WikiSort.ru - Не сортированное

Эпоксидная смола — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространённые эпоксидные смолы — продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего — с бисфенолом А. Смолы на основе бисфенола А часто называются эпоксидно-диановыми в честь русского химика А. П. Дианина, впервые получившего бисфенол А^[1].

Свойства

Эпоксидные смолы стойки к действию галогенов, некоторых кислот (к сильным кислотам, особенно к кислотам-окислителям, имеют слабую устойчивость), щелочей, обладают высокой адгезией к металлам. Эпоксидная смола в зависимости от марки и производителя выглядит как прозрачная жидкость желто-оранжевого цвета, напоминающая мёд, или как коричневая твёрдая масса, напоминающая гудрон. Жидкая смола может иметь очень разный цвет — от белого и прозрачного до винно-красного (у эпоксидированного анилина).

Следующие свойства имеет чистая, не модифицированная смола без наполнителей:

• модуль упругости: ${\displaystyle E\approx 3000-4500{\frac {\rm {N}}{\rm {{mm}^{2}}}}}$ ;
• предел прочности: ${\displaystyle R\approx 80{\frac {\rm {N}}{\rm {{mm}^{2}}}}}$ ;
• плотность: ${\displaystyle \rho \approx 1{,}2{\frac {\rm {g}}{\rm {{cm}^{3}}}}}$ .

Хотя отверждённая по правильной технологии эпоксидная смола считается абсолютно безвредной при нормальных условиях, её применение сильно ограничено, так как при отверждении в промышленных условиях в ЭС остаётся некоторое количество золь-фракции — растворимого остатка. Он может нанести серьёзный урон здоровью, если будет вымыт растворителями и попадёт внутрь организма. В неотверждённом виде эпоксидные смолы являются достаточно ядовитыми веществами и могут также навредить здоровью.

Модификация

Эпоксидные смолы поддаются модификации. Различают химическую и физическую модификацию.

Первая заключается в изменении строения сетки полимера путём добавления соединений, встраивающихся в состав оной. Как пример — добавление лапроксидов (простых полиэфиров спиртов, содержащих глицидиловые группы, например, ангидрида глицерина) в зависимости от функциональности и молекулярной массы придаёт отверждённой смоле эластичность, за счёт увеличения молекулярной массы межузлового фрагмента, но понижает её водостойкость. Добавление галоген- и фосфорорганических соединений придаёт смоле большую негорючесть. Добавление фенолформальдегидных смол позволяет отверждать эпоксидную смолу прямым нагревом без отвердителя, придаёт большую жёсткость, улучшает антифрикционные свойства, но понижает ударную вязкость^[2].

Физическая модификация достигается добавлением в смолу веществ, не вступающих в химическую связь со связующим. Как пример — добавление каучука позволяет увеличить ударную вязкость отверждённой смолы. Добавление коллоидного диоксида титана увеличивает её коэффициент преломления и придаёт свойство непрозрачности к ультрафиолетовому излучению^{[источник не указан 1236 дней]}.

Получение

Впервые эпоксидная смола была получена французским химиком Кастаном в 1936 году^[1].

Эпоксидную смолу получают поликонденсацией эпихлоргидрина с различными органическими соединениями: от фенола до пищевых масел, например, соевого^{[источник не указан 1236 дней]}. 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).

Применение

Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- и углепластики), заливочные компаунды и пластоцементы^[1].

На основе эпоксидных смол производятся различные материалы, применяемые в различных областях промышленности. Углеволокно и ЭС образуют углепластик (используется как конструктивный материал в различных областях: от авиастроения (см. Боинг-777) до автостроения). Композит на основе ЭС используется в крепёжных болтах ракет класса земля-космос. ЭС с кевларовым волокном — материал для создания бронежилетов.

Зачастую эпоксидные смолы используют в качестве эпоксидного клея или пропиточного материала — вместе со стеклотканью для изготовления и ремонта различных корпусов или выполнения гидроизоляции помещений, а также как самый доступный способ изготовить в быту продукт из стекловолокнита, как сразу готовый после отливки в форму, так и с возможностью дальнейшего разрезания и шлифовки.

Из стеклоткани с ЭС делают корпуса плавсредств, выдерживающие очень сильные удары, различные детали для автомобилей и других транспортных средств.

В качестве заливки (герметика) для различных плат, устройств и приборов.

Также эпоксидные смолы используются в строительстве.

Из эпоксидных смол изготовляются самые различные предметы и вещи (например, мундштуки).

Эпоксидная смола для творчества – особый вид этого материала. Часть ее компонентов образуют смолу, часть – отвердитель. После застывания эпоксидная смола внешне напоминает стекло, однако является более пластичным материалом, который не разбивается при падении, за что мастера его особенно ценят.

С помощью дополнительных инструментов и фурнитуры мастера рукоделия создают из нее различные украшения (самые популярные – кулоны с сухими цветами внутри, украшения с насекомыми, серьги, кольца), а также предметы домашнего интерьера (подставки, картины, цветные покрытия для деревянной мебели). Изделия из эпоксидной смолы запекаются в духовке, часто их предварительно смешивают с различными красителями. Этот материал приобрел широкую популярность, так как он является доступным, удобным в работе и красивым. Внешне он напоминает органическое стекло.^[3]

Эпоксидные смолы используют в качестве бытового клея. Использовать эпоксидный клей довольно просто. Смешивание эпоксидной смолы с отвердителем, как правило, выполняется в крайне малых объёмах (несколько граммов), поэтому перемешивание производится при комнатной температуре и не вызывает затруднений, точность пропорции смола/отвердитель при смешивании зависит от производителя эпоксидной смолы или отвердителя, необходимо использовать только те пропорции, которые рекомендованы производителем, так как от этого зависит время отверждения и физические свойства получившегося продукта - отступление от нужной пропорции, как правило, приводит к изменению времени отверждения и изменению конечных свойств материала - при меньшем количестве отвердителя увеличивается время отверждения вплоть до невозможности полностью получить твердый материал, при большем количестве отвердителя - нагрев смеси вплоть до вспенивания и резкого отверждения и получение очень хрупкого материала.

В качестве отвердителей применяют: отвердители холодного триэтилентетрамин (ТЭТА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), полисебациновый ангидрид и горячего отверждения малеиновый ангидрид (ДЭТА)^[4][5].

Как правило, стандартная пропорция смола-отвердитель составляет от 10:1 до 5:1, но в некоторых случаях может доходить до 2:1, 1:1. Запрещается смешивать сразу большое количество смолы с отвердителем без использования специальных аппаратов для смешивания во избежание сильного разогрева и вспенивания смолы.^{[6][нет в источнике]}. Стоит отметить, что это свойство присуще эпоксидным смолам, отверждаемым аминными отвердителями, а также сильно зависит от соотношения объема к площади поверхности отверждаемой смолы, например, 1 литр смеси смолы с отвердителем в емкости размером 10х10х10 см сильно разогреется и вскипит, но тот же объем смолы, нанесенный на поверхность площадью 10 квадратных метров, отвердится за стандартные 24 часа без какого-либо заметного нагрева.

Химическая стойкость полиэпоксидных и эпоксидных смол

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 22 апреля 2014 года.

Таблица ниже описывает химическую стойкость полиэпоксидных и эпоксидных смол ко многим рабочим средам.

См. также

• Эпоксиды

Примечания

Литература

• Методические указания к курсу «Высокомолекулярные соединения». Учебное пособие / сост.: Собанов А. А., Курамшин А. И., Бурнаева Л. М. и др. — Казань: Изд-во КазГУ, 2000. — 42 с.

Ссылки

• Электронная энциклопедия по эпоксидным материалам