Студент гр 7-13КТ Аминов И. Студент гр 7-13КТ Аминов И.

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. Структура эпоксидной смолы продукта конденсации эпихлоргидрина с бисфенолом А, n = 0-25

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: предел прочности: плотность: 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.

Получение Впервые эпоксидная смола была получена французским химиком Кастаном в 1936 году. Эпоксидную смолу получают поликонденсацией эпихлоргидрина с различными органическими соединениями: от фенола до пищевых масел, скажем, соевого. 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, трекинга- 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 утверждена 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).

Состав Дифенилолпропан 100 массовых частей (1,0 моль) Эпихлоргидрин 93 массовых частей (2,3 моля) Едкий натр (10-процентный раствор) 35 массовых частей (2,0 моля)

Схема производства жидких эпоксидных смол периодическим методом. 1 реактор; 2, 6 холодильники; 3 приёмник; 4 фильтры; 5 аппарат для отгонки толуола; 7 сборник

Применение Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- углепластики), заливочные компаунды и пластоцементы. 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 в быту изготовить продукт из стекловолокнита, как сразу готовое после отливки в форму, так и с вероятностью 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. 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 отвердевания и физические свойства получившегося продукта (отступление от нужной пропорции, как правило, приводит к изменению времени отвердевания, в крайних случаях можно получить нетвёрдый продукт). В качестве отвердителей применяют: отвердители холодного триэтилентетрамин (ТЭТА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), полисебаци новый ангидрид и горячего отверждения малеиновый ангидрид (ДЭТА). Как правило, стандартная пропорция составляет от 10:1 до 5:1, но в некоторых случаях может доходить до 1:1. Запрещается смешивать сразу большое количество смолы с отвердителем без использования специальных аппаратов для смешивания во избежание вскипания

Основные области применения эпоксидных смол : 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, износа- химостойкость, 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 Электромашиностроен ие 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; (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-, химостойкость, 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, износастойкость, 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

От чего зависит скорость отверждения эпоксидной смолы Существует расхожее заблуждение, что если взять отвердителя больше нормы, то отверждение произойдет быстрее. Самый простой способ ускорения полимеризации повысить температуру реагирующей смеси. Увеличение температуры на 10°С ускоряет процесс в 2-3 раза. Существуют специальные компаунды, содержащие ускорители отверждения, а также эпоксидные составы, способные застывать при низкой температуре. Температура смеси и тип отвердителя являются основными факторами влияния на скорость отверждения.

Преимущества эпоксидных смол Эпоксидная смола имеет значительные преимущества перед аналогичными материалами: высокая прочность клеевого соединения, минимальная усадка, незначительная влагопроницаемость в отвержденном виде, высокая устойчивость к абразивному износу, лучшие физико-механические параметры

Виды эпоксидных смол Температура отверждения эпоксидной смолы варьирует от -10 до +200°С в зависимости от вида применяемого состава. Различают смолы холодного и горячего отверждения. Эпоксидная смола и отвердитель холодного типа используется чаще всего в быту, на производствах с малой мощностью и там, где не допускается термическая обработка. Для изготовления высокопрочных изделий, способных выдерживать сильные нагрузки, высокую температуру и активные химические вещества, применяют отверждающие компоненты горячего типа. При горячем отверждении формируется более густая сетка полимерных молекул. Разработаны эпоксиды и составы, которые застывают в условиях влажной среды и даже в морской воде.