Полиэфирная и эпоксидная смола, их отличие. Ненасыщенные полиэфирные смолы в судостроении

- полиэфирные смолы общего назначения получают этерификацией пропиленгликоля смесью фталевого и малеинового ангидридов. Соотношение фталевого и малеинового ангидридов может колебаться от 2:1 до 1:2. Полученную полиэфирную алкидную смолу смешивают со стиролом в соотношении 2:1. Смолы этого типа имеют широкую область применения: они используются для изготовления поддонов, лодок, деталей душевых стоек, плавательных бассейнов и цистерн для воды.

- эластичные полиэфирные смолы вместо фталевого ангидрида используются линейные двухосновные кислоты (адипиновую или себациновую). Образуется более эластичная и мягкая ненасыщенная полиэфирная смола. Используемые диэтилен- или дипропиленгликоли взамен пропиленгликоля также придают смолам эластичность. Добавление таких полиэфирных смол к жестким смолам общего назначения уменьшает их хрупкость и упрощает переработку. Этот эффект используется в производстве литых полиэфирных пуговиц. Такие смолы часто используют для декоративного литья в мебельной промышленности и при изготовлении рам для картин. Для этого в эластичные смолы вводят целлюлозные наполнители (например, растертую ореховую скорлупу) и отливают их в формы из силиконовой резины. Прекрасное воспроизведение резьбы по дереву может быть достигнуто при использовании форм из силиконовой резины, отлитых непосредственно по оригинальной резьбе.

- упругие полиэфирные смолы занимают промежуточное положение между жесткими смолами общего назначения и эластичными. Их используют для изготовления изделий, устойчивых к ударным нагрузкам, например игральных шаров, защитных шлемов, ограждений, деталей автомобилей и самолетов. Для получения таких смол вместо фталевого ангидрида используют изофталевую кислоту. Процесс ведут в несколько стадий. Сначала реакцией изофталевой кислоты с гликолем получают полиэфирную смолу с низким кислотным числом. Затем добавляют малеи-новый ангидрид и продолжают этерификацию. В результате получают полиэфирные цепи с преимущественным расположением ненасыщенных фрагментов на концах молекул или между блоками, состоящими из гликоль-изофталевого полимера

- полиэфирные смолы с малой усадкой при формовании армированного стекловолокном полиэфира различие в усадке между смолой и стекловолокном приводит к появлению раковин на поверхности изделия. Использование полиэфирных смол с малой усадкой ослабляет этот эффект, и полученные таким образом литые изделия не требуют дополнительного шлифования перед окрашиванием, что является преимуществом при изготовлении деталей автомобилей и бытовых электроприборов. Полиэфирные смолы с малой усадкой включают в себя термопластичные компоненты (полистирол или полиметилметакрилат), которые только частично растворяются в исходной композиции. При отверждении, сопровождаемом изменением фазового состояния системы, происходит образование микропустот, компенсирующих обычную усадку полимерной смолы.

- полиэфирные смолы, устойчивые к атмосферным воздействиям, не должны желтеть при воздействии солнечных лучей, для чего в его состав вводят поглотители ультрафиолетового излучения. Стирол может быть заменен метилметакрилатом, но только частично, ибо метилметакрилат плохо взаимодействует с двойными связями фумаровой кислоты, входящей в состав полиэфирной смолы. Смолы этого типа используют при изготовлении покрытий, наружных панелей и крыш фонарей.

- химически стойкие полиэфирные смолы сложноэфирные группы легко гидролизуются щелочами, вследствие чего неустойчивость полиэфирных смол к щелочам является их принципиальным недостатком. Увеличение углеродного скелета исходного гликоля приводит к уменьшению доли эфирных связей в смоле. Так, смолы, содержащие «бисгликоль» (продукт взаимодействия бисфенола А с окисью пропилена) или гидрированный бисфенол имеют значительно меньшее число эфирных связей, чем соответствующая смола общего назначения. Такие смолы используют в производстве деталей химического оборудования - вытяжных колпаков или шкафов, корпусов химических реакторов и емкостей, а также трубопроводов.

- огнестойкие полиэфирные смолы увеличение устойчивости смолы к воспламенению и горению достигается при использовании вместо фталевого ангидрида галогенированных двухосновных кислот, например тетрафторфталевой, тетрабромфталевой и «хлорэндиковой». Дальнейшее повышение огнестойкости достигается введением в смолу различных ингибиторов горения, таких, как эфиры фосфорной кислоты и окись сурьмы. Огнестойкие полиэфирные смолы используются при производстве вытяжных колпаков, деталей электрического оборудования, строительных панелей, а также для изготовления корпусов некоторых видов военно-морских судов.

- смолы специального назначения . Например, использование триаллилизоцианурата вместо стирола значительно улучшает теплостойкость смол. Специальные смолы могут быть получены отверждением с помощью УФ-излучения, для чего в них вводят такие светочувствительные агенты, как бензоин или его простые эфиры.

Эпоксидные смолы - олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространенные эпоксидные смолы - продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего - с бисфенолом А.

n может достигать 25, но чаще всего встречаются эпоксидные смолы с количеством эпоксидных групп меньше 10. Чем больше степень полимеризации, тем гуще смола. Чем меньше номер, указанный на смоле, тем больше эпоксидных групп в составе смолы.

Особенности эпоксидных полимеров:

ü возможность получения их в жидком и твёрдом состоянии,

ü отсутствие летучих веществ при отверждении,

ü способность отверждаться в широком температурном интервале,

ü незначительная усадка,

ü нетоксичность в отверждённом состоянии,

ü высокие значениями адгезионной и когезионной прочности,

ü химическая стойкость.

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 (эпоксидирование). Ценные сорта эпоксидных смол получают каталитическим окислением непредельных соединений.

Для применения смолы нужен отвердитель. Отвердителем может быть полифункциональный амин или ангидрид, иногда кислоты. Также применяют катализаторы отверждения. После смешения с отвердителем эпоксидная смола может быть отверждена - переведена в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. Отвердители бывают двух видов: холодного отверждения и горячего отверждения. Если это полиэтиленполиамин (ПЭПА), то смола отвердеет за сутки при комнатной температуре. Ангидридные отвердители требуют 10 часов времени и нагрева до 180 °С в термокамере.

Реакция отверждения ЭС - экзотермическая. Скорость, с которой смола отверждается, зависит от температуры смеси. Чем выше температура, тем быстрее реакция. Скорость ее удваивается при повышении температуры на 10° С и наоборот. Все возможности повлиять на скорость отверджения сводятся к этому основному правилу. Время полимеризации помимо температуры зависит и от отношения площади к массе смолы. К примеру, если 100 г смеси смолы с отвердителем обращаются в твердое состояние за 15 минут при исходной температуре в 25°С, то эти 100 г, равномерно размазанные по площади в 1 м2, полимеризуются более чем за два часа.

Для того чтобы эпоксидная смола вместе с отвердителем в отвержденном состоянии была более пластична и не ломалась (не трескалась) нужнодо бавлять пластификаторы. Они также как и отвердители бывают разные, но все нацелены на то, чтобы придать смоле пластичные свойства. Наиболее часто используемым пластификатором является дибутилфталат.

Таблица - Некоторые свойства не модифицированных и не наполненных диановых эпоксидных смол.

Наименование характеристики	Значение
Плотность при 20 °С, г/см 3	1,16÷1,25
Температура стеклования, °С	60÷180
Теплопроводность, Вт/(м×К)	0,17÷0,19
Удельная теплоёмкость, кДж/(кг К)	0,8÷1,2
Температурный коэф-т линейного расширения, °С -1	(45÷65) 10 -6
Теплостойкость по мартенсу, °С	55÷170
Водопоглощение за 24 ч, %	0,01÷0,1
Прочность, МН/м 2 при растяжении	40÷90
Модуль упругости (при кратковременном действии напряжения), ГН/ м 2	2,5÷3,5
Ударная вязкость, кДж/м 2	5÷25
Относительное удлинение, %	0,5÷6
Диэлектрическая проницаемость при 20°С и 1 МГц	3,5÷5
Удельное объёмное электрическое сопротивление при 20°С, Ом см	10 14 ÷10 16
Тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С и 1 МГц	0,01÷0,03
Электрическая прочность при 20°С, МВ/м	15÷35
Влагопроницаемость, кг/(см сек н/м 2)	2,1 10 -16
Коэфф. диффузии воды, см 2 /ч	10 -5 ÷10 -6

Эпоксидно-диановые смолы марок ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-10 и ЭД-8, используемые в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков. Растворы эпоксидных смол марок ЭД-20, ЭД-16, Э-40 и Э-40Р в различных растворителях используются для изготовления эмалей, лаков, шпатлевок и в качестве полуфабриката для производства других эпоксидных смол, заливочных композиций и клеев.

Эпоксидные смолы, модифицированные пластификаторами - смолы марок К-153, К-115, К-168, К-176, К-201, К-293, УП-5-132 и КДЖ-5-20 используются для пропитки, заливки, обволакивания и герметизации деталей и в качестве клеев, электроизоляционных заливочных композиций, изоляционных и защитных покрытий, связующих для стеклопластиков. Композиция марки К-02Т используется для пропитки многослойных намоточных изделий с целью их цементации, повышения влагостойкости и электроизоляционных свойств.

Модифицированные эпоксидные смолы марки ЭПОФОМ используются на различных промышленных и гражданских объектах в качестве антикоррозионных покрытий для защиты металлических и бетонных строительных конструкций и емкостного оборудования от воздействия химически агрессивных сред (особенно кислот, щелочей, нефтепродуктов, промышленных и канализационных стоков), атмосферных осадков и повышенной влажности. Эти смолы также применяются для устройства гидроизоляции и монолитных наливных покрытий бетонных полов, грунтовки и нанесения отделочного слоя. На основе смолы марки ЭПОФОМ получают заливочные и пропиточные композиции с высоким содержанием армирующих тканей и наполнителей, композиционные материалы и износостойкие покрытия. ЭПОФОМ применяется в качестве пропиточной составляющей рукавного материала для ремонта и восстановления трубопроводов канализационных сетей, напорных сетей холодного и горячего водоснабжения без их демонтажа и извлечения труб из грунта (бестраншейным методом).

Композиции марки ЭЗП используются для покрытия емкостей-хранилищ вина, молока и других жидких пищевых продуктов, а также различных видов жидкого топлива (бензина, керосина, мазута и др.).

Фенолоформальдегидные смолы. В 1909 Бэкеланд сообщил о полученном им материале, который он назвал бакелитом. Эта фенолформальдегидная смола была первым синтетическим реактопластом-пластиком, не размягчавшимся при высокой температуре. Проведя реакцию конденсации формальдегида и фенола, он получил полимер, для которого не мог найти растворителя.

Фенолоформальдегидные смолы представляют собой продукты поликонденсации фенолов или его гомологов (крезолов, ксиленолов) с формальдегидом. В зависимости от соотношения реагирующих веществ и природы катализатора образуются термопластичные (новолаки) или термореактивные (резолы) смолы. Новолачные смолы - преимущественно линейные олигомеры, в молекулах которых фенольные ядра соединены метиленовыми мостиками и почти не содержат метилольных групп (-СН 2 ОН).

Резольные смолы - смесь линейных и разветвленных олигомеров содержащих большое число метилольных групп, способных к дальнейшим превращениям.

Особенности ФФС:

ü по природе - твердые, вязкие вещества, которые поступают на производство в виде порошка;

ü для использования в качестве матрицы плавят, либо растворяют в спиртовом растворителе;

ü механизм отверждения резольных смол состоит из 3-х стадий. На стадии А смола (резол) по физическим свойствам аналогична новолакам, т.к. растворяется и плавится, на стадии В смола (резитол) способна размягчаться при нагревании и набухать в растворителях, на стадии С смола (резит) не плавится и не растворяется;

ü для отверждения новолачных смол необходим отвердитель (обычно вводят уротропин, 6-14% от массы смолы);

ü легко модифицируются и сами модифицируют.

Фенольная смола сначала использовалась как легко формующийся высококачественный изолятор, защищающий от воздействия высоких температур и электрического тока, а затем стала главным материалом стиля Art Deco. Практически первый коммерческий продукт, полученный методом прессования бакелита - торцы каркаса катушки высокого напряжения Фенолоформальдегидная смола (ФФС) производится промышленностью с 1912 г. В России производство литых резитов под наименованием карболит было организованно в 1912÷1914 гг.

Фенолоформальдегидные связующие отверждаются при температурах 160-200°С с применением значительного давления порядка 30-40 МПа и выше. Получаемые в результате полимеры стабильны при длительном нагревании до 200°С, а в течение ограниченного времени способны противостоять действию и более высоких температур несколько суток при температурах 200-250°С, несколько часов при 250-500°С, несколько минут при температурах 500-1000°С. Разложение начинается при температуре около 3000°С.

К недостаткам фенолоформальдегидных смол можно отнести их хрупкость и большую объемную усадку (15-25%) при отверждении, связанную с выделением большого количества летучих веществ. С целью получения материала с малой пористостью необходимо при формовании применять высокие давления.

Смолы фенолоформальдегидные марок СФЖ-3027Б, СФЖ-3027В, СФЖ-3027С и СФЖ-3027Д предназначены для производства теплоизоляционных изделий на основе минеральной ваты, стекловолокна и для других целей. Смола фенолоформальдегидная марки СФЖ-3027С предназначена для производства пенопласта марки ФСП.

На основе ФФС изготавливают разнообразные пластические массы, называемые фенопластами. В состав большинства из них, кроме связующего (смолы), входят и другие компоненты (наполнители, пластификаторы, и др). Они перерабатываются в изделия главным образом методом прессования. Прессматериалы можно готовить на основе как новолачных, так и резольных смол. В зависимости от применяемого наполнителя и степени измельчения все прессматериалы разделяются на четыре типа: порошковые (пресспорошки), волокнистые, крошкообразные и слоистые.

Обозначение пресспорошков чаще всего складывается из буквы К, обозначающей слово композиция, номер смолы, на основе которой изготавливается данный прессматериал, и числа, соответствующего номеру наполнителя. Все пресспорошки по назначению могут быть разделены на три большие группы:

Порошки для технических и бытовых изделий (К-15-2, К-18-2, К-19-2, К-20-2, К-118-2, К-15-25, К-17-25 и т. д.) изготавливаются на основе новолачных смол. Изделия из них не должны подвергаться значительным механическим нагрузкам, действию тока высокого напряжения (более 10 кВ) и температуры выше 160°С.

Порошки для электроизоляционных изделий (К-21 -22, К211 -2, К-211-3, К-211 -4, К-220-21, К-211-34, К-214-2 и т. д.) изготавливаются в большинстве случаев на основе резольных смол. Изделия выдерживают действие тока напряжением до 20 кВ при температуре до 200°С.

Порошки для изделий специального назначения обладают повышенной во до- и теплостойкостью (К-18-42, К-18-53, К-214-42, и др.), повышенной химической стойкостью (К-17-23. К-17-36, К-17-81, К-18-81 и др.), повышенной прочностью на удар (ФКП-1, ФКПМ-10 и др.) и т. п.

Волокнистые прессматериалы готовятся на основе резольных смол и волокнистого наполнителя, применение которого позволяет повысит некоторые механические свойства пластиков, главным образом удельную ударную вязкость.

Волокниты - прессматериалы на основе наполнителя - хлопковой целлюлозы. В настоящее время изготовляют три вида волокнита: волокнит, высокопрочный волокнит и корд волокнит. На основе асбеста и резольной смолы выпускаются прессматериалы марок К-6, К-6-Б (предназначены для изготовления коллекторов) и К-Ф-3, К-Ф-З-М (для тормозных колодок). Прессматериалы, содержащие стеклянное волокно, называются стекловолокнитом. Он обладает более высокой механической прочностью, водо- и теплостойкостью, чем другие волокнистые прессматериалы.

Крошкообразные прессматериалы изготавливаются из резольной смолы и кусков (крошки) различных тканей, бумаги, древесного шпона. Они обладают повышенной удельной ударной вязкостью.

Слоистые прессматериалы выпускаются в виде больших листов, плит, труб, стержней и фасонных изделий. В зависимости от рода наполнителя (основы) листовые слоистые пластики выпускаются следующих видов: текстолит - на хлопчатобумажной ткани, стеклотекстолит - на стеклянной ткани, асботекстолит - на асбестовой ткани, гетинакс - на бумаге, древесно-слоистые пластики - на древесном шпоне.

Некоторые свойства покрытий на обнове полиэфирных смол обычного типа, а также покрытий на основе нитроцеллюлозного и мочевино-формальдегидного лаков приведены в табл. 122 Г Из этих данных со всей очевидностью следует, что полированные покрытия из полиэфирных смол имеют ряд преимуществ по сравнению с другими материалами.

Они характеризуются исключительно высоким блеском, прозрачностью, отличным внешним видом, стойкостью к действию воды, растворителей и многих других химических реагентов. Кроме того, полиэфирные покрытия стойки к действию пламени тлеющих сигарет и характеризуются отличной морозостойкостью и повышенной абразивной стойкостью.

Для получения высококачественного покрытия из полиэфирных лаков достаточно нанесения одного слоя, в то время как нитроцеллюлозные и многие другие лаки приходится наносить в два или три приема. Пленки из полиэфирных смол стойки к действию ударных нагрузок.

К недостаткам покрытий из полиэфирных лаков следует отнести трудность удаления покрытия в случае, если необходимо нанести новое. Кроме того, хотя полиэфирные покрытия стойки к царапанию, царапины на них более заметны, чем на нитроцеллюлозных пленках.

Свойства покрытий различных типов

Показатель
	нитроцеллюлозный	мочевино-форм-. альдегидный	полиэфирный
Стойкость к действию растворителей			Очень хорошая
Стойкость к царапанию
Стойкость к загрязнению	Отличная	Отличная	Очень хорошая
Стабильность цвета.	Отличная	Очень хорошая
Влагостойкость.	Очень хорошая	Отличная	Очень хорошая
Прозрачность	Очень хорошая	Отличная	Очень хорошая
		Отличный	Очень хороший
Химическая стойкость	Отличная		Очень хорошая
Огнестойкость			Отличная
Теплостойкость
Толщина покрытия, наносимого в один прием, мм
Стоимость 1 м покрытия в один слой, центы

Как уже отмечалось, иногда при производстве мебели не стремятся достигнуть высокого блеска, характерного для полиэфирных покрытий.

Переработка полиэфирных лаков затруднена вследствие необходимости применения двухкомпонентных систем, а также из-за ингибирования процесса их отверждения кислородом воздуха. Последний недостаток в настоящее время преодолен благодаря разработке специальных приемов.

Известно, что поверхностный слой покрытия, полученного в присутствии воздуха из полиэфирной смолы обычного типа, остается неотвержденным в течение длительного времени. Если же отверждение пленки проводят не на воздухе, а, например, в атмосфере азота, ингибирования процесса кислородом воздуха не происходит и покрытие отверждается полностью.

При получении слоистых пластиков или отливок ингибирование кислородом не играет существенной роли, так как поверхность, контактирующая с воздухом, относительно невелика по сравнению с объемом изделия. Обычно при этом отверждение сопровождается значительным выделением тепла, которое способствует образованию дополнительного количества свободных радикалов..

Высыхание полиэфирных смол в пленках (когда отношение поверхности к объему очень велико) протекает практически без повышения температуры в массе, так каж теплота реакции в этом случае быстро рассеивается и образования свободных радикалов вследствие разогрева не происходит.

Свободные радикалы, образующиеся в результате распада перекисей или гидроперекисей, инициируют реакцию сополимеризации фумаратов или малеинатов с мономером, например стиролом. Свободные радикалы реагируют со стиролом и фумаратными (или малеинат-ными) группами полиэфира, причем образуются свободные радикалы по следующим схемам:

В присутствии кислорода радикалы, возникающие при распаде перекисей, взаимодействуют преимуще-

Эта реакция протекает чрезвычайно быстро®. Таким образом, в поверхностном слое растворов ненасыщенных полиэфиров в стироле концентрация активных свободных радикалов в присутствии воздуха снижается с большой скоростью, что сильно замедляет инициирование сополимеризации.

Было показано, что при полимеризации стирола при 50°С реакционная способность свободных радикалов, образовавшихся из перекисей, в реакциях с кислородом в 1-20 миллионов раз больше, чем в реакциях со стиролом.

Вероятно, наиболее важным шагом в развитии производства полиэфирных лаков было изобретение способов устранения ингибирующего действия кислорода на процесс отверждения путем химической модификации полиэфиров. В настоящее время известны следующие методы получения полиэфирных лаков, высыхание которых не подвержено ингибирующему действию кислорода воздуха:.

а) модификация кислотных реагентов, используемых при синтезе полиэфиров;.

б) модификация спиртовых реагентов;.

в) модификация сшивающих агентов (мономеров);.

г) введение полимеров, способных взаимодействовать с полиэфирными смолами;.

д) применение высыхающих масел;.

е) применение полиэфиров с высокой температурой размягчения;.

ж) введение в смолы восков или других всплывающих добавок;.

з) защита поверхности покрытия полиэфирными пленками;.

и) горячая сушка.

Модификация кислотных реагентов.

Недавно организовано промышленное производство полиэфирных лаков на основе тетрагидрофталевого ангидрида ’’. Эти лаки образуют нелипкие пленки, хорошо высыхающие на воздухе и обладающие твердостью, жесткостью и прекрасным блеском. В табл. 123 приведены типичные рецептуры и свойства полиэфиров, синтезированных с использованием тетрагидрофталевого ангидрида.

ТАБЛИЦА 123.

Рецептуры полиэфиров, модифицированных тетрагидрофтаЛевым ангидридом, и свойства смол на их основе

Исходные реагенты	Состав, моль
Тетрагидрофталевый ангид--рйд.... ......
Фумаровая кислота....
Малеиновый ангидрид. .
Диэтиленгликоль.....
1,2-Пропиленгликоль. . .
Дипропиленгликоль....
Полигликоль Е-200 ....

Свойства смол

Кислотное число, мг КОН/г.......
Степень этерификации, %
Вязкость по Гарднеру при 20° С..........
Цветность по Гарднеру. .
Плотность при 25° С, г
Стойкость к царапанию, г

Из полиэфирных смол такого типа, в рецептуру которых вводили глицерин, трис-(2-карбоксиэтил)-изоци-анурат или некоторое количество яблочной кислоты, получали пленки. В табл. 124 показано влияние перечисленных реагентов (модификаторов) на твердость пленок, изготовленных при 25° С и 50%-ной относительной влажности в присутствии 1,5% (по весу) 60%-ного раствора перекиси метилэтилкетона и 0,021% кобальта, введенного в составе нафтената кобальта.

ТАБЛИЦА 124.

Твердость по Сварду - Рокеру пленок на основе тетрагидрофталатов, синтезированных с различными добавками

Из данных табл. 124 следует, что твердость покрытий на основе полиэфиров, содержащих звенья трис-(2-карбоксиэтил)-изоцианурата, выше, чем в случае применения смол двух других типов.

Очевидно, что все эти модификаторы увеличивают активность полиэфира в реакциях образования трехмерной сетки. В литературе имеются сведения о том, что применение глицерина при синтезе тетрагидрофталатов является весьма перспективным.

Покрытия по стали, полученные из трех названных смол, весьма эластичны; при использовании полиэфиров, модифицированных глицерином и трис-(2-карб-оксиэтил)-изоциануратом, гибкость покрытий по алюминию недостаточна, в то время как покрытия из смолы третьей рецептуры отличаются хорошей эластичностью. Пленки из нее также превосходят остальные по стойкости к удару.

Было установлено, что изменение соотношения полиэфира и стирола или количества и состава инициатора и ускорителя не оказывает существенного влияния на свойства покрытий.

Напротив, значительные различия в свойствах покрытий наблюдаются при замене в рецептуре полиэфира.

диэтиленгликоля 1,2-пропиленгликолем или дипропилен-гликолем (см. табл. 123) . Большое влияние оказывает также изменение соотношения фумаровой и тетрагидро-фталевой кислот. Так, стойкость пленок к царапанью возрастает с увеличением данного соотношения и уменьшается при введении пропилен- и дипропиленгликоля в состав исходного полиэфира.

Поскольку реакционная способность тетрагидрофта-левого ангидрида в реакциях с гликолем выше, чем у фталевого ангидрида, процесс поликонденсации можно проводить при пониженных температурах. Пленки из полиэфиров, модифицированных тетрагидрофталевым ангидридом, отличаются большей твердостью и блеском, чем пленки на основе фталатов.

Как уже упоминалось, в патентной литературе приводятся данные о модификации свойств тетрагидрофта-латов путем введения в рецептуру полиэфира глицерина, яблочной кислоты или трис-(2-карбоксиэтил)-изоциану-рата (табл. 125) .

ТАБЛИЦА 125.

Рецептуры тетрагидрофталатов с добавками модификаторов и свойства смол на их основе

Исходные реагенты	Состав, моль
Тетрагидрофталевый ангидрид
Фумаровая кислота
Диэтиленгликоль
Г лицерин
Яблочная кислота
Трис-(2-карбоксиэтил)-изоцианурат
Свойства
Кислотное число, мг КОН/г
Степень этерификации, %
Вязкость по Гарднеру-Хольту при 25° С
Плотность при 25° С, гсм
Цветность по Гарднеру
Максимальная совместимость со стиролом, %

Во всех трех рецептурах, приведенных в. таблице, молярное соотношение тетрагидрофталевого ангидрида и фумаровой кислоты составляло 1:1. Кислотные модификаторы вводили в количестве, соответствующем 0,5 г-экв карбоксильных групп, а общее соотношение карбоксильных и гидроксильных групп равнялось 1: 1,05. Из синтезированных полиэфиров приготовляли 50%-ные растворы в стироле и получали пленки в присутствии 1,5% раствора (60%-ного) перекиси метилэтилкетона и 0,021% кобальта, вводимого в виде -нафтената кобальта.

Все эти пленки выдержали испытания на стойкость к царапанию в течение 30 суток. Во всех случаях стойкость пленок к царапанию со временем возрастала. Положительное влияние оказывала также термообработка при 50° С; при этом достигалась высокая стойкость покрытий.

Рис. 42. Влияние соотношения кислотных реагентов в рецептуре полиэфира на стойкость к царапанию пленок из отвержденных смол. Цифры на кривых - содержание стирола в исходных растворах.

Было обнаружено, что стойкость покрытий к царапанию повышается с увеличением плотности сшивки смол (рис. 42). Как видно из рисунка, в исследованных пределах отвержденные продукты на основе более концентрированных стирольных растворов имеют лучшую стойкость.

Липкость покрытий из полиэфиров высокой степени ненасыщенности (с большим содержанием фумаровой кислоты) исчезает быстрее, чем при применении продуктов малой степени ненасыщенности, хотя для полиэфиров, модифицированных тетрагидрофталевым ангидридом, во всех случаях на воздухе характерно образование нелипких пленок.

Необходимо отметить, что такие покрытия не всегда имеют удовлетворительную твердость и стойкость к царапанию (табл. 126). Так, пленки, полученные с использованием полиэфиров диэтиленгликоля, отличаются лучшей твердостью и стойкостью к царапанию, чем покрытия на основе полиэфиров 1,2-пропиленгликоля. Замена диэтиленгликоля 1,3-бутилен-, 1,4-бутилен- и нео-пентилгликолем, 2-метил-2-этил-1,3-пентандиолом или гидрированным бисфенолом А приводит к устранению поверхностной липкости, но ухудшает стойкость пленок к царапанию.

ТАБЛИЦА 126.

Поверхностные свойства покрытий из полиэфирных смол, модифицированных тетрагидрофталевым ангидридом

Как уже отмечалось, стойкость к царапанию пленок, полученных из растворов тетрагидрофталатов, возрастает со временем и становится постоянной лишь через 12-16 суток после их нанесения. Максимальные показатели твердости по Сварду-Рокеру обычно достигаются через неделю после нанесения пленки.

Покрытия на основе тетрагидрофталатов превосходят по стойкости к царапанию и ударным нагрузкам покрытия, изготовленные с применением полиэфирных смол промышленного типа, не содержащих воскоподобных добавок. Однако они уступают им в твердости.

Модификация спиртовых реагентов.

На ранних стадиях исследования для получения так называемых «неингибируемых» лаков было предложено использовать диолы специального типа, например эндо-метиленциклогексил-бис-метандиол (продукт реакции Дильса-Альдера) или 4,4- (диоксидициклогексил) -алка-ны. Эти соединения применяли для частичной или полной замены гликолей обычного типа. Так как покрытия на основе таких полиэфиров оказались недостаточно твердыми и стойкими к царапанию и действию раство-.

рителей, они не нашли промышленного применения. Значительно позднее в ФРГ и США одновременно было установлено, что введение в полиэфиры остатков p-ненасыщенных простых эфиров приводит к заметному снижению ингибирующего действия кислорода воздуха на процесс отверждения полиэфирных смол.

Следствием этого открытия было использование для данной цели ряда р, у-алкениловых простых эфиров одно-или^многоатомных спиртов-. Было найдено, что при частичной замене (в рецептуре полиэфира) обычных гликолей а-аллиловым эфиром глицерина образуются продукты, на основе которых можно получать твердые и стойкие к царапанию покрытия.

Наличие аллильной группы в составе полиэфира само по себе не предотвращает ингибирующего действия атмосферного кислорода на процесс отверждения. Для придания полиэфирам неингибируемости необходимо, чтобы аллиловая группа была связана с кислородным атомом, образующим простую эфирную связь.

Аналогичный эффект оказывают остатки простых эфиров бензилового спирта. Такая аналогия поняДна, если рассмотреть структуру этих соединений:.

Вскоре было обнаружено, что отверждение полиэфиров, синтезированных из полиалкиленгликолей, также не ингибируется кислородом воздуха. Покрытия, полученные на основе полиэфиров такого типа (в качестве ненасыщенного реагента использовали фумаровую кислоту), отличались прочностью, эластичностью и стойкостью к царапанию.

Таким образом, наличие простой эфирной группы в молекулах полиэфиров обусловливает получение «неин-гибируемых» лаков. В 1962 г. было опубликовано сообщение о полиэфирах, синтезированных с использованием диаллилового эфира триметилолпропана. Полиэфир получали конденсацией 214 вес. ч. диаллилового эфира триметилолпропана с 74 вес. ч. фталевого ангидрида до достижения кислотного числа 24. Вязкий при комнатной температуре продукт растворяли в ксилоле, после чего добавляли в раствор 0,03% кобальтового сиккатива. Затем испытывали способность раствора к высыханию, используя прибор В. К. Drying Recorder (толщина слоя лака - 0,038 мм). Результаты испытаний приведены в табл. 127.

ТАБЛИЦА 127

Пленки, полученные описанным выше способом, отличаются хорошей стойкостью к воздействию тепла и ультрафиолетового облучения, стойкостью к действию парафинового масла и хорошими электроизоляционными свойствами. В отсутствие кобальтового сиккатива такие пленки не высыхают в течение длительного времени.

Недавно получен патент на способ получения высыхающих на воздухе полиэфиров на основе алифатических спиртов, содержащих в цепи 2-7 простых эфирных групп. В качестве таких спиртовых реагентов используют триэтилен-, тетраэтилен- пентаэтилен-, гексаэтилен- и пентабутиленгликоль. Описано также применение продуктов присоединения окисей этилена или пропилена к упомянутым выше гликолям (молярное соотношение окись: гликоль составляет от 2: 1 до 5:1).

смешивают 100 вес. ч. полученного раствора с 4 вес. ч. 50%-ной пасты перекиси циклогексанона и 4 вес. ч. 10%-ного раствора нафтената кобальта и отливают пленку. Отверждение пленки начинается через 8 мин и сопровождается сильным экзотермическим эффектом.

Тонкие покрытия полностью отверждаются за 6 ч их можно с успехом полировать через 8 ч после нанесения лака. Образовавшиеся пленки эластичны и стойки к царапанию. Если такой лак нанести на дерево и на полученное покрытие сбросить шар с высоты 1,5 м, на поверхности появляется вмятина, однако трещин не образуется.

Выше упоминалось о применении аллиловых эфиров.

Введение остатков простых эфиров аллилового спирта в боковую цепь спиртовых реагентов осуществляют по методу Вильямсона. Наиболее доступные соединения этой группы - неполные аллиловые эфиры многоатомных спиртов. Одной из важнейших характеристик полиэфиров, полученных с использованием данных эфиров, является содержание боковых аллильных групп. Дженкинс, Мотт и Викер выразили «функциональность» таких полиэфиров как среднее число аллильных групп, приходящееся на одну молекулу.

Взаимосвязь «аллильной функциональности» и молекулярного веса полиэфиров на основе малеинового ангидрида, пропиленгликоля и моноаллилового эфира глицерина показана ниже:

Для получения лаков, высыхающих на. воздухе, необходимо вводить в состав полиэфира определенное количество остатков аллиловых эфиров, которое определяется экспериментальным путем. Наличие этих остатков в боковой цепи полиэфира приводит к тому, что в процессе поликонденсации может произойти гелеобразование прежде, чем будет достигнут оптимальный молекулярный вес продукта. Взаимосвязь между содержанием аллильных групп и молекулярным весом, при котором происходит гелеобразование, показана в табл. 128 на примере полиэфира, синтезированного из пропиленгликоля, моноаллилового эфира глицерина и эквимолекулярного количества малеинового и фталевого ангидридов.

ТАБЛИЦА 128

		Максимальный молекулярный вес полиэфира, который достигается без гелеобразования	«Аллильная функ циональность» полиэфира

Предельно достижимый молекулярный вес не может. быть повышен за счет уменьшения содержания малеинового ангидрида в рецептуре полиэфира.

Свойства пленок из стиролсодержащих смол улучшаются при увеличении содержания остатков простых аллиловых эфиров в исходном полиэфире. Так, при замене 80 мол. % пропиленгликоля моноаллиловым эфиром глицерида получают полиэфиры, которые образуют прочные, жесткие пленки, стойкие к растворителям и царапанию ногтем. Если же в рецептуре полиэфира только 30% пропиленгликоля заменяют аллиловым эфиром глицерина, поверхность покрытия легко царапается наждачной бумагой.

Установлено, что для получения покрытий с хорошим блеском после полировки необходимо использовать полиэфиры, содержащие около 0,15 моль аллилового эфира в 100 г полиэфира; для достижения высокой стойкости покрытий к царапанию применяют полиэфиры, содержащие по меньшей мере 0,33 моль того же компонента.

Аналогично при использовании диаллилового эфира глицерина в качестве агента, вызывающего обрыв по-ликонденсационной цепи, хорошо полирующиеся пленки образуются при введении в состав полиэфира 0,3 моль данного соединения (на 100 г полиэфира).

Покрытия, стойкие к царапанию, изготовляют на основе полиэфиров, содержащих 1,45 г-моль остатков диаллилового эфира.

Одним из основных препятствий на пути применения р, у-ненасыщенных простых эфиров является относительная сложность синтеза полиэфиров на их основе. Это связано прежде всего с тем, что ненасыщенные звенья основной и боковых цепей имеют тенденцию к сополимеризации. Кроме того, в процессе поликонденсации а, p-ненасыщенных кислот с р, у-ненасыщенными диодами, простая эфирная группа может легко разрушаться под действием сильных кислот. Чтобы предотвратить эту нежелательную побочную реакцию, необходимо применять специальные меры предосторожности.

Недавно в патентной литературе приводились данные о комбинированном применении полиэфира обычного типа и полиэфира на основе ненасыщенной кислоты, насыщенного диола и ненасыщенного диола, содержащего остатки р, у-ненасыщенных простых эфиров:

Примером таких р, у-ненасыщенных эфироспиртов являются моно-ш диаллиловые эфиры триметилолэтана, бутантриола, гексантриола и пентаэритрита. Упоминается также об использовании дикарбоновых кислот, содержащих аллильные группы, например а-аллилоксиян-тарной и а, р-диаллилоксиянтарной- Полиэфиры двух типов, каждый из которых содержит ненасыщенные группы лишь одного рода, мало склонные к гомополимеризации, смешивают при комнатной температуре и получают таким образом смолу, отверждение которой не ингибирует кислород воздуха.

Одной из важнейших характеристик мономеров-растворителей, используемых в составе лакокрасочных композиций, является упругость их паров. С этой точки зрения применение стирола нежелательно, так как ощутимое количество стирола улетучивается из тонких.

пленок, особенно при продолжительном времени сушки. Для изготовления полиэфирных лаков целесообразно использовать малолетучие мономеры, способные к активной сополимеризации с малеинатами и фумаратами в присутствии кислорода воздуха. Большое значение имеет также способность мономеров смешиваться с полиэфирами с образованием низковязких растворов.

Простые полиаллиловые эфиры отвечают этим требованиям: они хорошо совмещаются с полиэфирами, образуя низковязкие композиции, которые в отвержденном состоянии не имеют поверхностной липкости. Такие мономеры легко вступают в сополимеризацию с полиэфирами и не образуют в этих условиях гомополимеров. Ниже приведены данные о температурах, развивающихся в массе полиэфирных смол в продессе их отверждения:

Соединения с аллилоксигруппами легко сополимери-зуются с фумаратами. Так, р-аллилоксиацетат образует сополимеры с диэтилфумаратом при различных соотношениях реагентов.

Интересно отметить, что со стиролом р-аллилохси-этилацетат не сополМмеризуется, а при введении этого эфира в стиролсодержащие полиэфирные смолы он, вероятно, вступает в реакцию лишь с фумаратными группами полиэфира.

Простые полиаллиловые эфиры могут быть получены из производных меламина или путем этерификации простых аллиловых эфиров глицерина фталевым ангидридом. Хотя такие мономеры хорошо сополимеризуются с фумаратами, во многих случаях их применение осложнено тем, что они образуют с полиэфирами высоковязкие смеси.

С увеличением содержания аллнльных групп улучшается способность смол к образованию нелипких покрытий. Свойства пленок, полученных при отверждении.

композиций, состоявших из трех частей полиэфира и двух частей полиаллиловых мономеров различных типов, показаны в табл. 129.

ТАБЛИЦА 129.

	нальность. мономера	Количество. аллильных. моль/100 2 смолы	Стойкость к. царапанию. через 18 ч	Время до.	Вязкость. мономера.
Диаллиловый эфир глицерина....
Диаллиловый эфир глицеринацетата
Тетрааллиловый эфир бис-глицеринаце-тата.......
Октааллиловый эфир тетраглицерино-вого эфира пиро-меллитовой кислоты.......

Дженкинс, Мотт и Викер исследовали влияние количества тетрааллилового эфира бис-глицеринадипината на свойства полиэфирных покрытий (табл. 130).

Авторы показали, что композиция должна содержать по крайней мере 40% мономера для того, чтобы получить твердые покрытия, стойкие к царапанию. Это количество соответствует 0,35 г-экв аллильных групп на 100 г раствора и близко к оптимальному содержанию боковых аллильных групп в цепи полиэфира (см. предыдущий раздел).

Большое практическое значение имеет.то обстоятельство, что любому ненасыщенному полиэфиру можно придать «неингибируемость» путем добавления соответствующего мономера.

Действительно, значительно проще вводить в смолу. мономеры - простые эфиры аллилового спирта, чем модифицировать цепи полиэфира. Имеются сведения об уменьшении ингибирующего действия кислорода воздуха при добавлении к полиэфирным смолам ароматических мономеров, содержащих по крайней мере два изо-пропенильных радикала, например диизопропенилбензо-ла. Однако такие соединения сами по себе недостаточно эффективны для того, чтобы обеспечить высыхание лака на воздухе с образованием высококачественного покрытия. Следует также отметить, что при использовании стирол содержащих смол может нарушаться соотношение полиэфира и стирола, в частности, вследствие испарения стирола, отчего глубина отверждения смолы снижается. В связи с этим необходимо учитывать потери за счет испарения, проникновения в подложку или распыления и вводить в состав лака избыток стирола (5- 10%). Кроме того, применяя стирол в качестве мономера-растворителя, следует использовать полиэфиры повышенного молекулярного веса.

Органические добавки

Было установлено, что для устранения поверхностной липкости полиэфирных покрытий можно использовать парафин. Он растворим в исходной смоле, но в процессе отверждения практически полностью выделяется из нее, образуя на поверхности покрытия защитную пленку, предотвращающую ингибирующее действие кислорода воздуха. Этот способ получения.нелипких покрытий успешно применяется в производстве полиэфирных смол и лаков. Известны и другие «всплывающие» добавки, например стеараты, которые, однако, не применяются столь широко, как парафин.

Обычно воскоподобные добавки вводятся в количестве от 0,01 до 0,1 вес.%. После высыхания покрытия (через 3-5 ч после его нанесения) парафиновая пленка удаляется шлифовкой абразивными материалами. При последующей полировке шлифованного покрытия образуется зеркальная поверхность. Шлифовка является довольно* сложным процессом, так как воскоподобные добавки засоряют шлифовальную шкурку.

Необходимость дополнительных операций - шлифовки и полировки - служит серьезным препятствием, затрудняющим применение полиэфирных лаков. Однако получать без дополнительной обработки блестящие покрытия из смол, содержащих воскоподобные добавки, до сих пор не удается. Следует также отметить, что всплывающие добавки уменьшают до минимума потери стирола от испарения.

Одним из недостатков полиэфирных лаков такого типа является ухудшение адгезии пленок на их основе к подложке вследствие миграции в нее воска или парафина.

Поверхностный слой покрытий мутнеет в процессе всплывания парафина; после шлифовки и полировки этот процесс может продолжаться, особенно под действием тепла или ультрафиолетового облучения.

Уменьшения адгезии можно избежать, нанося вначале лак, который не содержит воскообразных добавок, а через некоторое время- раствор парафина. В этом случае парафин находится лишь на поверхности покрытия.

Введение небольших количеств ацетобутирата целлюлозы придает лакам способность образовывать нелипкие пленки при высыхании на воздухе и имеет ряд дополнительных достоинств:.

а) предотвращает стекание с вертикальных поверхностей;.

б) ускоряет гелеобразование;.

в) предотвращает образование раковин и неровностей;.

г) повышает поверхностную твердость;.

д) повышает теплостойкость покрытия.

Для приготовления неингибируемых лаков к полиэфиру при 150° С добавляют низкомолекулярный ацетобутират целлюлозы и после полного его растворения прибавляют мономер-растворитель. Если сначала растворяют полиэфир в мономере, то ацетобутират вводят в раствор приблизительно при 95° С; при этом возможны потери мономера (1-2%) вследствие испарения. Ацетобутират целлюлозы не только улучшает качество лаков и покрытий, но и является загустителем и регулятором вязкости лаков. Для эффективного предотвращения ингибирующего действия кислорода иногда поверх свеже-нанесенного незаполимеризованного слоя полиэфирной смолы наносят слой лака на основе бутирата и мочеви-но-формальдегидной смолы. Получая такое поверхностное покрытие непосредственно после нанесения полиэфирной смолы, удается избежать неполного отверждения поверхностного слоя смолы.

Способ, позволяющий избежать гелеобразования, заключается во взаимодействии полиэфира с концевыми карбоксильными группами с частично эпоксидированной алкидной смолой на основе кислот высыхающих масел. Эти соединения реагируют при относительно низких температурах, что предотвращает протекание реакции Дильса - Альдера.

Полиэфиры, способные к высыханию на воздухе, получают также при взаимодействии диглицерида, полиэфира с концевыми гидроксильными группами и диизоцианата.

Однако такие продукты не получили широкого применения, что можно объяснить серьезными трудностями, возникающими при их производстве. Для придания полиэфирам способности к высыханию на воздухе необходимо вводить в их состав значительное количество соединений на основе кислот высыхающих масел. Кроме того, некоторые из этих продуктов плохо сополимеризу-ются со стиролом или малеинатными звеньями и вызывают изменение цвета пленки при ее старении.

Другой способ, позволяющий получать нелипкие покрытия, заключается в применении полиэфиров, которые даже в неотвержденном ‘состоянии настолько жестки, что пленки на их основе могут подвергаться полировке без засорения полировочного материала.

Обычно твердость полиэфиров и температура их размягчения взаимосвязаны. Для получения нелипких покрытий пригодны полиэфиры с температурой размягчения выше 90° С. В гл. 6 показано, что температура размягчения, может быть повышена несколькими способами. Например,при использовании циклических диолов, таких, как циклогександиол, удается получить полиэфиры с повышенной твердостью и температурой размягчения. Аналогичное влияние на эти свойства оказывает внедрение полярных групп в цепь полиэфира.

Таким образом, применяя соответствующие компоненты или вводя специфические группы в полиэфиры, можно существенно повысить их температуру размягчения.

Пропиленгликоль ф--j- гидрированный бисфенол А* . . . .

о-Фталевая ф- малеиновая

Подобное же влияние на свойства полиэфиров оказывает введение амидных групп путем частичной замены используемых при синтезе гликолей этаноламином или этилендиамином.

Такой эффект наблюдали, например, в случае заме-ны.аминами большей или меньшей части пропиленгликоля при синтезе полипропиленгликольмалеинатизофта-лата (молярное соотношение кислотных реагентов равно 1: 1).

Сравнивая влияние эквимолекулярных количеств мо-ноэтаноламина иэтилендиамина на температуру размягчения полиэфиров, можно сделать вывод о большей эффективности этилендиамина (табл. 132).

Обычно получение ненасыщенных полиэфиров с высокой температурой размягчения не составляет особых трудностей, однако лаки на их основе имеют ряд существенных недостатков. Так, отвержденные покрытия, хотя и отличаются твердостью, хрупки и чувствительны к действию растворителей. При переменном охлаждении и нагревании пленки имеют тенденцию к растрескиванию. Эти недостатки связаны, главным образом, с потерями.

Более современные методы предотвращения ингибирующего действия кислорода воздуха, которые были описаны в предыдущих параграфах, позволяют получить покрытия высокого качества без существенного удорожания материалов.

Защита поверхности с помощью полимерных пленок.

Этот метод заключается в защите поверхности лакокрасочного покрытия целлофановой или териленовой пленкой и предотвращении, таким образом, ингибирующего действия кислорода на отверждение полиэфирных смол. Кроме того, в случае применения пленок не наблюдается заметных потерь стирола вследствие испарения. Такой способ защиты поверхности используют также при изготовлении некоторых видов слоистых пластиков и при отверждении наружного слоя стеклопластиков. Для получения других видов покрытий этот метод не представляет практического интереса.

«Горячее» отверждение.

Твердые полиэфирные покрытия получают, отверждая смолы при температурах порядка 100° С или выше. При этом нет необходимости в использовании специфических добавок или полиэфиров специальных типов. В процессе отверждения при высоких температурах возможны значительные потери стирола, что отрицательно сказывается на качестве поверхности покрытия. В связи с этим целесообразно использовать смолы, содержащие высококипящие мономеры.

Сообщалось, что некоторые полиэфирные лаки горячей сушки образуют покрытия, сравнимые по твердости с покрытиями на основе меламино-алкидных смол. Такие лаки отверждают, используя инфракрасный обогрев, при 100° С в течение 5 мин. При этом образуются блестящие покрытия, не требующие специальной полировки.

СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ.

В настоящем разделе рассматриваются закономерности сополимеризацищ протекающей с участием свободных радикалов. Свободные радикалы могут генерироваться различными путями, включая термический или фотохимический распад таких соединений, как органические.

Как показали испытания сополимеров со стиролом смешанных ненасыщенных полиэфиров низкомолекулярных гликолей (этиленгликоля, Ди- и триэтиленгликоля) и полиэтиленгликоля молекулярного веса 17Й0, предел прочности при растяжении уменьшается при повышении содержания полиэтиленгликоля в составе полиэфира вследствие снижения плотности поперечных связей. В то же время эластичность сополимеров резко повышается и, достигнув максимума, начинает уменьшаться в результате увеличения межмолеку-лЯрного взаимодействия полиэфирных звеньев. При использовании полиэтиленгликоля молекулярного веса 600 зависимость величины относительного удлинения сбполимера от состава исходного полиэфира имеет монотонный характер [Л- Н. Седов, П. 3. Ли, Н. Ф. Пугачевская, Пласт, массы, № 11, 11 (Шбб); Доклад на 2-й Международной конференции по стеклопластикам и заливочным смолам, Берлин, 1967]. - Прим. ред.

Эпоксидные и полиэфирные смолы являются термореактивными, благодаря такому качеству, она не способны возвращаться в жидкое состояние после застывания. Оба состава изготавливаются в жидком виде, но способны обладать различными свойствами.

Что представляет собой эпоксидная смола?

Смола эпоксидного типа имеет синтетическое происхождение, её не используют в чистом виде, для застывания добавляют специальное средство, то есть отвердитель.

При соединении эпоксидной смолы с отвердителем, получаются прочные и твердые изделия. Смола эпоксидного вида является устойчивой к агрессивным элементам, они способны растворятся при попадании ацетона. Застывшие изделия из эпоксидной смолы отличаются тем, что не выделяют токсические элементы, и усадка при этом является минимальной.

Преимуществами смолы эпоксидного вида являются незначительная усадка, устойчивость к влажности и износу, а также повышенная прочность. Застывание смолы происходит при температуре от -10 до +200 градусов.

Смола эпоксидного вида может иметь горячее и холодное отверждение. При холодном методе, материал используется в хозяйстве, либо на таких предприятиях, где нет возможности термической обработки. Горячий способ применяется для изготовления высокопрочных изделий, которые способны выдерживать большие нагрузки.

Время работы для смолы эпоксидного вида составляет до одного часа, так как затем состав начнет застывать, и станет непригодным для использования.

Применение эпоксидной смолы

Смола эпоксидного вида служит качественным клеевым материалом. Она способна склеивать дерево, алюминий или сталь, и другие поверхности, которые не имеют пор.

Смолой эпоксидного вида выполняют пропитку стеклоткани, этот материал используется в автомобильном и авиационном производстве, электронике, при изготовлении стеклопластика для строительства. Эпоксидная смола может служить гидроизоляционным покрытием для пола или стен с высокой влажностью. Покрытия являются устойчивыми к агрессивной среде, поэтому материал можно применять для отделки внешних стен.

После застывания получается прочное и твердое изделие, которое легко поддается шлифовке. Из такого материала изготавливают изделия стеклопластикового вида, их используют в хозяйстве, промышленности, и в качестве декора помещения.

Что представляет собой полиэфирная смола?

Основой смолы такого вида является полиэфир, для застывания материала, используют растворители, ускорители или ингибиторы. Состав смолы имеет различные свойства. Это зависит от среды применения материала. Застывшие поверхности обрабатывают специальными составами, которые служат защитой от влаги и ультрафиолета. При этом увеличивается прочность покрытия.

Смола полиэфирного вида имеет низкие физико-механические свойства по сравнению с эпоксидным материалом, а также отличается невысокой стоимостью, благодаря этому активно пользуется спросом.

Смола полиэфирного вида используется в строительстве, машиностроении, и химической промышленности. При комбинировании смолы и стекломатериалов, средство застывает, становится прочным. Это позволяет использовать средство для изготовления стеклопластиковых изделий, то есть навесов, крыш, кабинок для душа и другие. Также смолу полиэфирного вида добавляют в состав при изготовлении искусственного камня.

Поверхность, обработанная полиэфирной смолой, нуждается в дополнительном покрытии, для этого используют специальное средство гелькоут. Тип этого средства выбирается в зависимости от покрытия. При использовании полиэфирной смолы внутри помещения, когда на поверхность не попадает влага и агрессивные вещества, применяют ортофталевые гелькоуты. При повышенной влажности, используют изофтелево-неопентиловые или изофталевые средства. Также имеются гелькоуты, обладающие различными качествами, они могут быть устойчивыми к огню или химическим средствам.

Основные плюсы смолы полиэфирного вида

Смола полиэфирного вида в отличие от эпоксидного состава считается более востребованной. Также она имеет ряд положительных качеств.

• Материал отличается твердостью, и устойчивостью к химическому воздействию.
• Смола обладает диэлектрическими качествами, и устойчивостью к износу.
• При использовании, материал не выделяет вредных элементов, поэтому является безопасным для окружающей среды и здоровья.

При комбинировании со стекломатериалами, средство обладает повышенной прочностью, даже превышающую сталь. Для застывания не требуется специальных условий, процесс происходит при обычной температуре.

В отличие от эпоксидного материала, полиэфирная смола имеет низкую стоимость, поэтому покрытия обходиться дешевле. В смоле полиэфирного вида уже запущена реакция застывания, поэтому если материал старый, то он может иметь твердый вид, и является непригодным для работы.

Работы со смолой полиэфирного вида выполняются легче, и стоимость материала позволяет сэкономить на расходах. Но чтобы получить более прочную поверхность или качественное склеивание, используют эпоксидный материал.

Отличия полиэфирной и эпоксидной смолы, что лучше?

Каждый материал обладает рядом преимуществ, и выбор зависит от назначения используемого средства, то есть в каких условиях оно будет наноситься, также немаловажную роль играет тип поверхности. Смола эпоксидного вида имеет стоимость выше, чем полиэфирный материал, но она является более прочной. Клеевое свойство эпоксидной смолы превышает любой материал по прочности, это средство надежно соединяет различные поверхности. В отличие от полиэфирной смолы, эпоксидный состав имеет меньшую усадку, обладает высокими физическими и механическими свойствами, меньше пропускают влажность, являются устойчивыми к износу.

Но в отличие от полиэфирного состава, эпоксидная смола медленнее застывает, это приводит к замедлению изготовления различных изделий, например, стеклопластика. Также для работы с эпоксидной смолой необходимо наличие опыта или аккуратное обращение, дальнейшая обработка материала выполняется сложнее.

При экзотермическом отвержении, во время повышения температуры, материал способен потерять вязкость, это придает сложность в работе. В основном смола эпоксидного вида применяется в виде клея, так как имеет высокие клеевые качества в отличие от полиэфирного материала. В остальных случаях лучше работать со смолой полиэфирного вида, это позволит значительно сократить расходы, и упростить работу. При использовании смолы эпоксидного вида, необходимо защитить руки перчатками, а органы дыхания респиратором, чтобы при использовании отвердителей, не получить ожоги.

Для работы со смолой полиэфирного вида не требуется специальных знаний и опыта, материал является легким в применении, не выделяет токсических элементов, и отличается невысокой стоимостью. Полиэфирную смолу можно использовать для обработки различных поверхностей, но покрытие нуждается в дополнительной обработке специальным средством. Для склеивания различных материалов смола полиэфирного вида не подходит, лучше использовать эпоксидную смесь. Также для изготовления изделий декоративного вида лучше использовать эпоксидную смолу, она имеет высокие механические показатели, и является более прочной.

Для изготовления состава из полиэфирной смолы, потребуется гораздо меньше катализатора, это также помогает сэкономить. Застывает полиэфирный состав быстрее, чем эпоксидный материал, в течение трех часов, готовое изделие имеет эластичность или повышенную прочность к изгибу. Основным недостатком полиэфирного материала является его горючесть, за счет содержания в нем стирола.

Полиэфирную смолу нельзя наносить сверху на эпоксидный материал. Если изделие выполнено или залатано смолой эпоксидного вида, то в дальнейшем для реставрации лучше использовать именно её. Смола полиэфирного вида в отличие от эпоксидного состава может давать значительную усадку, ею необходимо выполнить сразу всю работу за два часа, в противном случае материал застынет.

Как правильно подготовить поверхность для обработки?

Чтобы смола качественно прилегала, поверхность необходимо правильно обработать, такие действия выполняются при использовании эпоксидного и полиэфирного состава.

Вначале производят обезжиривание, для этого используют различные растворители или моющие составы. На поверхности не должно быть наличие жирных пятен или других загрязнений.

После этого выполняют шлифовку, то есть убирают верхний слой, при незначительной площади, используют наждачную бумагу. Для поверхностей больших размеров применяют специальные машины для шлифовки. С поверхности убирают пыль с помощью пылесоса.

Во время изготовления стеклопластиковых изделий или при повторном нанесении средства, смолой покрывают предыдущий слой, который не успел полностью застыть, и имеет липкую поверхность.

Итоги

Смолой полиэфирного вида работать гораздо проще, этот материал помогает сэкономить на расходах, так как имеет невысокую стоимость, он быстро застывает, и не нуждается в сложной обработке. Смола эпоксидного вида отличается высокой прочностью, клеевыми способностями, используется при отливе отдельных изделий. При работе с ней, необходимо соблюдать аккуратность, дальнейшая обработка происходит сложнее. Во время проведения работ с такими составами, необходимо защитить руки и органы дыхания специальными средствами.

Современная химическая промышленность выпускает множество видов смол, используемых в различных отраслях и в производстве композитных материалов. Среди этого многообразия наиболее активно применяются эпоксидные и полиэфирные термореактивные смолы.

Они, в отличие от термопластичных, не возвращаются в исходное (жидкое) состояние под воздействием тепла после отверждения. Обе смолы имеют жидкую сиропообразную консистенцию, но каждая обладает рядом специфических свойств.

Синтетическое олигомерное соединение, которое не применяется в чистом виде, а только с полимеризирующим компонентом (), в сочетании с которым смола проявляет свои уникальные качества. Соотношение эпоксидной смолы с отвердителем имеет широкие пределы.

Благодаря этому, конечные композиции отличаются разнообразием и применяются для различных целей. Это и жесткие, и твердые, напоминающие по своей консистенцию резину, и прочнее стали материалы. Реакция полимеризации является необратимой. Застывшая смола не расплавляется и не растворяется.

Область применения

Эпоксидные материалы имеют неограниченные возможности для использования. Традиционно они применяются в качестве:

• пропиточного средства для стекловолокон, стеклоткани, склеивания различных поверхностей;
• гидроизолирующего покрытия стен и пола, включая бассейны и подвальные помещения;
• химически стойких покрытий для внутренней и внешней отделки строений;
• повышающих прочность и водоустойчивость средств для деревянных, бетонных и прочих материалов;
• сырья для отливки форм, подвергаемых резанию и шлифовке, в производстве стеклопластиковых изделий в электронной промышленности, строительстве, домашнем хозяйстве, дизайнерских работах.

Достоинства и недостатки эпоксидки

Полимерные двухкомпонентные составы, в которые входят отвердитель и эпоксидная смола, имеют множество неоспоримых преимуществ, среди которых:

• высокая прочность образуемых соединений;
• минимальная степень усадки;
• низкая восприимчивость к влаге;
• улучшенные физико-механические параметры;
• температура полимеризации в диапазоне от -10 до +200 градусов Цельсия.

Неограниченное число вариаций создаваемых компаундов и множество положительных характеристик не сделало эпоксидные смолы более востребованными, нежели полиэфирные. Это обусловлено таким недостатком этого полимера, как стоимость. Особенно это характерно для промышленных масштабов, когда количество используемой для пропитки смолы велико.

Зачем нужны эпоксидные смолы?

В качестве конструкционного материала этот двухкомпонентный компаунд используется достаточно редко, но есть ситуации, в которых он зарекомендовал себя с наилучшей стороны. Более лучшего клеящего состава, чем эпоксидная смола на сегодняшний день найти практически невозможно.

Она служит прекрасным защитным покрытием и рекомендована к использованию при склеивании различных материалов. Это разнообразные породы деревьев, такие металлы, как сталь и алюминий, любые непористые поверхности. С помощью нее можно улучшить эксплуатационные качества тканевых материалов, но не в случаях работы с большими объемами. Последнее обусловлено высокими затратами.

Эпоксидный клей

Специальный эпоксидный состав с высокой прочностной адгезией ко многим материалам, выпускается как жестким, так и эластичным.

Если клей предполагается использовать исключительно для бытовых нужд, достаточно приобрести состав, который не требует соблюдений каких-либо строгих пропорций. Продаются такие «комплекты» в форме смолы и отвердителя холодного типа. Чаще всего они уже идут в необходимом соотношении, которое может варьироваться от 100:40 и до 100:60.

Использование этого вида клея не ограничивается исключительно бытовыми нуждами. Состав активно применяют в самых различных сферах деятельности, включая даже авиастроение. Пропорции и типы отвердителей различны. Все зависит от того, для каких целей используют клей.

Приготовление эпоксидных смол и клея

Смешивание смолы и отвердителя при создании клеящего раствора в небольших количествах не требует соблюдения никаких особых условий. Допустимы как передозировка, так и недостаток полимеризирующего агента. Рекомендуемая (стандартная) пропорция составляет 1:10. Если смолу готовят в больших количествах, к примеру, для заливки в форму с целью изготовления стеклопластиковых изделия, то и к выбору, и к работе с компонентами нужно подходить ответственно и осторожно.

Приобретая смолу и отвердитель, необходимо уточнять их предназначение. Смолу, если необходимо приготовить несколько килограмм состава, предварительно нагревают. Только после этого добавляют полимеризирующие компоненты и пластификаторы. Присутствие выделяемых вредных паров требует использования средств индивидуальной защиты. Несоблюдение правил безопасности чревато ожогами и развитием заболеваний дыхательных путей.

Время использования эпоксидных смол

Этот параметр наиболее важен при работе с составами, поскольку промежуток, на протяжении которого они сохраняют вязкое либо жидкое состояние и пригодны для переработки имеет свои ограничения. «Рабочее время» состава зависит от нескольких факторов, которые обязательно должны учитываться в процессе приготовления компаунда.

Отверждение одних составов наступает при температуре -10, других - выше +100 градусов. Работать с составом, как правило, можно от получаса и до часа. Если он отвердеет, то станет непригоден для применения. Поэтому, готовя составы, нужно четко контролировать как количество отвердителя, так и температуру смолы.

Представляет собой продукт нефтехимической промышленности, основным компонентом которого является полиэфир. Для полимеризации (отвердения) в него добавляются такие компоненты, как растворители, инициаторы, ингибиторы, ускорители. Состав полиэфирных смол может изменяться производителем в зависимости от конкретной области назначения.

Поверхности в затвердевшем виде покрывают специальным веществом (гелькоутом), который повышает прочность и стойкость покрытия к ультрафиолету, влаге и воде. Физико-механические качества полиэфирных смол значительно ниже эпоксидных, но, благодаря дешевизне, они являются самыми востребованными.

Сфера использования

Полиэфирная смола активно используется в таких отраслях, как машиностроение, химическая индустрия, строительство. Особую прочность смоле придает ее сочетание со стекломатериалами в строительной сфере.

Комбинирование этих двух материалов позволяет использовать этот вид смолы в производстве стеклопластика, из которого изготавливают высокопрочные и устойчивые к механическим воздействиям навесы, крыши, стеновые перегородки, душевые кабинки и другую аналогичную продукцию. Этот вид смол является одним из компонентов в процессе производства искусственного камня, значительно снижая себестоимость готовых изделий.

Покрытия для полиэфирной смолы

Готовые изделия из полиэфирной смолы, учитывая их не самые высокие физико-механические показатели, нуждаются в защите гелькоутом. Тип этого специального вещества зависит от области применения конечного продукта.

Изделия, которые не подвергаются воздействию активной химической среды или воды и применяются внутри помещений покрывают ортофталевыми гелькоутами, а в условиях повышенной влажности или сложного климата, к примеру, в судостроении, бассейнах, ваннах - изофтелево-неопентиловыми и изофталевыми. Существуют гелькоуты специального назначения, которые могут быть огнеупорными или обладать повышенной устойчивость к химическим соединениям.

Преимущества полиэфирки

Полиэфирные смолы, в отличие от эпоксидных, являются более востребованным конструкционным материалом, и в отвержденном состоянии обладают следующими достоинствами:

• твердостью;
• устойчивостью к химической среде;
• диэлектрическими свойствами;
• прочностью к износу;
• отсутствием вредных выделений при эксплуатации.

В сочетании со стеклотканями обладают схожими, а порой и превышающими конструкционную сталь параметрами. Дешевая и простая технология производства, свойственная для этих смол, обусловлена тем, что они отвердевают при комнатной температуре, но при этом дают небольшую усадку.

Это исключает необходимость использования громоздких установок для тепловой обработки. Учитывая это и тот факт, что полиэфирные смолы в два раза дешевле эпоксидных, себестоимость конечного продукта низкая. Все это делает использование смол на основе полиэфира выгодным и для производителя, и для покупателя.

Недостатки

К минусам полиэфирных смол относится использование в процессе производства такого огнеопасного и токсичного растворителя, как стирол. Многие производители отказались от его использования, поэтому, приобретая смолу, нужно обращать внимание на состав.

Еще одним недостатком состава является горючесть смолы. В немодифицированном виде она горит, как твердые породы деревьев. Чтобы решить эту проблему, производители вводят в состав порошковые наполнители с фтором и хлором или проводят химическое модифицирование.

Нюансы выбора

Смолы полиэфирные поставляются в «запущенной» реакции полимеризации, то есть через определенное время переходят в твердое состояние. И если приобрести старую смолу, то она не будет обладать заявленными свойствами и характеристиками. Многие производители дают на свою продукцию гарантию свежести.

Срок годности полиэфирных смол составляет порядка шести месяцев. Если соблюдать правила хранения, к примеру, держать состав в холодильнике, при этом не замораживая, использовать смолу можно на протяжении года. Нельзя допускать попадания прямых солнечных лучей, а также температуры окружающей среды выше +20 градусов.

Эпоксидные и полиэфирные смолы

Работать с полиэфирными смолами значительно легче, чем с эпоксидными, и стоимость их ниже. Однако, выбирая материал для надежного склеивания поверхностей или отливки декоративных изделий, предпочтение рекомендуется отдавать эпоксидным составам.