Свойства и области применения эпоксидных смол.


Эпоксидные смолы - олигомерные продукты поликонденсации эпихлоргидрина с многоатомными фенолами, спиртами, полиаминами, многоосновными кислотами, а также продукты эпоксидирования соединений, содержащих не менее двух двойных связей.


 

Их получают из дифенилолпропана (бисфенола А) и эпихлоргидрина в присутствии щёлочи. Технологический процесс включает стадии поликонденсации, осуществляемой при 60—100 °С, промывки водой (для удаления NaCI) и сушки под вакуумом (13,3—26,6 кн/м2) при 120— 140 °С. Молярную массу смолы регулируют соотношением исходных веществ.
Диановые эпоксидные смолы выпускают в виде вязких жидкостей жёлтого цвета (молекулярная масса 350—750), растворимых в ацетоне и толуоле, и твёрдых веществ жёлтого или коричневого цвета (молекулярная масса 800—3500), растворимых в смеси толуола и бутанола.
Эпоксидные смолы — одна из разновидностей синтетических смол, широко используемых при производстве лакокрасочных материалов, клеев, компаундов, а также абразивных и фрикционных материалов, используются как связующие при производстве слоистых пластиков на основе стеклоткани, таких как стеклотекстолит, трубки, цилиндры стеклотекстолитовые. Отрасли применения эпоксидных смол включают в себя электротехническую и радиоэлектронную промышленность, авиа-, судо- и машиностроение, а также в строительство, где они используются как компонент заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.
Основное свойство эпоксидных смол — способность к полимеризации до твердого состояния в присутствии отвердителя. Отвержденные смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и другим материалам, механической прочностью, тепло-, водо- и химической стойкостью, хорошими диэлектрическими показателями. Эпоксидные смолы способны отверждаться в обычных условиях, а также при пониженных (до -15 °С) или повышенных (+60...+80 °С) температурах. В качестве отвердителей используются полиамины, многоосновные кислоты и их ангидриды, многоатомные фенолы, третичные амины. Отличительная особенность эпоксидных смол при отверждении — отсутствие выделения летучих веществ и малая усадка (0,1–3%).
Отверждённые смолы характеризуются высокой адгезией к металлам, стеклу, бетону и др. материалам, механической прочностью, тепло-, водо- и химстойкостью, хорошими диэлектрическими показателями. Технологические и физико-механические свойства композиций на основе Эпоксидные смолы регулируют в широком диапазоне совмещением смол с различными мономерами, олигомерами и полимерами, с минеральными и органическими наполнителями. Эпоксидные смолы используют как основу высокопрочных связующихих, клеев, заливочных и пропиточных электроизоляционных компаундов, герметиков, лаков, пенопластов.
В СССР промышленностью и опытными заводами институтов выпускалось около 150 марок эпоксидных смол и около 300 соединений, использовавшихся в качестве отвердителей, что позволяло создавать сотни тысяч составов от высокопрочных до резиноподобных для самых разнообразных областей применений. В настоящее время в России ассортимент выпускаемых смол и отвердителей уменьшился в десятки раз, однако, в основном сохранилась сырьевая база для их производства. Рассмотрим базовые марки отечественных и импортных эпоксидных смол, представленных на российском рынке.

Технические характеристики отечественных марок эпоксидных смол
В России выпускаются различные марки эпоксидных смол. Наиболее распространенными и востребованными являются эпоксидно-диановые смолы, в первую очередь ЭД-20. Эпоксидная смола данной марки занимает лидирующее место по объемам производства и потребления. Также в значительном количестве выпускаются смолы марок ЭД-16 и Э-40. Ниже приведены характеристики основных марок эпоксидных смол, выпускаемых в России.
 

1. ЭД-8
Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84).
Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.
Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.


Технические характеристики смолы ЭД-8

Высший сортПервый сорт
Внешний видТвердая, прозрачнаяТвердая, прозрачная
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более26
Массовая доля эпоксидных групп, %8.5 - 108 - 10
Массовая доля иона хлора, %, не более0.0010.003
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более0.20.3
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более--
Массовая доля летучих веществ, %, не более0.20.3
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не выше6565
Время желатизации, часов, не менее32


 
2. ЭД-16

Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84).
Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.

Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.

Технические характеристики смолы ЭД-16 

Высший сортПервый сорт
Внешний видВысоковязкая, прозрачнаяВысоковязкая, прозрачная
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более38
Массовая доля эпоксидных групп, %16 - 1816 - 18
Массовая доля иона хлора, %, не более0.0020.004
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более0.30.5
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более2.5-
Массовая доля летучих веществ, %, не более0.20.4
Динамическая вязкость, Па*сек,
при (25±0.1)°C
при (50±0.1)°C

-
5 - 18

-
5 - 20
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не выше--
Время желатизации, час., не менее43


3. ЭД-20

Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84).
Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.
Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.


Технические характеристики смолы ЭД-20

Высший сортПервый сорт
Внешний видВязкая, прозрачнаяВязкая, прозрачная
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более38
Массовая доля эпоксидных групп, %20 - 22.520.2 - 22.5
Массовая доля иона хлора, %, не более0.0010.005
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более0.30.8
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более1.7-
Массовая доля летучих веществ, %, не более0.20.8
Динамическая вязкость, Па*сек,
при (25±0.1)°C
при (50±0.1)°C

13 - 20
-

12 - 25
-
Время желатизации, час., не менее84


4. ЭД-22

Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84).
Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.
Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков.

Технические характеристики смолы ЭД-22

Высший сортПервый сорт
Внешний видНизковязкая, прозрачнаяНизковязкая, прозрачная
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более35
Массовая доля эпоксидных групп, %22.1 - 23.622.1 - 23.6
Массовая доля иона хлора, %, не более0.0010.003
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более0.20.5
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более1.0-
Массовая доля летучих веществ, %, не более0.10.4
Динамическая вязкость, Па*сек,
при (25±0.1)°C
при (50±0.1)°C

8 - 12
-

7 - 12
-
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не выше--
Время желатизации, час., не менее189


5. Э-40

Смола эпоксидная неотвержденная. (ОКП 22 2512, ТУ 2225-154-05011907-97).
Представляет собой растворимый и плавкий полимерный продукт конденсации эпихлоргидрина с дифенилолпропаном в щелочной среде.
Используют для изготовления эмалей, лаков, шпатлевок, а также в качестве полуфабриката для производства других эпоксидных смол, заливочных масс и клеев.


Технические характеристики смолы Э-40

 Высший сортПервый сорт
Внешний видВязкая, прозрачная жидкостьВязкая, прозрачная жидкость
Цвет по ИМШ, мг J2/100 см3, не более35
Чистота раствора смолы, % светопропускания7373
Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее9494
Условная вязкость раствора смолы по вискозиметру типа ВЗ-246 (ВЗ-4) с диаметром сопла 4 мм при температуре (20.0±0.5)°C с раствор 2:1 в толуоле25 - 4025 - 40
Массовая доля эпоксидных групп, %13 - 1513 - 15
Массовая доля хлор-иона, %, не более0.00350.0035
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более0.300.35

 


6. ДЭГ-1 и ТЭГ-1

Смолы эпоксидные алифатические (ОКП 22 2529, ТУ 2225-027-00203306-97).
Представляет собой продукт конденсации многоатомных спиртов с эпихлоргидрином с последующим дегидрохлорированием едким натром.
ДЭГ-1 - продукт конденсации диэтиленгликоля с эпихлоргидрином.
ТЭГ-1 - продукт конденсации триэтиленгликоля с эпихлоргидрином.
Смолы растворимы в воде, спиртах, ацетоне.
 Применяют в качестве активных разбавителей и пластификаторов заливочных, пропиточных, клеевых и герметизирующих составов на основе эпоксидно-диановых смол, эпоксидных связующих для стеклопластиков, клеев, компаундов в электротехнической промышленности, авиа- и судостроении и т.д., а также для отделки тканей (придание эффектов несминаемости и безусадочности).

Технические характеристики смол ДЭГ-1 и ТЭГ-1

 ДЭГ-1ТЭГ-1
Внешний видНизковязкая жидкость от светло-желтого до коричневого цвета
Массовая доля эпоксидных групп, %2622
Массовая доля иона хлора, %, не более0.040.05
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более1.41.5
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более--
Массовая доля летучих веществ, %, не более1.51.5
Динамическая вязкость, при (25±0.1)°C, Па*сек, не более0.070.09
Растворимость в воде-полная

7. КДА-7

Смола эпоксидная модифицированная (ОКП 22 2539, ТУ 2225-032-02003306-97).
Представляет собой эпоксидно-диановую смолу марки ЭД-20, модифицированную алифатической смолой марки ДЭГ-1.
Применяют в качестве заливочных, пропиточных, клеевых и герметизирующих составов в электро- и радиотехнике, приборостроении, авиационной промышленности.
Вследствие небольшой вязкости смол упрощается технология изготовления из них различных изоляционных деталей сложной конфигурации.
Свойства эпоксидных смол могут быть изменены при введении различных наполнителей, что приводит к уменьшению усадки при отверждении, повышению твердости, снижению температурного коэффициента линейного расширения и повышению теплостойкости.


Технические характеристики смолы КДА-7

Внешний видВязкая, прозрачная смола от светло-желтого до светло-коричневого цвета
Массовая доля эпоксидных групп, %, не менее21.5
Массовая доля иона хлора, %, не более0.008
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более0.6
Массовая доля летучих веществ, %, не более1.5
Динамическая вязкость, Па*сек, при (25±0.2)°C, не более4.5
Время желатизации при(20±2)°C, мин., не менее70
Пористость отвержденного продуктаотсутствие


 

Технические характеристики некоторых марок импортных эпоксидных смол

1. D.E.R. 331 (изготовитель “Dow Chemical Company”)

Технические характеристики смолы D.E.R. 331 (изготовитель “Dow Chemical Company”)

Показатель

ПределыРазмерностьМетодика
Эпоксидный эквивалентный вес182-192 RPM 101A
Вязкость при 25°C11.000-14.000сПаASTM D445
Цвет по APHA, макс.125 ASTM D1209
Гидролизуемый хлорид, макс.500ppmRPM 105D
Эпихлоргидрин, макс.5ppmRPM 900A
Вода, макс.700ppmKF; GC

Недостатки: кристаллизуется при хранении.
 


2. YD-128 (изготовитель – компания “Kukdo Chemical” (Южная Корея)


Технические характеристики смолы YD-128 (изготовитель “ Thai Organic Chemicals Co., Ltd.”)

Показатель

МетодикаРазмерностьПределы
Эпоксидный эквивалентный весDIN 16945/4, 15B(89)
TEC-AS-C-002
г/экв.184 - 189
ЦветASTM D-1544 (89)
ASTM D-1209 (88)
TEC-AS-P-006
по Гарднеру
Pt/Co
max 0.5
-
Вязкость при 25°CASTM D-2393 (86)Па*с12.000 - 14.500
Hydrolysable chlorineASTM D-1726 (87)
TEC-AS-C-007
wt %max 0.1

Аналог смолы ЭД-22.
 


3. CHS-Epoxy 520 (изготовитель “Spolchemie”, Чехия)

Данная смола является аналогом ЭД-20.


Технические характеристики CHS-Epoxy 520 (изготовитель “Spolchemie”, Чехия)

Содержание эпоксидных групп

5.34 - 5.50eg/kgCSN EN ISO 3001
Эпоксидный эквивалентный вес182 - 187g/molCSN EN ISO 3001
Вязкость, при 20°C10 - 12Pa*sCSN 640349
Содержание хлора0.08 - 0.18%CSN 640338
ЦветностьMax 100HazenCSN 650340

 


C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка эпоксидных смол можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок эпоксидных смол в России».


Об авторе:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях - проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов.
• Маркетинговые исследования
• Технико-экономическое обоснование
• Бизнес-планирование

Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail:
mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru