Эпоксидная смола википедия: HTTP 429 — too many requests, слишком много запросов

Эпоксидная смола | это… Что такое Эпоксидная смола?

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

Эпоксидная смола — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространенные эпоксидные смолы — продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего — с бисфенолом А.

Содержание 1 Свойства 2 Модификация 3 Получение 4 Применение 5 Интересные факты об эпоксидных смолах 6 См. также 7 Литература 8 Ссылки 9 Примечания

Свойства

Эпоксидные смолы стойки к действию галогенов, кислот, щелочей, обладают высокой адгезией к металлам. Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- и углепластики), заливочные компаунды и пластоцементы. Эпоксидная смола в зависимости от марки и производителя, выглядит как прозрачная жидкость желто-оранжевого цвета напоминающая мёд, или как коричневая твердая 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 эластичности:
• 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 остается некоторое количество золь-фракции — растворимого остатка. Он может нанести серьёзный урон здоровью, если будет вымыт растворителями и попадет внутрь организма. В неотверждённом виде эпоксидные смолы являются достаточно ядовитыми веществами и могут также навредить здоровью. По этой причине при работе с ЭС требуется соблюдать определенные правила:

• Склееная при помощи ЭС посуда не может быть использована в дальнейшем для приготовления и употребления пищи.
• При работе следует надевать резиновые перчатки.
• При работе с отвердителями и смолами в твердом виде требуется использовать противопылевой респиратор.
• При попадании брызг ЭС в глаз нужно срочно промыть глаз холодной водой и обратиться к врачу.
• Не рекомендуется отверждать смолу в бытовой духовке^[1].

Модификация

Эпоксидные смолы поддаются модификации. Различают химическую и физическую модификацию.

Первая заключается в изменении строения сетки полимера путём добавления соединений, встраивающихся в состав оной. Как пример — добавление лапроксидов (простых полиэфиров спиртов, содержащих глицидиловые группы, например ангидрида глицерина) в зависимости от функциональности и молекулярной массы придаёт отверждённой смоле эластичность, за счёт увеличения молекулярной массы межузлового фрагмента, но понижает её водостойкость. Добавление галоген- и фосфорорганических соединений придаёт смоле большую негорючесть. Добавление фенолформальдегидных смол позволяет отверждать эпоксидную смолу прямым нагревом без отвердителя, придаёт большую жёсткость, улучшает антифрикционные свойства, но понижает ударную вязкость^[2].

Физическая модификация достигается добавлением в смолу веществ, не вступающих в химическую связь со связующим. Как пример — добавление каучука позволяет увеличить ударную вязкость отверждённой смолы. Добавление коллоидного диоксида титана увеличивает её коэффициент преломления и придаёт свойство непрозрачности к ультрафиолетовому излучению^[3].

Получение

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

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^[3]. Такой способ носит название «эпоксидирование».

Ценные сорта эпоксидных смол получают каталитическим окислением непредельных соединений. Например, таким образом получают циклоалифатические смолы, ценные тем, что они совершенно не содержат гидроксильных групп, и поэтому очень гидроустойчивы, трекинго- и дугостойки.

Для практического применения смолы нужен отвердитель. Отвердителем может быть полифункциональный амин или ангидрид, иногда кислоты. Также применяют катализаторы отверждения — кислоты Льюиса и третичные амины, обычно блокированные комплексообразователем наподобие пиридина. После смешения с отвердителем эпоксидная смола может быть отверждена — переведена в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. Если это полиэтиленполиамин (ПЭПА), то смола отвердеет за сутки при комнатной температуре. Ангидридные отвердители требуют 10 часов времени и нагрева до 180 °C в термокамере (и это ещё без учёта каскадного нагрева со 150 °C).

Применение

Перевернутая верхняя часть лодки из стеклоткани с ЭС

Применение эпоксидной смолы, как изолятора для гибридной интегральной схемы

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 используются 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 (см. Сиднейский оперный театр).

Из эпоксидных смол изготовляются самые различные предметы и вещи (скажем, мундштуки).

Эпоксидные смолы используют в качестве бытового клея. Использовать эпоксидный клей довольно просто. Смешивание эпоксидной смолы с отвердителем как правило выполняется в крайне малых объемах (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 (отступлении от нужной пропорции как правило приводит к изменению времени отвердевания, в крайних случаях можно получить нетвердый продукт). В качестве отвердителей применяют: отвердители холодного триэтилентетрамин (ТЭТА), полиэтиленполиамин (ПЭПА), полисебациновый ангидрид и горячего отверждения малеиновый ангидрид (ДЭТА). ^[4][5] 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.^[6]

Основные области применения эпоксидных смол:[7]
Отрасль применения	Основные виды эпоксидных материалов	Основное назначение	Преимущественные показатели	Экономический эффект применения, отнесенный к стоимости материала
Строительство	Полимербетоны, компаунды, клеи	Разметочные полосы дорог, плиты для полов, наливные бесшовные полы	Физико-механические показатели, износо-химстойкость, беспыльность, высокая адгезия	от 3 до 29
	Покрытия (лакокрасочные, порошковые, водно-дисперсионные)	Декоративно-облицовачные и защитные функции	Малая усадка, химическая стойкость
	Связующие для стекло- и углепластиков	Ремонт железобетонных конструкций, дорог, аэродромов. Склеивание конструкций мостов и др. Вытяжные трубы и ёмкости хим. производств. Трубопроводы	Атмосферостойкость, Химстойкость, Прочность, Теплостойкость
Электромашиностроение и радиотехника	Компаунды, связующие для армированных пластиков, покрытия, прессматериалы, пенопласты	Герметизация изделий, электроизоляционные материалы (стеклопластик и др.). Заливка трансформаторов и др. Эл. изоляционные и защитные покрытия.	Радиопрозрачность, высокие диэлектрические показатели, малая усадка при отверждении, отсутствие летучих продуктов отверждения	От 0,1 до 7,0; 300-800 (электроника)
Судостроение	Связующие для стеклопластиков	Судовые гребные винты, лопатки компрессоров	Прочность, кавитационнная стойкость	75
	Покрытия из жидких ЛКМ и порошков	Сосуды для газов и топлива	Водо-, химстойкость, абразивная стойкость
	Cинтактические пенопласты	Обтекатели гребных винтов	Ударопрочность при низких температурах
Машиностроение, в т. ч. автомобилестроение	Компаунды, Лакокрасочные материалы, Клеи	Ремонт и заделка дефектов литьевых изделий, формы, штампы, оснастка, инструмент (модели, копиры и т.д.)	Прочность, твердость, изностойкость, размерная стабильность	От 3,1 до 15,0
	Полимербетоны	Направляющие металлорежущих станков, cтанины прецезионных станков	Теплостойкость, высокая адгезия к подложкам и наполнителям, функциональные и антифрикционные свойства	320 (тяжелые станки)
	Связующие для армированных пластиков	Емкости, 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, фюзелляжа, оперения, конуса сопел и статоры реактивных двигателей	Высокая удельная прочность и жесткость, радиопрозрачность, абляционные свойства (теплозащитные)
	Покрытия защитные	Лопасти вертолета, топливные баки ракет, корпус реактивного двигателя, баллоны для сжатых газов	Стойкость к действию топлива

Интересные факты об эпоксидных смолах

Хотя самые высокотоннажные марки смол ЭД-20, ЭД-22 и ЭД-16 при нормальных условиях являются высоковязкими жидкостями, температура кристаллизации олигомеров, их составляющих, лежит ниже 20°C. Жидкое состояние смол связано с тем, что олигомеры с длиной цепи отличной от длины цепи других молекул не дают им образовать упорядоченную структуру для кристаллизации. Всё же некоторое количество кристаллической фазы, называемых «пачками» присутствует в растворах, что неизбежно влияет на свойства отверждаемой смолы. Один из методов физической модификации смолы заключается в предварительном разрушении этих агрегатов с помощью ультразвука. Примечательно то, что при такой обработке смола меняет свой цвет с золотистого на зелёный.

Большинство олигомеров, состоящих из одинаковых молекул и выделенных в чистом виде из ЭД упомянутых выше марок, при нормальных условиях являются твёрдыми кристаллическими веществами.

См. также

• Эпоксиды

Литература

• Казанский государственный университет, «Высокомолекулярные соединения», уч. пособие

Ссылки

• Электронная энциклопедия по эпоксидным материалам

Примечания

1. ↑ Так как при разгерметизации формы может произойти вытекание смолы на поверхности духовки, в результате чего последующее приготовление пищи в ней омрачается специфическим запахом горелого пластика в приготовляемой пище.
2. ↑ ^{1 2} А. Ф. Николаев, В. К. Крыжановский, В. В. Бурлов и др. Технология полимерных материалов / Под ред. В. К. Крыжановского. — СПб.: Профессия, 2008. — 544 с.
3. ↑ ^{1 2} По материалам реферативного журнала «Химия»
4. ↑ Отвердители для эпоксидных смол
5. ↑ Современные отвердители эпоксидных смол
6. ↑ Эпоксидная смола
7. ↑ Хозин В. Г. Усиление эпоксидных полимеров. — Казань: ПИК «Дом печати», 2004. — 446 с.

Клей

Бустилат | БФ | Жидкие гвозди | Жидкое стекло (Силикатный клей) | Канцелярский клей | Костный клей (Столярный клей) | ПВА | Полиуретановые клеи | Суперклей | Эпоксидная смола (Холодная сварка) | Термоклей

 

Эпоксидный клей: свойства, применение, разновидности

Все об эпоксидке

Что это такое
Состав
Где применяется
Плюсы и минусы
Виды
Отличия от смолы и сварки

Это термоактивный материал: его свойства проявляются из-за экзотермической химической реакции при смешивании компонентов. Рабочие качества эпоксидки были выявлены в 1940 году. В это время швейцарская компания Ciba выпустила первый экземпляр для массового потребления — «Аральдит 1». С тех пор система производства не сильно изменилась. Отличительная черта сегодняшних модификаций — изобилие примесей. 

• Отвердители — придают соединительному шву прочность. Это могут быть аминоамиды (дициандиамиды), ди- и полиамины, полимерные отвердители-модификаторы, ангидриды органических кислот и т.д.
• Пластификаторы — придают эластичность. Например, фталевая или фосфорная кислота позволяют не крошиться клею после затвердевания.
• Растворители — предотвращают высыхание массы до контакта с кислородом. В изготовлении клея используют ацетон, ксилол или спирт.
• Другие наполнители — алюминий в порошке и асбест для теплопроводности и твердости шва, оксид железа для окрашивания шва в красный цвет и повышения его огнеупорности, сажа для окраски шва в черный цвет, диоксид титана — в белый, стеклянные волокна и деревянная стружка для придания объема.

В процентном соотношении массы, из чего делают эпоксидный клей: 5-50% — дополнительные компоненты; наполнители, улучшающие характеристики вещества — до 300%. Стандарты подтверждены ГОСТ 10587-84.

ShutterStock

Бывалые строители и ремонтники с небольшим отмечают его пользу в быту и рекомендуют выбирать эпоксидку, когда нельзя применить сварку или прибить гвозди. Адгезивные качества позволяют склеивать между собой бетон, пластмассу, дерево, стекло, керамику, гранит, мрамор и прочие твердые материалы. Однако не спешите ремонтировать все подряд. Тефлоновые, силиконовые, полиэтиленовые поверхности соединить не получится. Они растворяются под воздействием субстанции. 

Плюсы

• Прочность.
• Пластичность. Эластичность массы не разрывает строительный шов даже при незначительном смещении деталей.
• Легкость в применении. 
• Изоляционные возможности. Деэлектричен и водонепроницаем.
• Стойкость к температурному воздействию. Некоторые смеси выдерживают температуру до 250 °С и морозы до -20 °С.
• Защита от масляного, нефтяного воздействия, агрессивных сред, воды, бытовой химии и моющих средств. Не портит ремонтируемый материал.

Минусы

• Быстрое застывание. Очистить в твердом состоянии его проблематично.
• Опасность прямого контакта. При несоблюдении техники безопасности может вызвать аллергию или ожоги. Рекомендуется работать в перчатках, не допускать контакта со столовыми принадлежностями и объектами, которые соприкасаются с человеком. Состав может вызвать отравление.

По форме выпуска

На полках любых хозяйственных магазинов встречаются две разновидности: однокомпонентные и двухкомпонентные формы выпуска. 

• Однокомпонентные — это готовая к применению смесь, состоящая из смолы и растворителя. Основным ее свойством является быстрое самостоятельное застывание, реже при сильном нагреве. Односоставные клеи фасуются в небольшие упаковки в объеме до 50 мл. На практике применяются при склеивании маленьких сколов, герметизации стыков и трещин.
• Двухкомпомнентные — это смеси, которые замешивают перед применением. Продаются в двух емкостях: в одной находится смола, в другой — отвердитель. Применять их следует быстро — после смешивания они твердеют. Двухкомпонентный вариант популярнее, чем однокомпонентный, так как область применения у него шире: помимо склеивания материалов, им можно заменить недостающие части техники. 

По консистенции

По консистенции бывает жидкая форма, пастообразная, порошок или пленка.

• Жидкий состав напоминает гель. Готов к применению сразу после вскрытия. Предназначен для мелких повреждений. Такой формат достаточно экономичен, так как позволяет точнее контролировать расход продукта. 
• Пастообразный — это эластичная масса, напоминающая пластилин. Отделяется необходимое количество средства, разминается в ладонях и смешивается с водой. Получается густая смесь, легко выравнивающая повреждения.
• Порошок и пленка встречается гораздо реже. Пленка — это соединение смолы с поливинилбутиралем. Она предназначена для адгезии металлов при 180 °С.
• Порошок работает в псевдожидком слое: он превращается в суспензию в газовой среде и затем наносится на изделие, нагретое выше температуры плавления смеси. 

По способу застывания

• Не требующие теплового воздействия застывают от 1 до 3 дней при температуре 20°С. Такие составы можно нагреть, чтобы сократить срок отвердевания. Также дополнительная термообработка обезопасит швы от влаги. 
• Требующие нагрева подразделяются на клеи, отвердевание которых происходит при температуре от 60°С до 120°С, они предназначены для поверхностей с повышенной устойчивостью к влиянию химических масляных и бензиновых растворов. И сверхпрочные температурные смеси, отвердевающие при 140-300°С. Отличаются электроизоляционностью и термоизоляционностью.  

ShutterStock

От эпоксидной смолы

Главное, чем отличается эпоксидная смола от эпоксидного клея, то, что первая хуже справляется со скоротечными задачами. Она имеет вязкую текстуру, позволяющую долго усаживать ее в нужное место. Поэтому чаще используется в художественных промыслах. Сильные адгезивные свойства смола проявляет, взаимодействуя с отвердителем, то есть в формате клея. 

От холодной сварки

На вопрос, чем отличается эпоксидный клей от холодной сварки, ответить сложнее. По сути, это аналоги. Основой холодной сварки также является смола с отвердителем. Ее можно использовать только на металлических поверхностях и изделиях, а также в авто, тогда как рассматриваемый состав применяется на большинстве твердых материалов без вреда для них. 

Эпоксидная смола, что такое эпоксидная смола? О его науке, химии и структуре

Эпоксид или полиэпоксид представляет собой термореактивный эпоксидный полимер, который отверждается (полимеризуется и сшивается) при смешивании с катализирующим агентом или «отвердителем». Наиболее распространенные эпоксидные смолы получают в результате реакции между эпихлоргидрином и бисфенолом-А. Заслуга в первом синтезе эпоксидных смол на основе бисфенола-А принадлежит доктору Пьеру Кастану из Швейцарии и доктору С.О. Гринли в Соединенных Штатах в 1936 году. Работа доктора Кастана была лицензирована швейцарской компанией Ciba, Ltd., и компания Ciba впоследствии стала одним из трех крупнейших производителей эпоксидных смол в мире. Эпоксидный бизнес Ciba был выделен, а затем продан в конце 1990-х годов и в настоящее время является бизнес-подразделением по передовым материалам корпорации Huntsman в США. Доктор Гринли работал на фирму Дево-Рейнолдс из США. Дево-Рейнольдс был игроком на заре индустрии эпоксидных смол, а позже продал свой бизнес Shell Chemical.

Материалы на основе эпоксидной смолы широко применяются в покрытиях, клеях и композиционных материалах, таких как материалы с армированием из углеродного волокна и стекловолокна. Химический состав эпоксидных смол и ряд коммерчески доступных вариантов позволяют производить отверждаемые полимеры с очень широким диапазоном свойств. Как правило, эпоксидные смолы известны своей отличной адгезией, химической и термостойкостью, механическими свойствами от хороших до превосходных и очень хорошими электроизоляционными свойствами, но почти любое свойство можно изменить (например, доступны эпоксидные смолы с серебряным наполнителем с хорошей электропроводностью, хотя эпоксидные смолы обычно являются электроизоляционными).

Эпоксидные клеи составляют основную часть класса клеев, называемых «структурными клеями» или «инженерными клеями» (который также включает полиуретан, акрил, цианоакрилат и другие химические вещества). Эти клеи с высокими эксплуатационными характеристиками используются в конструкции самолетов, автомобили, велосипеды, клюшки для гольфа, лыжи, сноуборды и другие изделия, где требуются высокопрочные соединения. Эпоксидные клеи могут быть разработаны практически для любого применения. Это исключительные клеи для дерева, металла, стекла, камня и некоторых пластиков. Их можно сделать гибкими или жесткими, прозрачными или непрозрачными/цветными, быстротвердеющими или очень медленно схватывающимися. Эпоксидные клеи практически не имеют себе равных по термостойкости и химической стойкости среди обычных клеев. Как правило, эпоксидные клеи, отверждаемые при нагревании, будут более термостойкими и химически стойкими, чем при отверждении при комнатной температуре. Эпоксидные смолы продаются в хозяйственных магазинах, как правило, в виде комплектов из двух компонентов.

Официальное химическое название (IUPAC)
—

Ссылки

http://en.wikipedia.org/wiki/Epoxy

http://www.huntsman.com/advanced_materials/index.cfm?PageID=5865

нажмите на изображение эпоксидной смолы выше взаимодействовать
с 3D-моделью
Структура эпоксидной смолы
(откроется новое окно браузера)

полимер

Обновление Карла Харрисона
(Молекула месяца для
март 2007 г.
)

Все изображения на этом веб-сайте доступны с лицензией Creative Commons Attribution, поэтому их можно использовать до тех пор, пока вместе с изображением указано авторство © Karl Harrison 3DChem. com. Изображения и иллюстрации в высоком разрешении предоставляются по запросу.

Типы, применение, свойства и химическая структура

Что такое реактопласт?

Что такое реактопласт?

Термореактивная смола или термореактивная смола представляет собой полимер, который отверждается или принимает твердую форму с использованием таких методов отверждения, как тепло или излучение. Процесс отверждения является необратимым, поскольку в нем образуется полимерная сеть, сшитая ковалентными химическими связями.

При нагревании, в отличие от термопластов, реактопласты остаются твердыми до тех пор, пока температура не достигнет точки, при которой реактопласты начинают разлагаться.

Фенольные смолы, аминосмолы, полиэфирные смолы, силиконовые смолы, эпоксидные смолы и полиуретаны (полиэфиры, виниловые эфиры, эпоксидные смолы, бисмалеимиды, цианатные эфиры, полиимиды и фенольные смолы) являются немногими примерами термореактивных смол.

Среди них эпоксиды или эпоксидные смолы являются одними из наиболее распространенных и широко используемых термореактивных материалов сегодня в конструкционных и специальных композитных материалах. Благодаря своей высокой прочности и жесткости (из-за высокой степени сшивки) эпоксидные термореактивные смолы могут быть адаптированы практически для любого применения.

Но что делает эпоксидную смолу универсальной смолой для этих применений. Давайте узнаем об этом подробнее…

Что делает эпоксидную смолу универсальной?

Что делает эпоксидную смолу универсальной?

Термин «эпоксидная смола», «эпоксидная смола» или «эпоксид» (Европа), α-эпоксидная смола, 1,2-эпоксидная смола и т. д. относится к широкой группе реакционноспособных соединений, которые характеризуются
наличие оксиранового или эпоксидного кольца. Это представлено трехчленным кольцом, содержащим атом кислорода, который связан с двумя атомами углерода, уже объединенными каким-либо другим образом.

Следовательно, наличие этой функциональной группы определяет молекулу как эпоксидную, где молекулярная основа может широко варьироваться, что приводит к различным классам эпоксидных смол. И они успешны, потому что предлагают разнообразие молекулярной структуры, которую можно получить с помощью одного и того же химического метода.

Кроме того, эпоксидные смолы можно комбинировать с различными отвердителями и модификаторами для достижения свойств, необходимых для конкретного применения.

Смотреть учебное пособие: как выбрать лучший отвердитель для эпоксидных систем

Эпоксидные смолы обычно образуются реакцией соединений, содержащих не менее двух активных атомов водорода (полифенольные соединения, диамины, аминофенолы, гетероциклические имиды и амиды, алифатические диолы и т. д.) и эпихлоргидрина.

Синтез диглицидилового эфира бисфенола А (ДГЭБА), наиболее широко используемого мономера эпоксидной смолы, представляет собой:

Синтез эпоксидного мономера из бисфенола А и эпихлоргидрина

Оксирановая группа эпоксидного мономера реагирует с различными отвердителями, такими как алифатические амины, ароматические амины, фенолы, тиолы, полиамиды, амидоамины, ангидриды, тиолы, кислоты и другие подходящие соединения, раскрывающие цикл; формирование жестких термореактивных изделий. Отвержденные эпоксидные смолы являются хрупкими по своей природе из-за высокой степени сшивки, и они способствуют ослаблению ударной вязкости эпоксидной смолы и других соответствующих свойств.

Следовательно, модификация эпоксидных мономеров необходима для улучшения их гибкости и ударной вязкости, а также термических свойств.

Три основных класса эпоксидных смол, используемых в композитах :

• Фенольные глицидиловые эфиры
• Ароматические глицидиламины и
• Циклоалифатические соединения

Фенольные глицидиловые эфиры

Образуются в результате реакции конденсации эпихлоргидрина с фенольной группой. Строение фенолсодержащей молекулы, количество фенольных колец отличают разные типы эпоксидных смол. Как показано выше, ДГЭБА (диглицидиловый эфир бисфенола-А) является одной из наиболее широко используемых сегодня эпоксидных смол.

Изменение соотношения эпихлоргидрина и BPA во время производства может привести к образованию высокомолекулярных смол. Эта HMW увеличивает вязкость, и, следовательно, эти смолы являются твердыми при комнатной температуре. Другие разновидности этого класса включают гидрированные эпоксидные смолы на основе бисфенола-А, бромированные смолы, полученные из тетрабромбисфенола-А, диглицидиловый эфир бисфенола-F, диглицидиловый эфир бисфенола-Н, диглицидиловый эфир бисфенола-S и т. д. Бромированные смолы являются антипиренами. и в основном используются в электротехнике. Кроме того, DGEBH демонстрирует многообещающую устойчивость к атмосферным воздействиям, а DGEBS используется для получения термостойкой эпоксидной смолы.

Новолаки фенола и крезола представляют собой еще два типа ароматических глицидиловых эфиров. Они производятся путем объединения фенола или крезола с формальдегидом, образуя полифенол. Этот полифенол впоследствии реагирует с эпихлоргидрином с образованием эпоксидной смолы с высокой функциональностью и высокой Tg отверждения.

Ароматические глицидиламины

Они образуются в результате реакции эпихлоргидрина с амином, причем ароматические амины подходят для применения при высоких температурах. Наиболее важной смолой этого класса является тетраглицидилметилендианилин (ТГМДА).
9Смолы 0050 TGDMA обладают превосходными механическими свойствами и высокими температурами стеклования и подходят для сложных аэрокосмических применений.

TGPAP — триглицидил-п-аминофенол — еще один тип глицидиламина. Он обладает низкой вязкостью при комнатной температуре и поэтому обычно смешивается с другими эпоксидными смолами для изменения текучести или липкости состава без потери Tg.

Другие коммерческие глицидиламины включают диглицидиланилин, тетраглицидилмета-ксилолдиамин. Основным недостатком этого класса является стоимость, которая может быть выше по сравнению со смолами Bis-A.

Циклоалифатические соединения

Циклоалифатические эпоксидные смолы
предназначены для применений, требующих устойчивости к высоким температурам, хороших характеристик электроизоляции и устойчивости к ультрафиолетовому излучению. Они содержат эпоксидное кольцо, которое находится внутри кольцевой структуры. Составы циклоалифатических эпоксидных смол

используются для изготовления многих конструкционных компонентов, армированных волокном. Составы, включающие эти смолы, могут иметь высокие температуры стеклования в диапазоне 200°C.

Важной и широко используемой циклоалифатической эпоксидной смолой является диглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты и 3,4-эпоксициклогексилметил-3′,4′-эпоксициклогексана.

Диглицидиловый эфир гексагидрофталевой кислоты

Ключевые свойства эпоксидных смол

Ключевые свойства эпоксидных смол

Ниже мы перечисляем основные свойства эпоксидных смол.

• Высокая прочность
• Низкая усадка
• Отличная адгезия к различным основаниям
• Эффективная электрическая изоляция
• Химическая стойкость и устойчивость к растворителям и
• Низкая стоимость и низкая токсичность

Эпоксидные смолы легко отверждаются и совместимы с большинством оснований. Они имеют тенденцию легко смачивать поверхности, что делает их особенно подходящими для композитных приложений. Эпоксидная смола также используется для модификации некоторых полимеров, таких как полиуретан или ненасыщенные полиэфиры, для улучшения их физических и химических свойств.

Для термореактивных эпоксидных смол:

• Прочность на растяжение от 90 до 120 МПа
• Модуль упругости при растяжении от 3100 до 3800 МПа
• Температуры стеклования (Tg) в диапазоне от 150 до 220 °C

Помимо упомянутых выше свойств, эпоксидные смолы имеют два основных недостатка: их хрупкость и чувствительность к влаге .

Эпоксидные композиты: добавки для повышения эффективности

Эпоксидные композиты: добавки для повышения эффективности

Наполнители также играют важную роль в рецептурах эпоксидных смол. Армирующие волокна, такие как стекло, графит и полиарамид, улучшают механические свойства до такой степени, что эпоксидные смолы можно использовать во многих конструкционных применениях. Другие неармирующие наполнители включают:

• Порошки металлов для улучшения электрической и теплопроводности
• Глинозем для теплопроводности
• Силикагель для снижения затрат и повышения прочности
• Слюда – электрическое сопротивление
• Тальк и карбонат кальция – снижение затрат
• Угольные и графитовые порошки для повышения смазывающей способности

При компаундировании наполненных систем необходимо учитывать некоторые важные факторы, в том числе:

• Объемная доля наполнителя
• Характеристики частиц (размер, доля, площадь поверхности…)
• Соотношение сторон наполнителя
• Прочность и модуль наполнителя
• Адгезия наполнителя к смоле
• Вязкость базовой смолы
• Жесткость базового повода

Эпоксидные композиты , армированные наночастицами, также вызвали значительный интерес в промышленности за последние десятилетия. Эти материалы обладают высоким удельным сопротивлением к весу, низкой плотностью и повышенным высоким модулем упругости, что позволяет им конкурировать с некоторыми металлами.

Основной целью армирующих смесей эпоксидных смол является достижение желаемых свойств при сохранении низких затрат. Увеличение содержания наполнителя обычно увеличивает вязкость и затрудняет обработку. Удельный вес обычно увеличивается, хотя некоторые наполнители, такие как полое стекло или фенольные микрошарики, создают синтактические пены со значительно меньшей плотностью.

Другими важными модификаторами, используемыми в рецептурах эпоксидных смол, являются:

Добавки к каучукам – они используются для повышения гибкости, сопротивления усталости, трещиностойкости, ударной вязкости эпоксидных смол. Жидкие каучуки, наиболее часто используемые в эпоксидных композитах, представляют собой сополимер бутадиена и акрилонитрила с концевыми карбоксильными группами (CTBN). Однако содержание акрилонитрила в каучуке является важным фактором при использовании модификатора каучука.
По мере увеличения содержания нитрила в каучуке его растворимость увеличивается, и в конечном итоге размер частиц в отвержденной матрице уменьшается. Нереакционноспособные каучуки не используются в эпоксидных композитах.

Добавки для термопластов – Используются для повышения вязкости разрушения эпоксидных смол. В эпоксидных смолах могут растворяться только ТП с относительно низкой молекулярной массой. Обычно используемыми термопластами являются фенокси, полиэфирблокамиды, ПВБ, полисульфон, полиэфирсульфон, полиимид, полиэфиримид, нейлон.

По сравнению с каучуками термопласты являются более эффективными упрочнителями в высокосшитых матрицах и не влияют на Tg и модуль.

Однако высокие нагрузки TP приводят к увеличению чувствительности к растворителям и снижению сопротивления ползучести и усталости.

Огнезащитные составы – добавляются в эпоксидные смолы для обеспечения огнестойкости. Присутствие галогенов и образующих уголь ароматических соединений в эпоксидной смоле на основе отвердителя снижает воспламеняемость.

Цвета и красители . С эпоксидными смолами можно использовать широкий спектр красителей, таких как неорганические пигменты, за исключением хромовой зелени, натуральной сиены, белил на основе сульфида цинка и т. д., а также органических пигментов, таких как углеродная сажа.

Эпоксидные смолы и полиэфирные смолы

Эпоксидные смолы в сравнении с полиэфирными смолами

Эпоксидная смола	Полиэстер
Чрезвычайно прочный и с хорошей прочностью на изгиб Отвердитель и температура определяют время отверждения эпоксидной смолы Стойкость к износу, растрескиванию, отслаиванию, коррозии и повреждению в результате химического разложения и воздействия окружающей среды Прочность сцепления до 2000 фунтов на кв. дюйм Эпоксидная смола становится влагостойкой после отверждения	Хрупкие и склонные к микротрещинам Как правило, стоит немного меньше, чем эпоксидная смола . Выделяет летучие органические соединения и имеет сильные легковоспламеняющиеся пары Прочность сцепления полиэфирной смолы обычно менее 500 фунтов на кв. дюйм После отверждения полиэфирная смола становится водопроницаемой, т. е. через нее может проходить вода

В целом, эпоксидные смолы имеют преимущества перед полиэфирами и виниловыми эфирами в пяти основных областях:

• Улучшенные адгезионные свойства (способность приклеиваться к арматуре или заполнителю)
• Превосходные механические свойства (особенно прочность и жесткость)
• Повышенная устойчивость к усталости и микротрещинам
• Снижение деградации от проникновения воды (ухудшение свойств из-за проникновения воды)
• Повышенная устойчивость к осмосу (деградация поверхности из-за водопроницаемости)

Переработка и эпоксидные системы на биологической основе

Переработка и эпоксидные системы на биологической основе

Как обсуждалось выше, термореактивные эпоксидные композиты представляют собой материалы с высокими эксплуатационными характеристиками, которые широко применяются в промышленности.