Отличия полиэфирной смолы от эпоксидной: что лучше выбрать

Что такое полиэфирная смола, ее свойства и применение

Развитие химической промышленности является следствием индустриального прогресса, развитие которого приходится еще на начало 20 века. Этот период знаменит не только вытеснением мануфактуры фабричным производством и повышением значимости машинного труда. Постепенно закладывались основы для создания качественных синтетических материалов. К середине столетия перед человечеством открылись технологии производства полиэфирных смол. Если изначально область их применения была весьма ограничена, то в настоящее время они составляют костяк в промышленности и строительстве.

В результате сложного химического процесса получается материал с уникальными свойствами. Он необычайно востребован, благодаря своей относительно низкой стоимости. Изначально лидером по производству полиэфирных смол являлись США. К началу 60-х годов в Америке было налажено производство экологически чистых аналогов на основе растительных масел, однако рост нефтедобычи существенно повлиял на вектор развития нефтехимической промышленности.

Состав

Полиэфирные смолы для искусственного камня имеют сложный состав. Все компоненты можно разбить на отдельные группы, которые выполняют вполне определенную функцию.

• Полиэфир или полиэфирный олигомер содержится в количестве 65-70%! Это основное вещество, подвергающееся полимеризации.
• Растворитель. Его объем составляет до 30%! Вещества, являющиеся растворителями, способны снижать вязкость материала, вступая в реакцию сополимеризации основного компонента.
• Инициатор – вещество, которое способствует началу реакции. Доля его содержания составляет 1,8%!
• Ускоритель играет роль катализатора. С его помощью существенно увеличивается скорость реакции. В смоле содержится около 1,5%!ускорителя.
• Ингибитор. Добавляется в основной состав для хранения. Именно он не дает смоле самостоятельно подвергаться полимеризации.

Как было указано выше, основной компонент полиэфир состоит из спиртов, кислот и ангидридов. Обычно в качестве спиртов выступает этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль или глицерин. Остальными компонентами выступают фумаровая кислота, малеиновый ангидрид, адипиновая кислота и фталевый ангидрид.

После смешивания компонентов до наступления реакции отверждения полиэфир обладает относительно небольшой молекулярной массой. В процессе полимеризации молекулы образуют трехмерную сетчатую структуру, а их масса стремительно растет. Образование связанной структуры повышает прочность и плотность конечного материала.

Все растворители являются мономерами, они доводят консистенцию смолы до требуемой нормы, снижая ее вязкость. Без этого вещества подготовить смолу невозможно, так как изначально она слишком густая. К тому же растворитель участвует в процессе полимеризации, увеличивая скорость и глубину отверждения. Без растворителя смола «застывает», но очень медленно.

Инициатор нужен компонентам смолы, чтобы началась реакция отверждения. Перекись и гидроперекись, являясь инициаторами, взаимодействуют с ускорителем. В результате реакции они образуют свободные радикалы, которые, в свою очередь, превращают молекулы полиэфира также в свободные радикалы, в чем и заключается процесс полимеризации. Он сопровождается повышением температуры материала. После добавления инициатора в состав смолы необходимо произвести заливку в течение суток.

Ускоритель может добавляться в полиэфир еще на стадии изготовления, ведь реакция начнется только после его соединения с инициатором. Наиболее популярным веществом-ускорителем является соль кобальта (нафтенат кобальта или октоат кобальта). Они выпускаются не только в составе полиэфира, но и отдельно, их марки содержат литеры «НК» или «ОК».

Ингибиторы замедляют реакцию полимеризации. Дело в том, что многие смолы даже без ускорителей и инициаторов способны образовывать свободные радикалы. Такие вещества, как фенол, трикрезол, некоторые кислоты и хиноны могут быть добавлены в полиэфиры в небольшом количестве. Обычно их доля не превышает 0,05%!

Технология ремонта с эпоксидкой

Стеклоткань нужна для упрочнения поврежденного участка кузова или внутренних узлов авто. При необходимости в эпоксидку можно добавить и вещества, обеспечивающие еще большую надежность соединения – алюминий или сталь (в форме порошка), тальк, опилки. Также в продаже есть пластификаторы (масла и прочие) которые вводят в эпоксидку для улучшения ее свойств. Пластификатор помогает смоле длительно не подвергаться отслаиванию и растрескиванию, потому он желателен для применения.

Подготовительные работы

Для подготовки изделия чистят от любых поверхностных и глубоких загрязнений. Убирают краску, коррозию, грязь путем протирания растворами, мытья, шлифования. Вокруг места повреждения нужно обработать поверхность на 6 см, не меньше. Если немного осадить зону ремонта внутрь, накладка почти не будет выделяться на основном фоне. Перед работой участок обезжиривают. При необходимости наносят полироль, антикор или делают цинкование. Потом производят грунтование.

Установка стекловолоконных накладок

Вначале на обработанное основание наносят слой разведенной отвердителем эпоксидки. Далее порядок работ будет таким:

• прикладывают самый маленький кусок стеклоткани, прокатывают его роликом для удаления воздуха;
• если воздух все же проник под материал, последний аккуратно прокалывают;
• наносят еще один слой смолы, наслаивают следующий кусочек среднего размера;
• при необходимости, выполняют еще один промежуточный слой или прикладывают самую большую «заплатку», попеременно смачивая эпоксидной смолой.

Кусочки стекловолокна можно сразу пропитывать смолой и прикладывать на положенное место. Главное, чтобы каждый следующий слой на несколько миллиметров перекрывал предыдущий. После окончательного застывания смолы по поверхности проходят напильником, потом ее шкурят. Оставшиеся ямки можно замазать автошпаклевкой. На дырки большого размера вначале ставят твердую заплатку – из металла, фанеры. Это поможет исключить повреждение стекловолокна. Предварительно материал смазывают воском или парафином, чтобы по завершении работы его можно было убрать.

Техника безопасности

Нельзя допускать попадание эпоксидки на кожу, глаза, что может вызвать аллергию или токсическое поражение, воспаление. Для этого надевают перчатки, очки. Работать нужно в респираторе, ведь мелкие частички стекловолокна тоже вредны для органов дыхания, как и испарения смолы.

В помещении важно установить хорошую вытяжку или тщательно проветривать его через окно. При попадании смолы на кожу ее хорошо промывают с мылом, наносят питательный крем.

Соблюдение таких мер поможет сделать работу качественно и безопасно для здоровья.

Области применения

Благодаря своей дешевизне полиэфирная смола активно применяется как в промышленности, так и в быту.

 

В сфере строительства ее используют при изготовлении составов для герметизации швов и стыков в отделке, при производстве подоконников, легких элементов кровли и карнизов. Прозрачная полиэфирная смола для литья отлично подходит для производства светопрозрачных конструкций: навесов, козырьков. Из нее же делают прозрачные двери душевых кабин, перегородки для ванной.

Прозрачность – это также то, за что ее выбирают при производстве составов для создания наливных полов и подиумов.

Как связующее и стабилизирующее вещество полиэфирку добавляют в различные пропитки и применяют при изготовлении строительных волокнистых и стружечных материалов на основе древесины и асбестоцемента.

Также в строительстве и дизайне интерьеров и экстерьеров полиэфирку используют в качестве основы при изготовлении материалов отделки и столешниц из искусственного камня. Форму заполняют различными наполнителями в виде крошки (минеральной, мраморной, металлической, резиновой, гранитной, цементной, гипсовой) и пустоты заливают смолой с красителями (может добавляться жидкое стекло). Далее производится сушка изделия в сушильном шкафу. Так как полиэфирная смола не отличается высокими характеристиками прочности, то в качестве подложки под изделие кладут стекломат покрытый специальным связующим веществом – он скрепляет все изделие.

К сожалению, влагостойкость и механические характеристики полиэфирной смолы на недостаточном уровне, поэтому ее применение в индустрии сантехники и кораблестроении ограничено. Если изготавливать с ее участием изделия, которые постоянно контактируют с водой, а также испытывают значительные нагрузки, в том числе на излом, подвергаются деформации, то их срок эксплуатации будет непродолжительным. Например, ванны, унитазы, поддоны, бассейны, корпуса лодок и более крупные судна будут подвержены риску образования осмоса (пузырения) на поверхности (на внешнем декоративном покрытии гелькоута) из-за свойства полиэфирки фильтровать через себя молекулы воды – то есть она может пропускать влагу к ламинату стеклопластикового изделия и тем самым способствовать его разрушению. Поэтому эту смолу чаще всего применяют для изготовления отдельных деталей автомобилей, снегоходов, квадроциклов, мотоциклов, самолетов и другой техники.

В машиностроении, в частности автомобилестроении и кузовном ремонте она активно применяется при изготовлении бамперов, спойлеров, обвесов и других элементов кузова, которые не подвергаются механическим воздействиям и не выполняют несущую функцию.

Несмотря на все свои недостатки по части прочности и влагостойкости полиэфирная смола замечательно выполняет свои функции как литой изолятор в сферах электроники, электротехники и радиотехники. В осветительных приборах, на микросхемах и в радиодеталях полифирку можно обнаружить в виде пятен компаунда.

Кроме того она прекрасно выполняет функцию полимеризующегося отверждающего компонента в лаках, красках, клеях, мастиках, замазках, герметиках, грунтовках и шпатлевках.

Так как полиэфирная смола не вступает в реакцию с химикатами, в химической промышленности ей нашли применение при изготовлении труб для перегонки химических веществ в т. ч. нефти и нефтепродуктов.

Кроме всего прочего она стала привычным компонентом в составе пластиков: сотопластов, пластмасс.

 

Удачным применением для полиэфирной смолы является сферы искусства, бижутерии, галантереи. С помощью нее создается множество разнообразных дешевых и легких декоративных изделий, украшений и полезных предметов быта типа туалетных принадлежностей.

Ну и наконец, полиэфирка служит дешевым связующим в стекломатах, скрепляя мелкие короткие отрезки стекловолокна, превращая их в нетканое полотно.

Вредны ли украшения из эпоксидной смолы

Бижутерия и различные украшения из эпоксидки – настоящий тренд среди современных модниц. Различные сережки, кулоны, броши, браслеты, созданные с использованием смолы, удивительно и неповторимо красивы. Любительницы эксклюзивных украшений могут не беспокоиться – такие изделия совершенно безопасны.

Это относится и к особенностям применения различных иных вещей, сделанных из эпоксидки и активно используемых в быту. Но, конечно, лучше такие изделия использовать в виде украшений комнат и сувениров. А для дополнительной защиты мебель с включением эпоксидки лучше дополнительно покрыть слоем лака – это минимизирует выделение вредных испарений.

Полиэфирная смола

Уникальный продукт химического производства, который получается путем поликонденсации многоатомных спиртов, остатков от нефтехимического процесса утилизации сложных компонентов, кислот, ангидридов и масел. Относится к экологически чистым, безопасным в использовании, быстротвердеющим продуктам стеклопластики.

Полиэфирная смола широко используется в различных сферах строительства, будь то судостроение (корабельная) или машиностроение, в разработке спортивного снаряжения и других отраслях. Она проявляет прочность, легкость конструкции, надежность, диэлектрические свойства и теплопроводность. Легко поддается окрашиванию, создает надежный комплекс при добавлении стекла, что позволяет делать из неё подоконники, навесы, перегородки.

Конечный продукт производства из полиэфирки влагоустойчив, выдерживает большие нагрузки, резкий перепад температур и воздействия реагентов, за исключением растворителей промышленного формата, не выделяет токсических соединений в процессе эксплуатации. Относительно доступная цена, простота в применении и способность отвердевать при комнатной температуре, без использования специальной температурной обработки и оборудования позволяет использовать её в широких сферах деятельности.

Однако, полиэстеровая смола имеет ряд недостатков, влияющих на качество и безопасность. Основными из них являются:

1. Наличие огнетоксичного пластификатора (стирол). Поэтому при покупке необходимо внимательно читать состав полиэфирной смолы, выбирать более безопасные виды акриловых, термостойких смол.
2. Полиэфирка является огнеопасной смолой и вспыхивает быстро, как дрова. Для устранения этого производители вводят дополнительные компоненты, безопасные катализаторы, модифицируют и устраняют химическую проблему.
3. Готовое изделие требует дополнительной обработки для защиты от влаги и ультрафиолетового излучения. Помимо этого, требует нанесения защиты от механических повреждений. Более надежным, прочным в эксплуатации предмет из полиэфира становится после включения в его состав стекла.

Среди существующих преимуществ использования полиэфирной смолы можно выделить следующие:

• не требуется специальных навыков в работе, достаточно внимательно прочитать прилагающуюся инструкцию;
• при нанесении на поверхность, не выделяет вредных веществ;
• при смешивании требуется малый объем отвердителя;
• время отверждения нанесенного слоя полиэфирной смолы составляет три часа;
• готовое изделие будет гибким и эластичным на сгибе.

Рекомендации по выбору смолы и приготовлению компаунда

При выборе смолы целесообразно ориентироваться на размеры, условия эксплуатации готового изделия и свой опыт.

1. «Медленные» смолы применяют для крупногабаритных изделий и если работы проводятся при высоких температурах, а также при малом опыте, чтобы успеть расправить все складки ткани и аккуратно выложить пропитанную смолой углеткань до момента начала полимеризации. Необходимо помнить, что повышение температуры ускоряет полимеризацию любого компаунда. Чем выше температура в помещении, тем медленнее должна быть смола. В холодном помещении можно использовать «быстрые» смолы.

2. Если готовое изделие будет эксплуатироваться на улице, необходимо выбирать смолы с уф-фильтрами и устойчивые к высоким температурам.

То есть обязательно обращать внимание на рабочие технические характеристики. Можно при универсальной смоле использовать лаки с защитными свойствами.

3. Качество затвердевшего компаунда определяется не только его техническими и потребительскими характеристиками, но и точностью дозировки и тщательностью перемешивания всех компонентов.

Потребительские характеристики готового изделия можно менять подбором отвердителей различных марок.

Попытки ускорить или замедлить время полимеризации самостоятельным изменением пропорций чреваты ухудшением характеристик готового компаунда. Увеличенная дозировка отвердителя ускорит затвердевание, но охрупчит готовое изделие, и прочность будет ниже. Если количество отвердителя меньше нормативного, смесь может вообще не затвердеть.

Перемешивать все компоненты смеси необходимо не меньше минуты.

4. Так как смола относится к термореактивным веществам, при полимеризации выделяется экзотермическое тепло. Проходит химическая реакция. И чем быстрее проходит реакция, тем больше выделяется тепла.

Поэтому при работе необходимо соблюдать меры предосторожности: не касаться руками, не вдыхать пары горячей смолы, не использовать воспламеняемые материалы.

Время, пока смесь остается в жидком состоянии, называется временем жизни. Промежуток времени от жидкого состояния до твердого — время гелеобразования. Промежуток времени от полного смешивания до полного затвердевания — время полимеризации.

В стадии начального затвердевания (материал упругий, а при нажатии ногтем остается след) может наноситься  следующий слой ткани и смолы, потому что в этот момент новый слой соединяется с предыдущим в одно целое, еще идет химическая реакция. Если упустить этот момент, в дальнейшем нанесение слоев возможно только при тщательной шлифовке и полировке поверхности. Соединение будет идти уже за счет капиллярного эффекта. Иначе может происходить расслаивание.

Извлекать готовое изделие можно только после полного затвердевания. Но окончательный набор прочности будет идти еще на протяжении месяца.

Таким образом, время гелеобразования необходимо знать, чтобы рассчитать время смешивания компаунда и нанесения слоев. А время полимеризации определяет выдержку и момент извлечения изделия из матрицы. Производители предлагают отвердители различных марок, которыми можно корректировать время полимеризации.

Чтобы не ошибиться при самостоятельном подборе всех компонентов смеси, лучше приобретать смолу и отвердитель в наборах, обращая внимание на время полимеризации готовой смеси.

Свойства и характеристики

Полиэфирная смола в готовом к применению виде по своей консистенции похожа на жидкий мед. Она может принимать разные оттенки, от желтого до темно-коричневого. Несмотря на наличие окраса, смола прозрачная. После того, как в основной состав добавляется отвердитель, прозрачность снижается, а сам материал густеет. В промежуточном состоянии он похож на резину, а по завершении отверждения становится твердым. На затвердевшую полиэфирную смолу хорошо наносится лак и различные краски.

Для полиэфирных смол можно сформулировать целый ряд уникальных свойств. Именно они играют определяющую роль в определении сферы применимости материала. Опишем кратко свойства и применение полиэфирной смолы.

• Низкая теплопроводность. Теплоизоляционные свойства смолы востребованы в промышленности и строительстве. Даже относительно небольшой слой способен служить неплохим изолятором.
• Влагостойкость. В затвердевшем виде полиэфирная смола не пропускает влагу. Она может использоваться даже в условиях повышенной влажности в качестве гидроизоляции.
• Повышенное время эксплуатации. Изделия из полиэфиров устойчивы к внешним воздействиям климатического и техногенного характера. Это позволяет эксплуатировать их в течение длительного времени, причем за весь период материал практически не теряет своих основных характеристик.
• Широкий температурный диапазон. Применение смолы в быту практически не ограничено температурными критериями. Материал абсолютно инертен и к ультрафиолетовому излучению, то есть, внешний вид изделий со временем не изменяется, равно как и оптические характеристики.
• Устойчивость к химии. Устойчивость к воздействию химически активных веществ позволяет применять различные средства по уходу за изделиями из полиэфирных смол.
• Универсальность. Сфера применимости материала охватывает многие отрасли промышленности, от производства машин до электроники. Востребована смола и в домашних условиях, несмотря на вредность некоторых ее компонентов.
• Хорошая адгезия. Высокий показатель адгезии только подчеркивает универсальность материала. Смола отлично сочетается с древесиной стеклом, пластиком и металлом.
• Диэлектрик. Диэлектрические свойства полиэфира позволяют одновременно использовать его, как строительный материал и как изолятор.

Есть у полиэфирных смол и характерные минусы. Материал считается опасным для здоровья человека. В основном, источником этой опасности является стирол, которым можно надышаться в процессе приготовления состава.

Также смола подвержена усадке. По сравнению с эпоксидными смолами, полиэфирные в данном отношении существенно проигрывают.

Современные технологии позволили существенно снизить класс опасности материала. Сейчас в продаже можно встретить полиэфиры без содержания стирола. Его заменили растительные масла (касторовое, рапсовое, соевое). Масла используются не в чистом виде. Из них получают полиолы, которые являются базовыми компонентами для смол. Такой материал, безопасный для человека, имеет более расширенную область применения.

Характеристики материала

Насыщенные полиэфирные смолы на вид представляют собой медоподобную жидкость темно-коричневого, желтого цвета. Как правило, она прозрачная, не имеет посторонних включений. После смешивания с отвердителем материал густеет, переходит в желеобразное состояние, потом становится похожим на резину и, наконец, твердеет. Окончательно затвердевший материал может подвергаться окрашиванию — хорошо ложится краска и лак.

Полиэфирные смолы отличаются такими свойствами:

• низкая теплопроводность,
• высокая влагостойкость,
• долгий срок эксплуатации готовых изделий,
• стойкость к перепадам температур, УФ-излучению и механическому воздействию,
• противодействие влиянию химических веществ,
• универсальность, широкая сфера применения,
• отличная адгезия к стекловолокну, стеклоткани, бумаге, металлу,
• электроизоляционные свойства.

К минусам материала можно отнести большую, по сравнению с эпоксидной смолой, усадку, высокий класс опасности для человека.

Материал токсичный, работа требует осторожности.

Сейчас выпускаются современные полиэфирные смолы без стирола. В отличие от неорганических смесей, в них нет опасных компонентов. В составе живица, растительные масла (рапсовое, соевое, касторовое). Из масел добывают экологически чистые полиолы — базовые компоненты для изготовления двухкомпонентных полиэфирных смол. Из полиолов готовят вспененный полиуретан.

Практика использования

Работа с любыми полиэфирным смолам заключается в точном отмеривании смолы и акселератора, количество которых в процентном или объемной соотношении всегда указывается в инструкциях. Лучше начинать с небольшого объема материала, от 0,5 до 1 литра. Затем постепенно добавляется ускоритель и смола очень тщательно перемешивается.

После введения катализатора-отвердителя смола меняет цвет и начинает нагреваться, что свидетельствует о начале запуска процесса полимеризации. Если вы считаете, что процесс идет слишком быстро, можно поместить емкость с полиэфирной смолой в таз или ведро со льдом, это увеличит время схватывания смолы.

Полная полимеризация происходит в интервале времени от 2 часов до 2 суток. Но окончательная только на исходе недели, а то и двух. Впрочем, застывшая смола будет уже достаточно твердой и стойкой для многих механических воздействий.

Например, для производства искусственного поделочного камня уложенные в формы мраморную крошку, гранулы пластмассы, имитирующей камни, стеклянные осколки прочие наполнители заливают полиэфирной смолой и сушат под воздействием горячего воздуха.

Работа требует мощной вытяжки и возможности быстро охладить форму, что особенно важно при большой толщине отливок, так как чем больше толщина, тем выше саморазогрев массы.

Безвредной для здоровья полиэфирной смолы не существует. Поэтому нужно обезопасить себя при работе с этим веществом: на глаза надевать защитные изолирующие очки, на органы дыхания респиратор, руки защищаются перчатками.

При попадании полиэфирки на кожу, нужно промыть это место с мылом, хотя лучше использовать специальный состав для смыва, который можно приобрести в тех же магазинах, где смола покупалась.