- Электротехника. Здесь любые эпоксидные материалы, а ЭД-20 не исключение, работают как отличные изоляторы.
- Приборостроение. Каркасы аппаратуры и теплоизолирующие стенки с низкой теплопроводностью.
- Радиотехника. Изготовление монтажных печатных плат.
- Судостроение. Композитные материалы со стеклотканью, ремонт лодок, катеров, яхт.
- Авиастроение. При горячем способе отверждения делают элементы крыла авиалайнеров и элементы силового каркаса фюзеляжа.
- Оборонка. Композитные легкие бронежилеты на основе кевлара и ему подобных материалов.
- Автомобилестроение. Ремонт элементов облицовки автомобилей, изготовление деталей интерьера салона.
- Строительство. Ремонт жилья и производственных помещений.
- Мебель. Изготовление дизайнерской мебели с использованием смолы, как дополнительного декоративного элемента к металлам, дереву, камню, пластику.
- Гидроизоляция. Применение эпоксидки для душевых и ванных комнат, бассейнов и других гидротехнических сооружений.
Правда, в последнем случае в эпоксидно-диановую смолу ЭД-20 был добавлен пластификатор, иначе при подвижках дома вследствие усадки стен, неизбежной от времени, покрытие неминуемо бы растрескалось. Ночевать человеку пришлось бы двое судок вне дома, удалив также всех домашних и кошку, чтобы слой встал гарантированно, на века.
На основе ЭД-20 в России также делают все виды эпоксидного клея. Добавляя в нее разные пластификаторы и наполнители, а также варьируя ее с разными видами отвердителей, получают клеи с разным временем схватывания, с разной клеящей способностью и физическими свойствами, нужными потребителю.
Например, гибкость застывшей смолы, нужную в ремонте подметок обуви, испытывающих повышенные динамические нагрузки на изгиб, обеспечит пластификатор ДЭГ-1. Смола по своей гибкости, после полного отверждения, станет подобной резине.
Основные технические параметры
В среднем время полного застывания массы составляет сутки. Плотность эпоксидки варьируется и зависит от варианта отвердевания:
- холодное: 1110-1230 кг/м3;
- горячее: 1200-1270 кг/м3.
Для размягчения смолы ее следует подвергнуть нагреванию до 60⁰С. Основные технические параметры данного материала таковы:
- высокая вязкость и жесткость;
- беспористость итоговой массы;
- отсутствие усадки и маленький удельный вес;
- повышенная устойчивость к повреждениям, истираниям и влаге;
- отличные антикоррозийные, диэлектрические и термостойкие показатели;
- хорошие показатели адгезии с практически любой поверхностью: керамика, металл, плитка, дерево, стекловолокно, стекло, пластик, углеволокно и пр.
Время желатинизации эпоксидки составляет 8 часов, а период полного отверждения равен 24 часам. В описании высшего сорта материала указаны следующие технические характеристики:
- плотность при холодном отверждении – 1110–1230 кг м3, при горячем отверждении – 1200–1270;
- массовая доля ионов хлора – 0,001%, омыляемого хлора – 0,3%;
- массовая доля гидроксильных групп – 1,7%, летучих веществ – 0,2%;
- вязкость динамическая – 13–20 ПА/секунду;
- температурный режим для размягчения – до 60 градусов.
Полимерный материал
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.
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).
Марка аналога | Область применения | Отличия от ЭД-20 |
ЭД-8 | машиностроение, авиационная и судостроительная промышленность, создание лаков и красок, ремонт оргтехники, строительство | пониженное содержание эпоксидной группы (8%) и периода желатинизации (около 3 часов) |
ЭД-16 | массовая доля эпоксидных включений 16%, более низкая вязкость, повышенное содержание хлора | |
ЭД-22 | высокое время желатинизации (порядка 18 часов), показатели вязкости8-12 ПА/секунду | |
Э-40 | изготовление лаков, шпаклевок и грунтовок с повышенными защитными показателями | более высокая влагостойкость и пластичность |
Многие мастера, начинающие свою деятельность с незнакомого материала, интересуются его составом, методами получения, свойствами и характеристиками. Такие знания дают возможность оперировать методиками подготовки состава, чтобы получить и выделить то или иное свойство. Постараемся ответить на вопрос об эпоксидке, не муссируя сложные химические термины.
Без отвердителя эпоксидная смола практического интереса не представляет. Ее свойства, востребованные в промышленности и в быту, проявляются только после протекания реакции полимеризации. Так как свойства смол могут разниться, то и назначение этих материалов весьма различно, от заливочных компаундов, до клеевых составов.
- Алебастр или цемент способны повысить прочность полимера, уплотняя его структуру. При необходимости в основной компонент может добавляться до 40% порошковых наполнителей.
- Мелкозернистая микросфера предназначена для снижения плотности смолы. Наполнитель представлен шариками из порошка, плотность которых ниже плотности полимера. В результате можно получить «воздушную» массу с относительно низкой плотностью.
- Стекловолокно или хлопковое волокно выполняет армирующую функцию. Вязкость смолы при добавлении волокна повышается, однако текучесть способствует заполнению всех полостей и пор. Такие наполнители используют при производстве стеклопластиков и прочих композитных материалов.
- Измельченная древесина является альтернативой микросферы. Натуральный компонент менее дорогой, по сравнению с синтетическим, ведь древесная крошка, в большинстве своем, является отходом на деревообрабатывающих предприятиях.
- Аэросил повышает тиксотропность смолы. Тиксотропность – это способность повышать свою вязкость (загустевать) в статичном состоянии. Примечательно то, что смола вновь становится текучей после перемешивания. Аэросил (диоксид кремния) в виде порошка применяют против образования потеков с вертикальных поверхностей.
- Графит добавляется, как пигмент. С ним смола приобретает характерный серый оттенок. Также в роли пигментных порошков выступает алюминиевая пудра или двуокись титана.
Добавки способны повышать не только прочность и твердость смолы. Пластификаторы (касторовое масло) делают застывшую смолу эластичной и упругой. Данные свойства востребованы в условиях вибраций и периодически меняющихся нагрузок. Количество наполнителя диктуется конкретными характеристиками, которые нужно получить.
Модифицированная эпоксидка, то есть, смола с наполнителями, изготовителем определяется, как материал для конкретных работ: заливки пола, пропитки, художественных работ, изготовления бижутерии.
ЭД-20: инструкция по применению
Результат смешивания смолы и отвердителя будет сильно зависеть от их пропорции, условий окружающей среды, качества подготовки тары и ряда индивидуальных факторов. Инструкция по применению не всегда пошаговая, в ней обычно указываются лишь точные соотношения компонентов и основные требования к процессу полимеризации.
Смешивание смолы в небольших объемах трудностей не представляет. Для этой цели идеально подходит технология холодного отверждения, когда все работы проводятся при комнатных температурах. Перед смешиванием эпоксидки в большом объеме придется подготовить посуду для нагревания смолы, так как применяется способ горячего отверждения. Эпоксидку греют на водяной бане до температуры 50–55 градусов, после чего производят дальнейшие работы в ускоренном режиме.
К каждой упаковке продукта прилагается инструкция по применению эпоксидной смолы ЭД-20, которую необходимо внимательно изучить. Эпоксидка начинает процесс полимеризации только после соединения ее с катализатором-отвердителем. Причем на итоговый результат станут влиять такие факторы, как:
- пропорции составляющих;
- условия окружающей среды;
- используемая тара.
Знайте, что не все производители точно указывают в аннотации, как замешивать отвердитель со смолой, чаще кратко пишется допустимое соотношение прилагаемых компонентов и условия для полимеризации. Поэтому рекомендуется самим методом пробы установить оптимальное соотношение отвердителям и основной массы (в классическом варианте на 10 частей смолистого вещества берется 1 часть катализатора).
При выполнении отвердения ЭД-20 холодным методом предварительная подготовка не нужна. А вот для горячего метода масса прогревается. Нагреть эпоксидку можно на водяной бане, но следите, чтобы при нагревании ни одна капля влаги не попала на смолу, иначе она испортится. Нельзя допускать и перегрев субстанции – кипение приводит эпоксидку в негодность.
При долгом хранении смолистого вещества оно затвердевает и кристаллизуется. Для последующего использования массу подогревают при температурном режиме в 40⁰С. Можно просто опустить емкость со смолой в горячую воду. При разогревании смолу следует регулярно перемешивать.
Иногда к эпоксидной смоле добавляется пластификатор. Это вещество необходимо для повышения упругости изделий, обрабатываемых эпоксидкой. Например, если необходимо, чтобы изделие было устойчиво к ударным и механическим нагрузкам. Также пластификаторы применяют для повышения эластичности (гибкости) швов. Чаще применяют следующие типы пластификаторов:
- Дибутилфталат (или ДБФ). Наиболее распространенный пластификатор. Он помогает приобретать изделию высокую стойкость к сильным холодам и ударам. Субстанцию вмешивают в эпоксидку не более 2–5% от объема смолы.
- Диэтиленгликоль (или ДЭГ-1). Рабочая концентрация субстанции укладывается в 3–10%, причем, чем больше оказывается пластификатора в смолке, тем сильнее эпоксидка начинает походить на резину. При применении ДЭГ-1 учитывайте, что масса обладает ярко-оранжевым окрасом и окрашивает смолу.
Отвердитель – необходимое вещество для включения процесса полимеризации эпоксидки. При сочетании его с пластификатором добавляется в смолу вторым. В классическом варианте отвердитель добавляется в эпоксидку в соотношении 1х10. Это вещество добавляют в смолу аккуратно и постепенно, иначе можно спровоцировать процесс стремительного нагревания и закипания смолы, что портит ее. Чаще всего используют катализаторы-отвердители марки ПЭПА, ТЭТА, ДЭТА и ЭТАЛ-45.
От чего зависят показатели склеивания
Качество эпоксидки может различаться в зависимости от марки отвердителя, пластификатора. Чем более дорогие и эффективные добавки применяются, тем больше готовое изделие будет соответствовать требованиям. Поэтому не стоит экономить и покупать самые дешевые наполнители.
После добавления катализатора-отвердителя смолу необходимо сразу использовать. От этого зависят заявленные показатели адгезии и качества склеивания. У эпоксидки разных марок и качества этот период различен. В среднем он равен от получаса до часа. А при добавлении ЭТАЛ-45 этот период возрастает до 2–3 часов. Полная полимеризация эпоксидки составляет 1–3 суток.
Работа со смолой
Эпоксидную смолу упаковывают в тару по 50–220 кг (барабаны), а также в канистры, пластиковые емкости от 0,5 кг и более. Транспортируют средство на крытом транспорте. Допускается хранение материала при температуре 15… 40 градусов, плотно закрытым, вдали от солнечных лучей. Нельзя хранить его рядом с кислотами и окислителями.
Смолу ЭД-20 упаковывают в специальные барабаны (емкости по 50-220 кг). Встречается и фасовка по пластиковым контейнерам от 500 г. Средство можно транспортировать в закрытом виде, а хранить в условиях температурного режима в 15–40⁰С. Не следует допускать попадания на смолу открытых солнечных лучей и хранить ее вдали от окислителей и различных кислот. При работе с эпоксидкой обязательно используют средства защиты: перчатки, очки и маску.
Рассмотрим некоторые особенности работы с полимерным составом.
90% всех случаев работы с ЭД-20 падает на холодный способ ее использования, когда все работы по смешиванию и заливке, отливке производятся при комнатной температуре в пределах 20-24°C градусов. Набор эпоксидный компаунд и отвердитель комплектуется еще на заводе-изготовителе, и в таком составе в подавляющем большинстве случаев поступает в торговую сеть.
Чаще всего в сочетании с эпоксидкой идет полиэтиленполиаминовый отвердитель ПЭПА. Реже в комплекте с эпоксидкой идет триэтилентетрамин (ТЭТА). Почему так, ведь ТЭТА – отвердитель бесцветный, с ним можно получать неокрашенные в желтоватый или коричневатый цвет композиции и заливки, в отличие от полиэтиленполиамина, в массе окрашенного в густой желто-коричневый цвет.
Все дело в том, что ПЭПА предполагает холодный способ полимеризации, которая спокойно, без дополнительных усилий со стороны пользователя, работает в диапазоне температур, начинающихся от 20°C градусов, то есть комнатных. К тому же отвердитель не требует какого-то дополнительного воздействия. Кроме того, ПЭПА не так критична в отношении ошибок смешивания, когда могут нарушаться пропорции компаунда и отвердителя.
Если в качестве спускового механизма для застывания применить ТЭТА, то желательно, хотя не обязательно, во второй половине срока, который отпускается на полное отверждение, увеличить температуру окружающей среды. В идеале до 80°C градусов, что в домашних условиях сделать проблематично, но именно при таком повышении температуры эпоксидная смола ЭД-20 с отвердителем ТЭТА получается максимально прочной.
Горячий способ заливки возможен и с использованием отвердителя ПЭПА, но там применяют нагрев не окружающей среды, а самой смолы перед введением в нее отвердителя. Для этого емкость со смолой помещают на водяную баню, то есть ставят в большую по размеру посудину с горячей, непрерывно подогреваемой водой.
Особенного внимания и умения требует введение в компаунд, или часть А, отвердителя. Не допускается концентрации раствора Б в смоле в какой-то одной ее части, смола должна вливаться тонкой струйкой и сразу тщательно размешиваться, с распределением отвердителя по всему объему эпоксидки.
В противном случае возможна ускоренная реакция отверждения в том месте, где образовался избыток отвердителя, с возможным критическим нагревом и даже закипанием локальных участков смеси.
В первую очередь, это пластификаторы. Особенно они потребуются при обширных площадных заливках: полы, столешницы, фартуки, которые в процессе эксплуатации будут подвергаться динамическим нагрузкам. В случае с полами речь идет даже не о хождении по ним или передвижке мебели, а о постепенной и неизбежной просадке здания в целом или какой-то его одной или двух стен.
То же самое касается и столешниц по периметру кухни, место, где делают заливку чаще всего. Кроме того, сделанные из эпоксидных заливок фартуки часто подвержены и большим температурным колебаниям из-за находящихся рядом с ними газовых и электрических печей, что тоже может вызвать растрескивание материала.
В качестве пластификаторов можно использовать многие вещества, но наилучшие результаты дают специально разработанные для этого составы в виде:
- ДБФ. Дибутилфталат, которого для придания эпоксидке пластичных свойств достаточно 5% от общего количества смеси А Б. При добавлении ДБФ сначала добавляют его, хорошо перемешивают с компаундом, и уже только затем вводят в смесь А ДБФ еще и часть Б (отвердитель).
- ДЭГ-1. Применяют только в случае, если не нужно получить бесцветную композицию (ДЭГ-1 окрашивает ее). Вводят в эпоксидную смолу (часть А) от 3 до 10 % такого пластификатор, чем его больше, тем больше смесь похожа по своим свойствам на резину. Чистый застывший ДЭГ-1 похож на стекло, и рассыпается в руках.
- ТЭГ-1. Имеет большое сходство с ДЭГ-1, но, в отличие от него, обладает более вязкой консистенцией и растворим в воде.
Кроме пластификаторов в смолу добавляют и наполнители, диапазон которых огромен, это могут быть :
- Мел.
- Цемент.
- Древесная пыль или мелкие опилки, а также мелкая древесная стружка.
- Мелкая металлическая стружка или опилки.
- Мука.
- Мелкий речной песок для заполнения всего объема смолы, ли крупный песок для изготовления половой плитки, где он осядет вниз заливки.
- Специальные наполнители
Зависит отверждение от того, какой способ избран, но при комнатной температуре ЭД-20 с отвердителям обоих типов застывает уже через 40-60 минут. Это время называется периодом желатинизации с последующим первичным застыванием. Потому что есть еще и вторичное, или окончательное застывание, время которого наступает от 24 до 48 часов. До 1-2 суток изделиями из эпоксидки или залитыми ею полами лучше не пользоваться.
Реакция полимеризации, раз запущенная, не может быть повернута вспять, поэтому, прежде чем взяться за работу с ЭД-20 и независимо от типа отвердителя и пластификатора, сделайте сначала небольшую пробу, чтобы оценить свойства получаемого изделия.