Отвердители для эпоксидной смолы: техника безопасности, современные составы

Техника безопасности при процессе полимеризации

Основные требования совпадают с требованиями по работе с химическими веществами и так плотная защитная одежда и перчатки, на лицо обязательно одеваем респиратор, закрывающий нос и рот.

В случае попадания вещества на кожу — промыть большим количеством воды с мылом.

Производители полиэфирных смол выпускают средства для удаления полиэфирной смолы с кожи, При попадании вещества на кожу-обрабатываем средством, а затем смываем водой с мылом.

При попадании в глаза — промыть большим количеством воды и обратиться к врачу так как мы работаем с химическими средствами появляется необходимость исключения возгорания, но не применяем воду, а используем песок и огнетушитель.

Источник

Как правильно разводить?

Разведение клея требует максимальной осторожности, поэтому лучше заранее подготовить все необходимые инструменты и средства защиты. Резиновые перчатки и маска потребуются для защиты кожных покровов и дыхательных путей, ведь оба компонента являются чрезвычайно токсичными веществами

необходимы емкости для разведения компонентов и палочки для их смешивания

Резиновые перчатки и маска потребуются для защиты кожных покровов и дыхательных путей, ведь оба компонента являются чрезвычайно токсичными веществами. необходимы емкости для разведения компонентов и палочки для их смешивания.

Кроме того, помещение, в котором будет происходить работа, должно хорошо проветриваться.

В зависимости от состава эпоксидка может образовывать разные по жёсткости соединения. Для мягкой эластичной сцепки выпускается один вид состава, а для твёрдой совершенно иной. Поэтому приобретать компоненты и готовить клеящий состав необходимо, строго соблюдая пропорциональность, указанную производителем.

Обычно к флаконам со смолой и отвердителем прилагается инструкция, в которой всегда указывается, как правильно смешать компоненты, соблюдая при этом пропорциональность разведения.

Как правило, для приготовления клеящего состава требуется развести компоненты 10: 1 – на 10 частей смолы приходится 1 часть отвердителя.

Но производителями на сегодняшний день выпускаются разные составы, которые не всегда требуется разбавлять именно так, иногда для того, чтобы приготовить клеевой состав, требуется смешивать смолу и отвердитель в иной пропорции.

Пропорциональность разведения зависит от конкретного производителя:

В одном случае соотношение может быть 10: 4;
в другом – 10: 6;
а в третьем для достижения нужной консистенции нужно разбавить 4 части отвердителя в 6 частях смолы.

Пропорциональность разведения зависит не только от конкретного производителя, но и от даты выпуска смолы и отвердителя, условий хранения, температуры окружающей среды, и, конечно, от качества обоих продуктов.

Для отметки небольшого количества можно воспользоваться старым стержнем из-под ручки. Перед применением его тщательно промывают и наносят на поверхность отметки через равные промежутки.

Отмерять количество компонента можно с помощью и более удобного инструмента – шприца. На нем уже имеются отметки, не нужно самому их чертить, да и нанесены они намного точнее, чем собственноручно сделанные на стержне.

Для заливки отвердителя в шприц нужно просто убрать иглу и закачать его через поршень, а смолу поместить в него придётся несколько иным путём, ведь втянуть её через носик не получится – слишком вязкую она имеет консистенцию.

В шприце необходимо убрать иглу, вынуть поршень и заткнуть носик, и только после этого залить смолу через верхнюю часть.

Для того чтобы правильно замешать эпоксидку, нужно для начала каждый компонент подготовить к разведению. В ёмкость добавляется отмеренное количество вязкой прозрачной смолы и тщательно перемешивается.

Иногда эпоксидная смола перемешивается очень тяжело, поэтому для облегчения данного процесса её можно подогреть на водяной бане, достаточно 50-60 градусов.

Но стоит помнить, что повышение температуры не только облегчает перемешивание, но и ускоряет процесс полимеризации – достаточно всего лишь увеличить температуру смеси на 10?С, и реакция ускорится в 2-3 раза.

После подготовки компоненты необходимо соединить и размешать в чистой ёмкости, но делать это нужно не очень энергично, иначе не избежать появления пузырьков. Их присутствие в клее может испортить внешний вид заливаемых предметов, если состав используется в качестве заливки.

Для простого склеивания поверхностей количество пузырьков особого значения не имеет. Если в состав добавляются красители, то лучше использовать их в сухом виде, так как влага даже в минимальном количестве отрицательно сказывается на клеящем составе.

Подготовленный состав в течение первых минут отличается жидкой консистенцией, но по прошествии 10-15 минут начинает быстро густеть, а через 30 минут затвердевает.

Для продления времени работы с составом можно воспользоваться таким средством как ацетон – он увеличит срок действия клея до 1 часа. Для этого необходимо растворить всего лишь 1 часть данного вещества в составе с пропорцией 10: 1: 1.

Повышенная температура

Но даже и так реакция между этим веществами не заставляет себя ждать. Изотермичность этой реакции, то есть активное выделение тепла во время ее протекания, является важнейшим условием дальнейших превращений смолы, перехода ее агрегатного состояния из жидкого сначала в желеобразное, а затем и твердое.

Температура при активном взаимодействии этих веществ может иногда подниматься до 100°C и более градусов. Особенно это проявляется в больших массах разводимой отверждаемой полиэфирной композиции, будь то объемная отливка или слой напольного покрытия. В объемных отливках температура понимается выше всего, в площадных, напольных и им подобных не так высоко из-за большой площади охлаждения при контакте с воздухом.

Если же температура после смешивания предускоренной полиэфирной смолы с отвердителем становится выше критической, то в случае с объемной отливкой тару или форму с ней можно поместить в холодную воду. Но тогда пониженная температура снизит и скорость протекания реакции отверждения.

Температура нагрева выше комнатной наоборот, ускоряет реакции сначала желатинизации, а потом и отверждения. Отверждение проходит сначала резиноподобную фазу, когда застывающая масса прогибается при надавливании на нее, но потом сразу возвращается в исходное положение. Такая фаза наступает обычно через полтора-два часа после того, как в полиэфирку с предускорителем ввели отвердитель.

Для горячих процессов в качестве такого вещества лучше использовать 50% перекись бензоила на дибутилфталате. При вымешивании массы ее температура может повыситься до 100-130°C градусов, что гораздо выше температуры кипятка, поэтому производить такие действия нужно, максимально защитившись от возможных последствий. Если отвердителем работает раствор перекиси дикумила (C6H5C)CH3)2O2, (или кумила пироксида), температура может повысится и до 160°C градусов.

Изготовление смол

Полиэфиры — продукты нефтехимии, которые берут свое начало в ходе перегонки нефти. Производство начинается именно с нефтепереработки, в итоге выделяются такие компоненты: бензол, этилен, пропилен. Далее эти вещества подвергаются различным химическим реакциям для изготовления гликолей, многоосновных кислот, антигидридов. Ингредиенты соединяют и уваривают вместе, в результате получается базовая смола.

Получение готовой полиэфирки включает разведение базовой смолы растворителем — стиролом. Это вещество имеет высокую токсичность, в готовом продукте способен составлять до ½.

Указанный этап производства может быть конечным, и продукт поступает на реализацию. Но чаще всего схема переходит на второй этап, где в состав вводится ряд добавок в зависимости от назначения материала. Дополнительные компоненты обеспечат нужные свойства. Это могут быть пластификаторы, связующие добавки, пигменты (колеры) и т. д.

С момента окончания производства срок годности смеси ограничен. Дело в том, что после окончательной укомплектации начинается постепенная полимеризация материала или отверждение. Чем дольше хранится средство, тем хуже его качество. Для замедления полимеризации используют хранение в холодильниках.

Перед непосредственным нанесением смолы ее надо в определенных пропорциях разбавлять отвердителем, смешивать с активатором, катализатором, которые обеспечат нужную химическую реакцию с выделением тепла, поэтому масса обретет нужные характеристики — плотность, прочность, влагостойкость.

Производители выпускают однокомпонентные средства — к ним надо дополнительно покупать отвердители, двухкомпонентные материалы. Последние включают два флакона — смолу и отвердитель.

Для отверждения чистой полиэфирной смолы нужно 2 компонента: ускоритель и отвердитель.

Отвердитель — это по своей природе пероксид, т.е. очень активный реагент. Отвердитель даёт энергию для того, чтобы началась реакция отверждения смолы. А чтобы отвердитель отдал свою энергию, его надо разрушить. Это как раз и делает ускоритель. Ускоритель — это вещество, которое разрушает отвердитель, чтобы выделилась энергия, необходимая для отверждения смолы.

Важное замечание: никогда, никогда, никогда не смешивайте ускоритель и отвердитель непосредственно друг с другом! Выделяющейся энергии так много, что может произойти взрыв или случиться пожар! Поэтому сперва вводите в смолу ускоритель, тщательно перемешивайте, затем вводите отвердитель и снова тщательно перемешивайте. Вот как выглядит отверждение ненасыщенной полиэфирной смолы:

Вот как выглядит отверждение ненасыщенной полиэфирной смолы:

Схема отверждения полиэфирной смолы

Наиболее распространенным отвердителем является ПМЭК (пероксид метилэтилкетона), например марки Butanox M50 и Butanox M60.

Отливка отвержденной смолыЧто же касается ускорителей, то здесь наиболее часто встречаются органические растворы солей кобальта — так называемые нафтенаты и октоаты кобальта с концентрацией кобальта от 1 до 12 %. Чем выше концентрация кобальта, тем выше активность ускоритель. Обычно такие ускорители имеют насыщенный фиолетовый цвет, что и передаётся смоле, если в ней нет специальных добавок. Вот как на фото справа →

Думаю, с ускорителем и отвердителем понятно.

Отверждение эпоксидных смол

Для отверждения эпоксидных смол применяются соединения двух типов:

Кислые отвердители, к которым относятся различные дикарбоновые кислоты или их ангидриды (малеиновый ангидрид, фталевый ангидрид, метилтетрагидрофталевый ангидрид, эндикангидрид, додеценилянтарный ангидрид). Для отверждения эпоксидных смол этими отвердителями требуется повышенная температура 100–200 °С, поэтому данный вид отвердителей называется отвердителями горячего отверждения.
Аминные отвердители, к которым относятся различные амины (полиэтиленполиамин, гексаметилендиамин, метафенилен-диамин).

Отверждение аминами (кроме некоторых, как, например, триэтаноламин, дициандиамид) происходит при нормальной температуре или небольшом нагреве (70–80 °С). Поэтому эта группа называется отвердителями холодного отверждения.

Наиболее высокие физико-технические свойства композиции получаются при горячем отверждении. Свойства отвердителей приведены в таблице 2.

Таблица 2.
Отвердитель	Структурная формула	Внешний вид	Молекулярная масса	Плотность	Температура плавления, °С	Область применения
Малеиновый ангидрид		Белый кристаллический порошок	98,06	—	51—53	Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения
Фталевыи ангидрид		Чешуйки и порошок белого, бледно-желтого или бледно-розового цвета	148,11	—	130	Для изготовления заливочных компаундов горячего отверждения
Метилтетрагидрофталевый ангидрид		Белое кристаллическое вещество	166,09	—	64	Для изготовления пропиточных и заливочных компаундов горячего отверждения
Дициандиамид		Белый или светло-серый кристаллический порошок	84,08	—	201—204	Для изготовления эпоксидных клеев горячего отверждения
Триэтаноламин		Прозрачная вязкая жидкость от желтого до коричневого оттенка	149,19	1,1—1,2	—	Как ускоритель полимеризации компаундов горячего отверждения
Метафенилен-диамин		Бесцветные или слабоокрашенные кристаллы	108,14	—	63—64	Для изготовления пропиточных, заливочных и обмазочных компаундов холодного отверждения
Гексаметилендиамин	NH₂(CH₂)₆NH₂	Белый кристаллический порошок	116,2	—	39	Для изготовления компаундов холодного отверждения
Полиэтиленполиамин	NH₄(CH₂-CH₂-NH)_nH	Маслянистая жидкость от светло-желтого до темно-бурого	146	0,97—1,05	Температура кипения 277	Для изготовления компаундов холодного отверждения

Современные составы

Чем можно заменить описанные средства? Модифицированные отвердители лишены большинства недостатков традиционных, но цена их намного выше. Готовые изделия будут иметь более высокие прочностные свойства, так как смола полимеризируется полнее. Средства выступают как пластификаторы — в ряде случаев способны разбавлять и пластифицировать эпоксидку.

М-4

Отвердитель М 4 — аминный отвердитель модифицированного типа, жидкость с повышенной вязкостью, цвет — красно-коричневый. М4 нужно смешивать с эпоксидной смолой в объеме 20 – 25 % от основного материала. Вещество способно отверждать эпоксидку даже при температуре +2…+5 градусов — это не помешает получить изделие повышенной прочности.

Средство быстрого отверждения произведено на основе ПЭПА, усовершенствовано по составу и свойствам. Кроме холодного отверждения, при необходимости можно делать с М4 горячую полимеризацию. Время пластификации и желатинизации при комнатной температуре составит 30 – 50 минут, при более низких температурах увеличится.

Отвердитель 921

В серии 921 реализуется несколько разновидностей отвердителей — 921, 921 ОП, 921 Т. Это низковязкие средства, которые позволяют получить уникальные эпоксидные композиции с высокой стойкостью к повреждению, УФ-излучению.

Готовые изделия не будут выцветать от солнца, что могут обеспечить далеко не все отвердители. Чаще всего 921 используют для покрытия яхт и лодок, так как может накладываться слоем до 0,5 см толщиной. Продукт способен отвердить даже толстые слои эпоксидки — до 10 см. Для работы его надо смешать в объеме 45 – 55 % от массы смолы.

Отвердитель 620

УП-620 — средство с высокой активностью, может отверждать смолу даже в условиях повышенной влажности. Его добавляют в эпоксидку в малом объеме — всего 15 – 18 %, чего хватает для получения заливок холодной полимеризации.

Продукт используется в составе компаундов, связующих для пластика, наливного пола. Разрешено пользоваться отвердителем при температуре от +15 градусов. Полученные изделия отличаются высокой влагостойкостью.

Этал

Аминный отвердитель, нетоксичный, без едкого запаха. Предназначается для полимеризации эпоксидок и компаундов при любой влажности, температуре, начиная с -20 градусов. Представляет собой одно из самых современных средств, вкупе с эпоксидной смолой используется для таких целей:

антикоррозионное покрытие металла — труб, полов, крыш, емкостей;
ремонт металлических, пластиковых, стеклопластиковых изделий;
герметизация электротехнических изделий;
создание заливок и пропиток;
изготовление клеев, стойких к действию кислот, щелочей.

АФ-2

В основе средства — аминофенол. Представляет собой смешанный продукт — результат соединения фенола, формальдегида, амина. Отвердитель позволяет полимеризировать смолу холодным способом в самых неблагоприятных условиях — при высокой влажности и низкой температуре. Добавляется к смоле в количестве 20 – 25 %, при комнатной температуре отверждает ее за 24 часа.

Отвердители

В чистом виде эпоксидная смола не применяется. Ее использование по требуемому назначению возможно только после смешивания с отвердителем. Затвердитель является полноценным участником реакции при разведении эпоксидки. Именно благодаря добавлению отвердителя получается рабочий компаунд различной вязкости.

Вязкость готовой смеси зависит, в первую очередь, от страны производства используемых компонентов. Уменьшить или увеличить вязкость можно путем добавления большего количества отвердителя или ускорителя полимеризации. Однако, подобные вливания могут негативно сказаться на готовом изделии:

снижается прочность;
на ощупь ощущается липкость;
возможно появление трещин;
избыток компонента выступает на поверхности изделия.

К современным составам для работы на дому прилагается инструкция по применению и рекомендованным пропорциям. Наиболее распространено сочетание отвердителя и смолы 1:1, 1:2 или 1:10 соответственно.

Соотношение очень часто является другим. Задается производителем и излагается в инструкции по заливке смолы.

Для качественного рабочего состава требуется использование качественного же отвердителя. Наиболее известными бюджетными вариантами считаются отвердители марок ПЭПА и ТЭТА. Однако, в данном случае дешевле не значит лучше. Эти отвердители не отличаются к сырости и влаге, что влияет на итоговый результат.

Какие функции выполняет отвердитель для эпоксидной смолы?

Некоторая смола и краски не способны самостоятельно застывать, в таком случае применяется отвердитель. При этом происходит химическая реакция, и в результате смесь полимеризуется, а её структура становится стабильной.

Отвердитель служит не обычным катализатором, а полностью участвует в реакции. Он перемешивается со смолой, которая в результате полимеризуется. В итоге покрытая поверхность будет надежной и долговечной, но это зависит от правильного соотношения элементов. Если ингредиенты смешиваются в домашних условиях своими руками, то необходимо в точности придерживаться необходимого количества компонентов.

Отвердителями могут служить карбоновые кислоты, малеиновый и фталевый ангидриды, а также диамины. При соединении с такими элементами, которые являются отвердителями, смола будет иметь такие свойства:

обладает хорошими диэлектрическими показателями;
качественной адгезией с поверхностью, на которую нанесен состав;
высокой устойчивостью к влаге и химическим элементам;
не выделяет токсических веществ;
усадка при затвердении является минимальной;

Физические и химические аспекты процесса отверждения

Полиэфирные смолы в отличие от глифталевых и пентафталевых высыхают быстрее, происходит это благодаря разбавлению их отвердителями. Добавив их к компонентам полиэфирной смолы, запускают процесс полимеризации.

Данная лакокрасочная продукция отличается хорошей сочетаемостью с природными и искусственными видами пигментов. Первые варианты пигментов, которые можно добавлять в материал это кадмий, кобальт, хром, среди искусственных выделяются анилиновые красители. Смола представляет собой густую и вялотекущую консистенцию, и работать с ней в первоначальном виде сложно, для получения нужной консистенции разбавляют ее обычно стиролом, отличающиеся агрессивностью и ядовитостью, как минимум его вредно вдыхать.

В стирол при этом тоже добавляются другие компоненты, это эо октоат, либо нафтенат кобальта. Они отвечают за ускоряющие действие процесса полимеризации полиэфирной смолы, по этой причине подобное сочетание получило название предускоренная полиэфирная смола.

При этом разведение смолы пигментами не оказывает никакого влияния то, как быстро будет засыхать материал. Процесс уже будет запущен и будет протекать в своем темпе. При этом примерно через полгода-десять месяцев материал станет очень густым, и им нельзя будет пользоваться, это произойдет при температуре в помещении от +18 до +24 градусов. Как же после того, как она застынет, можно будет ее использовать?

Данная лакокрасочная продукция отличается хорошей сочетаемостью с природными и искусственными видами пигментов.

Устраняем причины и их последствия

При взаимодействии эпоксидной смолы и различных видов отвердителя можно получить разные вещества. Они различаются по степени прочности и эластичности. А также по мягкости и упругости. Комбинируя по-разному основное вещество и отвердитель, варьируют их концентрации, получают полимер с разными характеристиками.

Однако при любой комбинации составляющих компонентов перед нанесением на эпоксидную смолу последующих слоев требуется полное высыхание смолы. Не застывает состав по нескольким вероятным причинам. Следует детально разобраться в них, чтобы предотвратить сложности при использовании материала.

Ошибка в пропорции компонентов

Из-за недостаточного или избыточного количества отвердителя зачастую нарушается результат. Липкий и неокончательно затвердевший слой, который не «схватывается» больше суток, придется удалить. На невысохшую эпоксидную смолу последующие слои не наносятся.

Для получения идеального покрытия необходимо четко соблюдать пропорции. И увеличение либо недостаток любого из компонентов негативно сказывается на конечном результате.

При повторном нанесении состава следует проверить соотношение отвердителя и эпоксидной смолы. Лучше не добавлять лишний отвердитель в уже готовый раствор. Правильнее приготовить состав по указанным в инструкции пропорциям.

Неправильно выбранный температурный режим

Застывание смеси происходит при комнатной температуре. Однако сохнуть полученное покрытие будет быстрее, если увеличить температуру окружающей среды. От этого фактора во многом зависит результативность «схватывания» эпоксидной смолы.

При прохладной погоде увеличивается время прохождения реакции полимеризации. Что влечет за собой увеличение сроков застывания состава. При снижении температуры окружающей среды на 10°С время полимеризации увеличивается на 10-15 часов.

Что следует предпринять? Ниже приведенные советы помогут сохранить нужную скорость застывания:

отвердение будет проходить быстрее, если поддерживать температуру. При необходимости – за счет внешнего источника;
если температуру на должном уровне поддерживать не удается либо сложно, можно изначально применять для приготовления смеси отвердитель, предназначенный для работы при низких температурах.

Согласно мнению тех, кто использует эпоксидную смолу, существуют лучшие марки. Для определенных условий лучше выбирать подходящий вариант вещества. Лучшими отечественными марками отвердителей, «работающих» при низких температурах, следует считать АФ-2. А медленным лучшим отвердителем считается марка ДТБ-2.

Эпоксидная смола и отвердитель не тщательно перемешиваются

Наиболее часто совершаемая ошибка, которая влечет за собой снижение скорости затвердевания состава, – недостаточное перемешивание компонентов. Причина отсутствия быстрого застывания эпоксидной смолы – в не слишком длительном и тщательном смешивании. А происходит это вследствие неполной реакции полимеризации. Ведь именно в результате этого форма жидкого вещества меняется: смола дает прочный и красивый твердый слой, перестает быть липкой.

Чтобы сделать равномерный состав, необходимо смешать в правильных количествах смесь. Эпоксидную смолу и выбранный вид отвердителя перемешивать необходимо тщательно. Проводить перемешивание нужно до полной однородности состава. Не должно оставаться мест в полученном растворе, где будет явное преобладание одного из компонентов.

Если в состав планируется введение добавок или наполнителей (например, силиконовый наполнитель, улучшающий конечный результат), применять их следует лишь после тщательного перемешивания смеси.

Исправить положение можно лишь удалением неудачного слоя. Составляется новая смесь. А компоненты ее тщательно вымешиваются и наносятся на подготовленную поверхность.

Неправильный подбор компонентов

Для каждого вида эпоксидной смолы лучше применять свой отвердитель. Это позволит исключить риск длительного застывания состава. А также улучшает свойства полученного покрытия. То же касается и катализатора полиэфирной смолы. Он должен подбираться в соответствии с видом эпоксидки.

При учете перечисленные факторов при составлении смеси на основе эпоксидной смолы получается качественное покрытие. Сохнет оно при благоприятных условиях не больше одних суток.