Применение эпоксидной смолы ЭД-20: пропорции смешивания, расход

Эпоксидная смола ЭД-20 является ветераном российского рынка эпоксидных материалов. История ее выпуска уходит корнями еще в советскую оборонку, и для того времени (около 60 лет назад) появление в широком обиходе этого материала стало поистине революционным. И хотя с тех далеких лет ассортимент двухкомпонентных эпоксидных смол расширился до нескольких десятков наименований, а с учетом импорта – и до сотен, старушка ЭД-20 в некоторых сферах по-прежнему находит широкое применение, не в последнюю очередь из-за своей дешевизны.

Отметим, что эпоксидка ЭД-20 совершенно не проигрывает своим более гламурным сородичам вроде ювелирных смол, когда дело касается масштабных работ, связанных с заливкой больших площадей: полов, обширных столешниц, при изготовлении настенных панелей, называемых кухонными фартуками. Да и при изготовлении искусственного камня в виде напольной плитки или сантехнических аксессуаров ей тоже нет равных.

К примеру, попытка замены ее более прогрессивной, хотя и во всех смыслах схожей чешской CHS Epoxy 520 обойдется покупателю в двух-трех кратную переплату, с почти одинаковым итогом в смысле прочности, трудоемкости и эстетичности. Импортная будет, разве что, прозрачнее, но имеет ли это большое значение при толщине слоя заливки до 10 мм, когда легкий медовый окрас ЭД-20 совершенно не будет читаться.

Сфера применения эпоксидки

Эпоксидно-диановые составы активно используются в самых разных сферах человеческой деятельности:

• Электротехнике.
  В этой отрасли материал находит свое применение в качестве изоляторов;
• Приборостроении.
  Изготовление каркасов и теплоизолирующих перегородок со сниженной теплопроводностью;
• Радиотехнике.
  Из эпоксидных смесей производятся монтажные печатные платы;
• Судостроении.
  Изготовление композитных материалов на основе стеклоткани. Кроме того, с помощью таких составов ремонтируют лодки, катера и яхты;
• Авиастроении.
  При использовании горячей технологии отверждения эпоксидная смола используют для изготовления различных элементов летательных аппаратов;
• Военно-промышленном комплексе.
  Часто используются для изготовления облегченных бронежилетов на основе кевларовых сплавов;
• Автомобиле- и тракторостроении.
  ЭД-20 применяется для ремонта корпусных деталей и изготовления деталей салона;
• Мебельной промышленности.
  Производство авторской мебели и декоративных предметов интерьера. Высокими эстетическими характеристиками обладает сочетание смол с камнем, металлами, керамическими изделиями, стеклом и другими материалами;
• Для гидроизоляции.
  Используется в качестве гидроизоляционного слоя в помещениях с повышенной влажностью. В подвалах и цокольных этажах.

В строительной области эпоксидные смолы применяются при устройстве наливных полов, склеивания стекла, керамических, деревянных и металлических конструкций. Кроме того, олигомерные материалы входят в состав компаундных смесей, композитных материалов и герметиков.

Как и где можно применить полученные знания

Пройдя весь курс, человек научится создавать красивые и уникальные изделия, которые легко продать через социальные сети. В XXI веке вещи, изготовленные вручную — тренд. На них большой спрос. Если изделие выполнено качественно и выдержано в определенном стиле, то его стоимость может в несколько раз превышать затраченную сумму на покупку материалов, а также инструментов. По окончании курсов преподаватели помогают найти ученикам своих первых клиентов.

Смолу можно использовать в любом другом творчестве. Изготовленными шариками украшают сшитую одежду, картину и мебель. Используя такой материал оформляют пол, вазу, посуду, лампу и другие предметы декора.

Свойства и характеристики эпоксидной смолы ЭД-20

Состав ЭД-20 относится к категории эпоксидно-диановых смол и представляет собой прозрачную вязкую субстанцию желтоватого или коричневатого оттенка. На долю эпоксидных групп приходится 20% от всего объема смолы. Именно этот факт отражен в наименовании материала. Основой для эпоксидки служат дифенилолпропан и эпихлоргидрин.

Эксплуатационные свойства

Широкое распространение эпоксидно-диановые смолы получили, благодаря следующим эксплуатационным характеристикам:

• Равномерности структуры и отсутствию пор;
• повышенной твердости;
• устойчивости к механическим воздействиям;
• высокой стойкости к воздействию агрессивных химических соединений;
• термостойкости;
• высокой степени адгезии к большинству материалов;
• небольшому удельному весу;
• незначительной усадке.

Кроме того, эпоксидка ЭД-20 отличается высокими характеристиками, не проводит электрический ток и обладает высокой коррозионной стойкостью.

Технические характеристики

В таблице приведены основные технические характеристики эпоксидно-диановой смолы ЭД-20.

Инструкция по применению ЭД-20

При использовании эпоксидных смол применяют два способа отверждения: холодный и горячий.

Холодный способ отверждения

Технология холодного отверждения применяется при смешивании небольших объемов смолы и отвердителя. При таком способе никаких дополнительных действий при смешивании компонентов производить не требуется. Достаточно чтобы температура окружающей среды была больше 200С.

При приготовлении рабочей смеси необходимо четко соблюдать пропорции, указанные производителем. Нарушение этих рекомендаций может привести к изменению эксплуатационных свойств смеси, причем в худшую сторону.

Горячий способ отверждения

При горячем способе отверждения смола предварительно подогревается. В бытовых условиях для подогрева часто используется водяная баня. Заранее отмеренное количество смолы выливают в емкость соответствующего объема и разогревают до 45-55 0С. Для того чтобы обеспечить равномерный прогрев, компаунд постоянно перемешивают.

Важно! В процессе нагрева недопустимо попадание воды в смолу. Температура компаунда не должна превышать 55 0С.

После нагрева в вещество добавляется необходимое количество отвердителя. Полученный состав тщательно перемешивается.

Предварительный подогрев способствует равномерному перемешиванию компонентов, что улучшает эксплуатационные свойства эпоксидных смесей.

Использование пластификаторов

Увеличение пластичности эпоксидно-диановых смол положительно сказывается на их эксплуатационных свойствах. Добавление пластификаторов позволяет увеличить стойкость к ударным нагрузкам, вибрациям и другим механическим воздействиям. Кроме того, при использовании пластификаторов увеличивается эластичность покрытия.

Пластификатор ДБФ

Именно дибутилфталатовый пластификатор чаще всего используется при работе с ЭД-20 и аналогичными компаундами. Добавление ДБФ предотвращает появление трещин, вызванных существенным снижением температуры и механическими воздействиями, и снижает внутренние напряжения. Особенно эффективно использование данной присадки совместно с отвердителями ТЭТА и ПЭПА. Массовая часть пластификатора в рабочей смеси составляет от 2 до 5%.

К недостаткам пластификатора ДБФ можно отнести необходимость тщательного перемешивания. Увеличить равномерность распределения препарата позволяет нагрев до 40-50 0С.

Пластификатор ДЭГ-1

Диэтиленгликоль, также как ЭД-20, относится к эпоксидной группе, однако может использоваться как пластификатор. Концентрация вещества в рабочей смеси может составлять от 3 до 10%. Добавление ДЭГ-1 существенно увеличивает пластичность эпоксидки и предотвращает растрескивание.

Вещество имеет ярко выраженный оранжевый оттенок, который передается рабочей смеси. В отличие от ДБФ, ДЭГ-1 легко смешивается с эпоксидно-диановыми смолами даже без подогрева.

Пластификатор ТЭГ-1

Своим физико-химическими и эксплуатационным свойствами пластификатор ТЭГ-1 мало отличается от ДЭГ-1. В качестве основы используется триэтиленгликоль. Добавка хорошо смешивается с эпоксидными смолами и имеет коричневатый оттенок.

Работа в домашних условиях

Самостоятельные ремонтные работы ведутся по технологии ручного формования. Здесь никаких требований не устанавливается, так как нет должного контроля над качество выполненных работ. Естественно, результат не может всегда быть положительным, поэтому опытные мастера делятся полезными советами, которые помогут повысить качество изделий из стекловолокна.

Необходимо хорошо подготовить поверхность. В случае работы с металлом, пользуются преобразователем ржавчины, после чего металл обрабатывают щеткой. Перед непосредственным наложением стекловолокна поверхность следует обезжирить. Ремонт стеклопластиковых изделий начинается с обработки поверхностей абразивными материалами.

Воздух – побочное явление, с которым необходимо бороться. Оставшиеся пузырьки воздуха не только испортят внешний вид изделия, но и негативно отразятся на его прочности. При наличии вакуумной камеры избавиться от лишнего воздуха просто. В домашних условиях для этого применяют валики. Ленты стекловолокна раскладываются по поверхности и прикатываются валиком. После отверждения никаких особых ограничений действий нет. Материал можно обрабатывать любым доступным способом.

Использование отвердителей

Для того чтобы начался процесс полимеризации эпоксидно-диановой смолы, необходим отвердитель. Его добавляют в рабочую смесь после полного растворения пластификатора. На момент смешивания с отвердителем температура вещества не должна превышать 40 0С, в противном случае возможно закипание рабочей смеси.

Пропорции и особенности смешивания

Классическим соотношением при приготовлении эпоксидных смесей является пропорция 1:10 (1 часть отвердителя на 10 частей смолы). Однако, в зависимости от назначения изделия, это соотношение может изменяться как в большую, так и в меньшую сторону.

Добавлять отвердитель следует постепенно, в противном случае может возникнуть перегрев рабочей смеси. Кроме того, быстрое вливание может вызвать цепную реакцию и мгновенную полимеризацию состава. Чрезмерное количество отвердителя также приводит к порче рабочей смеси.

Отвердитель ПЭПА

Полиэтиленполиаминовый отвердитель (ПЭПА) представляет собой доступный реактив, способный эффективно запускать процесс полимеризации эпоксидно-диановых смол при температуре

от +15 до +20 0С без предварительного подогрева рабочей смеси. Даже повышенная влажность не влияет на скорость полимеризации смеси.

Препарат может иметь желтоватый или коричневатый оттенок. Оптимальные эксплуатационные свойства изделия достигаются при добавлении 13,7% отвердителя, однако рабочий диапазон находится в пределах от 10 до 15%.

Отвердитель ТЭТА

Триэтилентетраминовый отвердитель (ТЭТА) предназначен для работы в температурном диапазоне от +15 до +25 0С. По принципу действия он напоминает препарат ПЭПА, однако имеет несколько существенных недостатков:

• специфический неприятный запах;
• высокую степень токсичности;
• требует строгого соблюдения дозировки.

Отвердитель ДЭТА

Вещество применяется для работы при комнатной температуре без подогрева рабочей смеси. Затвердевание происходит в течение полутора часов с момента начала реакции. В отличие от отвердителей ПЭПА и ТЭТА, может вступать в реакцию с углеродом и водяными парами, поэтому хранить препарат следует в плотно закрытой таре.

Отвердитель Этал 45М

В отличие от перечисленных выше отвердителей, Этал 45М обладает свойствами пластификаторов. При добавлении препарата температура смеси повышается значительно меньше чем при использовании перечисленных выше отвердителей. Этал 45М хорошо смешивается с эпоксидно-диановыми смолами, не имеет неприятного запаха и не представляет опасности для человека и домашних животных.

Популярно о популярном

По широте применения эпоксидные смолы сегодня соперничают с самыми распространенными химическими веществами. Такими как:

• Кальцинированная сода;
• Едкий натрий;
• Жидкое стекло и другие.

Плотность эпоксидной смолы

Велико разнообразие видов эпоксидной смолы и внутри своего семейства. Так, по своему предназначению здесь можно выделить:

1. Наливные — для выравнивания бетона или в качестве единоличного «борца» за абсолютную горизонталь.
2. Низко вязкостные — для декоративного или защитного покрытия металла, дерева или камня. Очень часто дизайнеры отдают свое предпочтение данным эпоксидным смолам при производстве объемных полов.
3. Защитные — специальные составы для борьбы с атмосферным и химическим воздействием на изделия из бетона, металла или других материалов. Наряду с защитой данные рецепты положительно влияют на эстетическое восприятие покрытых смолой изделий.
4. Модифицированные — главное предназначение данной группы смол — быть в составе клеев, пропиткой для стеклотканей, проявлять себя при аварийных и ремонтных работах в качестве надежного и универсального связующего вещества.
5. Специальные — данная группа не велика, но каждый из нее способен решать такие по сложности задачи которые не поддаются ни одному из других промышленных и даже лабораторных соединений.

На заметку

Разнообразие эпоксидных смол обязывает тех кто ее приобретает внимательно ознакомиться с областью применения и предназначением того или иного состава.

Все выше названные группы эпоксидных смол тем не менее имеют целый ряд одинаковых или очень сходных качеств и свойств, который можно назвать основными характеристиками:

• Прочность;
• Термостойкость;
• Водонепроницаемость;
• Клеящие свойства;
• Устойчивость к химическим реакциям.

Прочность эпоксидной смолы является одним из главных ее достоинств. Так, раствор с отвердителем, произведенный в точном соответствии с рецептурой, готов соперничать прочностью бетона.

Для наглядности, приведем таблицу несколько значений прочности на примере самой популярной марки ЭД-20

Способность противостоять высоким температурам — качество одинаково ценное, как в домашнем хозяйстве, так и на производстве. И пусть эпоксидной смоле далеко до статуса огнеупора — 200 градусов по шкале Цельсия — все равно не плохой результат.

Не пропускает смола в застывшем состоянии и воду. Именно на этом ее качестве основано приоритетное ее использование в качестве защиты железобетонных изделий, конструкций и малых форм из дерева и гипса.

Не только от влаги и неблагоприятных метеоусловий защищает эпоксидная смола. Ее уникальная формула позволяет быть вне опасности от большинства химически активных веществ и их растворов. Смола — диэлектрик и поэтому она нашла широкое применение в производстве изоляторов, а также в виде компаундов в электронной и радиотехнической промышленности.

Способность быть универсальным клеем — еще один шаг «эпоксидки» к статусу средства «хоть куда». Стекловолокно, пропитанное этим составом, позволяет строить легкие и прочные корпуса катеров и яхт, создавать элементы парковых аттракционов, деталей машин и оборудования.

В настоящее время ни одно мебельное производство не обходится без использования данного двухкомпонентного клея. Причем это относится, как к производству мебели из натурального дерева, так и из ДСП и МДФ, как из пластика, так и с элементами стекла.

Высокие эстетические качества, податливость при обработке и широта возможностей для дизайнеров — были в свое время подмечены ювелирами и ремесленниками. Наверное, в свойствах «эпоксидки» нужно искать истоки популярности бижутерии.

Широко применение эпоксидного клея и в моделировании, и при реставрационных работах. Редкий уголок домашнего мастера обходится без тюбика данной смолы и отвердителя к ней.

Наполнители для эпоксидных смол

При изготовлении бижутерии, картин, декоративной мебели и других изделий, в эпоксидную смолу могут добавляться различные наполнители. Эти вещества придают оригинальность и стиль авторским работам, а кроме того, влияют на эксплуатационные свойства изделий. Чаще всего, в качестве наполнителя используются:

• цемент.
  Используется для приготовления шпатлевки. Полученная смесь обладает высокой пластичностью и адгезией к большинству материалов. После полной полимеризации поверхность устойчива к ударным нагрузкам и воздействию агрессивных сред. Приготовление смеси заключается в тщательном перемешивании 2 частей цемента и 1 части готовой к использованию эпоксидной смолы;
• зубной порошок или мел.
  Использование таких добавок увеличивает гигроскопичность готовой поверхности. Использовать такие смеси можно только в сухих, хорошо проветриваемых помещениях;
• алебастр или гипс.
  Гипсовая смесь отличается высокими прочностными характеристиками и пластичностью. Для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик рекомендуется сразу после нанесения прогреть поверхность до 50-60 0С с помощью строительного фена. Не следует использовать для этого открытый огонь.
• мука.
  К достоинствам этого наполнителя можно отнести тот факт, что после полной полимеризации, шпатлевка легко обрабатывается. Не обошлось и без недостатков: при добавлении муки в эпоксидную смесь, существенно замедляется процесс полимеризации;
• мелкий песок.
  Добавление мелкофракционного песка значительно увеличивает удельный вес эпоксидной смеси, однако повышает прочность и твердость поверхности. Такие смеси можно использовать для наружных работ: они не боятся ультрафиолетового излучения, влаги и агрессивных сред;
• стеклоткань.
  При работе со стеклотканью следует неукоснительно соблюдать правила техники безопасности. Мельчайшие частицы стекловолокна, попадая в дыхательные пути могут вызвать серьезные заболевания. В защите нуждаются и кожные покровы;
• древесные опилки.
  После застывания, шпатлевка с таким наполнителем отличается высокой твердостью и плохо поддается механической обработке. К достоинствам таких смесей можно отнести устойчивость к ударным нагрузкам и вибрациям. Для приготовления шпатлевки лучше использовать мелкие опилки или древесную пыль.

Для изготовления бижутерии и декоративных предметов можно использовать блестки, бисер и т.д.

Время полного отверждения эпоксидки

Время отверждения эпоксидной смеси зависит от используемого отвердителя и способа отверждения. При температуре

от +20 до +25 0С первичная полимеризация происходит за 45-60 мин. Полная полимеризация состава может длиться от 24 до 48 часов.

Важно! Процесс полимеризации эпоксидно-диановых смол необратим, поэтому при работе с ЭД-20 и ее аналогами целесообразно произвести пробный замес. Это позволит определить скорость отверждения и оценить эксплуатационные свойства изделия.

От чего зависят показатели склеивания

После добавления катализатора-отвердителя смолу необходимо сразу использовать. От этого зависят заявленные показатели адгезии и качества склеивания. У эпоксидки разных марок и качества этот период различен. В среднем он равен от получаса до часа. А при добавлении ЭТАЛ-45 этот период возрастает до 2–3 часов. Полная полимеризация эпоксидки составляет 1–3 суток.

Для застывания смоле требуется длительно время

Расход материала на 1м2

Расход ЭД-20 является величиной относительной и зависит от многих факторов. Прежде всего это тип обрабатываемой поверхности. При покрытии пористой поверхности средний расход материала составляет приблизительно 150 мл/м2. Если поверхность глянцевая, потребуется значительно меньше смеси, около 100 мл/м2.

Приведенные выше значения можно считать условными, поскольку большое значение имеют толщина слоя, способ нанесения, консистенция рабочей смеси, температура и влажность в помещении.

Качество

В сыром виде смола имеет свои определенные характеристики, напрямую связанные с дальнейшим качеством готового изделия. Эти характеристики всегда описаны производителем.

Повлиять на качество можно с помощью добавления в раствор разнообразных наполнителей и компонентов, при этом соотношение цены напрямую зависит от эффективности.

Отсюда можно сделать вывод, что экономить на наполнителях не стоит.

Чем можно заменить эпоксидную смолу ЭД-20

Существует несколько модификаций эпоксидных смол, сходных с ЭД-20 по эксплуатационным свойствам и физико-техническим характеристикам.

ЭД-8

По своему химическому составу и области применения ЭД-8 сходна с ЭД-20. Материал широко используется в авиа- и автомобилестроении, строительстве, сфере радиоэлектроники и в электротехнике. Основным отличием является содержание в готовой смеси эпоксидных групп, которое составляет 8% увеличенное время первичной полимеризации – 3 часа при комнатной температуре.

ЭД-16

Как видно из названия смолы, число эпоксидных групп, входящих в ее состав – 16%. По назначению и свойствам ЭД-16 практически не отличается от ЭД-20, однако дольше застывает и содержит больше хлора. К достоинствам материала можно отнести высокую прочность клеевых швов.

ЭД-22

Отличается от ЭД-20 количеством эпоксидных групп (22%) и временем желатинизации – 18 часов. Показатель динамической вязкости может варьироваться от 8 до 12 ПА/сек.

Э-40

Технология производства смолы Э-40 имеет свои особенности. В отличие от компаундов серии ЭД, Э-40 получают методом конденсации дифенилолпропана и эпихлоргидрина в щелочной среде, в которую добавляют толуол. В качестве отвердителей могут использоваться поликарбоновые кислоты, их ангидриды и полиамины.

Применяется Э-40 в лакокрасочной промышленности. Помимо этого, полуфабрикат используют для производства различных модификаций эпоксидных смол. Для материала характерны пластичность и влагостойкость. После полной полимеризации смесь устойчива к воздействию кислотных и щелочных сред.

Технические параметры

Время желатинизации эпоксидки составляет 8 часов, а период полного отверждения равен 24 часам. В описании высшего сорта материала указаны следующие технические характеристики:

• плотность при холодном отверждении – 1110–1230 кг м3, при горячем отверждении – 1200–1270;
• массовая доля ионов хлора – 0,001%, омыляемого хлора – 0,3%;
• массовая доля гидроксильных групп – 1,7%, летучих веществ – 0,2%;
• вязкость динамическая – 13–20 ПА/секунду;
• температурный режим для размягчения – до 60 градусов.

Меры предосторожности

Эпоксидно-диановая смола ЭД-20 относится к веществам второго класса опасности. Работать с полуфабрикатом следует в защитных перчатках, очках и респираторе. При попадании смеси на кожные покровы, пораженные участки необходимо промыть в проточной воде с мылом, после чего обработать касторовым или вазелиновым маслом.

Все виды работ, связанные с использованием эпоксидки должны производиться в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе. Смесь не относится к взрывоопасным веществам, однако при воздействии открытого огня может воспламениться.

Эпоксидная смола ЭД-20 представляет собой универсальный полуфабрикат, широко используемый во многих областях человеческой деятельности. Высокие эксплуатационные свойства и простота использования, в сочетании с доступной стоимостью, позволяют использовать материал в промышленности, строительстве и бытовой сфере.

Меры безопасности

Работа со всеми эпоксидными смолами, разработанными 30 и более лет назад, когда экологические и медицинские требования и ГОСТ были не такими строгими, как ныне, требует особенно внимательно относиться к собственной безопасности и безопасности окружающей среды.

Не оказывает никакого влияния на человека, животных и природу только полностью полимеризованный эпоксидный материал. В жидком же виде до начала работы, а особенно во время работ, когда еще компаунд и отвердитель находятся в стадии активного взаимодействия, из смеси идет активное выделение вредных для здоровья веществ.

Поэтому нужно обеспечить надежную защиту глаз и органов дыхания от паров вещества. Такая защита должная быть тем большая, чем больше площади заливаемых или как-то иначе обрабатываемых поверхностей. Респиратор, изолирующие очки, одноразовые перчатки должны быть обязательным атрибутом проводимых с эпоксидкой работ. Под рукой полезно также иметь ацетон или более безопасный по сравнению с ним этиловый спирт, чтобы оперативно убирать попавшие на кожу рук и лица, а также на одежду, капли полимеризируемой смеси.