Какие бывают эпоксидные смолы, основные виды и их назначение

Эпоксидная смола, как строительный материал, давно уже не является диковинкой. Его популярность остается достаточно высокой даже среди тех, кто ни разу не имел дела с полимерами. Еще 60 лет назад эпоксидную смолу начали активно применять в промышленности и в быту. Но изначально она рассматривалась исключительно, как клеевой состав.

Сегодня область применения, как и возможности современных смол, существенно расширились. Внедрение новых технологий производства композитных материалов позволило получать целый ряд разновидностей смол с различными уникальными характеристиками. Виды эпоксидных смол и их назначение напрямую зависят от состава и количества наполнителей, к которым относятся растворители, стабилизаторы, отвердители и пластификаторы.

Полимерный материал

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.

Эпоксидная смола – сложное химическое соединение, образованное на основе олигомеров, содержащих эпоксидные группы. При соединении с аминами или кислотами происходит реакция полимеризации, в результате которой образуются сшитые полимеры. Основным химическим элементом в основе эпоксидки является эпихлоргидрин. При поликонденсации его с бисфенолом-А получается смола.

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. Варьировать свойствами можно при смешивании компонентов, однако современные производители еще на стадии производства смолы вносят в основной состав наполнители.

• 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.

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.

Характеристики полимера

В чистом виде эпоксидная смола напоминает стекло с тем лишь отличием, что она имеет желтоватый оттенок. По консистенции основной компонент смолы похож на свежий мед. В зависимости от состава олигомера цвет эпоксидки может быть более темным и даже оранжевым. Введение наполнителей сказывается и на внешнем виде полимера. Он приобретает различные оттенки: белый, серый, коричневый и черный. Если говорить о пигментных веществах и колерах, то современные технологии позволили получить целую гамму цветов.

Как было сказано выше, эпоксидная смола инертна к активным веществам, в том числе и галогенам. Разрушиться отвержденный полимер может только под действием концентрированных кислот. Щелочи остаются для смолы абсолютно безвредными. Перечень материалов, с которыми «работает» эпоксидка, достаточно объемный. Приведем примеры лишь некоторых из них:

• древесина;
• металл;
• керамика;
• фаянс;
• кода;
• резина.

Различные виды эпоксидной смолы дают разные результаты, касающиеся свойств клеевого шва или отвержденной массы. В качестве примера технических характеристик материала можно рассмотреть самую популярную марку полимера – ЭД-20.

Ее плотность составляет 1,2 кг/м³. Прочность на деформации измеряется единицами давления. Так, для деформации растяжения прочность составляет 40-90 МПа, для изгиба – 80-140 МПа, для сжатия – 100-200 МПа. Важной характеристикой является температура отверждения и время полной полимеризации. Эти параметры необходимо учитывать, подбирая материал для конкретных видов работ. Смола ЭД-20 полимеризуется за 1,5 часа при температуре 20°C градусов.

Приготовление состава сводится к смешиванию основного компонента с отвердителем. Точные пропорции указываются заводом, который занимается изготовлением полимера.

Теплостойкость – параметр, указывающий предельное значение температуры для эксплуатации материала, она достигает 170°C градусов. Ударная вязкость выражается, как доля энергии, приходящаяся на единицу площади поверхности слоя смолы.

Классификация

Практически все марки эпоксидных смол, которые продаются для бытовых нужд, представлены двухкомпонентным составом. Как правило, основной компонент называют компонентом «А», а отвердитель – компонентом «Б». Эти компоненты хранятся в разных упаковках. Удобная фасовка позволяет оптимизировать расходы, рассчитав количество материала для данного вида работ. В тривиальной классификации смолы можно разделить на две большие группы: полимеры холодного и горячего отверждения.

Смолы холодного отверждения наиболее востребованы в домашних условиях, так как процесс полимеризации протекает при относительно низких температурах, сравнимых с температурой окружающей среды. Для горячего отверждения требуется создание специальных условий. Но именно такие материалы обладают большей устойчивостью к нагрузкам и химически агрессивным средам.

Другой способ разделения смол на отдельные категории связан с компонентом поликонденсации. Если в качестве такового выступают эпихлоргидрин и бисфенол А, то соответствующие смолы называются эпоксидно-диановыми, это самый распространенный вид смол. В России производство полимеров промышленного назначения подлежит сертификации, поэтому маркировка эпоксидной смолы определена ГОСТом. Эпоксидно-диановые смолы имеют обозначение, в основе которого лежит аббревиатура «ЭД» (вышеприведенный пример).

Различают следующие виды смол:

• эпоксидно-диановые смолы;
• эпоксидно-диановые смолы для ЛКМ;
• эпоксидные модифицированные смолы;
• смолы специального назначения.

В представленные категории попадают не все марки. Современные производители осваивают европейские технологии. В результате слияния компаний на российском рынке появляется продукция с зарубежными брендами. Такие материалы отличаются универсальностью и в данную классификацию не попадают.

Многие фирмы определяют назначение своей продукции. В магазине стройматериалов можно приобрести клеевые составы, компаунды, смолу для рисования, заливочных работ, для изготовления мебели. Приведем примеры классификации по ГОСТ.

Эпоксидно-диановые смолы

Материалы отечественного производства отличаются низкой стоимостью. За выгодную цену придется пожертвовать качеством продукции. Если с техническими показателями проблем не возникает, то прозрачность эпоксидно-диановых смол не самая высокая. При отсутствии выбора эпоксидку ЭД используют в качестве компаунда, однако существуют более адаптированные для этих целей марки.

• ЭД-22. Смола отличается низкой вязкостью и позиционируется, как универсальный материал. Производится в соответствии с ГОСТ10587-84. В нормативном документе прописаны требования и к прозрачности смолы, однако предусматриваются отклонения, поэтому можно встретить экземпляры с явно выраженным желтым оттенком. Основной недостаток – самостоятельная кристаллизация при длительном хранении.
• ЭД-20. Можно считать, что данная марка более совершенный вариант смолы ЭД-22. Она также характерна своей низкой вязкостью, но некоторые показатели имеют более высокое значение.
• ЭД-16. Смола с противоположными показателями вязкости. Она практически не используется в быту и служит, в основном, для производства стеклопластика.
• ЭД-8 и ЭД-10. Относятся к «твердым» смолам. На производстве они используются в качестве электроизолятора. В быту и строительстве применяются при проведении заливочных работ. Отличаются высокими показателями прочности, за что и получили соответствующее второе название.

Эпоксидно-диановые смолы для лакокрасочных материалов

Эпоксидные смолы марок Э-40, Э-40р и Э-41 в магазинах стройматериалов не найти, так как данные полимеры не предназначены для бытового использования. Они широко применяются для изготовления эмалей, лаков, красок, шпатлевок, защитных покрытий, а также в качестве клеев.

Продукция соответствует ТУ 2225-154-05011907-97 и ТУ 2225-595-11131-395-01. Она поставляется на комбинаты лакокрасочной промышленности или изготавливается в их цехах.

Эпоксидные модифицированные смолы

К модифицированным смолам относятся материалы, у которых те или иные характеристики изменены путем введения различных добавок. Промышленное применение полимеров требует высоких показателей прочности, термоустойчивости, эластичности или клеевых свойств. Для модифицированных свойств также определены маркировки, согласно ГОСТ или ТУ.

• КДА-2. Данная марка используется в качестве связующего элемента в углепластиках или стеклопластиках, но, благодаря высокой адгезии, смола может служить клеевым составом. Возможно проведение заливочных работ, однако материал вызывает интерес только в плане создания электроизоляционной прослойки.
• К-02Т. Высокая степень текучести позволяет пропитывать волокна намоточных изделий. Смола К-02Т добавляется с целью их цементации.
• ЭЗ-111. Применяется исключительно в электротехнических изделиях. Примером может служить герметизация трансформаторов или заливка электродеталей.
• УН-562 и УП-599. Модели отличаются наличием в составе пластификатора, который повышает их эластичность. Используются в заливочных работах, особенно в местах, подверженных вибрационным нагрузкам.
• К-153, К-115, К-176, К-201. Серия эпоксидных смол повышенной плотности. Они выступают в качестве герметика во многих отраслях промышленности.
• КДА известен потребителям, как двухкомпонентный эпоксидный клей.

Смолы специального назначения

В более жестких условиях обычные смолы применять нельзя. Для различных целей создаются материалы специального назначения. В принципе, это те же модифицированные смолы, только их отдельные характеристики повышены в несколько раз.

• ЭА. Можно использовать для заливки напольных покрытий в производственных помещениях. Такой состав востребован в строительстве. Смолой разбавляют конструкционные связующие компоненты.
• УП-610. Входит в состав сверхпрочных стеклопластиков.
• УП-643. Усовершенствованная модель, повышающая теплостойкость и химическую стойкость стеклопластиков.
• ЭХД. Хлорсодержащая смола, ее высокие показатели прочности, теплостойкости, огнеупорности и влагостойкости вводят материал в разряд универсальных компаундов.
• УП-631. Применима в сфере обеспечения пожарной безопасности. Самозатухающие свойства востребованы при монтаже огнезащитных пропиток.

Некоторые марки смол не попали в указанную классификацию. Отдельной группой выступают материалы линейки «Эпоформ». Они адаптированы для заливочных работ и продаются в специализированных магазинах. Среди марок Эпоформ встречаются компаунды с высокими показателями прозрачности, которые используются в изготовлении мебели, бижутерии и прочих декоративных композиций. Смола отлично взаимодействует с растворителем, поэтому позволяет варьировать вязкостью и текучестью.