Эпоксидный клей свойства и применение

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] .

Содержание

Свойства [ править | править код ]

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: E ≈ 3000 − 4500 N m m 2 <displaystyle Eapprox 3000-4500<frac <
    m ><
    m <^<2>>>>>;
  • предел прочности: R ≈ 80 N m m 2 <displaystyle Rapprox 80<frac <
    m ><
    m <^<2>>>>>;
  • плотность: ρ ≈ 1 , 2 g c m 3 <displaystyle
    ho approx 1<,>2<frac <
    m ><
    m <^<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 [ править | править код ]

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 1392 дня ] .

Получение [ править | править код ]

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 1392 дня ] . 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 [ править | править код ]

Основные области применения эпоксидных смол [6] :
Отрасль применения Основные виды эпоксидных материалов Основное назначение Преимущественные показатели Экономический эффект применения, отнесённый к стоимости материала
Строительство Полимербетоны, компаунды, клеи Разметочные полосы дорог, плиты для полов, наливные бесшовные полы Физико-механические показатели, износо-химстойкость, беспыльность, высокая адгезия от 3 до 29
Покрытия (лакокрасочные, порошковые, водно-дисперсионные) Декоративно-облицовочные и защитные функции Малая усадка, химическая стойкость
Связующие для стекло- и углепластиков Ремонт железобетонных конструкций, дорог, аэродромов. Склеивание конструкций мостов и др. Вытяжные трубы и ёмкости хим. производств. Трубопроводы Атмосферостойкость, Химстойкость, Прочность, Теплостойкость
Электромашиностроение и радиотехника Компаунды, связующие для армированных пластиков, покрытия, прессматериалы, пенопласты Герметизация изделий, электроизоляционные материалы (стеклопластик и др.). Заливка трансформаторов и др. Эл. изоляционные и защитные покрытия. Радиопрозрачность, высокие диэлектрические показатели, малая усадка при отверждении, отсутствие летучих продуктов отверждения От 0,1 до 7,0; 300—800 (электроника)
Судостроение Связующие для стеклопластиков Судовые гребные винты, лопатки компрессоров Прочность, кавитационная стойкость 75
Покрытия из жидких ЛКМ и порошков Сосуды для газов и топлива Водо-, химстойкость, абразивная стойкость
Синтактические пенопласты Обтекатели гребных винтов Ударопрочность при низких температурах
Машиностроение, в том числе автомобилестроение Компаунды, Лакокрасочные материалы, Клеи Ремонт и заделка дефектов литьевых изделий, формы, штампы, оснастка, инструмент (модели, копиры и т. д.) Прочность, твёрдость, износостойкость, размерная стабильность От 3,1 до 15,0
Полимербетоны Направляющие металлорежущих станков, станины прецизионных станков Теплостойкость, высокая адгезия к подложкам и наполнителям, функциональные и антифрикционные свойства 320 (тяжёлые станки)
Связующие для армированных пластиков Ёмкости, трубы из стеклопластиков «мокрой» намотки Хим. стойкость Ударопрочность
Прессматериалы и порошки Подшипники и др. антифрикционные материалы, пружины, рессоры из эпоксидных пластиков, электропроводящие материалы
Авиа- и ракетостроение Связующее для армированных стекло-и органопластиков Силовые конструкции и обшивки крыльев, фюзеляжа, оперения, конуса сопел и статоры реактивных двигателей Высокая удельная прочность и жёсткость, радиопрозрачность, абляционные свойства (теплозащитные)
Покрытия защитные Лопасти вертолёта, топливные баки ракет, корпус реактивного двигателя, баллоны для сжатых газов Стойкость к действию топлива

Химическая стойкость полиэпоксидных и эпоксидных смол [ править | править код ]

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

Все мы знаем о таких замечательных клеях, как эпоксидные. Однако далеко не все умеют правильно ими пользоваться. В том числе и я. Поэтому пришлось поискать хорошую инструкцию…

Источник информации:
Справочник инженера-механика.
Том: Технология ремонта автомобилей.
Под редакцией доктора технических наук профессора В.В. Ефремова.
Издательство “Транспорт”, Москва 1965.

Эпоксидные смолы выпускаются в жидком и твердом состоянии. Они термопластичны, но под влиянием различных отвердителей превращаются в неплавкие полимеры, которые находят широкое применение в промышленности как материал для склейки, герметизатор и пр. Процесс отверждения этих смол может происходить в широком температурном интервале от нормальной комнатной температуры до 200 С и выше. При отверждении смолы не выделяют летучих побочных продуктов и обладают весьма малой усадкой.
Отверженные смолы обладают высокой механической прочностью, хорошими электроизолирующими свойствами, высокой адгезией к металлам, стеклу, керамике и другим материалам, довольно высокой химической стойкостью против кислот, щелочей, воды, бензина и других органических растворителей. Эпоксидные смолы растворяются ацетоном.

Эпоксидная смола ЭД-6 (ЭД-20), Э-40 или ЭД-5 (ЭД-16) — основной связующий материал пасты. Свойства отверженных смол приведены в таблице:

При холодном отверждении механические и другие свойства эпоксидных смол снижаются. Длительное воздействие пара снижает прочность сцепления эпоксидных смол с металлом.
Пластификатор — дибутилфталат и полиэфиры улучшают пластичность композиции, снижают хрупкость паст и повышают ударную вязкость и прочность на изгиб и отдир.

Оптимальное количество вводимого пластификатора 10-20% от веса смолы.

Наполнители увеличивают объем, повышают теплостойкость, механическую прочность, снижают усадку пасты и приближают коэффициент термического расширения пасты к коэффициенту металлов.

В качестве наполнителей могут применяться тонкоизмельченные графит, асбест, маршалит, окись алюминия, серно-кислый барий, слюдяная пыль, алюминиевая пудра, а для повышенной прочности — кварцевый песок, фарфоровая мука, титановые белила, железный порошок.

Отвердитель — ангидриды и амины — ускоряет реакцию соединения пасты с основным материалом. Ангидриды применяют при горячем отверждении, а амины — при холодном. Смола, отверженная ангидридами, имеет более повышенную прочность, чем аминами. К холодным отвердителям относятся полиэтиленполиамин, гексометилендиамин, а к горячим — малеиновый и фталевый ангидриды.

Отвердители в эпоксидную пасту следует вводить в строго определенном количестве. Отклонение от правильной дозировки, особенно аминов, ведет к ухудшению отвержденных паст.

================
Пасты холодного отверждения
================
готовятся по рецептам, указанным в таблице:

Примечание: Клей ЭДП состоит из эпоксидной смолы ЭД-20, отвердителя ПЭПА (полиэтиленполиамина).

Рецептура паст может быть изменена в зависимости от значения и условий применения с учетом свойств составляющих компонентов.

Приготовление эпоксидной пасты
================
производится в лабораторных условиях в следующем порядке: смолу предварительно нагревают до 60-80 С и затем вводят дибутилфталат, смешивая его со смолой. В полученную смесь вводят наполнитель, перемешивая его в течение 5 мин., а затем смесь охлаждают до комнатной температуры. Приготовленную смесь можно хранить неограниченно долгое время в закупоренной таре. Перед применением после подготовки поверхности в состав смеси вводят отвердитель (полиэтиленполиамин).

Приготовление пасты по рецепту номер 3:
асбест, предварительно просушенный при температуре 80-100? С, пропитывают лаком этиноль в соотношении 1:1. Для удаления из асбеста растворителя лака пропитанный асбест нужно выдержать в течение двух суток, периодически перемешивая его. Уложенный плотно в сосуд с крышкой асбест пригоден к работе в течение 4-5 суток.
В эпоксидную шпатлевку вводят отвердитель номер 1. После тщательного перемешивания добавляют небольшими порциями асбест. Смешивание компонентов производится в высоком эмалированном сосуде.
После введения отвердителей композицию нужно тщательно перемешивать течение 5-6 мин. и затем немедленно применять по назначению во избежание ухудшения качества пасты. Срок технологической пригодности пасты после введения в нее отвердителей при комнатной температуре не превышает 20 мин.
Паста, приготовленная по рецепту номер 3, должна быть использована в течении 2-3 час. При необходимости сохранения приготовленной пасты свы?ше 30-60 мин. она должна быть охлаждена до температуры менее 5 С. При температуре 1-2 С паста может храниться более 8 час.

Читайте также:  Контакторы и магнитные пускатели схема подключения

================
Подготовка поверхности
================
оказывает большое влияние на качество склеивания. Поверхность детали в зоне склеивания должна быть тщательно очищена от ржавчины и грязи. Склеиваемые трещины на деталях должны быть расфасованы под углом 90-120 градусов. Перед нанесением пасты поверхность должна быть обезжирена ацетоном, четыреххлористым углеродом, спиртом или другими растворителями жиров.
Лучшие результаты по подготовке поверхности достигаются крошкоструйной обработкой поверхности, отбеленной крошкой чугуна или косточковой крошкой, или обработкой поверхности раствором фосфорной кислоты (один объем кислоты, четыре объема ацетона, два объема воды).

================
Нанесение пасты
================
на подготовленную поверхность производят шпателем. Паста с вертикальных поверхностей не стекает. Избыток пасты очищают до отверждения, так как снятие большого слоя пасты после отверждения затруднительно. После нанесения пасты деталь отправляют на отверждение.

================
Отверждение пасты
================
происходящее в эпоксидных смолах при ведении в них катализаторов (отвердителей), происходит с выделением тепла, и поэтому эпоксидные пасты могут отвердевать и без нагрева.
Самопроизвольное отверждение пасты в помещении с температурой не менее +15 С происходит в течение 24-48 час.
Процесс отверждения пасты можно ускорить подогревом слоя пасты инфракрасными лучами, нагревом детали в сушильном шкафу и другими способами.
В таблице 284 приведены режимы отверждения паст:

Поверхность с отвердевшей пастой нужно зачищать наждачным кругом, напильником, сводя края пасты на нет. Обработку отвержденной пасты рекомендуется производить при сверлении 100-200 об/мин, при обточке 300-400 об/мин.
В отвержденной пасте можно получить высококачественную резьбу.
Эпоксидные смолы могут применяться для склеивания металла.
Ниже приведена рецептура клея на основе эпоксидных смол:

При приготовлении клея холодного отверждения на 100 г эпоксидной смолы ЭД-6 или ЭД-5 добавляют 6,5 г отвердителя (полиэтиленполиамина или гексаметилендиамина). Смолу подогревают до температуры 60-80 С в термошкафу или на плитке в бачке с водой. Затем в разогретую смолу вливают отвердитель при температуре 45 С. Отвердитель разогревают в плотно закрытой посуде во избежание его испарений. Смолу и отвердитель тщательно перемешивают. Если клей слишком вязок, то добавляют растворитель (ацетон, толуол).
При приготовлении клея горячего отверждения на 100 г эпоксидной смолы ЭД-6 или ЭД-5 добавляют 30 г малеинового или 40 г фталевого ангидрида. Ангидриды следует расплавлять в термошкафу. Расплавленный ангидрид тщательно перемешивают с эпоксидной смолой. Склеивающая способность клея 45-75 мин.

================
Процесс склеивания
================
Перед склеиванием поверхности следует очищать и обезжиривать, а затем высушивать на воздухе. При склеивании деталей из стекла, фарфора, дюралюминия, алюминия поверхность не требует очистки.
На подготовленную поверхность наносят стеклянной палочкой или кистью слой клея. Покрытые клеем детали выдерживать на воздухе до отлипа, затем наносить второй слой клея и выдержать снова до отлипа (для удаления растворителя). Затем прижимают друг к другу склеиваемые части и выдерживают при комнатной температуре 24-48 час.
Лучшие результаты склеивания можно получить при отвердителе полиэтиленполиамида, если изделия дополнительно подвергнуть термической обработке при температуре 150? С в течение 4-6 час.

================
Техника безопасности
================
Ввиду токсичности отвердителей следует избегать их испарений. Для этого необходимо:
— взвешивать или обмеривать компоненты в лабораторных условиях или в помещениях с хорошей приточной вентиляцией;
— не допускать попадания состава на тело и особенно отвердителя в глаза;
— при приготовлении эпоксидных составов пользоваться спецодеждой (халатом или комбинезоном из плотной ткани, резиновыми перчатками, прорезиненными фартуками, защитными очками), маской и респиратором;
— при попадании смолы или пасты на тело необходимо снять ее тампоном, смоченным ацетоном, отвердитель смывать водой;
— загрязненную посуду протирать ватой, смоченной в ацетоне;
— эпоксидный состав наносить только шпателем, кистью или стеклянной палочкой.
===================================

==========
МОИ СООБРАЖЕНИЯ применительно к починке карбюраторов:
— Эпоксидные смолы стойки к бензину. Это то, что надо.
— Эпоксидные смолы растворяются ацетоном, значит мочить карбклинером их нельзя, т.к. основной компонент карблинера — ацетон. Это минус, т.к. придется закрывать эпоксидку от попадания карблинера.
— Для склеивания разных материалов надо использовать разные наполнители. Так карболитовые детали лучше клеить с добавлением графита, а алюминий — с добавлением алюминиевой пудры.

Неразрывное соединение — это сложная задача, которую на все 100 % способен решить эпоксидный клей. Его популярность и востребованность объясняются уникальными свойствами, доступностью в продаже и простотой использования. Он широко применяется там, где необходимо надежно склеить твердые материалы.

Сфера применения и виды

Основной компонент клея — это эпоксидная смола. Она представляет собой искусственно выведенное вещество-отвердитель. Также в него входят другие синтетические вещества — растворители, наполнители, модификаторы и пластификаторы. На основе эпоксидных смол производят разные виды пластмасс и клеев, лакокрасочные материалы, стекло, пластоцементы и полимеры. Эпоксидный клей в промышленности, производстве, строительстве и в быту позволяет достичь высокопрочного соединения на длительный срок эксплуатации.

Эпоксидные смолы и дополнительные ингредиенты, смешанные в разных пропорциях при производстве, позволяют достичь необходимых технических характеристик:

  • теплоустойчивости до 250° C;
  • морозоустойчивости до –20° C;
  • влагостойкости;
  • химической инертности;
  • устойчивости к механическому и атмосферному воздействию.

При этом клеевой шов получается достаточно гибкий и эластичный. Клей отлично сцепляется с разными типами материалов: цементом, деревом, стеклом, гипсокартоном, пластиком, металлом, фанерой, бетоном и другими. Среди недостатков эпоксидной массы можно отметить быстрое отвердение, невозможность склеивания с силиконами, тефлоном и полиэтиленами. При работе с веществом необходимо соблюдать осторожность: эпоксидка разъедает кожу и плохо смывается с ее поверхности.

Повсеместное применение ЭДП объясняется его ценными для потребителя свойствами: высокой степенью адгезии, прочностью и долговечностью, устойчивостью к температуре и влаге, инертностью к химическим и механическому воздействию. После окончательного застывания эпоксидное соединение обретает высокую химическую стойкость и отличные физико-механические характеристики. По истечении времени швы не подвергаются усадке и разрушению.

Свойства эпоксидного двухкомпонентного эпоксидного клея

Два компонента эпоксидного клея — это отвердитель и смола. На рынке он представлен в двух консистенциях: в виде пластичной массы или жидкости. По мнению экспертов, жидкий клей, похожий на гель, более удобен для работы, так как не требует предварительной подготовки. Мягкий клей выглядит как пластилин, для использования его необходимо разминать руками и соединять с водой. Для склеивания пластичная масса наносится непосредственно на поверхность соединяемых элементов.

Все клеи на базе эпоксидных смол относятся к категории термореактивных композиций. Качество клея находится в прямой взаимосвязи с его составом и температурой приготовления. Еще свойства двухкомпонентных эпоксидных клеящих масс различаются способом отвержения:

  1. Без нагрева. В их составе присутствует алифатический полиамин, позволяющий клею затвердевать без дополнительного теплового воздействия. Время окончательного отвердения происходит в течение 1—3 суток. В результате получается прочный клеевой шов, устойчивый к воздействию кислот и щелочей, но разрушающийся в водной среде. Температура эксплуатации — от +20 до +25° C.
  2. С нагревом. Эти композиции эпоксидного клея подвергают разной высокой температуре. Если для соединения материала необходим диапазон от +60 до +120° C, то получается шов, инертный к влиянию органических растворителей, в том числе масел, жиров и топлива. Клеи горячего отвержения считаются самыми прочными, для них температурный диапазон лежит в пределах от +140 до +300° C. Клеевые швы в этом случае получаются с высокой термоустойчивостью, водонепроницаемостью и диэлектрическими качествами.

Эпоксидный клей обладает свойством равномерного отвердения. После окончательного застывания клеевые швы могут подвергаться дальнейшей обработке — шлифованию и сверлению, окрашиванию и распилу. Эпоксидные смолы хорошо воспринимают красящие пигменты на стадии приготовления, клею можно придать желаемый цвет.

Как применяется и какую температуру выдерживает

Эпоксидный клей широко востребован в быту, им можно соединять трубы и сантехнику, изделия из фарфора, керамики, стекла, дерева, пластика, металла и сплавов. Он клеит любые ткани и материи, гипс и цемент, бумагу и картон. Основные требования для долговечного соединения — чистота тары и поверхности, соблюдение инструкции и времени выдержки.

Эпоксидная масса аккуратно наносится на одну из склеиваемых поверхностей. Далее части прижимаются друг к другу и на 10 минут фиксируются в необходимом положении. Соединение будет готово к эксплуатации через несколько часов.

Совет
В процессе работы с клеями на основе эпоксидной смолы необходимо соблюдать меры предосторожности: защищать от едкой массы руки, лицо и глаза. А вредные испарения вдыхать только сквозь специальную маску с угольным фильтром.

Как разводить эпоксидку

Наиболее часто задаваемый вопрос среди потребителей — как развести эпоксидный клей? Правильно разводить эпоксидку с отвердителем следует в пропорции 1:10, однако допустима передозировка в пропорции 1:5. Инструкция по применению к каждому магазинному клеящему продукту подскажет точные пропорции эпоксидной смолы и отвердителя, которые рекомендованы самим производителем. На упаковке товара содержится информация о составе и мерах безопасности, о том, сколько сохнет клей и когда можно приступать к эксплуатации готового изделия.

Сфера применения

Клей на базе эпоксидной смолы станет ценным помощником в ремонте и строительстве. Им восстанавливают форму и выравнивают поверхность, проводят гидро- и электроизоляцию, заделывают трещины и полости, создают прочное соединение там, где невозможно применение других материалов. Он незаменим в домашнем хозяйстве: им восстанавливают разбитую посуду, ремонтируют мебель и сантехнику, клеят аппаратуру и обувь, делают сувениры и поделки. Масштабно клей используется в сфере автомобилестроения, сборки судов, самолетов и космических кораблей.

Оценка статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Ссылка на основную публикацию
Adblock detector