Свойства, применение и технические характеристики полиэфирных смол

Полиэфирная смола применяется для различных целей и в разных областях. Можно ею работать и в бытовых условиях, но, чтобы получить качественный результат и не получить вреда для здоровья, требуется знать определенные правила работы. Подробнее о том, что собой представляет полиэфирная смола, ее свойствах и где ее применять будет, рассказано далее.

Состав

Состав полиэфирной смолы сложен, каждый элемент, входящий в него служит для определенной цели. Их можно объединить в несколько групп:

Полиэфир, в составе он содержится на 65-70%, это база смолы;
Растворитель, примерное содержание 30%, могут способствовать снижению вязкости изделия;
Инициатор, 1.8%, запускает процесс полимеризации;
Ускоритель, способствует увеличению скорости затвердевания состава, 1.5%;
Ингибитор сдерживает процесс полимеризации во время хранения.

Состав полиэфирной смолы сложен, каждый элемент, входящий в него служит для определенной цели.

Технологический процесс

Процесс изготовления непредельных полиэфирных смол происходит в реакторе из нержавеющей стали или эмалированном, снабженном барботером для ввода инертного газа (азота или СО2) с обратным холодильником и прибором для измерения температуры.

Процесс конденсации непредельных полиэфиров во избежание их желатинизации производится в атмосфере инертного газа (азота или углекислоты) или в присутствии ингибиторов: ароматических полиоксисоединений или аминов. Конденсация производится также и в среде растворителей с последующей их отгонкой в вакууме.

Ниже приводится технологический процесс изготовления полиэфира № 1.

В тщательно промытый реактор загружаются касторовое масло, малеиновый и фталевый ангидрид.

Реакционная смесь нагревается до 110–120 °С, включаются мешалка и поток азота. Затем температура смеси повышается до 190 °С, и процесс конденсации ведется при 130–140 °С до достижения кислотного числа 75–80 мг/КОН. Затем вводится 2/3 количества этиленгликоля. Температура реакционной смеси поддерживается в пределах 130–140 °С, и после достижения кислотного числа 40–45 мг/КОН добавляется остаток этиленгликоля. Конденсация продолжается при 130–140 °С до получения кислотного числа не более 20 мг/КОН. После этого обогрев выключают, смола охлаждается до 100–110 °С, одновременно продувается азотом и выгружается. Готовая смола хранится в холодном месте. Гарантийный срок хранения 3–4 мес.

В таблице 2 приведены свойства полиэфирных смол, применяемых в электропромышленности.
Таблица 2

Показатель	Смола
Показатель	№ 1	№ 2	№ 315	№ 220	ЭМО-1	ЭСФО-1
Внешний вид смолы	От светло-желтого до темно-коричневого цвета		От светло- до темно-коричневого цвета	От светло-желтого до зеленого или коричневого цвета	Прозрачная или слабо мутная
Растворимость в толуоле 1:1	_	_	_	_	Полная
Вязкость при 20 °С по ВЗ-4, с	20—40	20—40	Не более 26	25	20	18
Кислотное число, мг/КОН, не более	20	20	13	70—83	30	30
Содержание гидроксильных групп, %, не более	3,5	4,0	7	3,5	_	_

Примечание.

Полиэфир № 1 (и № 2) должен полностью растворяться в стироле. Раствор с 1% перекиси бензоила (к массе раствора) должен при 60–100 °С в течение 1 часа давать твердый полимер.

Характеристики материала

Чтобы лучше понять, как работать с данным материалом следует разобраться в его характеристиках. К ним относятся:

Низкие показатели теплопроводности;
Высокие показатели устойчивости влаге;
Долгий срок службы, выполненных изделий;
Высокая устойчивость к сменам температур, ультрафиолету и механическому воздействию;
Выдерживает влияние химических средств;
Разнообразная область применения;
Хорошие показатели сцепляемости с разными материалами;
Свойство электроизоляции.

Высокая устойчивость к сменам температур, ультрафиолету и механическому воздействию.

Сфера применения

Полиэфирной смолы применение может быть разным. Если использовать ее со стеклотканью, то можно получить стеклопластик необходимой прозрачности. Широко применяется полиэфирка для производства сантехники. Также она нашла свое применение в производстве лакокрасочной продукции, клеев, добавляется в полимеры необходимые для создания деталей для радиооборудования и электрооборудования.

Так смола может использоваться для мастик, замазок, для заливки пола. Из стеклопластика путем лепки получают разные статуэтке, это отличный архитектурный помощник. Полиэфирной смолой можно обеспечить герметизации материалов. Широко применяется она в кораблестроение, для создания соединения различных деталей.

С помощью нее можно отремонтировать бампер авто. Из пластика, полученного с нею в составе, производят автомобильные детали. Литьевая методика позволяет создавать искусственные камни.

С помощью нее можно отремонтировать бампер авто.

Физические и химические аспекты процесса отверждения

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

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

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

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

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

Изготовление

Полиэфирку получают путем переработки нефти, в ходе данного процесса происходит выделение бензола, этилена, пропилена. После подвергания материала различным химическим реакциям получают гликолей, многослойные кислоты, антигидриды. Все элементы объединяются и увариваются, в итоге образуется базовая смола.

Для изготовления готового продукта в данный состав добавляется стирол, отличающийся токсичностью. Подобное изделие может поступать в продажу, однако обычно в него добавляют и ряд других элементов, для придания дополнительных свойств: пластификаторы, пигменты, связующие добавки и т.д.

После изготовления продукта запускается естественных этап полимеризации, поэтому смесь нужно использовать в ближайшие сроки, чем дольше стоит материала, тем сложнее с ним работать.

Для замедления процесса полиэфирку хранят в холодильниках. Перед началом работы производят добавление в состав отвердителя, инициатора, катализатора. Их нужно приобрести вместе с полиэфирной смолой.

Полиэфирку получают путем переработки нефти, в ходе данного процесса происходит выделение бензола, этилена, пропилена.

Полиэфиракрилаты

Полиэфиракрилаты — это ненасыщенные полиэфирные смолы, получающиеся в результате реакции взаимодействия гликоля, фталевой кислоты и акриловой или метакриловой кислоты. Реакция представлена схемой, изображенной на рис. 9.

Рис. 9.

Этот процесс проводится в присутствии ингибитора и катализатора (серной кислоты) при 90 °С в бензоле (или толуоле), который потом отгоняется вместе с выделившейся в процессе реакции водой. Загрузка компонентов производится одновременно. В первой стадии процесса образуются низкомолекулярные эфиры, имеющие на концах гидроксильные группы, которые во второй стадии процесса взаимодействуют с карбоксилами акриловой или метакриловой кислоты. Благодаря наличию побочных процессов полимеризации за счет непредельных групп акриловой или метакриловой кислоты могут оставаться свободные гидроксильные группы, которые сказываются на свойствах готового продукта. Поэтому полиэфиракрилаты несколько уступают по влагостойкости полиэфирмалеинатам.

Свойства и характеристики

Полиэфирка имеет желтый оттенок разной степени насыщенности, консистенция схожа с жидким медом. После добавления отвердителя степень прозрачности понижается, и повышается густота, в середине процесса полимеризации смола приобретает схожесть с резиной, отвердев окончательно, смола может быть окрашена. Отличаются изделия из смолы износостойкостью, низкой теплопроводностью, высокой устойчивостью к влаге, долговечностью, устойчивостью к химическим веществам, отличной сцепляемостью и диэлектрическим свойством.

Отличаются изделия из смолы износостойкостью, низкой теплопроводностью, высокой устойчивостью к влаге, долговечностью.

Сравнение с эпоксидной смолой

Полиэфирная и эпоксидная смола в чем разница, что лучше выбирать. Выбор должен делаться в зависимости от материала изделия, на которое хотят нанести смолу, условий применения.

Эпоксидка дороже, полиэфрки, но и качество прочности ее выше. Эпоксидная смола характеризуется хорошим клеевым свойством, дает меньшую усадку, лучше выдерживает механическое воздействие и более износостойкая.

В отличие от работы с полиэфирной смолой, с эпоксидной работать сложнее. Из-за вредных элементов, содержащихся в ее составе и составе отвердителей для нее.

Часто эпоксидки используют для создания столешниц, которые переносят механическое воздействие легко.

Применение

Кроме перечисленных выше сфер применения полиэфирной смолы можно выделить ее использование в быту, как пропитка для пористых веществ, либо в качестве герметика или грунта. Она используется в кузовном ремонте, и грунтовочные и шпаклевочные растворы для автомобилей содержат данный материал.

Применяется литье из нее подоконников, карнизов, кровель, может также производится плафоны для предметов освещения. Как видно применение состава весьма разнообразно, и может полиэфирка использоваться и в промышленности и в быту.

Она используется в кузовном ремонте, и грунтовочные и шпаклевочные растворы для автомобилей содержат данный материал.

Особенности ненасыщенных полиэфирных смол

Ненасыщенные смолы используется чаще, ведь для процесса быстрого процесса отверждения не нужно прибегать к высоким температурам, процесс происходит при температурных показателях +23 градуса. Также преимуществ данного вида отмечается меньшая опасность для здоровья, работающего с ней человека. Сфера применения ненасыщенных смол также широка.

Преимущество данного вида отмечается меньшая опасность для здоровья, работающего с ней человека.

Комнатная температура

Профессионалы советуют работать с данным материалом при температуре в комнате не менее 23 градусов выше ноля. На рынке представлены смолы, это обычно касается лакокрасочных изделий работа, с которыми может проходить и в условиях микроклимата от +15 градусов. Данную информацию можно найти на упаковке изделия.

По идеи отверждение данных видов будет проходить длительно, примерно месяц. Поэтому, чтобы улучшить продажи, производитель к полиэфиркам такого типа подготавливает элементы для ускорения и полимеризации так, чтобы разбавление их даже при таких температурных показателях, запускало процесс саморазогрева, и процесс производился в приемлемые сроки. Они могут варьироваться за счет изменения соотношения ускорителя. Здесь важно действовать по инструкции.

Полиэфирная смола как разводить с отвердителем, порядок введения всех необходимых добавок включает:

Необходимо точно измерить количество смолы и ускорителя (в случае если он не был добавлен ранее до продажи), узнать это можно изучив упаковку, на ней обязательно прописываются эти детали.
Смешивать их вместе, двигаться усиленно не стоит, чтобы не вызвать образование лишних пузырьков воздуха, время на перемешивание должно затрачиваться 3-5 минуты.
Добавить инициатор отверждения, перемешивание должно длиться три минуты, если климатические условия комнаты жарче стандартных, то оно производится меньшее количество времени.
Переходят к заливке состава в формы, либо разливке его по поверхности, важно сделать это за 10-12 минут до перехода к стадии желатинизации.
Для ускорения перехода к следующей стадии температуры в помещения должна быть повышена, и, наоборот, для замедления понижена.
Первичное затвердивание произойдет через 14 часов – сутки.

Первичное затвердивание произойдет через 14 часов – сутки.

Растворители, ускорители и ингибиторы

Обязательным является добавление в состав растворителя, он служит для уменьшения густоты продукции, а также для замедления процесса полимеризации, чтобы полиэфирное вещество слишком быстро не затвердело. Чтобы осуществить переход в твердое состояние используются катализаторы, разделителем может служить гидроперекись. Ускоритель может добавляться сразу, либо для стабилизации во время эксплуатации, в качестве него стандартно применяется соль кобальта. Если не добавить данные элементы, то процесс отверждения будет проходить в медленном темпе, или наоборот слишком быстро.

Обязательным является добавление в состав растворителя, он служит для уменьшения густоты продукции, а также для замедления процесса полимеризации.

Работа с полиэфирной смолой

Работа начинается с изучения инструкции на упаковке продукта, добавление компонентов происходит строго по указанному соотношению и количеству. Для новичков лучшим способом будет приготовление раствора маленькими порциями. Вливать ускоритель нужно постепенно, при этом мешать нужно аккуратно, чтобы не образовывались в смеси пузырьки. Во время процесса начнет повышаться температура смеси, это запущен процесс полимеризации, окрашивание смолы в синий цвет означает сильное е нагревание.

Если есть необходимость замедлить процесс, то можно тару с жидкостью опустить в холодную воду.

Когда жидкость перейдет к этапу желатинизации (20-60 минут), ее нельзя будет менять, придание формы и корректировка после уже нежелательна, иначе будут потеряны свойства. Затвердение происходит через 2-24 часа, полное затвердевание наступает через 7-14 дней.

Для новичков лучшим способом будет приготовление раствора маленькими порциями.

Технология оклейки SUP Board стеклотканью

Выбор направления оклеивания — располагать вдоль длины SUP те нити ткани (уток или основу), которые имеют большую суммарную прочность.

Нарежте полотнища стеклоткани на куски. Сделайте это заранее, когда риск запачкать ткань смолой минимален. На сухую примерьте куски на корпусе. Перекрытия кусков должны быть 5-10 см.

Приготовьте велюровый валик, пластиковые шпатели (7-8 см шириной).

Если вы используете шариковый пенопласт (он дешевле экструдированного), то необходимо сделать грунтовку пенопласта клеем ПВА. Ошкурите все места оклейки самодельного SUP Board, к гладкому и нешкуренному пеноплексу эпоксидная смола прилегает плохо и может отскочить от него в процессе эксплуатации.

Замешайте смолу, старайтесь работать с компонентами имеющими комнатную температуру.

Начинайте наносить смолу на фанеру валиком, тщательно смачивая поверхность. Нанесите смолу на весь тот участок, который покроет первый кусок стеклоткани. Добавьте смолы там, где она полностью или сильно впиталась.

После нанесения смолы уложите ткань на смоченную поверхность. Ткань начнет местами пропитываться смолой и прилипать к поверхности. Разровняйте ткань на поверхности, но не пытайтесь при этом действовать так же, как если бы вы разглаживали ткань, лежащую на столе. Нужно тянуть только за края ткани, выбирая те нити, которые проходят через участки, требующие выравнивания. Так вы избежите образования складок ткани. Структура ткани нарушается на складках, их появления нужно избегать.

После общего выравнивания полотна, начинайте наносить смолу поверх ткани. Делать это можно валиком, вам также может помочь пластиковый шпатель, который эффективно распределяет смолу по ткани. Помогайте валиком на неровных участках. Действуйте быстро, без сильного нажима.

После пропитывания всего полотнища еще раз проверьте поверхность и устраните пузыри, удаляя воздух из под ткани шпателем. На этом этапе нужно удалить из края ткани краевую синтетическую нить. Она удерживает край ткань от осыпания и больше не нужна. Если нить оставить, она образует ненужный валик, особенно в случае перехлеста другим полотнищем стеклоткани.

Всегда проверяйте предыдущее на наличие пузырей и отслоений, которые могут возникнуть пока вы работали с новым.

Завершающая операция – заполнение структуры ткани смолой там, где смола сильнее впиталась в основание и распределение излишков смолы. Лучший инструмент для этого – пластиковый шпатель. Нажим на поверхность должен быть умеренным, во избежание смещения ткани.

Как правильно пропитать стеклоткань эпоксидной смолой

Полиэфирные смолы и стекломаты

Стекломаты представляют собой стекловолоконные единицы, которые делаются размером до пяти сантиметров. Производят их соединения вместе, получая материал похожий на стеклотканный. Показатели плотности у них ниже, но работать с ними проще. Добавляя в стекломаты полиэфирную смолу, получают податливый материал, которому можно придавать нужную форма и сгибать.

Добавляя в стекломаты полиэфирную смолу, получают податливый материал, которому можно придавать нужную форму и сгибать.

Иные виды смол

Существуют иные типы материалов, которые могут заменить описанные выше. Они менее популярны, но все-таки используются в промышленности.

Винилэфирные смолы

Это современные виды материалов, принцип образования которых схож с таковым у полиэфирных. Винилэфирные смолы более прочные — это свойство придают им входящие в состав эпоксидные молекулы. Усадка выше чем у эпоксидки, но ниже чем у полиэфирки.

Прочие характеристики материала:

не позволяет формироваться микротрещинам,
повышает адгезию к поверхностям,
обладает высокими водостойкими свойствами.

К сожалению, такие материалы содержат вредные вещества (стиролы), хотя ряд современных модификаций не включает этих элементов. Минусом можно назвать плохую полимеризацию при обычных температурах. Цена средств высока, чуть ниже стоимости эпоксидных смол.

Во время эксплуатации надо соблюдать осторожность: при нанесении на разнородные поверхности есть риск отслойки наружной части покрытия. Наилучшую адгезию материал показывает к стекловолокну, хуже его сцепление с углеволокном, кевларом.

Бакелитовая смола

Бакелит — продукт поликонденсации фенола с формальдегидом при участии щелочного катализатора. Материал относится к термореактопластам, формируется на начальном этапе производства фенолформальдегидной смолы. На вид бакелитовая смола — вязкая жидкость светло-желтого, темно-желтого цвета.

Материал применяется как связующее звено при выпуске абразивных изделий горячего, холодного прессования и вальцевания. Свойство бакелита переходить в нерастворимую форму при долгом нагревании применяется для приготовления пластмасс. Растворы на спирту эксплуатируются как лаки.

Свойства материала:

высокое сопротивление трению, давлению, ударам,
плохая теплопроводность,
легкая обработка на станках,
электроизоляционные качества,
отсутствие повреждений от действия щелочей и холодных кислот,
стойкость к действию температур до +300 градусов.

Эпоксивинилэфирные смолы

Такие материалы отличаются высочайшей химической стойкостью, могут защищать изделия от коррозии. Особенно популярны на производстве, где необходимы антикоррозионные свойства стеклопластика.

Благодаря таким качествам эпоксивинилэфирные смолы могут использоваться в ряде отраслей промышленности:

химическая,
целлюлозная,
полупроводниковая,
энергетическая,
металлообрабатывающая,
производство нефтехимии,
выпуск лекарств,
утилизация отходов.

Нанесение химстойких смол делает изделия защищенными и от растворителей, окислителей, хлоридов, щелочей. Некоторые типы эпоксивинилэфирных смол выдерживают температуры до +315 градусов, но большая часть их может длительно эксплуатироваться до +175 градусов. Срок службы стеклопластика составляет несколько десятилетий. Стоимость материала умеренная — ниже чем у эпоксидных смол.

Изофталевая смола

Этот тип материала относится к полиэфирам, разница только в специфике процесса производства. Изофталевая смола отличается от стандартной полиэфирной молекулярной массой, строением. Это обуславливает несколько иные свойства готового стеклопластика.

Изофталевые материалы имеют сложную структуру. Прочие их свойства:

высокая ударная прочность,
прекрасная связываемость с волокнами стекла,
способность выдерживать большие статические, динамические нагрузки,
малое водопоглощение,
могут применяться вручную и методом напыления.

Ортофталевые смолы

По сравнению с изофталевыми смолами ортофталевые имеют менее сложное строение. В составе есть специальные добавки, которые улучшают экологические показатели, снижают вредность испарений. Некоторые вовсе не содержат стирола и признаются безопасными.

В составе ряда смол есть парафин, и они предназначаются для создания поверхностной пленки на ламинате. Ортофталевые смолы быстро отвердевают, работать с ними надо в течение короткого промежутка времени.

Влияние на здоровье человека

Содержание токсичных элементов в составе продукции требует соблюдения мер безопасности при работе. Мастер должен надевать защитные очки и респиратор. В помещении должна быть обеспечено хорошая вентиляция, рядом не должно находиться источников открытого огня, если произошло возгорания, то тушение водой недопустимо, используется песок, либо огнетушитель. Если попадание на кожу не удалось избежать, то место промывается мыльным раствором, рекомендуется иметь в наличии специальное средство для очищения полиэфиров.

Содержание токсичных элементов в составе продукции требует соблюдения мер безопасности при работе.

Полиэфирная смола обладает целым рядом положительных свойств, с которой можно провести множество работ. Главное уделять внимание правилам безопасности и выполнять смешивание строго по инструкции, описанной производителем.