Epoksihartsi on materiaali, joka on tuttu lähes jokaiselle tietoisen ikäiselle. Rakennusmarkkinoilla esiintynyt viime vuosisadan 50-luvulla se on saavuttanut ansaitun paikan monilla rakennustyömailla sen yleisten kuluttajaominaisuuksien vuoksi. Synteettisen oligomeerin, joka on epoksihartsi, käyttöalue on melko laaja ja sisältää laivanrakennuksen, teollisen tuotannon ja kotitaloudet. Nykyaikaisen teknologian kehittäminen ja uusien koostumusten jatkuva kehittäminen myötävaikuttavat tämän luettelon jatkuvaan laajentumiseen ja vastaavasti mahdollisuuksiin käyttää epoksihartseja. Tästä huolimatta tätä materiaalia ei koskaan käytetä puhtaassa muodossaan ja se saa arvokkaat ominaisuutensa vasta sekoittamisen jälkeen kovettajan kanssa, mikä edistää polymerointireaktioiden päättymistä. Epoksihartsin kysynnän yhteydessä nykyaikaisilla rakennustyömailla sekä kotitalouden ja luovuuden alalla tässä artikkelissa tarkastelemme tämän materiaalin ja aineen teknisiä ominaisuuksia, joissa käytetään epoksihartsia.
Epoksikoostumus: hartsin ja kovetteen suhde
Kemiallisen rakenteen kannalta epoksihartsi, joka on kysyntää lähes kaikilla teollisuudenaloilla, on synteettinen oligomeerinen yhdiste, jota käytetään yhdessä kovettimien kanssa, jotka myötävaikuttavat polymerointiprosessien loppuunsaattamiseen. Nämä prosessit, joiden päätyttyä epoksi on käyttövalmis, määräävät sen tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet. Tätä silmällä pitäen voidaan päätellä, että epoksia ei voida käyttää puhtaassa muodossaan..
Erilaisten epoksihartsien ja kovettimien yhdistämisprosessissa muodostuu erilaisia aineita, joilla on joskus vastakkaisia ominaisuuksia. Jotkut niistä voivat olla kovia ja sitkeitä, joiden lujuus ylittää teräksen lujuuden, kun taas toiset, päinvastoin, ovat pehmeitä ja muistuttavat kumia. Epoksiseoksen alkukomponenteista riippuen epoksihartsi voidaan kovettaa laajalla lämpötila -alueella: -10 -+200 astetta, ja itse materiaali on myös jaettu kahteen tyyppiin: kuuma ja kylmä kovettuva hartsi, joka määritetään pääasiassa käytetyn kovettimen tyypin mukaan.
Epoksihartsia yhdessä kylmäkovettavan kovetteen kanssa käytetään kotitalouskäyttöön, pieniin tuotantoympäristöihin ja tapauksissa, joissa lämpökäsittely ei ole sallittua.
Jos epoksia käytetään sellaisten tuotteiden valmistukseen, joiden on alun perin vastattava korkeita lämpötiloja, mekaanista rasitusta ja aggressiivisia kemikaaleja, sitä täydennetään kuumakovettuvalla kovetteella. Tämä johtuu siitä, että kuumakovettavien kovettimien käyttö edistää tiheämmän molekyylikerroksen muodostumista, joka muodosti perustan epoksijärjestelmien valmistukselle, joiden kovettaminen suoritetaan korkean kosteuden olosuhteissa tai merivedessä..
Epoksikovete toimii kovetusaineena. Koveteena voidaan käyttää tertiäärisiä amiineja ja niiden analogeja ja fenoleja. Epoksihartsin ja kovetteen suhde voi olla varsin vaihteleva ja määräytyy suoraan lähtöaineosien koostumuksen perusteella. Lämpökovettuvana muovina epoksihartsi aloittaa peruuttamattoman polymerointireaktion kovetteen kanssa, mikä edistää kestävän aineen muodostumista, joka ei liukene veteen ja korkeiden lämpötilojen vaikutuksesta.
Komponenttien sekoittamisprosessissa on tärkeää noudattaa tarvittavia mittasuhteita, jotka ovat merkityksellisiä tietylle hartsityypille, koska kovettimen ylimäärä tai puute vaikuttaa negatiivisesti lopullisen polymeerin laatuun ja vähentää sen lujuutta, kosteuden, lämpötilan ja aggressiivisen kemian kestävyys. Nykyaikaisten epoksiyhdisteiden komponenttien suhde on 1: 2 tai 1: 1.
Tärkeä! Yksi yleisimmistä myytteistä epoksista on, että jos käytetty kovetemäärä ylitetään, hartsi kovettuu paljon nopeammin. Huomaa, että kovettimen määrän ylittäminen ei vaikuta materiaalin polymeroitumisnopeuteen. Ainoa mahdollinen tapa nopeuttaa hartsin polymeroitumista on nostaa reaktioseoksen lämpötilaa. On osoitettu, että lämpötilan nousu 10 astetta nopeuttaa jähmettymisprosessia 2-3 kertaa. Tämä ominaisuus muodosti perustan yhdisteiden valmistamiselle, joiden rakenne sisältää kovettumisen kiihdyttimiä. On myös kehitetty epoksiyhdisteitä, jotka kiinteytyvät alemmissa lämpötiloissa..
Siten tärkeimmät ja ainoat kovettumisnopeuteen vaikuttavat tekijät ovat seoksen lämpötila ja kovetintyyppi..
Epoksihartsin päätyypit
Epoksihartseja on useita tyyppejä, joista jokainen sisältää useita alalajeja.
- Epoksi -Diane -hartsit – kollektiivinen käsite, joka sisältää useita epoksihartsien alalajeja- materiaaleja, joissa on merkintä ED-20 ja ED-22.
- Epoksihartsi ED-20 on yleisimmin käytetty nestemäinen hartsi, jolla on yleiset suorituskykyominaisuudet. Sitä käytetään laajalti sekä teollisuudessa että jokapäiväisessä elämässä osana ruukku- ja kyllästysaineita sekä tiivisteiden ja liimojen valmistuksessa. Voidaan käyttää sideaineena vahvistettujen muovien ja suojapinnoitteiden valmistukseen.
- Epoksihartsi ED-22 on toinen nestemäisten epoksihartsien edustaja, jolle on tunnusomaista suhteellisen alhainen viskositeetti ja taipumus kiteytyä varastoinnin aikana. Kuten ED-20: llä, sillä on yleisiä suorituskykyominaisuuksia..
- Epoksihartsi ED-16 on korkean viskositeetin omaava materiaali, minkä vuoksi sitä käytetään vain lasikuidun valmistuksessa sideaineena;
- Epoksihartsit ED-10 ja ED-8-kiinteät aineet, joita käytetään sähkö- ja radiotekniikassa.
- Epoksi-dinaanihartsit maaleille ja lakoille -ryhmä epoksihartseja, mukaan lukien E-40- ja E-40r-tuotemerkit, joita käytetään sellaisten lakkojen, maalien, kittojen ja pinnoitteiden valmistukseen, jotka osoittavat kestävyyden lisääntyvälle altistumiselle kemikaaleille ja aggressiivisille ympäristötekijöille. Epoksihartsia E-41, samoin kuin aiempia merkkejä, käytetään ruukkukoostumusten, kittojen, emalien ja liimojen koostumuksessa.
- Epoksimodifioidut hartsit EPOFOM – materiaalit, joita käytetään epoksiyhdisteiden valmistukseen, joita käytetään suojapinnoitteina itsetasaavien lattioiden ja putkistojen korjauksessa.
Epoksimodifioitujen hartsien ryhmään kuuluu EPOFOM-1,2,3-merkkejä. Ne ovat raaka -ainetta materiaalien valmistukseen, jotka toimivat suojapinnoitteina, joiden päätehtävänä on estää betoni- ja metallirakenteita. Suojaa rakennustyömaita kemiallisesti aggressiivisten aineiden vaikutuksilta.
Epoksihartsit erikoissovelluksiin – ryhmä materiaaleja, joita käytetään erityisten fysikaalisten, mekaanisten ja teknisten ominaisuuksien omaavien koostumusten valmistamiseen ja joita käytetään äärimmäisissä olosuhteissa, sekä tuotteita, joita käytetään eri teollisuudenaloissa ja aggressiivisten ympäristötekijöiden vaikutuksesta. Erikoisryhmän tunnetuimmat hartsit ovat:
- EKhD -hartsi (kloori), käytetään pohjana tiivisteiden, liimojen ja hiili- ja lasikuidun sideaineen valmistuksessa, jolle on tunnusomaista mekaaninen vakaus, alentunut syttyvyys ja kosteudenkestävyys;
- Hartsi UP-637, jonka koostumuksessa resorsinolia on, se on tärkein materiaali, jota käytetään perustana kyllästys- ja valuyhdisteiden valmistuksessa. Toinen UP-631-tuotemerkin tyyppi on palamattomien yhdisteiden rakenneosa kaatamista ja kyllästämistä varten.
Epoksihartsi ED-20: lyhyt kuvaus
Kemiallisen rakenteen kannalta epoksihartsi ED-20 on oligomeerinen yhdiste, joka perustuu difenyylipropaanidiglysidyylieetteriin. Tämän merkin epoksi-dinaanihartsin kovetina voidaan käyttää erilaisia bioorgaanisia aineita-fenoliformaldehydihartseja, polykarboksyylihappoanhydridejä, aromaattisia ja alifaattisia amiineja, polyamideja ja muita aineita. ED-20-hartsin tekniset ja toiminnalliset ominaisuudet vaihtelevat laajasti riippuen käytetystä kovetteesta..
Tämä huomioon ottaen määritetään sen soveltamisala, jolle on ominaista myös sen monipuolisuus:
- ED-20-tuotemerkin epoksihartsi on yksi harvoista epoksihartsilajikkeista, joita voidaan käyttää teollisessa tuotannossa ja osana komposiittimateriaaleja, esimerkiksi ruukku- ja kyllästysaineita, ja puhtaassa muodossa;
- ED-20: tä käytetään epoksiliiman ja tiivistysaineen valmistukseen;
- Toimii sideaineena vahvistettujen muovien ja suojapinnoitteiden valmistuksessa.
Tärkeä! Koska ED-20-hartsi on täysin räjähtävä, se ei pala avotulella. Materiaali sisältää haihtuvia aineita – epikloorihydriiniä ja tolueenia, jotka kuuluvat toiseen vaaraluokkaan ihmiskehoon kohdistuvan vaikutuksen suhteen.
Epoksihartsien edut
- Hankaavien aineiden kestävyys ja kuluminen;
- Liimasidoksen lujuus käytettäessä epoksihartsiin perustuvia liimoja;
- Optimaaliset fyysiset ja mekaaniset ominaisuudet;
- Kovettumisen jälkeen epoksihartsille on ominaista minimaalinen kosteuden läpäisevyys;
- Minimaalinen kutistuminen kovettumisen aikana ja sen jälkeen.
Epoksihartsin käyttöalue: tärkeimmät käyttöohjeet
Ensimmäistä kertaa epoksihartsin käyttö alkoi viime vuosisadan 50 -luvulla – tuolloin hartsi otti ansaitun paikan monilla teollisuudenaloilla. Sen jälkeen sen käytön luonne on kokenut monia muutoksia, mutta tärkeimmät käyttöalueet ovat pysyneet muuttumattomina:
- Lasikuitu ja epoksi ovat jatkuvaa käyttöä. Epoksihartsia käytetään kyllästysaineena lasikuidulle ja lasikuidulle sekä osien liimaamiseen monilla tekniikan ja tekniikan aloilla – elektroniikka-, sähkötekniikka-, ilmailu- ja autoteollisuus, laiva- ja konepajateollisuus sekä lasikuidun tuotanto. ja työpajat, joissa harjoitellaan auton ja veneen rungon korin osia;
- Epoksihartsia, jonka käyttö on yhtä monipuolista kuin sen ominaisuudet, voidaan käyttää lattian, uima -altaan ja kellarin seinien vedeneristyspinnoitteina;
- Sisällyttäminen kemiallisesti kestävien pinnoitteiden koostumukseen – epoksihartsin käyttö on perusta rakennusten sisä- ja ulkokoristeisiin tarkoitettujen maalien ja materiaalien, esimerkiksi kyllästysten, jotka lisäävät huokoisten materiaalien – puun, lujuutta ja kosteudenkestävyyttä – valmistukseen betoni ja muut;
- Läpinäkyvä epoksihartsi muottiin kaatamista varten kovettamisen jälkeen koneistetaan leikkaamalla ja jauhamalla. Jalostettuja esineitä voidaan käyttää elektroniikassa, kotitalouksissa, suunnittelussa ja jopa koruissa.
Tärkeä! Luonnonmateriaaleista valmistetut korut ovat nyt suosionsa huipulla. Käyttämällä koruja epoksihartsia, joka on muovimassaa, voit valmistaa tuotteita, jotka jäljittelevät lasia kokonaan. Jotta epoksikoristeet olisivat houkuttelevampia, hartsiin kaadetaan luonnollisia materiaaleja – kuivattuja kukkia, lehtiä, käpyjä tai jopa hyönteisiä.
Epoksiliima: lyhyt kuvaus
Epoksin monipuoliset ominaisuudet ilmenevät, kun sitä käytetään liimana, joka osoittaa käytettävien raaka -aineiden kaikki viehätykset. Epoksiliima on universaali koostumus sellaisten materiaalien liimaamiseen, joille on ominaista ei-huokoinen pinta: alumiini, savi, keramiikka, kovapuut, kuten tammi, tiikki, eukalyptus jne. Sitä käytetään yhtä suosittuina kenkäpajoissa ja lentokoneiden rakentamisessa. Tämä johtuu muodostetun liitoksen korkeasta tarttuvuudesta ja lujuudesta. On olemassa kahdenlaisia epoksipohjaisia liimoja: joustavia ja jäykkiä..
Tärkeä! Jos aiot tehdä töitä kotitalousympäristössä, asiantuntijat suosittelevat etusijalle liimoja, jotka eivät vaadi tarkkaa hartsin ja kovetteen suhteen noudattamista. Joukko tällaisia koostumuksia on täydennetty kylmämuodostimella..
Epoksiliiman valmistamiseksi hartsi on sekoitettava pieneen määrään kovetetta (muutama gramma) huoneenlämmössä. Pohjimmiltaan epoksihartsi ja kovete otetaan suhteessa 1: 10, mutta kovettimen normin ylittäminen on sallittua, mikä auttaa muuttamaan suhteen 1: 5: een. Koostumuksen komponentit sekoitetaan manuaalisesti.
Suurten epoksimäärien tekeminen omin käsin
Epoksihartsilla on useita erityisiä ominaisuuksia, joiden tietämättömyys voi aiheuttaa ongelmia suurten epoksikoostumusten valmistusprosessissa. On tärkeää tietää, että työskennellessään suuren määrän epoksimateriaalin kanssa syntyy lämpöä, ja jos hartsia ei ole tarkoitus sekoittaa kovetteen kanssa suuria määriä, se välittömästi polymeroinnin ja kovettumisen jälkeen muuttuu käyttökelvoton. Pahimmassa tapauksessa seos kiehuu emäksisen savun vapautuessa ja palaa spontaanisti, mikä selittyy hartsin lumivyöryn kaltaisella kuumennuksella, jonka aikana polymerointireaktio kiihtyy ja tapahtuu voimakasta lämmönmuodostusta..
Tärkeä! Kun ostat epoksihartsia ja kovettajaa, kysy asiantuntijalta, mihin tarkoitukseen se on tarkoitettu. Erityisestä koostumuksesta, joka on suunniteltu suurten seosten valmistamiseen, saat puhtaan, läpinäkyvän, tasaisesti kiinteytyneen valun, jolle on tunnusomaista ilmakuplien puuttuminen.
Tekniikka suurten epoksimäärien, esimerkiksi muutaman kilogramman seoksen, valmistamiseksi eroaa pienen määrän epoksiliiman sekoittamisesta. Tarkastellaan tätä prosessia yksityiskohtaisemmin..
- Usein hartsin pitkäaikaisessa varastoinnissa se muuttuu viskoosisemmaksi, samoin sameaksi ja kiteytyy. Näiden ilmiöiden poistamiseksi lämmitä hartsi vesihauteessa ennen kovettimen ja pehmittimen lisäämistä sen viskositeetin vähentämiseksi. Tätä varten laske säiliö hartsilla vedessä ja kuumenna 50-60 asteen lämpötilaan;
Tärkeä! Muista lämmittää hartsia, että lämpötilan nousu 10 astetta nopeuttaa polymerointiprosessia 2-3 kertaa. Tämän seurauksena on tärkeää seurata hartsin lämpötilaa, koska kiehuessaan se saa samean valkoisen sävyn ja vaahdon, josta tulee käyttökelvoton..
Tärkeä! Kokemattomat käsityöläiset käyttävät usein liuotinta hartsin viskositeetin lisäämiseen, mutta jopa pieni pitoisuus (enintään 5-7%) johtaa tuotteen lujuusominaisuuksien ja lämmönkestävyyden huomattavaan laskuun. Lisäksi tuotteen käytön aikana esiintyy usein liuottimen “hikoilua” polymeeristä, mikä myös heikentää materiaalin laatua..
- Poista kokonaan veden läsnäolo epoksissa ja kovetteessa. Kun vesi pääsee sisään, epoksi muuttuu sameaksi ja menettää ominaisuutensa. Nykyaikaisen tekniikan kehitys mahdollistaa kuitenkin vesiohenteisten epoksiyhdisteiden valmistamisen, jotka laimennetaan tislatulla vedellä;
- Epoksikoostumuksen valmistus alkaa lisäämällä pehmittimen. Jos käytät DBP: tä, kuumenna hartsi hitaasti pehmittimellä ja kun käytät DEG-1: tä, sekoita koostumus yksinkertaisesti rakennussekoittimella tai porakoneella. Käytetyn pehmittimen ja hartsin osuus määräytyy seoksen vaaditun plastisuuden mukaan, mutta useimmissa tapauksissa pehmittimen osuus seoksessa ei ylitä 5-10%;
- Ennen kovetteen lisäämistä hartsin ja pehmittimen seokseen jäähdytä se 30 asteeseen, mikä estää sen kiehumisen. Lisää sitten seokseen kovetetta suhteessa 1: 10. Joskus sallitaan muuttaa mittasuhteita 1: 5 – 1:20. Kovettimen tasaisen liukenemisen aikaansaamiseksi hartsiin on sekoitettava koostumusta jatkuvasti, muuten kovettimen epätasaisen jakautumisen jälkeen se pysyy sitoutumattomana ja hikoilee. Homogeenisen seoksen aikaansaamiseksi kaada kovetin hitaasti ja vähitellen ohuena virrana sekoittaen koostumusta jatkuvasti.
Tärkeä! Jopa lyhytaikainen kovetteen pitoisuuden nousu saa hartsin kiehumaan – se saa himmeän valkoisen sävyn, peittyy vaahdolla ja muuttuu käyttökelvottomaksi. Vältä kovettimen yliannostusta, koska joissakin tapauksissa hartsi voi kovettua välittömästi..
Volumetrisen tuotteen valmistaminen epoksihartsista: mestareiden suositukset
- Suuren epoksihartsista valmistetun tuotteen tulisi olla läpinäkyvä, ilman ilmakuplia. Materiaalin kovettumisen tulee olla tasaista sekä paksuuden että tuotteen pinnan suhteen. Jos lopputuotteen paksuus ylittää 2 mm, hartsi on levitettävä kerroksittain edellisen kerroksen primäärisen polymeroinnin jälkeen..
- Epoksi voidaan kaataa myös muotteihin. Jotta hartsin polymeroinnin jälkeen valmis tuote voidaan helposti poistaa muotista, se on voideltava teknisellä vaseliinilla. Jos haluat lisätä tuotteeseen väriä, käytä jauheväriainetta.
- Kun olet suorittanut työn, tuote on säilytettävä hieman huoneenlämpötilaa korkeammassa lämpötilassa. 2-3 tunnin kuluttua ensimmäisestä polymeroinnista tuote kuumennetaan uunissa, mikä nopeuttaa polymerointiprosessia jopa 5-6 tuntiin. Huoneenlämmössä polymerointiprosessi kestää 7 päivää.
- Myöhemmin epoksihartsista valettu tuote käsitellään mekaanisesti – leikataan ja jauhetaan.
Tärkeä! Kotimaisen tuotannon epoksihartsi ei useimmissa tapauksissa sovellu suurikokoisten tuotteiden valmistukseen, mikä johtuu sen epätasaisesta kovettumisesta tuotteen paksuudessa.