Состав. 
Эпоксидные смолы

Эпоксидный клей — это термореактивный синтетический продукт, созданный на основании комбинации эпоксидной смолы и специальных отвердителей кислотного или основного типа.

При смешивании смола полимеризуется и становится твердой, после чего образуется исключительно прочное соединение с хорошими физико-механическими характеристиками. Время полного затвердевания зависит от таких факторов, как состав клея и температура — нагретая эпоксидная смола «схватывается» намного быстрее. Обычно процесс полимеризации занимает несколько часов.

Эпоксидные клеи могут быть выполнены в двухкомпонентном (смола и отвердитель) или многокомпонентном варианте. В последнем случае в состав эпоксидной композиции входят обычно следующие компоненты:

• · отвердители;
• · наполнители;
• · сажа, порошки металлов (например, никеля);
• · стеклянные или углеродные волокна;
• · растворители (обычно это спирты, ацетон или ксилол);
• · пластификаторы (эфир фосфорной или фталевой кислоты);
• · полимеры (каучуки);
• · модификаторы.

Эпоксидная смола

Эпоксидная смола — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наибольшее практическое и широкое применение для получения эпоксидных смол нашли дифенилолпропан (диан или бисфенол А) и эпихлоргидрин. Реакция получения эпоксидной смолы протекает по схеме, изображенной на рис. 1.

Реакция протекает в щелочной среде в присутствии раствора NаОН.

Примерная рецептура и технология изготовления эпоксидной смолы:

Дифенилолпропан — 100 массовых частей (1,0 моль) Эпихлоргидрин — 93 массовых частей (2,3 моля) Едкий натр (10-процентнын раствор) — 35 массовых частей (2,0 моля) Дифенилолпропан представляет собой твердые кристаллы, температура плавления 154−156 °С, содержание свободного фенола не более 0,1%, влаги не более 1%. Эпихлоргидрин — прозрачная бесцветная жидкость, температура кипения 116−118 °С, плотность 1,15−1,16, температура вспышки 40,5 °С, содержание основного вещества 98−99%.

Существуют и другие способы получения эпоксидных смол на основе дифенилолпропана, например сплавление жидких низкомелекулярных смол с дифенилолпропаном при 160єС в атмосфере инертного газа, поликонденсация на поверхности раздела несмешивающихся жидких фаз.

В отечественной промышленности выпускается большое количество марок и видов эпоксидных смол с различным молекулярным весом на основе дифинилолпропана, содержанием эпоксидных групп, вязкостью и другими свойствами отличающихся друг от друга. Приложение, А Кроме дифенилолпропана для синтеза эпоксидных смол предложены резоции, гидрохинон, флороглюцин, фенолфталеин и другие ароматические гидроксилсодержащие соединения. Также применяют n. n`-диоксидифенилсульфон.

Эпоксиноволочные смолы на основе глицидилового эфира тетрафенилолэтана выше прочности обычных эпоксидных смол.

К ним относятся смолы ЭН-6, УП-546 и ЭТФ. Смола УП-546 является продуктом конденсации эпихлоргидрина с резорцинофурфурольной новолачной смолой в присудствии едкого натра; смола ЭТФ получается при взаимодействии эпихлоргидрина с трифенолом также в щелочной среде. Смолы УП-546 и ЭТФ отверждаются ароматическими аминами, ангидридами дикарбоновых кислот, фенолформальдегидными смолами и др. Они являются основой термостойких эпоксидных клеев.

Смолы на основе n. n`-диоксидифенилсульфона и эпихлоргидрина получают диглицидиловый эфир с температурой плавления 162−163єС, имеющий следующее строение:

Отечественной промышленностью выпускаются галогенсодержащие эпоксидные смолы пониженной горючести — УП-614, УП-631 и ЭХД. Смолы УП-614 и УП-631 отверждаются практически любым отвердителем, для отверждения смолы ЭХД рекомендуются аминные отвердители. Отвержденная смола ЭХД обладает повышенной теплостойкостью — 170−190єС по Мартенсу. Клеевые композиции на основе смолы УП-614 характеризуются высокой эластичностью.

Известны теплостойкие и негорючие смолы на основе бромированных продуктов с молекулярным весом до 100 000. Представляют интерес смолы, синтезируемые на основе фторированного аналога дифенилолпропана — 2,2-ди-гексафторпропана:

Эпоксидные смолы по своему строению являются простыми полиэфирами, имеющими по концам эпоксигруппы, которые являются весьма реакциононеспособными (рис. 2).

При действии на эпоксидные смолы соединений, содержащих подвижный атом водорода, они способны отверждаться с образованием трехмерных неплавких и нерастворимых продуктов, обладающих высокими физико-техническими свойствами. Таким образом, термореактивными являются не сами эпоксидные смолы, а их смеси с отвердителями и катализаторами.

В качестве отвердителей для эпоксидных смол применяются различные вещества: диамины (гексаметилендиамин, метафенилендиамин, полиэтиленполиамин), карбоновые кислоты или их ангидриды (малеиновый, фталевый).

Эпоксидные смолы в смеси с вышеуказанными отвердителями образуют термореактивные композиции, обладающие ценными свойствами:

• * высокой адгезией к поверхности материала, на которой они отвердевают;
• * высокими диэлектрическими свойствами;
• * высокой механической прочностью;
• * хорошей химостойкостью и водостойкостью;
• * при отвердевании не выделяют летучих продуктов и отличаются малой усадкой (2−2,5%).

Высокие физико-технические свойства эпоксидных смол, отличающие их от многих остальных смол, определяются строением их молекулы, а главным образом — наличием эпокси группы.

Содержание эпоксигрупп в смоле является одной из важнейших характеристик эпоксидных смол, определяющей количество отвердителя, необходимого для отверждения смолы. Содержание эпоксидных групп в смоле может быть выражено:

1. Количеством эпоксидных групп в массовых процентах. За эпоксидную группу принимают эквивалентную массу группы, равную 43 (рис. 3).

• 2. Эпоксидным числом, равным числу грамм-эквивалентов эпоксидных групп в 100 г смолы.
• 3. Эпоксидным эквивалентом, равным массе смолы в граммах, содержащей 1 грамм-эквивалент эпоксидных групп.

Метод определения эпоксидных групп основан на взаимодействии эпоксигрупп с соляной кислотой и образованием хлоргидрина по схеме (рис.4).

Кроме содержания эпоксидных групп в готовых смолах определяют:

• 1) содержание летучих при 110 °C;
• 2) содержание хлора;
• 3) температуру размягчения или каплепадения (для твердых смол типа ЭД-);
• 4) вязкость (для жидких смол типа ЭД-5 и ЭД-6);
• 5) растворимость в ацетоне.