Полиэфирная смола и эпоксидная смола: отличие, характеристики и отзывы

Эпоксидные и полиэфирные смолы, 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.

Характеристики

В рабочем виде полиэфирная смола визуально выглядит как густая вязкая прозрачная бесцветная или желтого цвета жидкость. Когда в ее составе начинает действовать отвердитель, она мутнеет, становится желеобразной, затем резинообразной, а в конце твердеет и остается в таком состоянии.

Существуют насыщенные и ненасыщенные смолы – для работы с последними не требуются специальные условия и высокая температура в помещении.

Важное положительное качество ненасыщенной полиэфирной смолы – это ее универсальность. Благодаря тому, что с ней можно работать минимум при комнатной температуре, и она не выделяет вредных побочных продуктов, она используется как в промышленности, так и в быту.

После отверждения полиэфирная смола приобретает следующие свойства:

Низкая теплопроводность – может выступать в роли теплоизолятора в электрике.

Диэлектрические свойства – может использоваться как электроизолятор в электрике.

Стойкость к механическому воздействию и механической нагрузке слабая – высокий риск появления трещин и расслоения из-за повреждений, растяжения, изломов.

Устойчивость к ультрафиолетовому излучению (УФ) и неизменность оптических характеристик – смола не разрушается под воздействием солнечных лучей, не мутнеет и не меняет цвет.

Стойкость перед химическими веществами – смола может подвергаться воздействию любых химических веществ и агрессивных сред.

Слабая адгезия – не следует применять полиэфирку в качестве клея и при соединении изделий друг с другом.

Значительная усадка – отвержденная смола дает усадку, поэтому сразу покрывать лаком или краской ее не стоит, также применять в случаях, когда нужна высокая точность параметров изделия.

Влагостойкость – смола подвержена фильтрации воды и не подходит для применения в случаях, когда требуется абсолютная водонепроницаемость.

Нужно отметить, что полиэфирная смола очень долговечная и отличается длительным сроком эксплуатации без потери своих качеств, ей не страшны перепады температуры и ее можно использовать в любом температурном диапазоне в бытовых условиях. Кроме того она не подвержена риску закипания в процессе отверждения при сильном нагреве, скорость полимеризации у нее гораздо выше (всего несколько часов), и ее стоимость ниже в несколько раз – в сравнении с эпоксидной смолой. Однако, при полимеризации выделяется сильный запах, чего нет у эпоксидки.

С точки зрения безопасности полиэфирная смола находясь в жидком состоянии потенциально опасна для здоровья человека и животных по причине наличия в ее составе стирола (токсичного канцерогенного вещества), а наряду с ним других, горючих и легковоспламеняющихся, компонентов, и хоть после отверждения она не выделяет вредных веществ в окружающую среду, но все равно не рекомендуется для использования в пищевой промышленности из-за не доказанной достаточной экологичности.

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.

Ремонт деталей кузова из стеклопластика

Стеклопластик проявил себя, как надежный и практичный материал. Многие автопроизводители делают из него не только элементы декора, но и не несущие части кузова (крылья, капот). Такие элементы не подвержены коррозии, однако склеивать их или заделывать трещины приходится даже чаще, чем металлические. Ремонт целесообразен в том отношении, что даже при значительных повреждениях удается восстановить прежнюю форму элемента.

Стекловолокно, пропитанное эпоксидной смолой, будет сохранять первоначальную форму. При наличии подходящей матрицы можно самостоятельно изготавливать части кузовных деталей. Однако такую матрицу сложно изготовить, поэтому многие владельцы, решившие рассчитывать на собственные силы, восстанавливают детали «от руки», допуская при этом значительные погрешности.

Здесь эстетика компенсируется малым бюджетом ремонта, поэтому применение эпоксидки в работе со стеклопластиком до сих пор остается популярным.

Алгоритм работ практически не меняется. Точно так же, как и для металлических конструкций, из стекловолокна изготавливается латка. Но при восстановлении поврежденной части детали этой латке придается определенная форма. Достоинство материала позволяет застывший каркас обрабатывать, шпатлевать и красить. Опытные матера делают это так искусно, что не всегда результат отличается от заводского штампа.

Полезно узнать > Какая грунтовка делается на основе эпоксидной смолы, где она используется

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.

Эпоксидный антикор

Зоны, максимально подверженные воздействию влаги и реагентов покрывают специальным антикоррозийным составом. Свойства эпокидной смолы позволяют использовать ее в качестве антикора. Но эпоксидные составы антикоррозийного назначения отличаются от полиролей. Они должны защищать кузов автомобиля не несколько месяцев, а несколько лет.

Помимо эпоксидной смолы в состав антикора входят прочие вещества, перечень которых зависит от места работы. Например, для днища автомобиля рекомендуется пользоваться пастами, содержащими воск и битум. Металл колесный арок подвержен постоянным бомбардировка мелкими камешками, поэтому в антикор добавляется каучук. Наружные элементы кузова (Нижние части дверей и пороги) обрабатываются смолой с алюминиевой пудрой или с цинковой пастой. Практически у всех марок есть один минус – вероятность расслаивания при низких температурах. Применимость такого антикора зависит от климатических условий.

Полезно узнать > Как правильно заливать эпоксидную смолу, какой полимер выбрать для заливки толстым или тонким слоем

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.

Области применения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Иные виды смол

Существуют иные типы материалов, которые могут заменить описанные выше. Они менее популярны, но все-таки используются в промышленности.

Винилэфирные смолы

Это современные виды материалов, принцип образования которых схож с таковым у полиэфирных. Винилэфирные смолы более прочные — это свойство придают им входящие в состав эпоксидные молекулы. Усадка выше чем у эпоксидки, но ниже чем у полиэфирки.

Прочие характеристики материала:

не позволяет формироваться микротрещинам,
повышает адгезию к поверхностям,
обладает высокими водостойкими свойствами.

К сожалению, такие материалы содержат вредные вещества (стиролы), хотя ряд современных модификаций не включает этих элементов. Минусом можно назвать плохую полимеризацию при обычных температурах. Цена средств высока, чуть ниже стоимости эпоксидных смол.

Во время эксплуатации надо соблюдать осторожность: при нанесении на разнородные поверхности есть риск отслойки наружной части покрытия. Наилучшую адгезию материал показывает к стекловолокну, хуже его сцепление с углеволокном, кевларом.

Бакелитовая смола

Бакелит — продукт поликонденсации фенола с формальдегидом при участии щелочного катализатора. Материал относится к термореактопластам, формируется на начальном этапе производства фенолформальдегидной смолы. На вид бакелитовая смола — вязкая жидкость светло-желтого, темно-желтого цвета.

Материал применяется как связующее звено при выпуске абразивных изделий горячего, холодного прессования и вальцевания. Свойство бакелита переходить в нерастворимую форму при долгом нагревании применяется для приготовления пластмасс. Растворы на спирту эксплуатируются как лаки.

Свойства материала:

высокое сопротивление трению, давлению, ударам,
плохая теплопроводность,
легкая обработка на станках,
электроизоляционные качества,
отсутствие повреждений от действия щелочей и холодных кислот,
стойкость к действию температур до +300 градусов.

Эпоксивинилэфирные смолы

Такие материалы отличаются высочайшей химической стойкостью, могут защищать изделия от коррозии. Особенно популярны на производстве, где необходимы антикоррозионные свойства стеклопластика.

Благодаря таким качествам эпоксивинилэфирные смолы могут использоваться в ряде отраслей промышленности:

химическая,
целлюлозная,
полупроводниковая,
энергетическая,
металлообрабатывающая,
производство нефтехимии,
выпуск лекарств,
утилизация отходов.

Нанесение химстойких смол делает изделия защищенными и от растворителей, окислителей, хлоридов, щелочей. Некоторые типы эпоксивинилэфирных смол выдерживают температуры до +315 градусов, но большая часть их может длительно эксплуатироваться до +175 градусов. Срок службы стеклопластика составляет несколько десятилетий. Стоимость материала умеренная — ниже чем у эпоксидных смол.

Изофталевая смола

Этот тип материала относится к полиэфирам, разница только в специфике процесса производства. Изофталевая смола отличается от стандартной полиэфирной молекулярной массой, строением. Это обуславливает несколько иные свойства готового стеклопластика.

Изофталевые материалы имеют сложную структуру. Прочие их свойства:

высокая ударная прочность,
прекрасная связываемость с волокнами стекла,
способность выдерживать большие статические, динамические нагрузки,
малое водопоглощение,
могут применяться вручную и методом напыления.

Ортофталевые смолы

По сравнению с изофталевыми смолами ортофталевые имеют менее сложное строение. В составе есть специальные добавки, которые улучшают экологические показатели, снижают вредность испарений. Некоторые вовсе не содержат стирола и признаются безопасными.

В составе ряда смол есть парафин, и они предназначаются для создания поверхностной пленки на ламинате. Ортофталевые смолы быстро отвердевают, работать с ними надо в течение короткого промежутка времени.

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.

Нужна ли грунтовка?

Еще один вопрос, который породил массу споров. Нужно ли грунтовать металл перед укладкой шпаклевки. Дело в том, что и производители внесли в эту тему много спорных моментов. Составы в процессе своего совершенствования постоянно меняются. Поэтому можно встретить кардинально отличающиеся рекомендации.

Давайте и тут доверять инструкции на упаковке. Делайте так, как это рекомендует производитель. Но если рассматривать общие случаи, то стоит выделить следующие моменты:

Обращаем ваше внимание. Использовать кислотный грунт под полиэфирную шпаклевку нельзя. Материалы вступают в химическую реакцию между собой. Краска на тиках участках долго не продержится. И также нельзя класть полиэфирку на термопластичные материалы.

Анализ рекомендаций производителей позволил составить список поверхностей, на которые допускается нанесение полиэфирных шпаклевок:

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.

Полиэтилентерефталатные смолы

Полиэтилентерефталатные смолы получаются в результате реакции конденсации терефталевой (парафталевой) кислоты и этиленгликоля.

Процесс образования смолы протекает по схеме, изображенной на рис. 6.

Рис. 6.

Особенностью этого процесса является то, что терефталевая кислота не плавится и не растворяется в этиленгликоле, и реакция проходит в гетерогенной среде. Поэтому для ускорения процесса реакции и избежания перегрева массы необходимо энергичное перемешивание и постепенное введение терефталевой кислоты в реакцию.

В реактор загружают этиленгликоль и часть терефталевой кислоты, которые нагревают до 200–210 °С при энергичном перемешивании. Затем постепенно добавляют остальное количество кислоты.

Дальше конденсацию ведут при 200–250 °С при систематическом контроле кислотного числа смолы. Синтез смол проводится в аппаратах, аналогичных применяемым для получения глифталевых смол.

Промышленный способ получения полиэтилентерефталатной смолы заключается в переэтерификации диметилового эфира терефталевой кислоты этиленгликолем с последующей конденсацией получающихся при переэтерификации низкомолекулярных эфиров по схеме, изображенной на рис. 7.

Рис. 7.

Полученные полиэтилентерефталатные смолы имеют линейное строение, обладают высокой степенью кристалличности и высокой температурой плавления (220–240 °С).

Эти смолы широко применяются для изготовления искусственных волокон и пленок: лавсан (экс-СССР), терилен (Англия), хостафан (Германия). Пленки и волокна из этой смолы обладают высокой механической прочностью, эластичностью и стойкостью к растворителям. Электрические свойства пленок из лавсана высоки, а по теплостойкости относятся к классу изоляции «Е».

Однако благодаря своим термопластичным свойствам полиэтилентерефталат не может использоваться без дополнительной обработки для изготовления лаков, применяющихся для эмалирования проводов, склеивания слюды, пропитки обмоток электрических машин и т. п.

Для изготовления лаков необходимо получить полиэтилентерефталатную смолу с боковыми разветвленными группами, дающими трехмерный пространственный полимер. С этой целью наряду с гликолями применяют и многоатомные спирты (глицерин). Дополнительную конденсацию смолы ведут или прогревом смолы под вакуумом или в среде растворителя, например, трикрезола. В этом случае получают лак 45-процентной концентрации в растворителе (трикрезоле), применяющийся для эмалирования проволоки.

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.

Изготовление

В процессе перегонки нефти образуются такие продукты, как бензол, этилен и пропилен. На их основе производятся ангидриды, многоосновные кислоты и гликоли. При соединении всех компонентов образуется базовый состав полиэфира. Его еще называют базовой смолой. Для получения готовой полиэфирной смолы базовый состав смешивают с растворителем.

В принципе, уже после их взаимодействия получается состав с характерными свойствами. Он поступает в продажу и может быть использован на производстве. Тем не менее, возможен переход процесса на второй этап. В смолу вводятся различные добавки. Их содержание и дозировка зависит от назначения. Примером служат пластификаторы, пигменты и связующие компоненты.

После того, как полиэфирная смола поступила в продажу, на реализацию отводится ограниченное время. Причина заключается в том, что процесс полимеризации и отверждения начинается самопроизвольно.

Со временем качество основного состава постепенно ухудшается. Для увеличения срока хранения приходится понижать температуру, поэтому рекомендуется смолу хранить в холодильниках.

Перед непосредственным применением все компоненты разогреваются до комнатной температуры, основной состав смешивается с отвердителем, активатором и катализатором согласно инструкции от производителя. После смешивания всех компонентов смола приобретает характерные показатели влагостойкости, плотности и прочности. В продаже встречаются однокомпонентные материалы, это означает, что дополнительные компоненты придется докупать отдельно.