Jak urychlit vytvrzování epoxidové pryskyřice?

Jedním z nejdůležitějších typů lepidel jsou epoxidové pryskyřice. První epoxidovou pryskyřici vyrobil v polovině 1930. let francouzský chemik Castan. Zpočátku našly epoxid-dianové pryskyřice široké uplatnění v průmyslu. Švýcarská společnost Ciba jako první na světě vyrobila epoxidové lepidlo pod značkou Araldit 40 na počátku 1. let minulého století. Toto lepidlo je první univerzální lepidlo na světě pro průmyslové a domácí použití.

V SSSR byly první podniky na výrobu epoxidových pryskyřic zahájeny v 1960. letech XNUMX. století v Dzeržinsku, Sumgaitu, Kotovsku, Ufě a Leningradu. Taková rozšířená konstrukce byla diktována rozšířenou potřebou materiálů na bázi epoxidových pryskyřic v národním hospodářství, stejně jako ve vojensko-průmyslovém komplexu. Jedinečné vlastnosti epoxidových pryskyřic umožnily jejich široké využití pro civilní účely. V té době byla v Dzeržinsku zahájena výroba univerzálního epoxidového lepidla značky EDP. Lepidlo získalo svůj název podle hlavních složek – Epoxy-Dian lepidlo s polyetylenpolyaminovým tužidlem. Od té doby se toto lepidlo vyrábí beze změny obalu nebo vlastností a zůstává nepostradatelné díky své léty prověřené kvalitě.

Jak jsme již řekli, že nejdostupnější a široce známý epoxid je epoxidová lepidla EDP. Základem tohoto lepidla je modifikovaná epoxidová pryskyřice ED-20, obsahuje změkčovadlo, které snižuje křehkost a zvyšuje plasticitu finálního polymeru. Dvousložkové lepidlo – pryskyřice a tvrdidlo, balené po 140 nebo 280 gramech.

Vlastnosti epoxidového lepidla

Epoxid se nelepí na polyetylen, polystyren, plexisklo a některé další materiály. Nanesením ochranné vrstvy (například parketového tmelu) na povrch těchto materiálů je snadné oddělit vytvrzený epoxidový polymer od povrchu. Tuto metodu lze použít i na kovové povrchy a plastové povrchy pro snadné odstranění epoxidových odlitků. Můžete do ní přidat všechny druhy plniv – jako jsou kovové prášky, kamenné třísky, sklo, dřevěné hobliny a tak dále. Použití epoxidu je omezeno tím, že jej nelze použít na materiály, které přicházejí do styku s potravinami. Obecně platí, že EDP lepidlo je univerzální a nejodolnější lepidlo.

Proces polymerace epoxidu je spojen s chemickou reakcí mezi pryskyřicí a tvrdidlem, při které se uvolňuje teplo. Zvýšení teploty vede k intenzivnější chemické reakci. Při absenci řádného odvodu tepla z lepicí hmoty je v případě EAF lepidla možné samovolné zahřátí, někdy teplota stoupne na 50 – 60 stupňů Celsia. Čím větší je hmotnost připravované směsi, tím více tepla vzniká, což může v některých případech vést k samovolnému zahřívání směsi a varu, což znemožňuje použití lepidla.

Polymerace probíhá nejintenzivněji v mezní vrstvě. Přítomnost plniva v epoxidové pryskyřici (mramorové třísky, kovový prášek, sádra atd.) zpomaluje reakci.

Zvýšení teploty vede ke zvýšení tekutosti a snížení viskozity předehřátím pryskyřice na 25 – 30 stupňů je odlévání malých dílů pohodlnější. Poté je třeba přidat plnivo a poté tužidlo. V tomto pořadí je nutné jednat, protože na tom bude do značné míry záviset homogenita konečného polymeru. Nízká teplota a vysoká okolní vlhkost zpomalují polymeraci pryskyřice při velmi vysoké vlhkosti, polymerační reakce je velmi obtížná a polymer nemusí zcela vytvrdnout.

Připravená směs EDP lepidla je zpočátku viskózní kapalina, v ní probíhající polymerační reakce zvyšuje viskozitu, až se změní na pevný polymer.

Důkladné promíchání složek lepidla (pryskyřice a tvrdidla) vede k tvorbě malých bublinek, které neovlivňují pevnost a kvalitativní vlastnosti lepeného spoje. Během procesu vytvrzování, když je hmota v klidu, zmizí. Při použití epoxidu pro umělecké polévání se můžete zbavit bublin pomocí následujících metod: nechte směs uležet, počkejte, až bubliny vyplavou, pokuste se zvýšit tekutost pryskyřice zvýšením její teploty a také fyzicky odstraňte bubliny přilepené na povrchy formy pomocí jehly. Opatrné prolévání přes meziobjekt v malém proudu také minimalizuje počet bublin.

Při práci s epoxidovým lepidlem EAF je lepší používat jednorázové plastové nádoby pokaždé, když připravujete novou směs. Po použití musí být nádoba zlikvidována jako domovní odpad.

Správná příprava lepicí směsi vyžaduje pečlivé dávkování, k tomu je třeba použít jednorázové stříkačky (objem do 10 cm3). Je vhodnější dávkovat pryskyřici a tvrdidlo injekčními stříkačkami s vytažením rohů. Pryskyřice a tužidlo musí být smíchány v poměru 10:1, příliš málo nebo příliš málo

tužidlo narušuje dobu vytvrzování a jeho stupeň. Nikdy nepřidávejte přebytečné tužidlo pro urychlení vytvrzování!

O plnidlech

Plastu na bázi epoxidového lepidla lze propůjčit specifické fyzikální a estetické vlastnosti pomocí různých plniv. Tato otázka je částečně řešena v článku „O plnivech“, který uvádí hlavní typy plniv a vlastnosti, které propůjčují.

Závislost polymerační reakce epoxidového lepidla na teplotě

Při výrobě výrobků určených pro použití při značném zatížení je nejlepší, když polymerační reakce lepicí epoxidové hmoty probíhá při teplotě 20 stupňů Celsia. To umožní získat produkt, ve kterém jsou vnitřní pnutí minimalizována. Polymer se stává dostatečně tvrdým 4-5 hodin po přípravě směsi k úplnému vytvrzení dochází po 24 hodinách, poté může být podroben mechanickému zpracování.

Zvýšením teploty lepicí směsi 4 hodiny po namíchání na 40-50 stupňů během jedné hodiny můžete urychlit polymerační reakci, nepovede to ke zbytečnému pnutí ve finálním polymeru.

Tam, kde křehkost polymeru není kritická, můžete formu okamžitě umístit s naléváním do pece při teplotě 60-70 stupňů a udržovat produkt po dobu asi 2 hodin. V tomto případě se tekutost epoxidu prudce zvyšuje, což může vést ke skutečnosti, že malé bubliny stoupající nahoru tvoří jednu velkou, což zase povede k dutinám v polymeru, pokud byla použita forma uzavřeného typu.

Epoxidové lepidlo, EDP ve stříkačce můžete zakoupit v prodejních kancelářích společnosti a od oficiálních prodejců v Nižním Novgorodu a dalších městech.

Epoxidové pryskyřice jsou dostupné v kapalném i pevném stavu. Jsou termoplastické, ale působením různých tvrdidel se mění na netavitelné polymery, které mají široké využití v průmyslu jako lepicí materiál, tmel apod. Proces vytvrzování těchto pryskyřic může probíhat v širokém teplotním rozmezí od běžné pokojové teploty až po 200? C a výše. Pryskyřice při vytvrzování neuvolňují těkavé vedlejší produkty a vykazují velmi nízké smrštění.
Vytvrzené pryskyřice mají vysokou mechanickou pevnost, dobré elektroizolační vlastnosti, vysokou přilnavost ke kovům, sklu, keramice a dalším materiálům, poměrně vysokou chemickou odolnost vůči kyselinám, zásadám, vodě, benzínu a dalším organickým rozpouštědlům (rozpuštěným v acetonu).
Epoxidová pryskyřice ED-6 (ED-20), E-40 nebo ED-5 (ED-16) je hlavním pojivem pasty. Vlastnosti vytvrzených pryskyřic jsou uvedeny v tabulce.

Při vytvrzování za studena se mechanické a další vlastnosti epoxidových pryskyřic snižují. Dlouhodobé vystavení páře snižuje pevnost vazby epoxidových pryskyřic na kov.
Plastifikátor – dibutylftalát a polyestery zlepšují plasticitu kompozice, snižují křehkost past a zvyšují rázovou houževnatost a pevnost v ohybu a roztržení.
Optimální množství zaváděného změkčovadla je 10-20 % hmotnosti pryskyřice.
Plniva zvětšují objem, zvyšují tepelnou odolnost, mechanickou pevnost, snižují smršťování pasty a přibližují koeficient tepelné roztažnosti pasty koeficientu kovů. Jako plniva lze použít jemně mletý grafit, azbest, marshalit, oxid hlinitý, síran barnatý, slídový prach, hliníkový prášek a pro zvýšení pevnosti – křemenný písek, porcelánovou moučku, titanovou bělobu, železný prášek,
Tužidlo — anhydridy a aminy — urychluje reakci mezi pastou a základním materiálem. Pro vytvrzování za tepla se používají anhydridy, pro vytvrzování za studena aminy. Pryskyřice vytvrzená anhydridy má větší pevnost než aminy. Mezi tvrdidla za studena patří polyethylenpolyamin a hexomethylendiamin a mezi tvrdidla za tepla patří anhydridy kyseliny maleinové a ftalové.
Tužidla by měla být přidávána do epoxidové pasty v přesně definovaných množstvích. Odchylka od správného dávkování, zejména aminů, vede ke znehodnocení vytvrzených past.
Pasty tuhnoucí za studena se připravují podle receptur uvedených v tabulce.

Receptura pasty může být změněna v závislosti na hodnotě a podmínkách použití s ​​přihlédnutím k vlastnostem jednotlivých složek.

Příprava epoxidové pasty
vyrobené v laboratorních podmínkách v tomto pořadí: pryskyřice se předehřeje na 60-80? C a poté se zavede dibutylftalát, který se smíchá s pryskyřicí. Do výsledné směsi se zavede plnivo, míchá se po dobu 5 minut a poté se směs ochladí na teplotu místnosti. Připravenou směs lze skladovat neomezeně dlouho v uzavřené nádobě. Před použitím, po přípravě povrchu, se do směsi přidá tužidlo (polyethylenpolyamin).
Příprava těstovin podle receptu číslo 3:
azbest, předsušený při teplotě 80-100? C, impregnovat ethinolovým lakem v poměru 1:1. K odstranění rozpouštědla laku z azbestu je třeba impregnovaný azbest uchovávat dva dny a pravidelně jej míchat. Azbest těsně zabalený do nádoby s víkem je vhodný pro použití po dobu 4-5 dnů;
Do epoxidového tmelu se přidá tužidlo číslo 1 Po důkladném promíchání se po malých dávkách přidá azbest. Složky se smíchají ve vysoké smaltované nádobě;
Po zavedení tužidel musí být kompozice důkladně promíchána po dobu 5-6 minut. a poté ihned použijte podle návodu, aby nedošlo ke zhoršení kvality pasty. Technologická trvanlivost pasty po vložení tvrdidel při pokojové teplotě nepřesahuje 20 minut.
Pasta připravená podle receptury číslo 3 by měla být spotřebována do 2-3 hodin. Pokud je nutné uvařené těstoviny konzervovat déle než 30-60 minut. musí se ochladit na teplotu nižší než 5? C. Při teplotě 1-2? Pastu lze skladovat déle než 8 hodin.

Příprava povrchu
má velký vliv na kvalitu lepení. Povrch dílu v oblasti lepení je nutné důkladně očistit od rzi a nečistot. Lepené trhliny na dílech by měly být zabaleny pod úhlem 90-120?. Před aplikací pasty je nutné povrch odmastit acetonem, tetrachlormethanem, alkoholem nebo jinými tukovými rozpouštědly.
Nejlepších výsledků při přípravě povrchu se dosahuje třískovým otryskáním povrchu, bělenými litinovými třískami nebo kamennými drťmi nebo ošetřením povrchu roztokem kyseliny fosforečné (jeden objemový díl kyseliny, čtyři objemy acetonu, dva objemy vody).

Nanášení pasty
Naneste na připravený povrch špachtlí. Pasta nestéká ze svislých ploch. Přebytečná pasta se před vytvrzením očistí, protože odstranění velké vrstvy pasty po vytvrzení je obtížné. Po nanesení pasty je díl odeslán k vytvrzení.

Vytvrzování pasty
To, co se děje v epoxidových pryskyřicích, když se do nich zavádějí katalyzátory (tvrdidla), nastává s uvolňováním tepla, a proto mohou epoxidové pasty vytvrdnout bez zahřívání.
Samovolné vytvrzení pasty v místnosti s teplotou minimálně +15? C nastává během 24-48 hodin.
Proces vytvrzování pasty lze urychlit zahřátím vrstvy pasty infračervenými paprsky, zahřátím součásti v sušicí peci a dalšími metodami.
V tabulce 284 ukazuje režimy vytvrzování past

Povrch s vytvrzenou pastou je nutné očistit smirkovým kotoučem nebo pilníkem, čímž se okraje pasty zmenší na nic. Vytvrzenou pastu se doporučuje zpracovávat vrtáním při 100-200 ot./min a soustružením při 300-400 ot./min.
Vytvrzená pasta může vytvářet vysoce kvalitní nitě.
K lepení kovů lze použít epoxidové pryskyřice.
Níže je uveden recept na lepidlo na bázi epoxidové pryskyřice.

Při přípravě za studena tuhnoucího lepidla se ke 100 g epoxidové pryskyřice ED-6 nebo ED-5 přidá 6,5 g tvrdidla (polyethylen polyamin nebo hexamethylendiamin). Pryskyřice se zahřeje na teplotu 60-80 °C. C v ohřívací skříni nebo na plotýnce v nádrži s vodou. Poté se do zahřáté pryskyřice nalije tvrdidlo o teplotě 45? Tužidlo se zahřívá v těsně uzavřené nádobě, aby se zabránilo odpařování. Pryskyřice a tvrdidlo se důkladně promíchají. Pokud je lepidlo příliš viskózní, přidejte rozpouštědlo (aceton, toluen).
Při přípravě lepidla tvrdnoucího za tepla se ke 100 g epoxidové pryskyřice ED-6 nebo ED-5 přidá 30 g maleinové kyseliny nebo 40 g anhydridu kyseliny ftalové. Anhydridy by měly být roztaveny v topné skříni. Roztavený anhydrid se důkladně promíchá s epoxidovou pryskyřicí. Schopnost lepení lepidla je 45-75 min.

Proces lepení.
Před lepením by měly být povrchy očištěny a odmaštěny a poté vysušeny na vzduchu. Při lepení dílů ze skla, porcelánu, duralu, hliníku povrch nevyžaduje čištění.
Skleněnou tyčinkou nebo štětcem naneste na připravený povrch vrstvu lepidla. Díly natřené lepidlem nechte na vzduchu, dokud nebudou lepkavé, poté naneste druhou vrstvu lepidla a znovu namočte, dokud nebudou lepivé (k odstranění rozpouštědla). Poté se díly, které mají být slepeny, slisují a udržují při pokojové teplotě po dobu 24-48 hodin.
Nejlepších výsledků lepení lze dosáhnout s polyethylenpolyamidovým tvrdidlem, pokud jsou výrobky navíc podrobeny tepelnému zpracování při teplotě 150 °C. C po dobu 4-6 hodin.

Bezpečnostní inženýrství.
Veškeré práce se směsmi na bázi epoxidových pryskyřic musí být prováděny v souladu s bezpečnostními opatřeními.
Vzhledem k toxicitě tvrdidel je třeba se vyhnout jejich výparům. K tomu potřebujete:
vážit nebo měřit součásti v laboratorních podmínkách nebo v místnostech s dobrým větráním;
nedovolte, aby se složení a zejména tužidlo dostalo do kontaktu s tělem
oči;
při přípravě epoxidových směsí používejte ochranný oděv (roucho nebo kombinézu ze silné tkaniny, gumové rukavice, pogumované zástěry, ochranné brýle), masku a respirátor;
pokud se pryskyřice nebo pasta dostane na tělo, je nutné ji odstranit tamponem navlhčeným v acetonu a opláchnout tužidlo vodou;
Špinavé nádobí otřete vatou namočenou v acetonu;
Epoxidovou kompozici nanášejte pouze špachtlí, štětcem nebo sklem
s klackem.

Poznámka: EDP lepidlo se skládá z epoxidové pryskyřice ED-20, tvrdidla PEPA (polyethylen polyamin)

Zdroj:
Příručka strojního inženýra. Technologie hromadné opravy automobilů. Ed. Dr. Tech. věda prof. V.V. Efremová. Nakladatelství ‚doprava‘, Moskva 1965