Существенной разницы между самостоятельным разведением эпоксидных смол и их использованием на производстве нет, особенно когда речь идет о смолах с отвердителями, функционирующими по принципу холодной реакции. К таким отвердителям, в первую очередь, относится полиэтиленполиамин, или ПЭПА.
На производстве обычно имеют дело с большими объемами эпоксидки, и вот там могут применять другие отвердители не аминные, вроде ПЭПА или ТЭТА, работающие по холодному процессу, а кислотные или из ангидридов кислот, которые отверждаются в температурном диапазоне от 100°C до 200°C градусов. Для этого там могут иметься автоклавы с сухими режимами работы, и даже большие боксы, способные держать и выдерживать такие температуры для формовки изделий с размерами в несколько метров. Пример, изготовление композитных материалов для авиации: участки крыльев, силового каркаса фюзеляжей.
Ничего этого в домашних условиях воспроизвести невозможно, поэтому речь в нашем материале пойдет о сугубо холодных способах отверждения эпоксидных материалов.
Домашняя химическая лаборатория
Для начала нужно определиться, для какой цели покупается эпоксидная смола, и только после этого выбирать и тип эпоксидки, и применяемый с нею отвердитель. Поясним на примере, берете эпоксидный компаунд в отвердителем впрок, по принципу чтобы было, а вдруг пригодится, а нету, но с областью применения еще не определились, а ведь это может быть и заливка пола, и заливка столешницы, а может, даже не одной, если речь идет о кухне с ее обилием тумб и столов в кухонном гарнитуре.
Может быть дизайнерский подоконник или даже вам придет фантазия изготовить кухонную или умывальную раковину из эпоксидного состава с наполнителями в виде каменной или иной крошки. Или иметь под рукой эпоксидку, чтобы что-нибудь экстренно склеить, п так как областей применения масса, то и список требований к материалу может разрастаться до бесконечности. Поэтому для начала остановиться нужно, на универсальном материале, это будет, кончено же, не эпоксидный клей.
Область его применения ограничивается именно склейкой разных поверхностей из разных материалов, но не более. При всей надежности скрепления разнородных или однородных материалов эпоксидными клеями, главный их недостаток – радикальное, со временем, изменение цвета клеевого шва, от почти бесцветного, светло-желтого до темного желто-коричневого. Но если в клеевом шве такое изменение не критично, то при отливке какого-либо изделия из эпоксидного состава, предназначенного для склеивания, со временем это будет неприятно бросаться в глаза.
Состав эпоксидного клея сбалансирован по входящим в него компонентам, среди которых пластификаторы, наполнители, разбавители и отдельно вводимые отвердители, которые, собственно, запустят сам процесс преобразования полужидкой тягучей субстанции в твердый пластиковый монолит. Этот процесс почти независим от внешних факторов и не допускает вариаций по времени. Хотя и некритичен в смысле сверхточности при смешивании составных частей
Эпоксидная смола с полиаминным отвердителем ПЭПА
Область применения эпоксидных смол с отвердителем такого типа гораздо шире области применения эпоксидного материала, предназначенного только для склеивания, ведь из той же смолы ЭД-20 или ЭД-22, смешав ее с ПЭПА и введя некоторый наполнители или добавочные пластификаторы, можно получить эпоксидный клей, который будет ничуть не хуже составов, сделанных на заводе и предлагаемых потребителю именно в роли клея.
Только есть вот такой нюанс, в таких количествах, от килограмма и более, клей никто не покупает, а типичная фасовка ЭД-20 и 22 начинается обычно от килограмма.
Смолы марки ЭД и им подобные, в том числе их импортные аналоги, обычно бесцветны, как вода. Но вот отвердитель ПЭПА, который добавляется в смолу, чтобы запустить процесс полимеризации, имеет коричнево-янтарный оттенок, как у крепкого чая. При своей рекомендованной в смоле концентрации не менее 1 к 10 неминуемо окрасит массу эпоксидного компаунда, или состава А, в такой же коричневатый цвет.
Если при заливке даже очень светлого пола слоем до 10 мм этого оттенка не будет заметно, то уже при использовании смол ЭД и их подобий с ПЭПА для заливок столешниц, где совместно с уложенным под смолу декоративным элементами слой эпоксидки может достигать и 50 мм, такой оттенок будет уже сильно заметен, и может испортить задуманное. Особенно если в цветовом оформлении есть синий, голубой, бирюзовый, которые с наложением цветного желтовато-коричневого фильтра примут грязноватые оттенки.
Кроме того, в состав именно этой марки отвердителя входят так называемые неконтолируемые примеси. Которых в этом виде смешиваемого с основным составом компонента Б до 75%, участия в отверждении они практически не принимают, а высокую токсичность, свойственную вообще всем эпоксидным материалам в жидкой стадии и стадии застывания, сохраняют и после завершения процесса. Поэтому эпоксидные смолы с отвердителями ПЭПА нельзя применять для изготовления или ремонта посуды, которая потом будет использоваться в быту, как элемент сервировки стола или приготовления пищи.
Избавиться от токсичности, но не от окрашивания массы смолы, можно, применив для отверждения более современный состав М-4, которым можно пользоваться с эпоксидкой не только в пределах стандартных рекомендованных температур в диапазоне от 22°C до 30°C градусов, но и при более низких, начиная от 2-5°C градусов. Правда, время полимеризации при этом увеличивается, но если этот параметр не критичен, возможности использования смол резко возрастают, а это заливка полов в неотапливаемых ангарах, эллингах.
Кроме холодных способов заливки этот отвердитель отлично работает и в горячих условиях, до повышения температур в 60-70⁰С градусов. Тогда время желатинизации состава и его отверждения уменьшается в разы и может составить от 30 минут до 1 часа.
Прозрачные отвердители, не окрашивающие компаунды
Покупая впрок банку эпоксидки и имея в виду ее будущую универсальность, нужно сразу озаботиться кристальной прозрачностью не только эпоксидного компаунда, но и идущего с ним в комплекте компонента Б для запуска реакции полимеризации, а это может быть или ТЭТА (триэтилентетрамин) или отвердитель из серии 921 ОП, 921 Т.
Такой отвердитель может без ущерба для качества заливки или отливок уложен слоем до 10 мм, при этом не будет происходить изменения свойств материала. Они вполне возможны, если отвердитель не предназначен для разведения больших объемов эпоксидных смол.
Объем смолы, форма сосуда и их влияние на нагрев смеси
Смесь компонентов А и Б, то есть смоляного компаунда, и отвердителя, при смешивании в той или иной степени саморазогреваются. Притом степень нагрева может быть такой, что состав самовоспламенится или задымится или, во всяком случае, закипит, быстро на глазах твердея, что сделает его использование абсолютно невозможным.
Все без исключения эпоксидные смолы, независимо от того, по горячему или по холодному способу они полимеризуются, работают как термореактивные составы, то есть реакция полимеризации с постепенным загустением, а потом и отверждением смеси, происходит с большим выделением тепла, то есть является классической экзотермической. При этом огромное значение на скорость повышения температуры и ее величину оказывает, как это ни покажется невероятным, форма сосуда, в котором разводятся компоненты А и Б. Чем ближе она к кубической или, тем более, шарообразной, тем быстрее и сильнее нагрев.
Полная аналогия с ядерным расщепляющимися материалами, критическая масса для плутония и урана-235 около двух килограммов. Но цепная реакция деления при этой массе возможна только, если придать этому металлу форму шара. Раскатайте его в блин толщиной 5 мм, и плутониевую или урановую отливку можно сделать вплоть до 10 кг, реакции распада ядер не произойдет.
С эпоксидкой происходит нечто подобное, только не на физическом уровне, затрагивающем сами основы материи, а на более низком, химическом. Подобно тому, как в плутонии свободные нейтроны увеличивают свою концентрацию при равном весе, но в более компактном объеме, что вызывает цепную реакцию, так и тепловые кванты в массе эпоксидки, близкой по форме к кубической или шарообразной в ее жидком и смешанной с отвердителем состоянии, тоже увеличивают свою концентрацию на единицу объема и инициируют быстрый саморазогрев. Ну и конечно же, несопоставим выход энергии, чудовищной по своему объему внутриядерной или просто тепловой в случае с химической реакцией.
Если нужно сразу развести много смолы, чтобы залить большие плоскости, следует просто использовать для этого посуду с широким дном и низкими бортиками, то есть в форме, далекой от куба или шара. Большая поверхность соприкосновения с воздухом послужит своеобразным охлаждающим радиатором. Такой прием применяют, если площадь заливки пола требует единовременного разведения большого объема эпоксидной смолы. Можно также дополнительно поставить такую посудину в большую по площади и объему, но заполненную частично ледяной водой или даже льдом.
Другой способ не допустить вскипания и преждевременного отверждения эпоксидной смеси, делать дискретную, прерывистую заливку. Залили слой в 1 см, дождались его полного застывания, только после этого разводят новую порцию смолы и заливают следующий, и так до тех пор, пока не получится отливка нужного объема и толщины. Правда, такой метод требует особой чистоты рабочего места, отсутствия грязи и пыли, а также нужно исключить попадание влаги, а тем более воды в заготовки.
Эпоксидные смолы для декоративных целей
Из этого материала делают не только предметы утилитарного назначения, но и безделушки без которых, конечно, можно обойтись, как и без любых украшений, но жизнь от этого перестанет играть всеми красками и просто обеднеет.
Самое массовое применение смолы в таких случаях – отливка изделий бижутерии: бусы, кулоны, брошки, серьги, камни для перстней. С заключенными внутрь красивым насекомыми, ракушками, миниатюрными цветками, особой формы листиками или веточками. Залейте, например, в ограниченный объем (1-1,5 см3 ) живой цветок синей, голубой или фиолетовой незабудки, и он таким останется навечно, не меняя ни формы, ни цвета.
Особенно, если компаунд и отвердитель придают готовой смоле свойства ультрафиолетового фильтра, что позволяет изделию не обесцветиться со временем. Тем более, смолы, применяемые для таких работ, полностью безопасны после полной полимеризации, и при ношении их на теле не вызовут аллергических реакций или вообще какого-то дискомфорта. Пример таких смол, ряд эпоксидок бренда Resin Art.
Правда, ювелирные смолы очень дороги, но это цена за их полную безопасность, прочность, часто не уступающую прочности стали, и невероятную декоративность, особенно если для отливок используют окрашивание чистыми прозрачными пигментами той части спектра, которая близка к его фиолетовой части: начиная от зеленой и вплоть до лиловой и фиолетовой. При этом масса эпоксидки может быть окрашена как равномерно, так и разводами, когда в ее застывшей толще образуются цветные жгуты и клубки, форма и расположение которых зависят только от вида интенсивности размешивания.
Только одно условие: так небрежно можно размешивать только краситель. Введенный до этого в компаунд отвердитель должен размешаться очень равномерно и тщательно. Впрочем, это правило справедливо для всех эпоксидных материалов от клея до ювелирной смолы.
Пропорции смешивания ювелирных компаундов с реактивами, отверждающими смолу, часто бывают совсем иным, чем для более грубых работ. Если для эпоксидных клеев или смолы ЭД-20 соотношение компонента А к компоненту Б обычно составляет 10 к 1 или 10 к 1,4, то в случае с ювелирными эпоксидным смолами повышенной прозрачности соотношение смешивания компонентов может доходить до один к одному.
Впрочем, точная информация о пропорциях смешивания всегда располагается или на этикетке составов, или во вложенной в упаковочную коробку инструкции.
Техника безопасности
Степень агрессивности эпоксидных смол в большой степени зависит от выбора применяемого с ними отвердителя, большинство вредных веществ содержится именно в аминовых или кислотно-ангидридных составах, служащих для запуска процессов полимеризации. Но независимо от степени их токсичности, на период работы с ними, пока они находятся в жидком или застывающем состоянии, нужно обезопасить себя от их воздействия.
- Органы дыхания, на лицо при работе с большим объемами эпоксидки нужно надевать респиратор с возможностью вставки в него изолирующего органику фильтра.
- Руки должны быть защищены перчаткам на латексной основе, так как у эпоксидных смол очень высокая адгезия, то есть способность прилипать ко всем поверхностям, а также пропитывать их, матерчатые перчатки защитой послужить не могут.
- Убрать волосы под шапочку или косынку, и не только для того, чтобы вредные пары как-то не воздействовал на них, но и чтобы уберечь смолу от попадания в нее волос. Согласитесь, по меньшей мере странно будет выглядеть застывший в толще отливки волосы. Почти как в еде, столь же неуместно.
- Кроме того, на поверхность стола или верстака, на которой вы будете работать, нужно расстелить полиэтиленовую пленку. Этот материал один из немногих, наряду с силиконом, резиной или тефалем, которые с эпоксидной смолой или эпоксидным клеем склеить невозможно, так как с ними у них нулевая адгезия. Но по этой же причине эти материалы служат отличными предохраняющими от контакта со смолой покрытиями.
Иметь дома хотя бы небольшое количество эпоксидного материала нужно. Это как ножовка по дереву и металлу, пассатижи, газовый ключ для ремонта сантехники и набор прокладок для кранов, лежит, пить и есть не просит, но бывают моменты, когда необходимы позарез. Правда, к имеющейся в доме эпоксидке и инструментам нужны еще и руки. Но, надеемся, этот материал послужит хоть какой-то инструкцией к пользованию одним из этих компонентов.
Как отмыть руки от эпоксидной смолы?
Отмыть руки от эпоксидной смолы можно несколькими способами. Вот несколько из них:
-
Используйте мыло и воду. Эпоксидная смола не растворяется в воде, но мыло помогает эмульгировать ее и смыть с кожи. Нанесите на руки мыло и тщательно помойте их под теплой водой.
-
Используйте уксус. Уксус помогает растворить эпоксидную смолу. Смочите ватный шарик в уксусе и тщательно протрите засохшие участки на руках.
-
Используйте специальный растворитель для эпоксидной смолы. Этот специальный растворитель можно приобрести в специализированных магазинах. Прочитайте инструкцию и следуйте ей при использовании.
В любом случае, после очистки рук от эпоксидной смолы, рекомендуется смазать кожу рук питательным кремом, чтобы избежать сухости и раздражения.
Видео. Что ты знаешь о неудачах? Баги и фэйлы с эпоксидной смолой. Полный провал проекта.
