Препятствием для использования покупного эпоксидного клея может стать почти обязательное добавление отвердителя PEPA, который работает по принципу "холодной" полимеризации, происходящей буквально при комнатной температуре. Причина в том, что этот ингредиент имеет коричнево-красный цвет, что делает невозможным его использование для склеивания белых предметов или других прозрачных цветов, так как шов, который остается после склеивания, приобретает темно-коричневый цвет, что особенно неприемлемо при работе с прозрачным стеклом. Кроме того, ПЭП токсичен, особенно при контакте с горячей пищей или даже самым обычным чаем. Конечно, отравления не произойдет, но здоровью будет нанесен определенный вред.
Как долго сохнет эпоксидная смола и можно ли ускорить этот процесс?
Время отверждения или высыхания эпоксидного компаунда, будь то ювелирная эпоксидная смола, напольное покрытие или эпоксидный клей, зависит от ряда факторов. Возраст рецептуры, или количество лет, прошедших с момента выпуска эпоксидного материала производителем, и срок годности, соотнесенный с датой изготовления, играют ключевую роль. Среди факторов, влияющих на скорость полимеризации, важное значение будут иметь:
- Состав отверждающего реагента.
- Количество отвердителя при добавлении в эпоксидную смолу или клей.
- Температура смешивания компонентов и температура полимеризации конечного состава.
- Заливаемая поверхность или ее объем.
Мнение эксперта
Олег Васильев
Мастер по производству мебели и интерьеров из эпоксидной смолы. Создает уникальные предметы на заказ на собственном производстве.
Невозможно не сказать, что термины "отвердевает" или "затвердевает" практически некорректны и используются только в повседневном разговоре. Смесь эпоксидной смолы и отвердителя проходит стадию отверждения.
О составе отвердителей
Наиболее массовыми каталитическими реагентами, запускающими механизм полимеризации, являются полиэтиленполиамин (ППА) и триэтилентетрамин (ТЭТА). Оба они относятся к аминной группе эпоксидных отвердителей, но действуют несколько по-разному.
PEEPA обычно называют "холодным" реагентом, что означает, что при нормальных условиях, в течение суток, катализатор отверждения добавляется к базовой композиции смолы, замешивается и наносится на определенные поверхности или формируется в объемные изделия при обычной комнатной температуре 20-25°C. Продукты или поверхности, изготовленные из этой смолы, могут выдерживать температуру до 350-400°C без ухудшения качества. Только после 450-500°C начинается разложение отвержденного полимера.
Нагрев смеси эпоксидной смолы и полиэтиленполиаминового отвердителя сокращает время высыхания рабочего раствора, но может ухудшить некоторые свойства готовых отвержденных поверхностей или объемов. В частности, прочность стекловолокна на разрыв снизится с 9,3-11,0 до более низких значений, или разрушающее напряжение при изгибе в МПа может составлять только 40 вместо значений 60-100, а при растяжении вместо 35-70 только 30.
Поведение триэтилентетрамина несколько иное. Что касается "горячих" катализаторов затвердевания эпоксидных смол, то у TETA средняя долгосрочная рабочая температура на 100°C выше, чем у PEEP, температура начала разрушения при перегреве готовых изделий составляет 473-480°C, а напряжение разрыва в МПа при изгибе поддерживается в диапазоне 90-130, а при растяжении 70-98.
В случае с TETA желательно некоторое нагревание готовой смеси, что ускорит реакцию полимеризации. Чем ближе температура смеси к 50°C, тем быстрее будет протекать полимеризация.
Помните, что повышение температуры нагрева для ускорения процесса выше 50°C крайне нежелательно. В случае больших объемов (иногда этот "большой объем" составляет всего 100-150 см3) готовая эпоксидная смесь может начать быстро нагреваться до температуры кипения или даже дыма.
Общая информация
Переход эпоксидной основы в твердую фазу под воздействием аминных отвердителей происходит с разной скоростью, и эта скорость зависит от ряда факторов. Например, от того, является ли смола моносубстанцией или в дополнение к отвердителю сочетается с другими веществами в виде наполнителей, пластификаторов, красителей. Все эти посторонние вещества влияют на скорость отверждения смолы, переход жидкой фазы в твердый монолит.
Полиамины полиэтиленполиамин (PPA), триэтилентетрамин (TETA), полиисбацин или малеиновый ангидрид (ETA), перечисленные в качестве отвердителей, являются наиболее часто используемыми универсальными отвердителями.
Клеи
Наиболее ярким представителем "загрязненной" смолы является эпоксидная смола. Она обязательно содержит:
- Растворитель. Это может быть ацетон, спирт, ксилол или другая органическая добавка.
- Пластификаторы. Пластификаторы – это в основном фталевые кислоты или эфиры фосфорной кислоты в виде триарилфосфатов, стабильных фосфорорганических соединений, которые устойчивы и прочны в своих молекулах при температуре до 300°C.
- Отвердитель. Обычно PEMA, TETA или DETA, но не обязательно. В зависимости от целей пользователя эпоксидного клея в качестве отвердителей могут также использоваться такие вещества, как органосиликоновые смолы, каучук, карбоновые кислоты и их ангидриды. Последние гораздо эффективнее традиционных полиэтиленполиаминов или триэтилентетраминов, но есть некоторые нюансы.
Полезно знать > Основные принципы и характеристики полиэфирной смолы
Именно об этом "но" можно говорить, говоря о скорости отверждения эпоксидного клея, которая зависит от внешних факторов, включающих температуру самой эпоксидной смолы в момент реакции отверждения, и внутренних факторов, включающих сам отвердитель и другие добавки, сопровождающие процесс.
Скорость реакции
Первое правило: чем выше температура смеси базового олигомера и отвердителя, тем быстрее протекает реакция полимеризации.
Это относится ко всем типам отвердителей, от "холодных" ПЭО до "горячих" карбоновых кислот или их ангидридов, которые действуют на эпоксидную основу в температурном диапазоне от 100°C до 200°C. Конечно, реакции отверждения с кислотными отвердителями происходят в специально оборудованных помещениях или даже с использованием специально изготовленных для таких реакций боксовых реакторов, поэтому говорить о домашнем использовании таких отвердителей сложно. Однако такие умельцы есть.
Сколько времени требуется смоле для отверждения?
Хотя выше мы объяснили, почему точные расчеты невозможны, Чтобы правильно работать с эпоксидной смолой, необходимо хотя бы приблизительно представлять, сколько времени потребуется для ее отверждения. Поскольку многое зависит как от пропорций отвердителей и пластификаторов в массе, так и от формы будущего изделия, специалисты рекомендуют сделать несколько экспериментальных "рецептов" с разными пропорциями, чтобы четко понять, какое соотношение между различными ингредиентами даст желаемый результат. Экспериментальных проб массы мало – полимеризация не имеет "обратного хода", и вы не сможете получить исходные ингредиенты из затвердевшей фигуры, поэтому любые сломанные полуфабрикаты будут испорчены навсегда.
Понимание того, как быстро застывает эпоксидная смола, необходимо хотя бы для четкого планирования собственных операций, чтобы материал не успел затвердеть до того, как мастер придаст ему нужную форму. В среднем, 100 граммов эпоксидной смолы с ПЭП затвердевают в форме минимум за полчаса и максимум за час при комнатной температуре 20-25 градусов.
Уменьшите эту температуру до +15 – и минимальное время полимеризации резко возрастает до 80 минут. Но это все в компактных силиконовых формах, если же вы распределите те же 100 грамм компаунда при вышеупомянутой комнатной температуре на площади в один квадратный метр, будьте готовы к тому, что ожидаемый результат появится только завтра.
Из приведенной выше схемы вытекает интересное ноу-хау, которое помогает дольше сохранять рабочий состав. Если для работы вам необходимо большое количество материала со строго одинаковыми свойствами, а времени на его обработку просто нет, разделите массу на несколько небольших порций.
Благодаря этому простому приему показатели саморазогрева значительно снизятся, и отверждение будет происходить медленнее!
Ускорение процесса сушки
Иногда форма небольшая и довольно простая с точки зрения экструзии, и в этом случае длительное время отверждения не является необходимым для работы, что скорее плохо, чем хорошо. Многие мастера, работающие в "промышленных" масштабах, просто не знают, где разместить формы для затвердевания, или не хотят тратить недели на работу над фигурой, которую нужно заливать отдельно для каждого слоя. К счастью, к счастью, профессионалы знают, что нужно сделать, чтобы эпоксидная смола сохла быстрее, и мы собираемся решить эту головоломку.
На самом деле, все дело в повышении температуры – если вы немного повысите температуру, всего до 25-30 градусов Цельсия, для того же ПЭП, вы добьетесь как более быстрого отверждения компаунда, так и значительного снижения эксплуатационных характеристик. Вы можете разместить небольшой нагреватель рядом с заготовками, но нет смысла снижать влажность и пересушивать воздух – вы не испаряете воду, вы просто запускаете процесс полимеризации.
Важно помнить, что заготовка должна оставаться теплой в течение длительного времени – нет смысла нагревать ее на несколько градусов в течение часа, так как ускорение процесса будет недостаточно значительным, чтобы оказать видимый эффект. Вы также можете встретить рекомендацию поддерживать более высокую температуру для поделок в течение суток, даже после того, как вся работа была проделана и полимеризация, казалось бы, завершена.
Имейте в виду, что превышение рекомендуемого количества отвердителя (на значительную величину) может иметь обратный эффект – масса не только не начнет полимеризоваться быстрее, но может "застрять" в вязкой фазе и вообще не полимеризоваться полностью. Принимая решение о дальнейшем нагреве заготовки, следует помнить и учитывать склонность отвердителей к самоотверждению.
Перегрев для ускорения процесса отверждения приведет к тому, что отвержденная смола станет желтой, что часто является приговором для прозрачных поделок.
Чтобы узнать, как ускорить процесс отверждения эпоксидной смолы, посмотрите видео ниже.
Факторы, влияющие на время полимеризации
Чтобы понять, почему эпоксидная смола, как ее называют в быту, не отвердевает или отвердевает очень долго, давайте разберемся, что определяет скорость ее отверждения.
Поскольку на реакцию полимеризации влияет только введение в смолу отвердителя, необходимо четко соблюдать пропорцию этого вещества. Если используется слишком много или слишком мало отвердителя, конечный продукт теряет способность быстро высыхать или не отвердевает полностью.
Вопреки распространенному мнению, это неправда, что скорость отверждения увеличивается при добавлении большего количества выбранного отвердителя.
Необходимо соблюдать четкие пропорции, и, согласно исследованиям, на скорость отверждения эпоксидной смолы влияют два фактора:
- Температура. Повышение температуры на 10°C увеличивает процесс отверждения в 2-3 раза.
- Тип отвердителя. Тип отвердителя и его концентрация оказывают сильное влияние на процесс отверждения.
Мнение эксперта
Олег Васильев
Мастер по изготовлению мебели и интерьеров из эпоксидной смолы. Создает на своем производстве уникальные предметы на заказ.
Все хорошо, но увеличение избыточной доли отвердителя, просто и приводит к некоторому повышению температуры нагрева смеси, а значит и ускорению отверждения. Опасность такого нагрева заключается в появлении многочисленных мелких пузырьков в смеси, что особенно неприглядно в прозрачных стяжках.
Рассмотрим, почему эпоксидная смола может дольше сохнуть и что можно сделать для восстановления качества покрытия.
Вероятные причины длительного времени высыхания и решения проблемы
При взаимодействии эпоксидной смолы и различных типов отвердителей можно получить широкий спектр веществ. Они различаются по прочности и гибкости, мягкости и упругости. Сочетая базовое вещество и отвердитель различными способами и варьируя их концентрацию, можно получить полимер с различными свойствами.
Однако при любом сочетании ингредиентов эпоксидная смола должна полностью высохнуть перед нанесением последующих слоев. Существует множество возможных причин, по которым компаунд не отвердевает. Их следует подробно изучить, чтобы избежать трудностей при нанесении материала.
Неправильные пропорции смешивания
Недостаточное или избыточное количество отвердителя часто негативно сказывается на конечном результате. Липкий и не полностью отвердевший слой, который не отвердевал более одного дня, необходимо удалить. Если эпоксидная смола не высохла, дальнейшие слои наносить нельзя.
Для получения идеального покрытия необходимо строго соблюдать пропорции, увеличение или недостаток любого из ингредиентов отрицательно скажется на конечном результате.
При повторном нанесении проверьте соотношение отвердителя и эпоксидной смолы. Лучше не добавлять дополнительный отвердитель, а приготовить смесь в соответствии с пропорциями, указанными в инструкции.
Неправильный температурный режим
Смесь затвердевает при комнатной температуре. Однако полученное покрытие высохнет быстрее, если повысить температуру окружающей среды. Это повлияет на качество отверждения эпоксидной смолы.
При прохладной погоде время реакции полимеризации увеличивается. Это увеличивает время отверждения состава. Если температура окружающей среды понизится на 10°C, время полимеризации и отверждения увеличится на 10-15 часов.