Отвердители эпоксидных смол: состав, применение, пропорции

В сфере строительства особый интерес представляют материалы, способные изменять свои агрегатные состояния. Одним из таких материалов является эпоксидная смола. Изначально она находится в жидком состоянии и по своей консистенции похожа на мед. Текучесть позволяет производить склеивание деталей, пропитку и заливку поверхностей. После застывания смола становится прочной, влагонепроницаемой, оставаясь при этом прозрачной.

Процесс отверждения смолы – это не совсем та кристаллизация, которая происходит при понижении температуры. Химическая реакция составляющих вещество компонентов приводит к полимеризации. Структура молекулы меняется таким образом, что образуются устойчивые соединения – сшитые полимеры. Но если для некоторых смол полимеризация – естественный процесс (полиэфирная смола через определенное время самопроизвольно начинает застывать), то для эпоксидки необходимо соединение двух компонентов. Первый компонент, представляющий собой олигомер эпоксидной группы, называют основным составом или компонентом «А». Второй (компонент «Б») выступает в роли отвердителя.

Для чего нужны отвердители

Отвердители эпоксидных смол выступают катализатором реакции и участвуют в процессе полноценно. Они соединяются со смолой, в итоге удается получить свойства изделий по типу однородности, твердости, долговечности и прозрачности. Эти характеристики определяются тем, насколько точно были выбраны пропорции при соединении смолы и отвердителя.

Во время самостоятельного смешивания ингредиентов необходимо соблюдать правильную дозировку. Отвердителями выступают разные вещества, это могут быть ангидриды, карбоновые кислоты, диамины. В смеси с вышеупомянутыми отвердителями смолы образуют термоактивные составы, которые имеют следующие характеристики:

• высокую адгезию;
• хорошую водостойкость;
• превосходные диэлектрические качества;
• механическую прочность;
• малый процент усадки.

Альтернативные варианты

Существуют и другие составы, которые заменят разделительный воск для эпоксидной смолы, став хорошей альтернативой. Среди них:

• Разделительная смазка Вс-М. Композиция из силиконов и воска, замешанная в виде эмульсии в смеси из растворителей. Антиадгезионное покрытие для форм. Разработано для отливок на границах «силикон-силикон» и «силикон-молды», но с успехом может быть применено и для низкотемпературных процессов, связанных с отливками из эпоксидок. Форма выпуска – аэрозольные баллоны.
• Парафин. Являясь продуктом переработки углеводородного сырья (побочный продукт производства топлива), парафин может вступить в реакцию с полимеризующейся эпоксидкой при достаточно высокой температуре протекания процесса. Поэтому как разделитель (подобно воску) парафин можно использовать только в низкотемпературных реакциях желатинизации и отверждения смолы.
• Стеарин. Получают из стеариновых кислот, выделяемых в процессе мыловарения или подобных этому процессу производствах, разделяя жидкую фракцию в растительных и животных жирах (олеин) и твердую (стеарин). Химически инертен по отношению к эпоксидным материалам, с высокой степенью тугоплавкости (именно поэтому стеариновые свечи, в отличие от парафиновых, не текут при горении). Но это же является и препятствием при использовании в качестве разделителей – трудно нанести на сложные формы при их отливках.

Выбирайте себе разделитель по подходящим свойства, чтобы заливка прошла удачно, как и отделение изделия от формы.

Состав разных отвердителей

Отвердители эпоксидных смол могут быть кислотными или аминными. К первым относятся дикарбиновые кислоты и ангидриды. Отверждение смолы при использовании этих смесей происходит при повышенной температуре до 200 ˚С. Эти отвердители являются веществами горячего отверждения.

Отвердители эпоксидных смол бывают аминными. В эту группу входят разные амины. Это самый простой и распространенный вариант отвердителя. Под действием этих веществ смола затвердевает при нормальной температуре. Здесь есть плюс, заключающийся в простоте использования. Применять специальное оборудование нет необходимости. Такие отвердители популярны, но более эффективного результата можно добиться с помощью кислотных соединений.

При горячем отверждении смола обретает улучшенные физико-химические характеристики. Среди отвердителей эпоксидных смол, которые относятся к кислотной группе, следует выделить ангидриды дикарбоновых кислот, а именно:

• метилтетрагидрофталевый;
• малеиновый;
• метилендиковый;
• фталевый;
• гексагидрофталевый.

Эти соединения имеют хорошие диэлектрические качества, проявляют устойчивость к температурным воздействиям и контакту с влагой. Их часто применяют для электроизоляции и в роли связующего элемента для армированного пластика. Среди веществ аминной группы следует выделить:

• триэтилентетрамин (ТЭТА);
• полиэтиленполиамин (ПЭПА);
• аминоакрилаты;
• полиамины.

Три фактора замены

Полноценную замену эпоксидной смоле найти невозможно. Приходится жертвовать или твердостью, которая тут вне конкуренции, или долговечностью. Например, такой материал, как полиэфирная смола, уступает эпоксидной ненамного, это достойный аналог. Самый массовый пример замены, в быту , во время домашних ремонтных или дизайнерских работ, и в строительстве. Тем более, что две эти сферы тесно пересекаются.

Самый частый пример подобной замены, который приводят, это заливка полов. Внешне, сразу после окончания работ, два типа этих покрытий, эпоксидное и полиэфирное, вообще неотличимы, разница скажется позже, по мере исцарапывания внешнего глянца и износа (эпоксидка все же будет покрепче, чем ее альтернатива). Заставляют осуществить такую замену обычно три обстоятельства:

1. Аллергия на эпоксидную основу или отвердители. В этих случаях сначала пробуют применить защитные меры вроде изолирующих респираторов, плотной одежды, очков и перчаток. Потом пытаются сменить марку смолы или отвердителя, или оба этих компонента, и если только ничего не помогает, ищут альтернативу.
2. Необходимость реставрации сломанной или разбитой на крупные фрагменты посуды, которая применяется для приготовления или приема пищи – эпоксидка в этом отношении хотя и умеренно, но слегка токсична.
3. Стоимость эпоксидки. Для крупных работ ее приобретение выливается в приличную сумму. Дешевые же составы иногда получается найти с подобным функционалом. Хотя недорого, это относительное понятие.

Применение и пропорции некоторых отвердителей

Для того чтобы ближе ознакомиться с отвердителем, следует знать его характеристики. Например, диэтилентриамин, который еще обозначается следующий аббревиатурой — ДЭТА, является жидким прозрачным, не имеет оттенка. Срок его хранения составляет 2 года при температуре в пределах от — 5 до + 40 ˚С. Вещество имеет аммиачный запах. Рекомендуемый режим отверждения — через сутки при температуре + 25 ˚С. Если этот предел увеличить до плюс + 70 ˚С, то отверждение произойдет через 5 часов. Материал экзотермический, а значит, процесс отверждения будет сопровождаться повышением температуры. Для заливки объемных деталей использовать его нельзя.

Перед началом работ вы можете задаться вопросом о том, сколько отвердителя для эпоксидной смолы потребуется. В случае с описываемым веществом, объем может колебаться от 8 до 12%. Это верно при соединении со смолой ЭД-20. Аналогом ПЭПА является Telalit 0210. Это вязкий прозрачный отвердитель с резким запахом. Оставлять его в открытом виде нельзя. Посторонних добавок в нем нет, поэтому он не столь термостабилен. Перед использованием нужно осуществить тестовый замес.

Советы

При подготовке состава, а также при его нанесении на поверхность или заливке данным клеем форм существуют универсальные советы, помогающие добиться более качественной склейки.

При подготовке состава лучше воспользоваться посудой и вспомогательными инструментами, ненужными для дальнейшего использования. Отчистить их от такого состава практически невозможно, поэтому все используемые ёмкости и инструменты для перемешивания пойдут на выброс.

Заливку в форму необходимо проводить поэтапно, особенно если планируется сделать толщину слоя больше 2 мм. После полимеризации первого покрытия следующая порция заливается только после отверждения слоя, но с липкой поверхностью.

Для больших объёмов лучше покупать специальные составы, не подверженные перегреванию. При смешивании большого количества обычного клея существует риск возгорания состава. Поэтому для собственной безопасности необходимо заранее просчитать нужный объём смеси и купить клей, рассчитанный именно для данного объёма.

О том, как правильно развести эпоксидный клей, смотрите в следующем видео.

Отвердитель своими руками

Отвердитель для эпоксидной смолы своими руками хоть можно приготовить, но его качество окажется сомнительным. Такая необходимость возникает довольно часто, ведь отвердители реализуются в комплекте со смолой, но первого компонента не всегда хватает. Довольно сложно бывает соблюсти точную дозировку, поэтому отвердитель расходуется быстрее.

На строительном рынке или в магазине найти отвердитель довольно сложно. Перед домашними мастерами довольно часто возникает вопрос замены или самостоятельного изготовления компонента. В домашних условиях заменить отвердитель практически невозможно. Совершенно не подходят подручные средства, необходимо приобретать соответствующие химические вещества — отвердители, которые малоизвестны. Среди них следует выделить «Этал-45М». Способ применения такого вещества может отличаться от использования обычного полиэтиленполиамина. Вам придется подбирать тестовым способом наиболее подходящее соотношение отвердителя и смолы.

Выводы

Эпоксидная смола – уникальный и универсальный продукт. Эта субстанция становится незаменимой в многочисленных современных отраслях промышленности. Активно используют ее и домашние умельцы в творческой мастерской. Но эпоксидка не может работать без отвердителя. Дополнительная субстанция активирует процессы полимеризации, только с ее помощью смола демонстрирует все свои заявленные качества. Поэтому очень важно разбираться и знать все имеющиеся виды отвердителей и уметь их подбирать для работы с эпоксидкой.

Особенности применения. Как правильно развести

Если соблюсти технологию смешивания отвердителя со смолой, то вы сможете добиться положительного итогового результата. Все составляющие смеси отмеряются согласно инструкции. Для работы необходимо подготовить:

• деревянную палочку;
• емкость для смешивания;
• два шприца.

Палочка понадобится для перемешивания. Перед тем как развести эпоксидную смолу с отвердителем, важно напомнить себе, что реакция необратима. Лучше потренироваться на пробных образцах, использовать для этого следует небольшое количество материала. Это позволит вам определить пропорции и понять, сколько будет высыхать смола. Ее перед началом смешивания подогревают выше комнатной температуры. Вещество должно стать менее вязким. Если смола кристаллизировалась, ее возвращают в первоначальное состояние, нагревают до температуры + 40 ˚С. При этом следует постоянно помешивать смесь. Разогрев лучше всего осуществлять на водяной бане.

Важно исключить перегрев смолы, так как после закипания она покроется пеной, оказавшись непригодной к использованию. В шприц следует набрать смолу и поместить в стаканчик. Дозировку вы должны рассчитать заранее. Нужное количество отвердителя следует набрать, добавив его в емкость со смолой. Состав хорошо перемешивается до однородной консистенции, использовать при этом электрические инструменты нельзя.

После того как прозрачная эпоксидная смола с отвердителем будут перемешаны, можно считать, что смесь готова к использованию. Ее наносят на нужный участок, где состав постепенно затвердевает. Масса должна быть выработана достаточно быстро, ведь уже через несколько минут после смешивания начнется полимеризация. Структура вещества изменится, что отрицательно скажется на характеристиках отвердевшей эпоксидки.

Инструкция по разведению смолы

Как развести эпоксидку правильно, что необходимо? Перед началом работы следует подготовить емкость для смешивания, деревянную палочку, 2 шприца для набора веществ. Новичкам надо помнить, что протекающие реакции необратимы — восстановить испорченную эпоксидку будет невозможно. Лучше заранее провести «тестовое» смешивание в малых количествах, чтобы точно рассчитать дозировки.

Порядок приготовления

Несмотря на возможность холодного отверждения при использовании качественных отвердителей, стоит немного подогреть смолу. Это сделает состав менее вязким, но кристаллизации и кипения допускать нельзя (закипание испортит эпоксидку, ее можно будет выбросить). Во время подогревания надо регулярно перемешивать материал и следить за температурой.

Подсчет нормы растворителя очень важен. Если добавить мало, материал останется в стадии желатинизации либо застынет, но поверхность будет липкой. Надо внимательно читать инструкцию к эпоксидке, там всегда указывается пропорциональность разведения. Все составы разные, а норма отвердителя может варьировать от 10 до 50 %. Заменять отвердители на те, что не указаны в рекомендациях производителя, нельзя!

Набирать нужное количество компонентов надо в два отдельных шприца. Некоторые компании выпускают материал в комплекте с пластиковыми флаконами, на которых есть отметки (мерные стаканчики). Для заливки отвердителя игла не нужна, ее убирают. Густую смолу и вовсе вливают через верхнюю часть шприца, убрав поршень — через узкий носик она не втянется.

Получение малых объемов смолы

Чтобы получить немного состава для бытовых нужд, практикуется холодное отверждение. Набранное количество компонентов соединяют между собой в емкости, тщательно, но аккуратно перемешивают. Для этой цели нельзя использовать электроинструмент, желательно применять только деревянную палочку. Работы выполняют при температуре до +25 градусов в помещении.

В готовой массе должны отсутствовать пузырьки воздуха, примеси, состав становится абсолютно прозрачным. Консистенция продукта, если все сделано правильно, ровная, однородная.

Смола в большом объеме

Поскольку реакция полимеризации смолы протекает с выделением тепла, холодным отверждением можно получить только малые порции продукта. При соединении больших объемов следует нагреть эпоксидку на водяной бане до +50 градусов. Далее срочно убирают состав и добавляют отвердитель. Строго воспрещено попадание в смолу воды — это приведет к полной утрате свойств.

Работать после нагревания эпоксидки придется очень быстро, поэтому емкость и верно отмерянный отвердитель должны быть заранее готовыми. Перемешивание должно быть тщательным.

Смешивание компонентов

Многим маркам эпоксидных смол для создания готового изделия нужны пластификаторы. Ряд отвердителей сочетают в себе оба свойства, поэтому стоит использовать средства ДЭГ-1, ДБФ. Отвердитель вливают тонкой струйкой, второй рукой тщательно вымешивают состав. Идеально, если процесс вливания и замешивания длится около 5 минут.

Время отверждения

Сколько сохнет смола после соединения компонентов? Это время определяется в индивидуальном порядке, верхняя и нижняя границы периода всегда указаны в инструкции. До высыхания эпоксидка сохраняет вязкость, текучесть, пригодна для заливки различных изделий и форм.

Обычно при разведении в пропорции 1:10 с отвердителем материал должен высохнуть быстро — за 30 – 60 минут. При снижении количества отвердителя это время возрастает до 2 – 3 часов. Что касается эпоксидных клеев, большинство из них застывает за 24 часа.

Если указанный срок прошел, а смола все еще липкая, причины могут быть такими:

• слишком низкая температура в помещении;
• неверно подобраны пропорции компонентов;
• в массу попала вода;
• отвердитель просроченный, некачественный.

Некоторые современные составы

В продаже сегодня можно встретить модифицированные отвердители, которые лишены некоторых недостатков традиционных смесей, но стоимость их несколько выше. Готовые изделия обретают высокие прочностные характеристики, смола полимеризуется полнее. Эти средства выполняют роль пластификаторов, а в некоторых случаях способны пластифицировать и разбавлять эпоксидку.

Среди прочих следует выделить отвердитель М-4, который является аминным и обладает повышенной вязкостью. Его цвет красно-коричневый. Смешивание осуществляется в объеме от 20 до 25% от основного материала. Вещество отверждает эпоксидку при температуре от + 2 ˚С, в результате удается получить изделие с повышенной прочностью.

Средство является веществом быстрого отверждения и изготавливается на основе ПЭПА. Помимо холодного отверждения, вы можете сделать и горячую полимеризацию. Время пластификации и желатинизации составит 30 минут при комнатной температуре. Если температура более низкая, то время может увеличиться до 50 минут.

Если вы хотите соединить прозрачную эпоксидную безусадочнаую смолу с отвердителем, то можете рассмотреть вещество 921, которое реализуется в нескольких разновидностях. Средство низковязкое, позволяет получить уникальные эпоксидные композиции. Они устойчивы к ультрафиолету и повреждениям.

Изделия из эпоксидной смолы: бижутерия, мебель, декор

Прозрачная эпоксидная смола – средство многофункциональное. Используя ее, можно выполнить готовые изделия, декорировать модели из другого материала, соединить отдельные части в единое целое. Эффект художественной обработки присутствует в любом элементе, где применяется такой полимер. Прозрачность дает сходство со стеклом. Именно это свойство способствует широкому использованию эпоксидки при создании сувениров.

Залитые природные материалы: листочки, цветы, шишки, зерна и т. д. – становятся интересными поделками. Эпоксидная смола поддается колеровке, а это позволяет применять материал для изготовления различных украшений. Эксклюзивные кулоны, серьги, клипсы, броши, заколки и другие аксессуары очень популярны у современных модниц. Свойства материала дают возможность создавать имитации драгоценных камней, которые отличить от натуральных могут только специалисты.

Современные дизайнерские разработки – мебель из эпоксидной смолы. Оригинальные и прочные столешницы, полочки, декоративные элементы спинок, ножек можно встретить в интерьерах помещений различных стилевых направлений. В последнее время прозрачную эпоксидную смолу начали использовать для создания пола с 3D-эффектом.

Эпоксидка применяется для изготовления стеклопластиковых изделий, электронной промышленности, дизайнерских работ

Разнообразие изделий из эпоксидной смолы и дерева

Эпоксидная смола и дерево – прекрасное как с эстетической, так и с практической точки зрения сочетание. Полимерный состав заполняет поры древесины, обеспечивает надежное соединение и образует прочное покрытие или вставку. Цена эпоксидки высокая, но если учитывать качество украшений ручной работы или эксклюзивных вариантов мебели, то применение данного химического состава вполне оправдано.

Эпоксидная смола может заполнять деревянные формы-контуры или же создавать верхний слой. Первый способ часто используется при изготовлении украшений. Полые кольца, сердечки, звездочки, листочки и т. д. заливаются окрашенным или прозрачным составом, напоминая янтарь, изумруд, рубин или просто создавая объем.

Второй способ применяют при изготовлении мебели. Слой эпоксидки наносится на основу, в результате получается оригинальная столешница. В качестве декора могут использоваться различные предметные вставки.

Из дерева и эпоксидной смолы делают полочки, подставки для цветов, вазы. Изделия могут подсвечиваться люминесцентными или флуоресцентными добавками, внесенными непосредственно в эпоксидный состав, или же с помощью светодиодной ленты.

Эпоксидная смола часто применяется при изготовлении элементов мебели

Полезный совет! При изготовлении изделий из прозрачной эпоксидной смолы и дерева необходимо избегать попадания на полимерный слой отходов обработки древесины. Это может значительно снизить эффект прозрачности.