Выбор и руководство по использованию эпоксидных смол для творчества

Производственное использование эпоксидки

Перманентное появление новых химсоставов существенно расширяет сферы использования эпоксидки. С ее помощью теперь стало возможным не только склеивать большие по площади предметы, но и изготавливать из нее замену для металлических деталей в разных конструкциях, что значительно снизит и себестоимость и вес изделия.

К главным областям применения можно отнести:

• Изготовление композитных объектов. Подобным образом изготавливают стеклопластик, углепластик, пропитывая смолой синтетическую ткань. После данные материалы могут активно применяться в объектно-ориентированном моделировании, при создании машин, самолетов, судов, ракет.
• Производство мебели. Это могут быть как обычные варианты (например, кухонные столешницы), так и настоящий эксклюзив бытового декора (слэб-столы и столешницы, искусственные реки и водопады и т.п.)
• Изготовление гидроизоляционных/электроизолирующих материалов. Смола выступает диэлектриком, к тому же влагонепроницаема.
• Изготовление бижутерии и ювелирные работы. Украшения из смолы прекрасно смотрятся и отличаются дешевой стоимостью.
• Ремонтно-монтажные работы. С помощью смолы можно обработать потрескавшуюся столешницу, обновить пол, починить маломерное судно (течь в рыбацкой деревянной лодке), подлатать кузов автомобиля и т. д.

Работать со смолой в много раз проще, нежели с керамикой/металлом.

Основные свойства эпоксидной смолы

Одно из особенностей, отличающих эпоксидку от подобных составов,является способность кристаллизоваться, образуя невероятно плотную структуру под действием отвердителя. Получаемый застывающий материал характеризуется следующими свойствами:

Стекло на бетонном основании, залитое эпоксидкой

Застывшая и охлаждённая смола практически не проводит электрический ток, поэтому из неё любят делать оригинальные светильники

Раковины из эпоксидки– дорого, долговечно и стильно

С помощью эпоксидной смолы получаются необычайно красивые и экологически безопасные украшения

Эпоксидная смола также по праву получила «звание» − самый доступный материал для творчества. С подобным составом легко и просто работать. Нужно просто приловчиться. Поэтому именно на ней останавливаются многие новички, желающие проявить свои дизайнерские навыки в различных творческих направлениях.

эпоксидная смола

Преимущества эпоксидных смол

Эпоксид используется очень эффективно в качестве адгезива, в качестве ламинирующей смолы для смачивания структурных тканей и в качестве покрытия. Он обладает отличными характеристиками тонкой пленки и устойчив к микротрещинкам. Удлинение при растяжении 3,5 до 4,5% прежде чем наступит разрушение слоя.

Имеет превосходные характеристики влажного барьера – водостойкости. Прилипает к множеству различных субстратов, включая древесину, металлы, вулканизированные полиэфирные ламинаты, ламинаты винилэфиров и эпоксидные слоистые материалы.

Очень хорошо связывается с графитовыми волокнами, поэтому часто используется для изготовления высокопрочных графитовых волоконных композитов. Эпоксидная смола более универсальна.

В США и Европе растет спрос из-за водных композиционных приложений в аэрокосмических, морских покрытиях и ветряных мельницах. Азия составляет почти 65% мирового потребления эпоксидной смолы, а Китай является основным потребителем.

Увеличение спроса на клей, краски и покрытия в развивающихся регионах, таких как Индия (и не только), из-за роста строительной отрасли и увеличения продаж автомобилей, ведет к росту спроса на эпоксидные смолы. Прогноз до 2021 года будет только увеличиваться, а дальше, как минимум, не будет снижаться.

Эпоксидная смола – как с ней работать?

После того, как состав был замешан по всем указанным выше правилам необходимо понять, как пользоваться эпоксидной смолой. Все тонкости зависят от того, на какой стадии отверждения находится материал:

1. В жидком состоянии смесь легко стекает и быстро заполняет нужную форму. Это оптимальное состояние для заливки в молды.
2. На первой стадии отверждения состав похож на густой мед, который нередко самонагревается до температуры около 50℃. Чем выше значение, тем быстрее идет процесс полимеризации. Если его нужно замедлить, то форму помещают в емкость с холодной водой или льдом.
3. Затем состав больше напоминает засахаренный мед. На этом этапе поверхности можно лишь соединять между собой, прижимая друг к другу.
4. «Резиновый» этап отличим тем, что состав уже не липнет к рукам, но еще механически непрочен. В это время изделие можно изменить, например, растянуть, зафиксировав деформацию.
5. Твердая фаза узнаваема тем, что состав не гнется и не продавливается. Она наступает спустя 24-48 ч. после приготовления состава. Однако период окончательного застывания может составлять до 7-14 дней.

https://youtube.com/watch?v=sq3tZg-nKps%250D

Правила использования эпоксидной смолы

Существуют и определенные нюансы работы с эпоксидной смолой для начинающих:

1. Рабочее место лучше застелить полиэтиленом, резиной или силиконом, к которым смола не прилипает.
2. Работа со смолой должна проводиться в помещении с температурой не ниже +22℃ и хорошей вентиляцией в респираторе и резиновых перчатках.
3. Лучше окрашивать смолу специальными колоры во избежание ненужных химических реакций. Хотя некоторые мастера используют для этого красители от шариковых ручек, фломастеров, а еще канцелярские красящие пасты.
4. Попадание воды препятствует полимеризации, однако существуют специальные не гидрофобные составы, в которые можно заключать капли жидкости.
5. Чтобы готовое изделие не пожелтело со временем, в состав изначально лучше добавлять специальные УФ-фильтры.

Чем растворить эпоксидную смолу?

По своей текстуре смолы очень текучие, поэтому при неосторожном обращении состав легко может попасть на соседние поверхности в таких ситуациях важно знать, чем отмыть эпоксидную смолу. Мастера советуют:

1. Сразу же протереть место сухой тканью, к которой капли смеси быстро прилипнут.
2. Растворить смолу легко можно протерев поверхность спиртом или ацетоном, которые быстро удаляют все следы вещества.
3. При попадании на кожу нужно тщательно вымыть обрабатываемое место мылом и следить за тем, чтобы спустя 12-30 мин. не возникло аллергической реакции.

Технологический процесс изготовления эпоксидной смолы

В реактор из нержавеющей стали с пароводяной рубашкой и мешалкой загружают эпихлоргидрин и нагревают до 40–50 °С. При работающей мешалке постепенно вводят дифенилолпропан. После растворения дифенилолпропана и получения однородного раствора тонкой струей из мерника добавляют раствор едкого натра и при 60–70 °С проводят процесс конденсации, который продолжается 1,5–2 ч. Все это время мешалка должна работать. После этого выключают обогрев аппарата, загружают воду, продолжая перемешивание. После прекращения перемешивания образовавшейся смоле дают отстояться. Разделение слоев происходит быстрее при 40–50 °С. Отстоявшийся водный слой (сверху) отделяют, а оставшуюся смолу промывают теплой водой при 40–50 °С. Количество воды определяется по объему (обычно двух-, трехкратное). Промывка (перемешивание, отстаивание с последующим отделением водного слоя) продолжается до полного удаления поваренной соли, образовавшейся при реакции. Промывка контролируется пробой (промывных вод) на присутствие хлора и щелочи.

Сушка смолы производится в том же аппарате. Для этого смолу нагревают до 40–50 °С, подключают холодильник по прямой схеме (с вакуумом) и сушат до прекращения конденсации воды в холодильнике и вспенивания смолы. Сушку смолы производят и без вакуума — при атмосферном давлении и температуре около 120 °С. Сушка смолы продолжается до получения прозрачной пробы смолы при 20–25 °С. Готовая смола сливается в алюминиевую тару.

В зависимости от молярного соотношения исходных компонентов конечные продукты могут быть жидкими, вязкими и твердыми.

В связи с тем, что промывку жидкой (низкомолекулярной) смолы производить значительно легче, чем вязкой (высокомолекулярной), сначала получают низкомолекулярные смолы, которые затем сплавляют с необходимым по расчету количеством дифенилолпропана и при этом получают необходимые высокомолекулярные смолы.

Правила подготовки к заливке

Приготовление смоляного состава необходимо осуществлять в строгом соответствии с инструкцией, которая всенепременно прилагается к каждой заводской емкости. Отсутствие инструкции в комплекте ставит под сомнение качество самой смолы.

Огромную роль играют пропорции, которые необходимо соблюдать при смешивании. Обычное соотношение смолы к отвердителю – 10 к 1. В составах особого назначения пропорция может меняться от 5 к 1 до 20 к 1. Способы приготовления малого и большого объемов тоже имеют различия. Большой объем следует вначале хорошенько разогреть, в целях снижения вязкости. При этом стоит помнить, что повышение температуры на каждые 10 градусов Цельсия ускоряет процесс полимеризации в пару раз.

Прогревая смесь, нужно постоянно контролировать ее температуру. Если довести вещество до кипения, оно начнет мутнеть и пениться. Данный состав станет непригоден для работы. Посредством специальных разбавителей можно снизить вязкость массы. Однако, следует помнить, что даже минимальные дозы данных добавок (5-7%) могут значительно снизить клеящие качества.

Особо актуальной выглядит проблема очищения вещества от видимых примесей до ее нанесения. Поэтому, благоразумнее вообще не допускать появления пятен. Если же данная неприятность случилась, то лучше очистку проводить банальным механическим способом. Но он применим не для всех поверхностей. Применение специальных растворителей тоже может не обеспечить сохранность поверхностей. Можно также применять и замораживание, и разогрев. Но ни один из перечисленных способов не дает 100% гарантии полной очистки.

Основные сведения

Что такое эпоксидная смола? Согласно описанию, это химическое вещество представляет собой синтетический олигомер, содержащий эпоксидные группы. Последние под действием отвердителей способны образовывать сшитые полимеры. Эпоксидка, как называют ее в быту, имеет сложную формулу и является продуктом конденсации эпихлоргидрина и бисфенола А.

Смола с аминным отвердителем

В чистом виде эпоксидка не используется, ее применение оправдано только после добавления отвердителя и произошедшей полимеризации. Существуют разные виды смол, их назначение отличается в зависимости от свойств. В свою очередь, свойства зависят от состава материала. Из чего делают смолу, что входит в нее, кроме эпоксида? При получения готового средства в рецептуре разные производители могут использоваться такие компоненты:

• порошковые наполнители — алебастр, цемент, мел (до 30-40 % по количеству) нужны для уплотнения структуры массы и придания прочности;
• микросферы — мелкозернистые шарики в виде порошка, делают смолу воздушной за счет того, что их плотность мала;
• волокно (хлопковое, стеклянное) — повышает вязкость готовой смолы, она становится густой и прекрасно заполняет все зазоры, пропитывает поверхности;
• натуральная древесная крошка — нужна для снижения удельного веса продукта;
• аэросил — помогает избежать потеков смолы на вертикальных поверхностях;
• графит — требуется для придания цвета, используется как черный пигмент;
• двуокись титана, алюминиевая пудра — также окрашивают прозрачный материал в белый и серый цвет соответственно.

Наполнитель для эпоксидной смолы

Виды

В настоящее время предложения от производителей специальных красителей эпоксидной смолы полностью удовлетворяют потребности рынка. Зачастую компании, занимающиеся производством эпоксидки, предлагают набор аксессуаров для работы, среди которых и краски с пигментными пастами. Часть из них уже находится в перечне популярных брендов, а некоторые только начинают осваивать рынок. Тем не менее, многообразие марок красителей не позволяет в полной мере описать каждую, поэтому удобнее разделить добавки по какому-либо признаку или параметру. Пигментная паста для эпоксидной смолы может быть сделана разными производителями, но качество, чаще всего, примерно одинаковое.

Первый способ разделить красители на два вида – ориентироваться на прозрачность, то есть, все колеры делятся на прозрачные и непрозрачные. Прозрачными называют такие красители, которые окрашивают смолы, но не замутняют ее, оставляя пропускную способность для лучей соответствующего цвета практически неизменной. После застывания смола выглядит, как цветное стекло. Непрозрачные красители вызывают появление характерной матовости и прочих эффектов, влияющих на пропускание света.

Более практичным считается нижеприведенный вид классификации. Именно он используется многими покупателями, так как помогает оптимально подобрать нужный состав. Любой продавец в специальном магазине подскажет марку красителя, если покупатель запросит один из его видов.

• Одноцветные красители. Название красноречиво говорит само за себя. В настоящее время разработаны составы для получения практически любого цвета и даже оттенка, а такие цвета, как синий, красный, зеленый и черный, применялись еще на начальных этапах развития прикладного творчества с эпоксидкой.
• Красители с люминофором. В качестве люминофора выступают вещества, образующие фотолюминесценцию, то есть, свечение под действием солнечного света. Флуоресцентный компонент может быть цветным или бесцветным.
• Матовые красители придают не только цвет, но и добавляют в состав мельчайшие взвеси, которые образуют характерное рассеяние света (матовость). Обычно такие красители используются при изготовлении украшений и бижутерии.
• Перламутр и металлик. Отличить такие элементы очень просто по характерному переливу и мельчайшим крупинкам металлического цвета. В самом начале роста популярности изделий из эпоксидной смолы достигался такой эффект добавлением алюминиевой пудры. Сегодня существует несколько альтернативных способов, причем продаются краски разных перламутровых оттенков.
• Красители с блестками – отдельная категория. Они тоже дают переливание, но только блестки – более крупные частицы, чем те, что используются в перламутровых красителях.

Художник оперирует количеством краски, так как можно получать разные оттенки и глубину цвета. Придать легкий оттенок позволяет даже небольшая капля красителя. Увеличение доли пигмента приведет к потемнению цвета. Для создания насыщенных цветов художники в эпоксидку добавляют сначала белую краску, а затем ту, что несет основной оттенок.

Сегодня выбрать подходящую краску легко, даже не вникая в особенности ее характеристик. Можно просто ориентироваться на бренд и подбирать смолу с красителем от одного производителя. Покупатель получает гарантию того, что все компоненты подходят друг к другу, и в комплекте он найдет подробную инструкцию о том, как их использовать.

Шкатулка из эпоксидки

Знаете ли вы, что создать шкатулку для драгоценностей своими руками очень просто, если использовать смолу?

Есть простые схемы создания поделки шкатулки для драгоценностей своими руками, которые не требует особого опыта работы со смолой. Все, что вам нужно, это прозрачная эпоксидная смола для литья и форма для шкатулки из силиконовой основы.

Определите количество смолы, необходимое для вашей формы. При изготовлении этой коробки для безделушек из смолы проще всего налить воду в обе части формы.
Затем налейте воду в мерный стаканчик. Отмерьте воду в мерной чашке, и это даст вам представление о том, сколько смолы вам нужно для вашей шкатулки.
Нанесите на форму смазку для форм

Это упростит извлечение коробки из формы после ее застывания.
Отмерьте и перемешайте смолу.
Перед заливкой смолы осторожно нагрейте форму с помощью фена. Если нагреть форму, вероятность того, что вы будете задерживать пузыри на дне и по бокам формы, будет меньше.
Разница в теплой смоле и холодной форме делает улавливание пузырьков потенциальной проблемой.
Налейте немного смолы в каждую часть формы для шкатулки.
Добавьте свои добавки к смоле

Из всех идей шкатулок из смолы, мы не применяем то, что требует герметизации.
Если вы хотите приложить что-нибудь, что меняется при намокании, вам нужно сначала запечатать их.
Следуя инструкции создания поделки из эпоксидной смолы, слегка заполните форму, так как ваша смола будет сжиматься по мере застывания.
Проверьте смолу на наличие пузырей. Если вы обнаружите, что один из них застрял в смоле, используйте палку, чтобы вытянуть его наверх.
Если провести поверх смолы феном, на поверхности появятся пузырьки.
Накройте силиконовые формы, наполненные смолой, пластиковым куполом или другим контейнером, чтобы не допустить попадания пыли во время застывания. Этой эпоксидной смоле для глубокой заливки требуется от 48 до 72 часов, поэтому вы также должны быть уверены, что она может оставаться нетронутой в течение всего времени.
Извлеките шкатулки для украшений своими руками из силиконовых форм. Если этот шаг покажется вам сложным, вы можете налить мыльную воду между формой и застывшей смолой, чтобы помочь с этим.
Используйте влажную наждачную бумагу, чтобы отшлифовать все острые края шкатулки из смолы.

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.

Функции отвердителя

Отвердитель вступает в химическую реакцию с основным составом эпоксидной смолы, при этом меняется структура молекул, а вещество превращается в полимер. Такая реакция называется полимеризацией. В результате химических преобразований полностью меняются физические свойства материала.

Для начала реакции компонент «А» следует смешать с компонентом «Б». Равномерное смешивание компонентов гарантирует одинаковую интенсивность химической реакции по всему объему материала

Важно соблюдать пропорции для компонентов. Они определены производителем, так как для каждой марки эпоксидной смолы устанавливается свое соотношение с отвердителем

При соблюдении всех требований застывшая поверхность получится ровной, прочной и долговечной.

В роли отвердителя выступают кислоты и их ангидриды, а также амины или диамины. После полимеризации эпоксидная смола приобретает ряд важнейших свойств, позволяющих использовать ее в различных сферах промышленности, а также в быту.

• Смола становится хорошим диэлектриком. Ее используют, как изолятор в радиоэлектронной промышленности.
• Материал обладает высокой адгезией. Эпоксидка давно зарекомендовала себя в качестве клеевого состава.
• Полимер не пропускает влагу, а также абсолютно инертен к разным химически активным элементам. Слоем смолы производят гидроизоляцию поверхностей и их защиту от разрушающего действия среды.
• Полимер после отверждения не испускает токсинов. Практика заливки столешниц показывает, что эпоксидная смола может безопасно контактировать с продуктами питания.
• При полимеризации материал не дает усадки. Это существенно облегчает процесс заливочных работ.

Все перечисленные свойства смола принимает только после взаимодействия с отвердителем

Основной компонент практического применения не нашел, что еще раз подчеркивает важность правильного подбора отвердителя к смоле

Основные функции отвердителя-катализатора для эпоксидки

Если привычные грунтовки, различные лакокрасочные изделия отвердевают после испарения имеющейся в составе жидкости, то эпоксидная смола отвердевает лишь при добавлении к ней отвердителя. Именно поэтому эпоксидку относят к двухкомпонентным составам.

Для работы с эпоксидной смолой обязательно требуется отвердитель

В состав отвердителя для эпоксидной смолы входят различные кислотные составляющие ангидриты, а также амины и диамины

Очень важно в процессе работ добавлять строго заданное количество ускорителя. Именно точность пропорций и определяет будущие свойства эпоксидки:

• период затвердевания;
• уровень прозрачности;
• долговечность;
• однородность состава;
• твердость массы.

Только верное соотношение катализатора и смолы создает высококачественный термоактивный состав. С такими заявленными качествами, как влагостойкость, высокая адгезия, прочность к повреждениям, малая усадка и безупречность итоговой формы-конструкции.

Отверждение

Чаще всего в магазинах можно встретить двухкомпонентные составы. Необходимо понимать, что смола продается для строительства и бытовых нужд. Те марки материала, которые входят в состав более сложных композитных материалов, поставляются сразу на комбинаты, хотя многие отечественные производители, помимо эпоксидной смолы в чистом виде, получают стеклопластик, углепластик и прочие материалы.

После смешивания с отвердителем эпоксидка застывает. Процесс отверждения может проходить двумя способами. При использовании кислых отвердителей (ангидрид малеиновый, ангидрид метилтетрагидрофталевый, ангидрид фталевый, ангидрид додеценилянтарный) необходимо повышать температуру смеси до 200°C градусов. Поэтому такой синтез полимеров называется горячим отверждением. Холодное отверждение происходит при смешивании основного состава с аминами (гексаметилендиамин, полиэтиленполиамин, метафенилендиамин). Оно может быть выполнено в домашних условиях, так как происходит при комнатной температуре или при температуре равной 70°C градусам.

В зависимости от типа отверждения и от отвердителя, получают смолы разной консистенции.

• Малеиновый ангидрид дает материал в виде кристаллического белого порошка. Его используют при изготовлении пропиточных компаундов.
• Фталевый ангидрид образует чешуйки белого, желтого или розового цвета.
• При добавлении метилтетрагидрофталевого ангидрида получается белое кристаллическое вещество.
• Соединение с аминами позволяет получить белые и прозрачные материалы, использующиеся в качестве заливочных компаундов.