Чем отличается полиэфирная смола от эпоксидной смолы

Развитие производства пластиков, стекловолокна и композитных материалов явилось неким стимулом для активизации работы химической промышленности, а современные запросы и требования к компонентам материалов привели к тому, что в настоящее время используется просто огромное количество смол. Их разнообразие позволяет получать материалы с теми или иными техническими показателями. Зачастую тонкости химического состава и свойств этих смол знают только специалисты. Рядовой же потребитель наслышан всего о двух видах полимеров: эпоксидная смола и полиэфирная. Но даже при таком небольшом познании актуальным остается вопрос, чем отличается полиэфирная смола от эпоксидной смолы?

Сложность заключается в том, что эти два вещества с точки зрения химии не имеют общего друг с другом. Тем не менее, они проявляют одинаковые физические свойства и применяются в одних и тех же сферах с небольшим отличием по направлениям.

Резонно перед потребителем возникает второстепенный вопрос. Ему необходимо определить, какому типу смолы следует отдать предпочтение. Если бы ответ был однозначным, то опыт передавался от поколения к поколению, и второй вопрос был бы снят. Но оказывается, что полиэфирная смола и эпоксидная смола имеют некий паритет, лишь иногда нарушая равновесие в той или иной сфере применения.

Чтобы понять, в чем разница между полимерами, необходимо рассмотреть их отличие по химическому составу, указать область применения, а также сравнить достоинства и недостатки. Именно в таком порядке и подойдем к изучению проблемы.

Эпоксидка

Эпоксидная смола, впрочем, как и полиэфирная, относится к классу термореактивных материалов. Процесс отверждения является необратимым. В отвержденном состоянии смола не плавится и не растворяется. Высокая стоимость эпоксидных смол накладывает ограничение на ее распространенность. Тем не менее, некоторые уникальные свойства говорят о ее незаменимости.

Смола состоит из двух компонентов, одним из которых служит основной состав. Ни практического, ни производственного интереса он не представляет. Только в сочетании со вторым компонентом – отвердителем, вещество превращается в полимер с характерным свойствами. Доля отвердителя в составе эпоксидки существенно превышает долю катализатора в полиэфирных смолах. Если первая составляет от 20 до 50%, то вторая не превышает 1%.

Профессиональные специалисты могут получать материалы с различными характеристиками, комбинируя марки смол, модели отвердителей и их процентное соотношение. Практика показывает, что подобные эксперименты рядовым пользователям не удаются, поэтому при использовании смолы в быту рекомендуется следовать инструкции, разработанной производителем.

Химический состав эпоксидных смол позволяет образовывать связанные полимеры из олигомеров и полиаминов. Олигомеры, содержащие эпоксидные группы, образуются в результате поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами. Отверждение смолы происходит только при взаимодействии компонентов. Основной компонент (компонент «А») может храниться длительное время, так как полимеризации не происходит.

Полиэфирка

Многие считают, что физико-химические характеристики полиэфирных смол несколько хуже, чем эпоксидных, хотя это утверждение – лишь результат субъективной оценки. Полиэфирная смола приобрела популярность, благодаря своей низкой стоимости. С ней удобно работать, так как отверждение происходит с кратчайшие сроки, причем при комнатной температуре.

Полиэфиры являются нефтесодержащими продуктами, они образуются в процессе перегонки углеводородов. В качестве базового материала выступает бензол, этилен и пропилен. Из них получаются гликоли, стирол и многоосновные кислоты, которые впоследствии перемешиваются в специальных емкостях. Так образуется «Базовая» смола. Для доведения до нужной консистенции в нее добавляют стирол, играющий роль растворителя. Доля стирола может составлять от 30 до 50% от объема конечного продукта. В таком виде смола поступает в продажу. Для использования материала необходимо внести добавки, перечень которых определяется спецификой применения.

Готовая полиэфирная смола, которая встречается в продаже, находится на начальной стадии процесса полимеризации. Внося добавки, в частности, инициатор и катализатор, можно ускорить процесс отверждения. Но даже и без этих веществ смола постепенно примет желеобразный вид, а затем станет твердой. Именно поэтому срок хранения полиэфирных смол ограничен. При добавлении ингибиторов он несколько увеличивается, но полностью остановить процесс полимеризации невозможно.

Применение

И тот и другой тип смол нашел свое применение, как в промышленности, так и в быту. В силу специфики материала, сферы применения несколько разнятся, но в тех областях, где они пересекаются, как раз и возникает сложность выбора. Приходится сравнивать остальные характеристики смол.

Эпоксидная смола выступает в роли пропитки для стекловолокна и стеклоткани. Ее высокие показатели адгезии используются при склеивании деталей. Эпоксидка не пропускает влагу. Ею в целях гидроизоляции покрывают поверхности стен, полов, бассейнов, а также обрабатывают подвальные помещения. Устойчивость к химически активным средам позволяет применять эпоксидные смолы в изготовлении отделочных материалов для внутренних и наружных работ. Полимер добавляют в деревянные и даже бетонные конструкции с целью повышения их прочности.

Наконец, эпоксидка служит сырьем для заливочных работ. Заготовки подвергаются обработке и шлифовке. Заливка встречается в производстве мебели, дизайнерском искусстве, в строительстве.

Сфера применения полиэфирных смол затрагивает такие отрасли, как химическая индустрия, машиностроение, строительство. В сочетании со стеклотканями смола дает прочные материалы – стекловолокно и стеклопластик, обладающие высокими показателями прочности. Из стеклопластика делают корпуса лодок, бамперы автомобилей, душевые кабинки, бассейны, крыши и стены. Полимер является незаменимым компонентом в изготовлении искусственного камня. Изделия на основе полиэфиров отличаются низкой себестоимостью и относительно простой технологией обработки материала.

Плюсы и минусы

Профессиональный подход в сравнении двух материалов сводится к анализу их технических характеристик. Однако «голые» показатели едва ли станут полезными для мастера-любителя, поэтому постараемся дать оценку этим показателям, условно разделив их на плюсы и минусы. Сначала рассмотрим эпоксидную смолу. Недостатков у нее мало, по сравнению с достоинствами, но не стоит делать поспешных выводов в плане выбора.

• Еще с середины прошлого века эпоксидная смола зарекомендовала себя, как надежный клей. Сегодня этот материал встречается в виде десятков модификаций , но все они сохранили первозданную функцию. Смола – превосходный клей, который «работает» практически со всеми материалами. Исключение составляют полиэтилены, термопласт, тефлоны, в том числе и оргстекло, полипропилен, поликарбонат.
• Срок хранения эпоксидной смолы (при раздельном хранении ее компонентов) может достигать пяти лет, а отвердителя – от 1 до 2 лет. Но практика показывает, что основной состав остается действенным даже после 20 лет хранения. Нарушается лишь пропорция при смешивании с отвердителем. Приходится нужных свойств достигать методом проб. Возможно, потребуется количество отвердителя увеличить.
• Эпоксидная смола в чистом виде, без примесей, не имеет запаха. Считается, что работы по заливке должны проводиться с использованием средств защиты, так как вещество в жидком состоянии токсично. Во-первых, современные компоненты экологически безопасны и не причиняют вреда человеку. Во-вторых, после отверждения изделия не имеют запаха. Они могут контактировать с кожей, одеждой и продуктами питания. Специфический запах имеет отвердитель. Он пахнет аммиаком. Но запах не настолько интенсивно распространяется, поэтому с эпоксидкой можно работать даже в жилом помещении, чего нельзя сказать о полиэфирной смоле.
• Структура полимера делает его влагонепроницаемым. Слой смолы может выполнять защитную функцию от проникновения влаги и действия химически активных веществ. Эмалями на основе эпоксидки покрывают трубопроводы и цистерны.
• Показатель вязкости можно менять, независимо от модели смолы. Добавляя разбавители или пластификаторы, мастер добивается нужной вязкости без потери качества материала. Эти добавки изготовлены на основе олигомеров эпоксидных групп, поэтому, как и основной состав, вступают в реакцию с отвердителем и полимеризуются.
• Мастер, работающий с эпоксидкой, имеет возможность изготовления точного по форме и габаритам изделия. Усадка материала составляет 0,3-0,5% процентов, а при добавлении некоторых наполнителей она уменьшается до 0,2%.
• Плотность отвержденной эпоксидной смолы на 20-30% процентов меньше, чем плотность полиэфирки. При этом эпоксидная смола не отстает по показателю прочности от своего «конкурента».

Есть у полимера и определенные минусы. Некоторые из них можно минимизировать, но чаще всего приходится мириться и ставить в приоритет другие показатели. Одним из самых существенных недостатков отмечается длительность процесса полимеризации. Первый этап длятся около часа. В течение этого времени изделие приобретает способность сохранять свою форму. В следующие 24 часа происходит отверждение смолы. Ее прочность составляет до 70% от максимального показателя. Полное отверждение наступает спустя 6-7 суток после заливки.

Второй недостаток – относительно высокая стоимость. Если речь идет о производственных масштабах, то расходы на материал достаточно велики. Использование эпоксидки в быту оправдывает финансовые расходы при условии, что получен качественный результат.

В случае с полиэфирной смолой ситуация обстоит с точностью до наоборот. У нее недостатков больше, чем достоинств, однако то малое количество положительных факторов имеет определяющее значение. Начнем с достоинств.

• Неоспоримым плюсом считается ценовая доступность материала. В среднем, полиэфирная смола в 3-5 раз дешевле эпоксидной. Помимо этого, отмечаются низкие затраты на дополнительные компоненты. Так, для полимеризации потребуется всего лишь 1-2% процента катализатора, играющего роль отвердителя, что существенно экономит бюджет. Напомним, что в случае с эпоксидной смолой доля отвердителя практически равна доле основного компонента.
• Еще отмечается, как достоинство материала, скорость полимеризации. Полиэфирная смола полностью застывает за 1,5-2 часа. Это очень удобно, особенно при создании многослойных изделий. Но мастер должен предварительно оценивать свои возможности. Если планируемую работу ему не удастся выполнять за установленный срок, то в смолу придется вносить ингибиторы, замедляющие реакцию полимеризации.
• Затвердевшая смола обладает упругостью при деформации изгиба и кручения. Отлитые плиты эластичны. В некоторых условиях это имеет решающее значение. Материал может служить неплохим виброизолятором. Примечательно то, что после длительных периодически меняющихся нагрузок свойства слоя смолы не меняется. Но амплитуда колебаний должна быть небольшой, иначе конструкция разрушается.

Отрицательные качества у полиэфирных смол не только присутствуют, они по своей численности превосходят количество достоинств.

• Самым вопиющим недостатком считается наличие токсичного стирола. Даже ненасыщенные смолы, отличающиеся пониженным содержанием растворителя, опасны для здоровья человека. Поэтому работать со смолой можно только в респираторе, в специальных технических помещениях, оборудованных хорошей вентиляцией. В домашних условиях производить заливку смолы ни в коем случае нельзя.
• Полиэфирная смола плохо контактирует с эпоксидной. Например, если полиэфирку наносить на эпоксидку, то материалы вскоре начнут расслаиваться. Для создания подобного соединения рекомендуется эпоксидную смолу заливать на затвердевшую полиэфирную. В жидком состоянии материалы не взаимодействуют совсем.
• Быстрая полимеризация вынуждает мастера выполнять работы в спешке. Необходимо тщательно подготовиться к заливке, чтобы не тратить время на поиск инструмента.
• Если производится заливка материала в форму, то желательно использовать эпоксидную смолу, так как полиэфирка дает значительную усадку. Рассчитать точный объем жидкого вещества для получения заготовки нужной формы практически невозможно.
• Несмотря на то, что во многих источниках указано, что полиэфирная смола обладает гидроизоляционными свойствами, ее стараются не использовать в условиях повышенной влажности. Вода проникает через мельчайшие поры. Лодки из полиэфирки после летнего сезона становятся тяжелее, что свидетельствует о пропитке материала водой. Приходится покрывать корпуса специальными составами.
• Непродолжительный срок хранения материала повышает риск покупки начавшего полимеризоваться полиэфира. Даже если срок хранения не истек, смола, при несоблюдении условий хранения, может оказаться непригодной к заливке.
• Клеевые качества у полиэфирной смолы присутствуют, однако они значительно ниже, чем у эпоксидной.

Сравнение материалов

По приведенным данным нетрудно оценить применимость того или иного материала в зависимости от поставленных целей. Очевидно то, что мы не дадим однозначного ответа на вопрос, какая смола лучше, так как у каждой есть свои плюсы и минусы. Однако ничто не мешает сравнить полимеры по одним и тем же характеристикам.

Характеристики эпоксидной смолы:

• Механические свойства. Показатель прочности у эпоксидной смолы выше, чем у полиэфирной. Измерения производились для всех типов деформации. Даже при условии, что полиэфирная смола обладает эластичностью, она в данном ключе проигрывает эпоксидной.
• Клеевые свойства. Не просто высокие, а очень высокие. В народе бытует мнение, что детали, склеенные эпоксидкой, соединены «на века».
• Усадка. Практически отсутствует.
• Водостойкость. Высокая.
• Срок хранения. 5 -7 лет.
• Скорость полимеризации. Низкая. Увеличить скорость можно повышением температуры, но не добавлением отвердителя. Теоретически считается, что отверждение происходит через 24 часа. Практика показывает, что время увеличивается до нескольких суток.
• Запах. Отсутствует.
• Закипание. При активной реакции компонентов наблюдается вскипание смолы.
• Долговечность. Эпоксидная смола меньше подлежит износу и считается более долговечной.
• Устойчивость к ультрафиолетовым лучам. Проявляется только при наличии специальных добавок или после покрытия слоем полиуретанового лака.
• Сложность работы. Требуется определенный навык, особенно при работе с наклонными и вертикальными поверхностями.
• Стоимость. Высокая.
• Экологичность. Смола безопасна для окружающей среды и для человека.

Характеристики полиэфирной смолы:

• Механические свойства. При высоких нагрузках возникают трещины.
• Клеевые свойства. Более слабая адгезия, по сравнению с эпоксидными смолами.
• Усадка. Имеется.
• Водостойкость. Низкая.
• Срок хранения. От 6 месяцев до 1 года.
• Скорость полимеризации. Высокая. Смола застывает за несколько часов.
• Запах. В жидком состоянии смола токсична.
• Долговечность. Высокая, но ниже, чем у эпоксидной смолы.
• Устойчивость к ультрафиолетовым лучам. Высокая.
• Сложность работ. Не требует определенных навыков.
• Стоимость. Низкая.
• Экологичность. Некоторые компоненты горючи и вредны для здоровья.

Приведенный анализ решает все вопросы. Пользователю остается только сравнить интересующие его характеристики и сделать для себя правильный выбор.