Ненасыщенные полиэфирные смолы. Эпоксидная или полиэфирная смола? Их различия

Полиэфирная смола - широко эксплуатируемый материал, который находит применение в разных сферах промышленности. Пользоваться им можно даже в домашних условиях, если точно знать, как работать с этим средством. Технологию нужно строго соблюдать, только в этом случае результат будет качественным.

Изготовление смол

Полиэфиры - продукты нефтехимии, которые берут свое начало в ходе перегонки нефти. Производство начинается именно с нефтепереработки, в итоге выделяются такие компоненты: бензол, этилен, пропилен. Далее эти вещества подвергаются различным химическим реакциям для изготовления гликолей, многоосновных кислот, антигидридов. Ингредиенты соединяют и уваривают вместе, в результате получается базовая смола.

Получение готовой полиэфирки включает разведение базовой смолы растворителем - стиролом. Это вещество имеет высокую токсичность, в готовом продукте способен составлять до ½.

Указанный этап производства может быть конечным, и продукт поступает на реализацию. Но чаще всего схема переходит на второй этап, где в состав вводится ряд добавок в зависимости от назначения материала. Дополнительные компоненты обеспечат нужные свойства. Это могут быть пластификаторы, связующие добавки, пигменты (колеры) и т. д.

С момента окончания производства срок годности смеси ограничен. Дело в том, что после окончательной укомплектации начинается постепенная полимеризация материала или отверждение. Чем дольше хранится средство, тем хуже его качество. Для замедления полимеризации используют хранение в холодильниках.

Перед непосредственным нанесением смолы ее надо в определенных пропорциях разбавлять отвердителем, смешивать с активатором, катализатором, которые обеспечат нужную химическую реакцию с выделением тепла, поэтому масса обретет нужные характеристики - плотность, прочность, влагостойкость.

Производители выпускают однокомпонентные средства - к ним надо дополнительно покупать отвердители, двухкомпонентные материалы. Последние включают два флакона - смолу и отвердитель.

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.

Сфера применения

Что можно сделать на основе полиэфирных смол? Сфера их применения очень широка. В комбинации со стеклотканью они позволяют получить стеклопластик нужной степени прозрачности. Изделия из него есть в любом магазине сантехники, например, душевые кабины. Смолы входят в состав лакокрасочных материалов, клеевых смесей, компаундов - полимеров для изготовления радиодеталей, электротехнического оборудования. Их вводят в мастики, замазки, композиции для наливного пола, для подиумов.

Стеклопластик применяется в отливке статуэток, галантереи. Полиэфиркой пропитывают пористые материалы для их герметизации, например, для стабилизации древесины. Полиэфирная смола может участвовать в процессе изготовления сотопластов, иных пластмасс, волокнистых плит из дерева, асбоцементных плит.

В кораблестроении использовать смолы можно для:

соединения деталей кораблей, катеров;
придания герметичности лодкам;
уплотнения иллюминаторов;
обработки корпусов.

Полиэфирная смола применяется для ремонта бамперов авто, пластик на ее основе служит базой для изготовления деталей автомобилей. С добавлением полиэфирок делают автомобильные грунтовки и шпаклевки. Стеклопластик вкупе с красителями применяют для литья осветительных приборов, подоконников, карнизов, кровель. Литьевой метод используется для создания искусственного камня.

Марки и производители

Выпускаются разнообразные полиэфирные смолы отечественных и импортных производителей. Упаковки большинства смол - от 1 килограмма и более.

Neon S-1

Neon S-1 от Ремполимер - предускоренная тиксотропная смола, которая обладает низкой вязкостью, средним уровнем химической активности. В составе присутствует стирол, наполнители высокого качества. Средство считается одним из лучших для ремонта лодок, катеров, автотюнинга. Дает минимальную усадку, после разбавления его надо наносить в течение 15 минут. Время полимеризации - 45 минут.

Рефлекс

Reoflex Repair Resin или полиэфирная смола Рефлекс - средство для ламинирования, имеет ортофталевую основу и пониженное количество стирола. В описании указано, что смола обладает высокой адгезией к металлу, лакокрасочным покрытиям, древесине, ламинату, грунтам.

Полученное покрытие имеет высокую прочность к механическому повреждению, вибрации, стойкое к перепадам температур, влиянию смазок, бензина, масел. Добавление специальных компонентов позволяет пластифицировать материал и применять для ремонта бамперов, заполнения щелей в металле.

Смола для литья Norsodyne O-12335 AL

NorsodyneO-12335 AL - предускоренная прозрачная смола, имеет высокую стойкость к ультрафиолету. Отличается довольно большим временем желатинизации - 16 – 22 минуты. Разводить ее нужно отвердителем Бутанокс в объеме 0,03 % от общей массы. Используется для обработки пористых материалов, как клей для резиновых лодок, ремонта автомобилей. Допускается применение при температуре от +15 градусов.

Novol Plus 720

Новол Плюс 720 (Novol Plus 720) - еще одно популярное средство, которым можно клеить резиновые изделия, заделывать дыры, отверстия, усиливать пластиковые конструкции. С его помощью ремонтируются кемпинговые прицепы, яхты, автомобильные кузова.

Как отвердитель применяется Бутанокс, его можно заменить 50 % пастой перекиси бензоила. Полиэфирная смола имеет высокую прочность, отлично шлифуется, может покрываться полиэфирными шпаклевками. Расход 1м2 при использовании в качестве клея небольшой, средство может применяться со стекломатом.

Другие марки

Склеивать различные поверхности, проводить их ламинирование можно при помощи смолы полиэфирной Eskim ES-1060. Состав менее вязкий, чем большинство материалов, поэтому отличается легкостью нанесения.

Особое свойство - низкая чувствительность к количеству растворителя и температуры для отверждения. Легко добавить в смолу любую колеровку своими руками, смола сочетается с большинством пигментов. К средству можно досыпать цемент, тальк, гипс и применять для изготовления наливных полов.

Полиэфирная смола Polipol 3401-А - ортофталевый материал с низкой усадкой, практически не деформируется после отверждения. Широко используется для производства химически стойкой тары, деталей катеров, аттракционов, бассейнов. Сколько сохнет средство? Время гелеобразования - 30 минут, дальнейшее отверждение зависит от температуры в помещении.

Особенности ненасыщенных полиэфирных смол

Основное отличие ненасыщенных смол от насыщенных - в составе, точнее, в количестве определенных компонентов. Ненасыщенные средства более популярны, ведь для их полимеризации не нужна высокая температура, составы отвердевают даже при +23 градусах. Плюсом можно назвать меньший вред для здоровья - отсутствует выделение побочных продуктов.

Материал используется для изготовления армированного пластика, литой изоляции, стеклопластикового покрытия, радиоприборов, электроприборов. Подойдет и для корпусов лодок, катеров, яхт, применяется в авторемонте и автомобильной промышленности.

Растворители, ускорители и ингибиторы

Обязательный компонент смолы - растворитель-мономер. Нужен для разведения, снижения вязкости (сам полиэфир очень густой), как участник сополимеризации. Для перевода материала из жидкого состояния в твердое применяются катализаторы, например, гидроперекись (позволяет полиэфирке обрести конечные свойства).

Ускоритель вводят в состав сразу либо добавляют, чтобы стабилизировать массу, в процессе эксплуатации. Обычно в качестве ускорителя выступают соли кобальта. Без последовательного применения таких веществ процесс отверждения будет происходить медленно или преждевременно, готовое изделие будет испорчено.

Работа с полиэфирной смолой

Вначале следует точно отмерить объем смолы и ускорителя, пропорции всегда указываются в инструкции. Рекомендуется начинать работу с минимального количества материалов - не более 0,5 – 1 литра. Ускоритель добавляют постепенно, после тщательно размешивают смолу. Быстрые движения недопустимы - так в массу попадет много воздуха.

При введении раствора возможна смена оттенка жидкости (становится синего цвета), сильное нагревание. Если температура полиэфирки повысилась, это означает начало процесса полимеризации.

Когда требуется замедлить отверждение, можно поставить емкость с массой в таз с холодной водой. Переход жидкости в желатинообразное состояние означает окончание периода ее использования. Обычно такой процесс занимает 20 – 60 минут. Склеить изделия или нанести смолу на поверхности надо раньше, после желатинизации перемещать материал уже нельзя. Далее надо дождаться полной полимеризации - от нескольких часов до 2 суток, но окончательные свойства полиэфирка обретет через 1 – 2 недели.

Полиэфирные смолы и стекломаты

Стекломаты - стекловолокно, нарубленное мелкими кусками (до 5 см). Их соединяют между собой и используют подобно стеклоткани. Для изготовления стекломатов применяется полиэфирка. Их прочность ниже, чем у стеклоткани из-за более коротких волокон, зато в работе они намного легче.

После пропитывания смолой материал становится похожим на губку, хорошо сгибается и обретает нужную форму. Существуют тонкие стекломаты (стекловуаль) и очень толстые, как одеяло.

Изготовление искусственного камня

Кроме прямого предназначения, полиэфирка широко применяется для изготовления искусственного камня. Для этого смола смешивается с наполнителями, минеральной крошкой, красителями, полимерами, стеклом.

Чтобы сделать крупные изделия (столешницы, карнизы), применяют метод литья - укладывают наполнитель в форму, заливают полиэфирной смолой. Так своими руками делают изделия из мрамора - смешивают полиэфирку и крошку искусственного мрамора, заливают в нужную форму. Сушат изделие в сушильном шкафу под действием горячего воздуха.

Опасность и вред для человека

Вредные компоненты присутствуют в составе практически всех материалов неорганического происхождения. Особенно токсичен стирол, это вещество весьма огнеопасно. Работать с полиэфиркой надо всегда с соблюдением мер защиты. Глаза предохраняют от паров и брызг специальными очками, органы дыхания защищают респиратором.

Чем отмыть материал, если состав попал на кожу? Надо сразу же тщательно промыть это место с мылом, но лучше использовать особый состав для очищения полиэфиров. Помещение должно хорошо проветриваться, исключается работа рядом с источниками огня. Тушение при возгорании запрещено проводить водой, надо применять огнетушитель или песок.

Отличия которых будем рассматривать в данной статье, относятся к классу термореактивных. Это означает, что после процесса застывания их уже нельзя вернуть в жидкое состояние. Оба состава обладают разными характеристиками, что определяет сферу их применения. Для понимания назначения этих материалов полезно ознакомиться с обзором полиэфирных и эпоксидных смол.

Эпоксидная смола

Эпоксидка относится к материалам синтетического происхождения. В чистом виде она непригодна для применения, так как самостоятельно перейти в твердое состояние не способна. Для застывания в эпоксидную смолу добавляют в нужной пропорции специальный отвердитель.

Для правильного использования нужно знать плюсы и минусы эпоксидной смолы. Смола данного типа ценится за свои прочностные характеристики. Она устойчива к таким агрессивным химическим соединениям, как кислоты и щелочи. К достоинствам эпоксидки относятся: умеренная усадка, высокая стойкость к износу, а также отличная прочность. Процесс застывания происходит при широком диапазоне температур, но рекомендованным в быту является промежуток от +18 до +25 градусов. Горячий метод застывания используется при производстве изделий повышенной прочности, способных выдерживать экстремальные нагрузки.

Такой тип смол применяется как в промышленности, так и в домашних условиях. Сфера их использования становится все шире благодаря созданию новых составов с оптимизированными свойствами. Благодаря смешиванию разных типов эпоксидных смол и отвердителей можно получать конечный продукт с совершенно непохожими характеристиками.

Применение эпоксидной смолы

Смола эпоксидного типа, прежде всего, применяется как материал для склеивания поверхностей: деревянных, кожаных, металлических и других непористых. Такой состав востребован в электронике, машиностроении и авиации. Стеклопластик, активно применяемый в строительстве, также изготавливают из эпоксидки. Смолу используют для гидроизоляции пола и стен, в том числе и внешних. Готовые изделия из стеклопластика после шлифовки и дополнительной обработки популярны в украшении интерьеров помещений.

Отвердитель для эпоксидной смолы

Эпоксидный материал состоит из двух составляющих, после смешивания которых начинается процесс полимеризации. Компонент, вызывающий отвердевание эпоксидной смолы, называется отвердителем. В зависимости от применения различных смол и отвердителей можно получать совершенно непохожие эпоксидные смеси.

Пропорция отвердителя в составе может быть различной и зависит главным образом от марки смолы. Реакция полимеризации эпоксидной смолы необратима, то есть расплавить уже застывший материал возможности нет.

Ошибочно полагать, что при завышении количества отвердителя застывание пройдет быстрее. Действенный способ ускорения процесса — увеличение температуры смеси. Повышение рабочей температуры на 10 градусов позволяет ускорить процесс в 3 раза. Для этих целей в продаже имеются специальные компоненты. Также существуют эпоксидные смеси, затвердевающие при пониженных температурах.

Неверный подбор количества отвердителя пагубно сказывается на качестве готового изделия. В первую очередь уменьшается его прочность и устойчивость к химическим веществам. При малом количестве отвердителя консистенция детали становится липкой, при избытке полимер выделяется на поверхности материала. Наиболее частыми пропорциями смола/отвердитель являются 1/2 или 1/1. Перед смешиванием рекомендуется ознакомиться с инструкцией для правильного соотношения компонентов.

Полиэфирная смола

Такая смола образуется при переработке спиртов специального назначения. Основой материала служит полиэфир. Для ускорения процесса затвердевания используются специализированные растворители и ингибиторы. В зависимости от сферы применения материала, он может иметь различную структуру и свойства. Получившееся изделие нуждается в дополнительной обработке, направленной на повышение защиты от воды и ультрафиолетового излучения. Дополнительное покрытие также усиливает прочностные характеристики изделия. Полиэфирная смола, в отличие от эпоксидной, характеризуется невысокими механическими качествами. Но при этом полиэфирку отличает низкая цена, благодаря которой материал является более популярным.

Такие смолы активно применяются при строительстве зданий, в автомобилестроении, кораблестроении и процессе производства емкостей для химических составов. Полиэфирные компоненты при смешивании со стеклом образуют высокопрочные соединения. Благодаря этому получившийся материал используют в изготовлении навесов, крыш для зданий и осветительных приборов.

Полиэфирная смола также входит в состав искусственного камня. Изготовленный с применением данного компонента пластик используется в производстве подоконников, душевых кабин, перегородок и декоративных элементов. Полиэфирные смолы, в отличие от эпоксидных, легко поддаются окрашиванию.

Основные плюсы смолы полиэфирного вида

Полиэфирная смола, в отличие от эпоксидной, обладает большей практичностью. После смешивания со стеклом состав приобретает прочностные характеристики, превышающие свойства стали. Для затвердения полиэфирки не требуется специальных условий и температур. Работы с ней считаются менее трудоемкими, а сам материал обходится дешевле.

В чем разница?

Задавая вопрос: "Что лучше, полиэфирка или эпоксидка?", нужно понимать, зачем и где смола необходима. Оба материала имеют свои плюсы и минусы, и окончательный выбор зависит от условий использования, а также типа поверхности, на которую смола будет наноситься.

Эпоксидка имеет более высокую стоимость, но при этом отличается большей прочностью. Обладая отличными клеевыми свойствами, крепко соединяет различные по структуре поверхности. Эпоксидная смола отличается от полиэфирного продукта незначительной усадкой, лучшими механическими характеристиками, а также устойчивостью к износу.

При этом, в отличие от полиэфирки, эпоксидке нужно больше времени для затвердевания, что замедляет процесс изготовления деталей из этого материала. Работе с такой смолой сопутствуют повышенные меры безопасности: при работе с жидким материалом необходимо наличие перчаток, для обработки твердого изделия нужен респиратор. Опасность представляет не столько сама смола, сколько компоненты, использующиеся для придания ей твердого состояния. При затвердевании в условиях высокой температуры есть шанс потерять вязкость материала, что создает дополнительные трудности в работе.

Какая смола лучше, эпоксидная или полиэфирная? Отзывы говорят о том, что в большинстве случаев первую используют в виде клея, так как его свойства гораздо выше, чем у материала на основе полиэфира. В других ситуациях более рациональным представляется использование смолы полиэфирного вида, которая, во-первых, позволит сэкономить, а во-вторых, упростит работу.

Преимущества использования полиэфирки

Полиэфирка не выделяет токсичных элементов, удобна в применении, и специальные знания для работы с ней не требуются. Состав применяют для покрытия различных поверхностей с последующей обработкой средством, повышающим прочность. По клеевым свойствам полиэфирка значительно уступает эпоксидке, и использовать ее для склеивания поверхностей нерационально. Как материал для декоративных изделий не подходит, так как имеет невысокие механические показатели. При смешивании состава из полиэфирки применяется небольшое количество катализатора. Затвердевает материал быстро, в течение 2-3 часов.

Готовая деталь обладает эластичностью и устойчивостью к изгибу. Минусом изделия из полиэфирной смолы является горючесть. Запрещается наносить полиэфирную смолу на изделие, изготовленное из эпоксидки. Для ремонта продукта из эпоксидного материала лучше его же и использовать.

Как правильно подготовить поверхность

Смолу следует наносить только на предварительно подготовленную поверхность. Первым делом с помощью растворителя проводится обезжиривание. После устранения загрязнений и следов жира выполняется процесс шлифовки. С поверхности материала с помощью наждачной бумаги или специального инструмента снимается верхний слой. Затем проводится процесс устранения пыли. После этого можно приступать к нанесению рабочего компонента.

Техника безопасности

Для того чтобы не нанести вред здоровью при работе со смолами и отвердителями, необходимо по максимуму принять все меры предосторожности. Несоблюдение простых правил может привести к повреждениям кожи, ожогам или нарушениям работы легких при работе с эпоксидными или полиэфирными смолами. Особенности техники безопасности при работе с химическими веществами:

Запрещается использование емкостей, предназначенных для приготовления пищи.
Все манипуляции необходимо осуществлять в специальной одежде и перчатках. Перед проведением работ на руки следует нанести защитный крем. Шлифовку готовых изделий проводят в респираторе и специальных очках.
В случае попадания смолы на кожу ее необходимо без промедлений вымыть с использованием мыла или очистить спиртом.

Манипуляции с эпоксидными компонентами следует проводить в хорошо вентилируемом помещении.

Некоторые свойства покрытий на обнове полиэфирных смол обычного типа, а также покрытий на основе нитроцеллюлозного и мочевино-формальдегидного лаков приведены в табл. 122 Г Из этих данных со всей очевидностью следует, что полированные покрытия из полиэфирных смол имеют ряд преимуществ по сравнению с другими материалами.

Они характеризуются исключительно высоким блеском, прозрачностью, отличным внешним видом, стойкостью к действию воды, растворителей и многих других химических реагентов. Кроме того, полиэфирные покрытия стойки к действию пламени тлеющих сигарет и характеризуются отличной морозостойкостью и повышенной абразивной стойкостью.

Для получения высококачественного покрытия из полиэфирных лаков достаточно нанесения одного слоя, в то время как нитроцеллюлозные и многие другие лаки приходится наносить в два или три приема. Пленки из полиэфирных смол стойки к действию ударных нагрузок.

К недостаткам покрытий из полиэфирных лаков следует отнести трудность удаления покрытия в случае, если необходимо нанести новое. Кроме того, хотя полиэфирные покрытия стойки к царапанию, царапины на них более заметны, чем на нитроцеллюлозных пленках.

Свойства покрытий различных типов

Показатель
Показатель	нитроцеллюлозный	мочевино-форм-. альдегидный	полиэфирный

Стойкость к действию растворителей			Очень хорошая
Стойкость к царапанию
Стойкость к загрязнению	Отличная	Отличная	Очень хорошая
Стабильность цвета.	Отличная	Очень хорошая
Влагостойкость.	Очень хорошая	Отличная	Очень хорошая
Прозрачность	Очень хорошая	Отличная	Очень хорошая
		Отличный	Очень хороший
Химическая стойкость	Отличная		Очень хорошая
Огнестойкость			Отличная
Теплостойкость
Толщина покрытия, наносимого в один прием, мм
Стоимость 1 м покрытия в один слой, центы

Как уже отмечалось, иногда при производстве мебели не стремятся достигнуть высокого блеска, характерного для полиэфирных покрытий.

Переработка полиэфирных лаков затруднена вследствие необходимости применения двухкомпонентных систем, а также из-за ингибирования процесса их отверждения кислородом воздуха. Последний недостаток в настоящее время преодолен благодаря разработке специальных приемов.

Известно, что поверхностный слой покрытия, полученного в присутствии воздуха из полиэфирной смолы обычного типа, остается неотвержденным в течение длительного времени. Если же отверждение пленки проводят не на воздухе, а, например, в атмосфере азота, ингибирования процесса кислородом воздуха не происходит и покрытие отверждается полностью.

При получении слоистых пластиков или отливок ингибирование кислородом не играет существенной роли, так как поверхность, контактирующая с воздухом, относительно невелика по сравнению с объемом изделия. Обычно при этом отверждение сопровождается значительным выделением тепла, которое способствует образованию дополнительного количества свободных радикалов..

Высыхание полиэфирных смол в пленках (когда отношение поверхности к объему очень велико) протекает практически без повышения температуры в массе, так каж теплота реакции в этом случае быстро рассеивается и образования свободных радикалов вследствие разогрева не происходит.

Свободные радикалы, образующиеся в результате распада перекисей или гидроперекисей, инициируют реакцию сополимеризации фумаратов или малеинатов с мономером, например стиролом. Свободные радикалы реагируют со стиролом и фумаратными (или малеинат-ными) группами полиэфира, причем образуются свободные радикалы по следующим схемам:

В присутствии кислорода радикалы, возникающие при распаде перекисей, взаимодействуют преимуще-

Эта реакция протекает чрезвычайно быстро®. Таким образом, в поверхностном слое растворов ненасыщенных полиэфиров в стироле концентрация активных свободных радикалов в присутствии воздуха снижается с большой скоростью, что сильно замедляет инициирование сополимеризации.

Было показано, что при полимеризации стирола при 50°С реакционная способность свободных радикалов, образовавшихся из перекисей, в реакциях с кислородом в 1-20 миллионов раз больше, чем в реакциях со стиролом.

Вероятно, наиболее важным шагом в развитии производства полиэфирных лаков было изобретение способов устранения ингибирующего действия кислорода на процесс отверждения путем химической модификации полиэфиров. В настоящее время известны следующие методы получения полиэфирных лаков, высыхание которых не подвержено ингибирующему действию кислорода воздуха:.

а) модификация кислотных реагентов, используемых при синтезе полиэфиров;.

б) модификация спиртовых реагентов;.

в) модификация сшивающих агентов (мономеров);.

г) введение полимеров, способных взаимодействовать с полиэфирными смолами;.

д) применение высыхающих масел;.

е) применение полиэфиров с высокой температурой размягчения;.

ж) введение в смолы восков или других всплывающих добавок;.

з) защита поверхности покрытия полиэфирными пленками;.

и) горячая сушка.

Модификация кислотных реагентов.

Недавно организовано промышленное производство полиэфирных лаков на основе тетрагидрофталевого ангидрида ’’. Эти лаки образуют нелипкие пленки, хорошо высыхающие на воздухе и обладающие твердостью, жесткостью и прекрасным блеском. В табл. 123 приведены типичные рецептуры и свойства полиэфиров, синтезированных с использованием тетрагидрофталевого ангидрида.

ТАБЛИЦА 123.

Рецептуры полиэфиров, модифицированных тетрагидрофтаЛевым ангидридом, и свойства смол на их основе

Исходные реагенты	Состав, моль
Исходные реагенты
Тетрагидрофталевый ангид--рйд.... ......
Фумаровая кислота....
Малеиновый ангидрид. .
Диэтиленгликоль.....
1,2-Пропиленгликоль. . .
Дипропиленгликоль....
Полигликоль Е-200 ....

Свойства смол

Кислотное число, мг КОН/г.......
Степень этерификации, %
Вязкость по Гарднеру при 20° С..........
Цветность по Гарднеру. .

Плотность при 25° С, г
Стойкость к царапанию, г

Из полиэфирных смол такого типа, в рецептуру которых вводили глицерин, трис-(2-карбоксиэтил)-изоци-анурат или некоторое количество яблочной кислоты, получали пленки. В табл. 124 показано влияние перечисленных реагентов (модификаторов) на твердость пленок, изготовленных при 25° С и 50%-ной относительной влажности в присутствии 1,5% (по весу) 60%-ного раствора перекиси метилэтилкетона и 0,021% кобальта, введенного в составе нафтената кобальта.

ТАБЛИЦА 124.

Твердость по Сварду - Рокеру пленок на основе тетрагидрофталатов, синтезированных с различными добавками

Из данных табл. 124 следует, что твердость покрытий на основе полиэфиров, содержащих звенья трис-(2-карбоксиэтил)-изоцианурата, выше, чем в случае применения смол двух других типов.

Очевидно, что все эти модификаторы увеличивают активность полиэфира в реакциях образования трехмерной сетки. В литературе имеются сведения о том, что применение глицерина при синтезе тетрагидрофталатов является весьма перспективным.

Покрытия по стали, полученные из трех названных смол, весьма эластичны; при использовании полиэфиров, модифицированных глицерином и трис-(2-карб-оксиэтил)-изоциануратом, гибкость покрытий по алюминию недостаточна, в то время как покрытия из смолы третьей рецептуры отличаются хорошей эластичностью. Пленки из нее также превосходят остальные по стойкости к удару.

Было установлено, что изменение соотношения полиэфира и стирола или количества и состава инициатора и ускорителя не оказывает существенного влияния на свойства покрытий.

Напротив, значительные различия в свойствах покрытий наблюдаются при замене в рецептуре полиэфира.

диэтиленгликоля 1,2-пропиленгликолем или дипропилен-гликолем (см. табл. 123) . Большое влияние оказывает также изменение соотношения фумаровой и тетрагидро-фталевой кислот. Так, стойкость пленок к царапанью возрастает с увеличением данного соотношения и уменьшается при введении пропилен- и дипропиленгликоля в состав исходного полиэфира.

Поскольку реакционная способность тетрагидрофта-левого ангидрида в реакциях с гликолем выше, чем у фталевого ангидрида, процесс поликонденсации можно проводить при пониженных температурах. Пленки из полиэфиров, модифицированных тетрагидрофталевым ангидридом, отличаются большей твердостью и блеском, чем пленки на основе фталатов.

Как уже упоминалось, в патентной литературе приводятся данные о модификации свойств тетрагидрофта-латов путем введения в рецептуру полиэфира глицерина, яблочной кислоты или трис-(2-карбоксиэтил)-изоциану-рата (табл. 125) .

ТАБЛИЦА 125.

Рецептуры тетрагидрофталатов с добавками модификаторов и свойства смол на их основе

Исходные реагенты	Состав, моль
Исходные реагенты
Тетрагидрофталевый ангидрид
Фумаровая кислота
Диэтиленгликоль
Г лицерин
Яблочная кислота
Трис-(2-карбоксиэтил)-изоцианурат
Свойства
Кислотное число, мг КОН/г
Степень этерификации, %
Вязкость по Гарднеру-Хольту при 25° С
Плотность при 25° С, гсм
Цветность по Гарднеру
Максимальная совместимость со стиролом, %

Во всех трех рецептурах, приведенных в. таблице, молярное соотношение тетрагидрофталевого ангидрида и фумаровой кислоты составляло 1:1. Кислотные модификаторы вводили в количестве, соответствующем 0,5 г-экв карбоксильных групп, а общее соотношение карбоксильных и гидроксильных групп равнялось 1: 1,05. Из синтезированных полиэфиров приготовляли 50%-ные растворы в стироле и получали пленки в присутствии 1,5% раствора (60%-ного) перекиси метилэтилкетона и 0,021% кобальта, вводимого в виде -нафтената кобальта.

Все эти пленки выдержали испытания на стойкость к царапанию в течение 30 суток. Во всех случаях стойкость пленок к царапанию со временем возрастала. Положительное влияние оказывала также термообработка при 50° С; при этом достигалась высокая стойкость покрытий.

Рис. 42. Влияние соотношения кислотных реагентов в рецептуре полиэфира на стойкость к царапанию пленок из отвержденных смол. Цифры на кривых - содержание стирола в исходных растворах.

Было обнаружено, что стойкость покрытий к царапанию повышается с увеличением плотности сшивки смол (рис. 42). Как видно из рисунка, в исследованных пределах отвержденные продукты на основе более концентрированных стирольных растворов имеют лучшую стойкость.

Липкость покрытий из полиэфиров высокой степени ненасыщенности (с большим содержанием фумаровой кислоты) исчезает быстрее, чем при применении продуктов малой степени ненасыщенности, хотя для полиэфиров, модифицированных тетрагидрофталевым ангидридом, во всех случаях на воздухе характерно образование нелипких пленок.

Необходимо отметить, что такие покрытия не всегда имеют удовлетворительную твердость и стойкость к царапанию (табл. 126). Так, пленки, полученные с использованием полиэфиров диэтиленгликоля, отличаются лучшей твердостью и стойкостью к царапанию, чем покрытия на основе полиэфиров 1,2-пропиленгликоля. Замена диэтиленгликоля 1,3-бутилен-, 1,4-бутилен- и нео-пентилгликолем, 2-метил-2-этил-1,3-пентандиолом или гидрированным бисфенолом А приводит к устранению поверхностной липкости, но ухудшает стойкость пленок к царапанию.

ТАБЛИЦА 126.

Поверхностные свойства покрытий из полиэфирных смол, модифицированных тетрагидрофталевым ангидридом

Как уже отмечалось, стойкость к царапанию пленок, полученных из растворов тетрагидрофталатов, возрастает со временем и становится постоянной лишь через 12-16 суток после их нанесения. Максимальные показатели твердости по Сварду-Рокеру обычно достигаются через неделю после нанесения пленки.

Покрытия на основе тетрагидрофталатов превосходят по стойкости к царапанию и ударным нагрузкам покрытия, изготовленные с применением полиэфирных смол промышленного типа, не содержащих воскоподобных добавок. Однако они уступают им в твердости.

Модификация спиртовых реагентов.

На ранних стадиях исследования для получения так называемых «неингибируемых» лаков было предложено использовать диолы специального типа, например эндо-метиленциклогексил-бис-метандиол (продукт реакции Дильса-Альдера) или 4,4- (диоксидициклогексил) -алка-ны. Эти соединения применяли для частичной или полной замены гликолей обычного типа. Так как покрытия на основе таких полиэфиров оказались недостаточно твердыми и стойкими к царапанию и действию раство-.

рителей, они не нашли промышленного применения. Значительно позднее в ФРГ и США одновременно было установлено, что введение в полиэфиры остатков p-ненасыщенных простых эфиров приводит к заметному снижению ингибирующего действия кислорода воздуха на процесс отверждения полиэфирных смол.

Следствием этого открытия было использование для данной цели ряда р, у-алкениловых простых эфиров одно-или^многоатомных спиртов-. Было найдено, что при частичной замене (в рецептуре полиэфира) обычных гликолей а-аллиловым эфиром глицерина образуются продукты, на основе которых можно получать твердые и стойкие к царапанию покрытия.

Наличие аллильной группы в составе полиэфира само по себе не предотвращает ингибирующего действия атмосферного кислорода на процесс отверждения. Для придания полиэфирам неингибируемости необходимо, чтобы аллиловая группа была связана с кислородным атомом, образующим простую эфирную связь.

Аналогичный эффект оказывают остатки простых эфиров бензилового спирта. Такая аналогия поняДна, если рассмотреть структуру этих соединений:.

Вскоре было обнаружено, что отверждение полиэфиров, синтезированных из полиалкиленгликолей, также не ингибируется кислородом воздуха. Покрытия, полученные на основе полиэфиров такого типа (в качестве ненасыщенного реагента использовали фумаровую кислоту), отличались прочностью, эластичностью и стойкостью к царапанию.

Таким образом, наличие простой эфирной группы в молекулах полиэфиров обусловливает получение «неин-гибируемых» лаков. В 1962 г. было опубликовано сообщение о полиэфирах, синтезированных с использованием диаллилового эфира триметилолпропана. Полиэфир получали конденсацией 214 вес. ч. диаллилового эфира триметилолпропана с 74 вес. ч. фталевого ангидрида до достижения кислотного числа 24. Вязкий при комнатной температуре продукт растворяли в ксилоле, после чего добавляли в раствор 0,03% кобальтового сиккатива. Затем испытывали способность раствора к высыханию, используя прибор В. К. Drying Recorder (толщина слоя лака - 0,038 мм). Результаты испытаний приведены в табл. 127.

ТАБЛИЦА 127

Пленки, полученные описанным выше способом, отличаются хорошей стойкостью к воздействию тепла и ультрафиолетового облучения, стойкостью к действию парафинового масла и хорошими электроизоляционными свойствами. В отсутствие кобальтового сиккатива такие пленки не высыхают в течение длительного времени.

Недавно получен патент на способ получения высыхающих на воздухе полиэфиров на основе алифатических спиртов, содержащих в цепи 2-7 простых эфирных групп. В качестве таких спиртовых реагентов используют триэтилен-, тетраэтилен- пентаэтилен-, гексаэтилен- и пентабутиленгликоль. Описано также применение продуктов присоединения окисей этилена или пропилена к упомянутым выше гликолям (молярное соотношение окись: гликоль составляет от 2: 1 до 5:1).

смешивают 100 вес. ч. полученного раствора с 4 вес. ч. 50%-ной пасты перекиси циклогексанона и 4 вес. ч. 10%-ного раствора нафтената кобальта и отливают пленку. Отверждение пленки начинается через 8 мин и сопровождается сильным экзотермическим эффектом.

Тонкие покрытия полностью отверждаются за 6 ч их можно с успехом полировать через 8 ч после нанесения лака. Образовавшиеся пленки эластичны и стойки к царапанию. Если такой лак нанести на дерево и на полученное покрытие сбросить шар с высоты 1,5 м, на поверхности появляется вмятина, однако трещин не образуется.

Выше упоминалось о применении аллиловых эфиров.

Введение остатков простых эфиров аллилового спирта в боковую цепь спиртовых реагентов осуществляют по методу Вильямсона. Наиболее доступные соединения этой группы - неполные аллиловые эфиры многоатомных спиртов. Одной из важнейших характеристик полиэфиров, полученных с использованием данных эфиров, является содержание боковых аллильных групп. Дженкинс, Мотт и Викер выразили «функциональность» таких полиэфиров как среднее число аллильных групп, приходящееся на одну молекулу.

Взаимосвязь «аллильной функциональности» и молекулярного веса полиэфиров на основе малеинового ангидрида, пропиленгликоля и моноаллилового эфира глицерина показана ниже:

Для получения лаков, высыхающих на. воздухе, необходимо вводить в состав полиэфира определенное количество остатков аллиловых эфиров, которое определяется экспериментальным путем. Наличие этих остатков в боковой цепи полиэфира приводит к тому, что в процессе поликонденсации может произойти гелеобразование прежде, чем будет достигнут оптимальный молекулярный вес продукта. Взаимосвязь между содержанием аллильных групп и молекулярным весом, при котором происходит гелеобразование, показана в табл. 128 на примере полиэфира, синтезированного из пропиленгликоля, моноаллилового эфира глицерина и эквимолекулярного количества малеинового и фталевого ангидридов.

ТАБЛИЦА 128

		Максимальный молекулярный вес полиэфира, который достигается без гелеобразования	«Аллильная функ циональность» полиэфира

Предельно достижимый молекулярный вес не может. быть повышен за счет уменьшения содержания малеинового ангидрида в рецептуре полиэфира.

Свойства пленок из стиролсодержащих смол улучшаются при увеличении содержания остатков простых аллиловых эфиров в исходном полиэфире. Так, при замене 80 мол. % пропиленгликоля моноаллиловым эфиром глицерида получают полиэфиры, которые образуют прочные, жесткие пленки, стойкие к растворителям и царапанию ногтем. Если же в рецептуре полиэфира только 30% пропиленгликоля заменяют аллиловым эфиром глицерина, поверхность покрытия легко царапается наждачной бумагой.

Установлено, что для получения покрытий с хорошим блеском после полировки необходимо использовать полиэфиры, содержащие около 0,15 моль аллилового эфира в 100 г полиэфира; для достижения высокой стойкости покрытий к царапанию применяют полиэфиры, содержащие по меньшей мере 0,33 моль того же компонента.

Аналогично при использовании диаллилового эфира глицерина в качестве агента, вызывающего обрыв по-ликонденсационной цепи, хорошо полирующиеся пленки образуются при введении в состав полиэфира 0,3 моль данного соединения (на 100 г полиэфира).

Покрытия, стойкие к царапанию, изготовляют на основе полиэфиров, содержащих 1,45 г-моль остатков диаллилового эфира.

Одним из основных препятствий на пути применения р, у-ненасыщенных простых эфиров является относительная сложность синтеза полиэфиров на их основе. Это связано прежде всего с тем, что ненасыщенные звенья основной и боковых цепей имеют тенденцию к сополимеризации. Кроме того, в процессе поликонденсации а, p-ненасыщенных кислот с р, у-ненасыщенными диодами, простая эфирная группа может легко разрушаться под действием сильных кислот. Чтобы предотвратить эту нежелательную побочную реакцию, необходимо применять специальные меры предосторожности.

Недавно в патентной литературе приводились данные о комбинированном применении полиэфира обычного типа и полиэфира на основе ненасыщенной кислоты, насыщенного диола и ненасыщенного диола, содержащего остатки р, у-ненасыщенных простых эфиров:

Примером таких р, у-ненасыщенных эфироспиртов являются моно-ш диаллиловые эфиры триметилолэтана, бутантриола, гексантриола и пентаэритрита. Упоминается также об использовании дикарбоновых кислот, содержащих аллильные группы, например а-аллилоксиян-тарной и а, р-диаллилоксиянтарной- Полиэфиры двух типов, каждый из которых содержит ненасыщенные группы лишь одного рода, мало склонные к гомополимеризации, смешивают при комнатной температуре и получают таким образом смолу, отверждение которой не ингибирует кислород воздуха.

Одной из важнейших характеристик мономеров-растворителей, используемых в составе лакокрасочных композиций, является упругость их паров. С этой точки зрения применение стирола нежелательно, так как ощутимое количество стирола улетучивается из тонких.

пленок, особенно при продолжительном времени сушки. Для изготовления полиэфирных лаков целесообразно использовать малолетучие мономеры, способные к активной сополимеризации с малеинатами и фумаратами в присутствии кислорода воздуха. Большое значение имеет также способность мономеров смешиваться с полиэфирами с образованием низковязких растворов.

Простые полиаллиловые эфиры отвечают этим требованиям: они хорошо совмещаются с полиэфирами, образуя низковязкие композиции, которые в отвержденном состоянии не имеют поверхностной липкости. Такие мономеры легко вступают в сополимеризацию с полиэфирами и не образуют в этих условиях гомополимеров. Ниже приведены данные о температурах, развивающихся в массе полиэфирных смол в продессе их отверждения:

Соединения с аллилоксигруппами легко сополимери-зуются с фумаратами. Так, р-аллилоксиацетат образует сополимеры с диэтилфумаратом при различных соотношениях реагентов.

Интересно отметить, что со стиролом р-аллилохси-этилацетат не сополМмеризуется, а при введении этого эфира в стиролсодержащие полиэфирные смолы он, вероятно, вступает в реакцию лишь с фумаратными группами полиэфира.

Простые полиаллиловые эфиры могут быть получены из производных меламина или путем этерификации простых аллиловых эфиров глицерина фталевым ангидридом. Хотя такие мономеры хорошо сополимеризуются с фумаратами, во многих случаях их применение осложнено тем, что они образуют с полиэфирами высоковязкие смеси.

С увеличением содержания аллнльных групп улучшается способность смол к образованию нелипких покрытий. Свойства пленок, полученных при отверждении.

композиций, состоявших из трех частей полиэфира и двух частей полиаллиловых мономеров различных типов, показаны в табл. 129.

ТАБЛИЦА 129.

	нальность. мономера	Количество. аллильных. моль/100 2 смолы	Стойкость к. царапанию. через 18 ч	Время до.	Вязкость. мономера.
Диаллиловый эфир глицерина....
Диаллиловый эфир глицеринацетата
Тетрааллиловый эфир бис-глицеринаце-тата.......
Октааллиловый эфир тетраглицерино-вого эфира пиро-меллитовой кислоты.......

Дженкинс, Мотт и Викер исследовали влияние количества тетрааллилового эфира бис-глицеринадипината на свойства полиэфирных покрытий (табл. 130).

Авторы показали, что композиция должна содержать по крайней мере 40% мономера для того, чтобы получить твердые покрытия, стойкие к царапанию. Это количество соответствует 0,35 г-экв аллильных групп на 100 г раствора и близко к оптимальному содержанию боковых аллильных групп в цепи полиэфира (см. предыдущий раздел).

Большое практическое значение имеет.то обстоятельство, что любому ненасыщенному полиэфиру можно придать «неингибируемость» путем добавления соответствующего мономера.

Действительно, значительно проще вводить в смолу. мономеры - простые эфиры аллилового спирта, чем модифицировать цепи полиэфира. Имеются сведения об уменьшении ингибирующего действия кислорода воздуха при добавлении к полиэфирным смолам ароматических мономеров, содержащих по крайней мере два изо-пропенильных радикала, например диизопропенилбензо-ла. Однако такие соединения сами по себе недостаточно эффективны для того, чтобы обеспечить высыхание лака на воздухе с образованием высококачественного покрытия. Следует также отметить, что при использовании стирол содержащих смол может нарушаться соотношение полиэфира и стирола, в частности, вследствие испарения стирола, отчего глубина отверждения смолы снижается. В связи с этим необходимо учитывать потери за счет испарения, проникновения в подложку или распыления и вводить в состав лака избыток стирола (5- 10%). Кроме того, применяя стирол в качестве мономера-растворителя, следует использовать полиэфиры повышенного молекулярного веса.

Органические добавки

Было установлено, что для устранения поверхностной липкости полиэфирных покрытий можно использовать парафин. Он растворим в исходной смоле, но в процессе отверждения практически полностью выделяется из нее, образуя на поверхности покрытия защитную пленку, предотвращающую ингибирующее действие кислорода воздуха. Этот способ получения.нелипких покрытий успешно применяется в производстве полиэфирных смол и лаков. Известны и другие «всплывающие» добавки, например стеараты, которые, однако, не применяются столь широко, как парафин.

Обычно воскоподобные добавки вводятся в количестве от 0,01 до 0,1 вес.%. После высыхания покрытия (через 3-5 ч после его нанесения) парафиновая пленка удаляется шлифовкой абразивными материалами. При последующей полировке шлифованного покрытия образуется зеркальная поверхность. Шлифовка является довольно* сложным процессом, так как воскоподобные добавки засоряют шлифовальную шкурку.

Необходимость дополнительных операций - шлифовки и полировки - служит серьезным препятствием, затрудняющим применение полиэфирных лаков. Однако получать без дополнительной обработки блестящие покрытия из смол, содержащих воскоподобные добавки, до сих пор не удается. Следует также отметить, что всплывающие добавки уменьшают до минимума потери стирола от испарения.

Одним из недостатков полиэфирных лаков такого типа является ухудшение адгезии пленок на их основе к подложке вследствие миграции в нее воска или парафина.

Поверхностный слой покрытий мутнеет в процессе всплывания парафина; после шлифовки и полировки этот процесс может продолжаться, особенно под действием тепла или ультрафиолетового облучения.

Уменьшения адгезии можно избежать, нанося вначале лак, который не содержит воскообразных добавок, а через некоторое время- раствор парафина. В этом случае парафин находится лишь на поверхности покрытия.

Введение небольших количеств ацетобутирата целлюлозы придает лакам способность образовывать нелипкие пленки при высыхании на воздухе и имеет ряд дополнительных достоинств:.

а) предотвращает стекание с вертикальных поверхностей;.

б) ускоряет гелеобразование;.

в) предотвращает образование раковин и неровностей;.

г) повышает поверхностную твердость;.

д) повышает теплостойкость покрытия.

Для приготовления неингибируемых лаков к полиэфиру при 150° С добавляют низкомолекулярный ацетобутират целлюлозы и после полного его растворения прибавляют мономер-растворитель. Если сначала растворяют полиэфир в мономере, то ацетобутират вводят в раствор приблизительно при 95° С; при этом возможны потери мономера (1-2%) вследствие испарения. Ацетобутират целлюлозы не только улучшает качество лаков и покрытий, но и является загустителем и регулятором вязкости лаков. Для эффективного предотвращения ингибирующего действия кислорода иногда поверх свеже-нанесенного незаполимеризованного слоя полиэфирной смолы наносят слой лака на основе бутирата и мочеви-но-формальдегидной смолы. Получая такое поверхностное покрытие непосредственно после нанесения полиэфирной смолы, удается избежать неполного отверждения поверхностного слоя смолы.

Способ, позволяющий избежать гелеобразования, заключается во взаимодействии полиэфира с концевыми карбоксильными группами с частично эпоксидированной алкидной смолой на основе кислот высыхающих масел. Эти соединения реагируют при относительно низких температурах, что предотвращает протекание реакции Дильса - Альдера.

Полиэфиры, способные к высыханию на воздухе, получают также при взаимодействии диглицерида, полиэфира с концевыми гидроксильными группами и диизоцианата.

Однако такие продукты не получили широкого применения, что можно объяснить серьезными трудностями, возникающими при их производстве. Для придания полиэфирам способности к высыханию на воздухе необходимо вводить в их состав значительное количество соединений на основе кислот высыхающих масел. Кроме того, некоторые из этих продуктов плохо сополимеризу-ются со стиролом или малеинатными звеньями и вызывают изменение цвета пленки при ее старении.

Другой способ, позволяющий получать нелипкие покрытия, заключается в применении полиэфиров, которые даже в неотвержденном ‘состоянии настолько жестки, что пленки на их основе могут подвергаться полировке без засорения полировочного материала.

Обычно твердость полиэфиров и температура их размягчения взаимосвязаны. Для получения нелипких покрытий пригодны полиэфиры с температурой размягчения выше 90° С. В гл. 6 показано, что температура размягчения, может быть повышена несколькими способами. Например,при использовании циклических диолов, таких, как циклогександиол, удается получить полиэфиры с повышенной твердостью и температурой размягчения. Аналогичное влияние на эти свойства оказывает внедрение полярных групп в цепь полиэфира.

Таким образом, применяя соответствующие компоненты или вводя специфические группы в полиэфиры, можно существенно повысить их температуру размягчения.

Пропиленгликоль ф--j- гидрированный бисфенол А* . . . .

о-Фталевая ф- малеиновая

Подобное же влияние на свойства полиэфиров оказывает введение амидных групп путем частичной замены используемых при синтезе гликолей этаноламином или этилендиамином.

Такой эффект наблюдали, например, в случае заме-ны.аминами большей или меньшей части пропиленгликоля при синтезе полипропиленгликольмалеинатизофта-лата (молярное соотношение кислотных реагентов равно 1: 1).

Сравнивая влияние эквимолекулярных количеств мо-ноэтаноламина иэтилендиамина на температуру размягчения полиэфиров, можно сделать вывод о большей эффективности этилендиамина (табл. 132).

Обычно получение ненасыщенных полиэфиров с высокой температурой размягчения не составляет особых трудностей, однако лаки на их основе имеют ряд существенных недостатков. Так, отвержденные покрытия, хотя и отличаются твердостью, хрупки и чувствительны к действию растворителей. При переменном охлаждении и нагревании пленки имеют тенденцию к растрескиванию. Эти недостатки связаны, главным образом, с потерями.

Более современные методы предотвращения ингибирующего действия кислорода воздуха, которые были описаны в предыдущих параграфах, позволяют получить покрытия высокого качества без существенного удорожания материалов.

Защита поверхности с помощью полимерных пленок.

Этот метод заключается в защите поверхности лакокрасочного покрытия целлофановой или териленовой пленкой и предотвращении, таким образом, ингибирующего действия кислорода на отверждение полиэфирных смол. Кроме того, в случае применения пленок не наблюдается заметных потерь стирола вследствие испарения. Такой способ защиты поверхности используют также при изготовлении некоторых видов слоистых пластиков и при отверждении наружного слоя стеклопластиков. Для получения других видов покрытий этот метод не представляет практического интереса.

«Горячее» отверждение.

Твердые полиэфирные покрытия получают, отверждая смолы при температурах порядка 100° С или выше. При этом нет необходимости в использовании специфических добавок или полиэфиров специальных типов. В процессе отверждения при высоких температурах возможны значительные потери стирола, что отрицательно сказывается на качестве поверхности покрытия. В связи с этим целесообразно использовать смолы, содержащие высококипящие мономеры.

Сообщалось, что некоторые полиэфирные лаки горячей сушки образуют покрытия, сравнимые по твердости с покрытиями на основе меламино-алкидных смол. Такие лаки отверждают, используя инфракрасный обогрев, при 100° С в течение 5 мин. При этом образуются блестящие покрытия, не требующие специальной полировки.

СОПОЛИМЕРИЗАЦИЯ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ.

В настоящем разделе рассматриваются закономерности сополимеризацищ протекающей с участием свободных радикалов. Свободные радикалы могут генерироваться различными путями, включая термический или фотохимический распад таких соединений, как органические.

Как показали испытания сополимеров со стиролом смешанных ненасыщенных полиэфиров низкомолекулярных гликолей (этиленгликоля, Ди- и триэтиленгликоля) и полиэтиленгликоля молекулярного веса 17Й0, предел прочности при растяжении уменьшается при повышении содержания полиэтиленгликоля в составе полиэфира вследствие снижения плотности поперечных связей. В то же время эластичность сополимеров резко повышается и, достигнув максимума, начинает уменьшаться в результате увеличения межмолеку-лЯрного взаимодействия полиэфирных звеньев. При использовании полиэтиленгликоля молекулярного веса 600 зависимость величины относительного удлинения сбполимера от состава исходного полиэфира имеет монотонный характер [Л- Н. Седов, П. 3. Ли, Н. Ф. Пугачевская, Пласт, массы, № 11, 11 (Шбб); Доклад на 2-й Международной конференции по стеклопластикам и заливочным смолам, Берлин, 1967]. - Прим. ред.

Современная химическая промышленность выпускает множество видов смол, используемых в различных отраслях и в производстве композитных материалов. Среди этого многообразия наиболее активно применяются эпоксидные и полиэфирные термореактивные смолы.

Они, в отличие от термопластичных, не возвращаются в исходное (жидкое) состояние под воздействием тепла после отверждения. Обе смолы имеют жидкую сиропообразную консистенцию, но каждая обладает рядом специфических свойств.

Синтетическое олигомерное соединение, которое не применяется в чистом виде, а только с полимеризирующим компонентом (), в сочетании с которым смола проявляет свои уникальные качества. Соотношение эпоксидной смолы с отвердителем имеет широкие пределы.

Благодаря этому, конечные композиции отличаются разнообразием и применяются для различных целей. Это и жесткие, и твердые, напоминающие по своей консистенцию резину, и прочнее стали материалы. Реакция полимеризации является необратимой. Застывшая смола не расплавляется и не растворяется.

Область применения

Эпоксидные материалы имеют неограниченные возможности для использования. Традиционно они применяются в качестве:

пропиточного средства для стекловолокон, стеклоткани, склеивания различных поверхностей;
гидроизолирующего покрытия стен и пола, включая бассейны и подвальные помещения;
химически стойких покрытий для внутренней и внешней отделки строений;
повышающих прочность и водоустойчивость средств для деревянных, бетонных и прочих материалов;
сырья для отливки форм, подвергаемых резанию и шлифовке, в производстве стеклопластиковых изделий в электронной промышленности, строительстве, домашнем хозяйстве, дизайнерских работах.

Достоинства и недостатки эпоксидки

Полимерные двухкомпонентные составы, в которые входят отвердитель и эпоксидная смола, имеют множество неоспоримых преимуществ, среди которых:

высокая прочность образуемых соединений;
минимальная степень усадки;
низкая восприимчивость к влаге;
улучшенные физико-механические параметры;
температура полимеризации в диапазоне от -10 до +200 градусов Цельсия.

Неограниченное число вариаций создаваемых компаундов и множество положительных характеристик не сделало эпоксидные смолы более востребованными, нежели полиэфирные. Это обусловлено таким недостатком этого полимера, как стоимость. Особенно это характерно для промышленных масштабов, когда количество используемой для пропитки смолы велико.

Зачем нужны эпоксидные смолы?

В качестве конструкционного материала этот двухкомпонентный компаунд используется достаточно редко, но есть ситуации, в которых он зарекомендовал себя с наилучшей стороны. Более лучшего клеящего состава, чем эпоксидная смола на сегодняшний день найти практически невозможно.

Она служит прекрасным защитным покрытием и рекомендована к использованию при склеивании различных материалов. Это разнообразные породы деревьев, такие металлы, как сталь и алюминий, любые непористые поверхности. С помощью нее можно улучшить эксплуатационные качества тканевых материалов, но не в случаях работы с большими объемами. Последнее обусловлено высокими затратами.

Эпоксидный клей

Специальный эпоксидный состав с высокой прочностной адгезией ко многим материалам, выпускается как жестким, так и эластичным.

Если клей предполагается использовать исключительно для бытовых нужд, достаточно приобрести состав, который не требует соблюдений каких-либо строгих пропорций. Продаются такие «комплекты» в форме смолы и отвердителя холодного типа. Чаще всего они уже идут в необходимом соотношении, которое может варьироваться от 100:40 и до 100:60.

Использование этого вида клея не ограничивается исключительно бытовыми нуждами. Состав активно применяют в самых различных сферах деятельности, включая даже авиастроение. Пропорции и типы отвердителей различны. Все зависит от того, для каких целей используют клей.

Приготовление эпоксидных смол и клея

Смешивание смолы и отвердителя при создании клеящего раствора в небольших количествах не требует соблюдения никаких особых условий. Допустимы как передозировка, так и недостаток полимеризирующего агента. Рекомендуемая (стандартная) пропорция составляет 1:10. Если смолу готовят в больших количествах, к примеру, для заливки в форму с целью изготовления стеклопластиковых изделия, то и к выбору, и к работе с компонентами нужно подходить ответственно и осторожно.

Приобретая смолу и отвердитель, необходимо уточнять их предназначение. Смолу, если необходимо приготовить несколько килограмм состава, предварительно нагревают. Только после этого добавляют полимеризирующие компоненты и пластификаторы. Присутствие выделяемых вредных паров требует использования средств индивидуальной защиты. Несоблюдение правил безопасности чревато ожогами и развитием заболеваний дыхательных путей.

Время использования эпоксидных смол

Этот параметр наиболее важен при работе с составами, поскольку промежуток, на протяжении которого они сохраняют вязкое либо жидкое состояние и пригодны для переработки имеет свои ограничения. «Рабочее время» состава зависит от нескольких факторов, которые обязательно должны учитываться в процессе приготовления компаунда.

Отверждение одних составов наступает при температуре -10, других - выше +100 градусов. Работать с составом, как правило, можно от получаса и до часа. Если он отвердеет, то станет непригоден для применения. Поэтому, готовя составы, нужно четко контролировать как количество отвердителя, так и температуру смолы.

Представляет собой продукт нефтехимической промышленности, основным компонентом которого является полиэфир. Для полимеризации (отвердения) в него добавляются такие компоненты, как растворители, инициаторы, ингибиторы, ускорители. Состав полиэфирных смол может изменяться производителем в зависимости от конкретной области назначения.

Поверхности в затвердевшем виде покрывают специальным веществом (гелькоутом), который повышает прочность и стойкость покрытия к ультрафиолету, влаге и воде. Физико-механические качества полиэфирных смол значительно ниже эпоксидных, но, благодаря дешевизне, они являются самыми востребованными.

Сфера использования

Полиэфирная смола активно используется в таких отраслях, как машиностроение, химическая индустрия, строительство. Особую прочность смоле придает ее сочетание со стекломатериалами в строительной сфере.

Комбинирование этих двух материалов позволяет использовать этот вид смолы в производстве стеклопластика, из которого изготавливают высокопрочные и устойчивые к механическим воздействиям навесы, крыши, стеновые перегородки, душевые кабинки и другую аналогичную продукцию. Этот вид смол является одним из компонентов в процессе производства искусственного камня, значительно снижая себестоимость готовых изделий.

Покрытия для полиэфирной смолы

Готовые изделия из полиэфирной смолы, учитывая их не самые высокие физико-механические показатели, нуждаются в защите гелькоутом. Тип этого специального вещества зависит от области применения конечного продукта.

Изделия, которые не подвергаются воздействию активной химической среды или воды и применяются внутри помещений покрывают ортофталевыми гелькоутами, а в условиях повышенной влажности или сложного климата, к примеру, в судостроении, бассейнах, ваннах - изофтелево-неопентиловыми и изофталевыми. Существуют гелькоуты специального назначения, которые могут быть огнеупорными или обладать повышенной устойчивость к химическим соединениям.

Преимущества полиэфирки

Полиэфирные смолы, в отличие от эпоксидных, являются более востребованным конструкционным материалом, и в отвержденном состоянии обладают следующими достоинствами:

твердостью;
устойчивостью к химической среде;
диэлектрическими свойствами;
прочностью к износу;
отсутствием вредных выделений при эксплуатации.

В сочетании со стеклотканями обладают схожими, а порой и превышающими конструкционную сталь параметрами. Дешевая и простая технология производства, свойственная для этих смол, обусловлена тем, что они отвердевают при комнатной температуре, но при этом дают небольшую усадку.

Это исключает необходимость использования громоздких установок для тепловой обработки. Учитывая это и тот факт, что полиэфирные смолы в два раза дешевле эпоксидных, себестоимость конечного продукта низкая. Все это делает использование смол на основе полиэфира выгодным и для производителя, и для покупателя.

Недостатки

К минусам полиэфирных смол относится использование в процессе производства такого огнеопасного и токсичного растворителя, как стирол. Многие производители отказались от его использования, поэтому, приобретая смолу, нужно обращать внимание на состав.

Еще одним недостатком состава является горючесть смолы. В немодифицированном виде она горит, как твердые породы деревьев. Чтобы решить эту проблему, производители вводят в состав порошковые наполнители с фтором и хлором или проводят химическое модифицирование.

Нюансы выбора

Смолы полиэфирные поставляются в «запущенной» реакции полимеризации, то есть через определенное время переходят в твердое состояние. И если приобрести старую смолу, то она не будет обладать заявленными свойствами и характеристиками. Многие производители дают на свою продукцию гарантию свежести.

Срок годности полиэфирных смол составляет порядка шести месяцев. Если соблюдать правила хранения, к примеру, держать состав в холодильнике, при этом не замораживая, использовать смолу можно на протяжении года. Нельзя допускать попадания прямых солнечных лучей, а также температуры окружающей среды выше +20 градусов.

Эпоксидные и полиэфирные смолы

Работать с полиэфирными смолами значительно легче, чем с эпоксидными, и стоимость их ниже. Однако, выбирая материал для надежного склеивания поверхностей или отливки декоративных изделий, предпочтение рекомендуется отдавать эпоксидным составам.