Что можно клеить полиэфирной смолой. Руководство по работе с полиэфирной смолой

Два важных момента, которые необходимо знать об отверждении полиэфирных смол:

Для отверждения нужны инициатор (отвердитель) и ускоритель

Все полиэфирные смолы, поставляемые ООО ТПК "ЭИ-Ресурс" могут отверждаться с помощью инициатора Бутанокс и ускорителя ОК .

Общие сведения об отверждении

Проведение процесса отверждения полиэфирных смол - простое дело! Все проблемы, связанные с неполным отверждением имеют ясные, легко выясняемые причины. Для всех марок полиэфирных смол можно использовать самые разнообразные комбинации инициаторов и ускорителей. А вот что нельзя делать при отверждении - это приводить в контакт (смешивать) инициаторы и ускорители друг с другом! Их необходимо вводить в смолу раздельно, только после тщательного перемешивания в массе смолы! Также следует учитывать, что процесс отверждения полиэфирных смол протекает с выделением тепла. Разогрев композиции может быть настолько сильным, что температура может подниматься выше 100˚С.

Советы по отверждению

Отверждение полиэфирных смол при комнатной температуре

Процесс рекомендуется проводить при температуре не ниже 23˚С. В качестве инициатора полимеризации (отвердителя) всех поставляемых марок используется Бутанокс, представляющий собой раствор перекиси метилэтилкетона. В качестве ускорителя используется ускоритель ОК, представляющий собой раствор октоата кобальта в стироле (также используется для отверждения любых марок смол). Рекомендуемое соотношение компонентов для различных марок приведено в таблице в конце раздела.

В отвешенное количество полиэфирной смолы вводится навеска ускорителя и после тщательного перемешивания навеска инициатора, после чего смесь снова тщательно перемешивается. Затем следует процесс формования, который как правило должен быть завершен до наступления момента желатинизации (потери текучести), который наступает при 23˚С через 50-120 минут после введения инициатора и ускорителя. Время желатинизации можно сократить путем повышения температуры или увеличения концентрации ускорителя. Жизнеспособность полиэфирной смолы с введенным инициатором составляет 12-24 часа. Жизнеспособность смолы с введеннымускорителем - 3 месяца.

Отверждение происходит в основном за первые сутки. Однако нарастание прочности отвержденной полиэфирной смолы при комнатной температуре продолжается в течение двух недель и иногда даже более. При необходимости ускорения процесса и/ или для достижения максимальной прочности рекомендуется проводить термообработку изделий при температуре 80С, а для изделий, упрочненных стекловолокном при 100С в течение 6 часов.

Марка	ГОСТ, ТУ		Время желатинизации при 25С, минут
ПН-1	ГОСТ 27952-88		5-28
ПН-1 УТ	ТУ 2226-096-05758799-2003	введен	10-30
ПН-609-21М	ГОСТ 27952-88		100-200
НПС-9101	ТУ 226-021-05758799-96		4-30
НПС-9107	ТУ 2226-084-05758799-2002		50-80
НПС-9108	ТУ 2226-084-05758799-2002		70-100
НПС-9112	ТУ 2226-095-05758799-2003		4-10
НПС-9112 "о"	ТУ 2226-095-05758799-2003		4-10
НПС-9119	ТУ		5-30
ЭВС-9133	ТУ 05758799-044-99		5-35

ООО ТПК "ЭИ-Ресурс" поставляет ускоритель ОК с содержанием активного кобальта - 1,5%.

Отверждение при повышенной температуре

Для отверждения ненасыщенных полиэфирных смол при повышенных температурах в качестве инициатора лучше использовать 50 %-ный раствор перекиси бензоила в дибутилфталате в количестве 2-3% от массы смолы. Навеска инициатора вводится в полиэфирную смолу и тщательно перемешивается. Жизнеспособность такой смеси составляет 7-10 дней. Отверждение проводят при температуре 120-130С. При необходимости обеспечения еще большей жизнеспособности смолы в качестве инициатора можно использовать перекись дикумила. Отверждение при этом проводят уже при 160-180С.

Возможные причины неполного отверждения

Иногда полиэфирные смолы отверждаются не полностью, что выражается в низких показателях твердости и прочности, а также поверхностной липкости.

Неполное отверждение может быть как временным, так и постоянным. Временное неполное отверждение устраняется термообработкой при 80С в течении 4-6 часов.

Постоянное неполное отверждение не устраняется ничем!

Во избежание неполного отверждения необходимо соблюдать следующие правила:

Производить процесс при температуре не менее 20С и влажности не более 65%;

Не допускать попадания в полиэфирную смолу примесей, т.к. даже весьма малые количества таких веществ как вода, спирт, минеральные кислоты останавливают процесс отверждения. Подобные проблемы часто возникают при использовании возвратной тары если она не достаточно чистая. Поэтому лучше всего приобретать полиэфирные смолы в новой таре, ранее неиспользванной.

Присутствие в воздухе паров различных химических веществ например (фенола) также отрицательно влияет на процесс отверждения. Даже сам воздух замедляет отверждение, поэтому контактирующая с ним поверхность изделий иногда получается липкой. Для предотвращения липкости рекомендуется изолировать паоверхность изделия от соприкосновения с воздухом полиэтиленовой пленкой. Можно также ввести в смолу 0,1-0,3% всплывающих добавок (например парафин), льняное масло, тунговое масло и др. Такие добавки следует вводить только в порцию смолы, предназначенную для пропитки верхнего слоя изделия, чтобы не уменьшать прочность изделия.

Физика и химия отверждения

Сами по себе полиэфиры отверждались бы очень медленно, поэтому их совмещают с мономером способным к сополимеризации с полиэфиром. Скорость сополимеризации двойных связей полиэфира с двойными связями мономера гораздо выше, чем скорость взаимодействия двойных связей полиэфира между собой. Процесс отверждения инициируется радикалами, образующимися при распаде перекисных инициаторов и выглядит следующим образом: после введения инициатора и ускорителя в течение некоторого времени внешне ничего не происходит. Не смотря на отсутствие видимых изменений внутри смолы уже идет реакция отвердителей с ингибитором. Как только ингибитор израсходуется вязкость полиэфирной смолы резко повышается, она утрачивает способность течь и переходит в желеобразное состояние (гель). Далее эта масса переходит в резиноподобное и наконец твердое состояние. Процесс отверждения происходит с выделением тепла. Разогрев может быть весьма существенным. Следует учитывать, что зажелатинизирововшаяся полиэфирная смола более не пригодна к формованию, поэтому необходимо успеть произвести заполнение форм до наступления момента желатинизации.

До настоящего момента мы много говорили о смолах, их типах, характеристиках и прочих сопутствующих моментах. Но наверняка найдется много людей, которые никогда в жизни с ними не встречались или по крайней мере не имели возможности с ними поработать. Эта глава предназначена именно для них. Мы опишем, как все должно происходить и чего при этом можно ожидать. Также дадим некоторые советы по решению ряда проблем и безопасной работе с полиэфирной смолой.

Для начала давайте избавимся от всякого рода мрачных предчувствий. Я считаю, что абсолютно любой человек без особых усилий может научиться работе со смолами и быстро приобрести необходимые навыки. В конце концов, одной из главных причин распространения стеклопластика является возможность его производства посредством так называемой "неквалифицированной рабочей силы". Уже один этот факт делает стеклопластик идеальным материалом для новичка. Несмотря на то, что при этом возможны ошибки, при соблюдении аккуратности и организованности 90% из них поправимы или их можно избежать без ущерба качеству окончательного изделия. Работа со стеклопластиком может быть грязной, но она совершенно точно не требует каких-либо особых умений - необходима лишь некоторая предварительная информированность.

Полиэфирные смолы могут отверждаться путем введения катализатора, который обеспечивает выделение тепла внутри смолы, либо путем применения внешних источников тепловой энергии. Последний метод слишком дорог и труден в реализации для такого большого изделия, как корпус лодки. Поэтому, чтобы отправить нашу первую порцию смолы в свой последний путь, мы воспользуемся МЭК-пероксидом.

В большинстве случаев производитель смолы прилагает к ней небольшой график, по которому можно определить, сколько катализатора необходимо добавить в смолу в зависимости от окружающей температуры. По крайней мере вначале следуйте этим указаниям. По мере того как вы будете набираться опыта в работе со смолой и поймете зависимость отверждения от катализатора и температуры, вы наверняка сможете достаточно точно оценивать необходимое количество катализатора "на глаз".

Поскольку за ограниченное время можно выработать определенное количество смолы, катализатор вводится только в необходимый для выполнения части работы объем смолы. Если вы не можете определить этого количества, начните с литра или менее и в дальнейшем, если чувствуете в себе возможность с этим справиться, понемногу увеличивайте объем. Катализатор является крайне опасным веществом для органов зрения, поэтому при введении катализатора в смолу рекомендуется обязательно использовать средства защиты (хотя на производстве их можно наблюдать нечасто, при том что им об этом прекрасно известно).

Добавьте в смолу катализатор и тщательно размешайте его со смолой. Не стоит перемешивать смолу излишне энергично, т.к. при этом в нее попадает множество воздушных пузырьков, которые затем надо будет как-то изгнать из ламината. Небольшое их количество серьезной проблемы не представляет, поэтому не стоит слишком переживать по этому поводу. Перемешивать смолу следует около двух минут, чтобы гарантировать равномерное распределение катализатора (в противном случае отверждение будет неоднородным).

По истечение некоторого времени после перемешивания катализатора со смолой вам может показаться, как будто абсолютно ничего не происходит. Только не добавляйте при этом еще катализатора и не отвлекайтесь на перекуры и разговоры. Как только катализатор попал в смолу, ничто уже не может остановить ее отверждения.

Немного погодя смола с катализатором начнет менять свой цвет с голубоватого или розоватого (в зависимости от марки смолы оттенок может быть разным) на более мутный и коричневатый. Естественно, к моменту, когда это произойдет, большая часть замешанной смолы должна уже быть на изделии. Если вы еще не успели этого сделать, то емкость со смолой может начать слегка разогреваться. Это говорит о том, что идет экзотермическая реакция и надо поторопиться использовать смолу по назначению. Реакцию можно несколько замедлить, поместив емкость со смолой в ведро с холодной водой или льдом, в холодильник (в котором нет продуктов), либо вылив смолу в плоскую неглубокую посуду. Если ни одна из этих мер не принята, или смола не использована, вы заметите, как она начнет походить на плохо застывший в холодильнике желатиновый десерт.

Время, прошедшее с момента введения катализатора до этого желеобразного состояния, называется временем жизнеспособности смолы или временем, в течение которого смола может быть использована. Время жизнеспособности смолы, как мы уже ранее говорили, зависит от ряда факторов, включающих количество катализатора, окружающую температуру, свежесть смолы и т.п. "Нормальная" (если можно так выразиться) жизнеспособность смолы может составлять 15-60 минут, но чаще рабочий диапазон лежит в промежутке 30-45 минут. На практике возможна ситуация, когда вам хотелось бы, чтобы смола встала за 15 минут и менее, но следует иметь в виду, что при таком ускоренном отверждении смола может получить чрезмерную усадку и разогрев и большинство окажется просто не в состоянии работать со смолой подобными темпами.

Термин "время жизнеспособности" имеет родственное отношение к "времени желатинизации". Разница между ними в том, что время желатинизации соответствует времени в вашем распоряжении, в течение которого можно работать со смолой после ее нанесения на поверхность, т.к. при распределении смолы по большой площади ее температура автоматически падает. Именно поэтому время желатинизации смолы несколько превышает время жизнеспособности. Мораль этого повествования в том, что для минимизации отходов и увеличения времени работы со смолой смола должна быть нанесена на рабочую поверхность как можно скорее.

А теперь представим себе ситуацию, когда смола в емкости начала желатинизацию, а у вас нет возможности всю ее использовать. Как поступить при этом? Смолу следует выбросить! Если смола достигла этого состояния, далее ее использовать уже нельзя, но и просто выбрасывать в мусорное ведро ее также не следует. Почему? Может оказаться так, что выделяющейся при экзотермической реакции теплоты хватит для возникновения пожара. Как уже отмечалось ранее, смола в виде сконцентрированной массы разогревается значительно сильнее чем та же смола, но распределенная по поверхности и если масса этого концентрата достаточно большая, а окружающая температура высока, или катализатора слишком много - тогда есть все шансы для ее возгорания.Поэтому, когда вы выбрасываете рабочую смолу, которую не в состоянии использовать, распределяйте ее по большой площади, чтобы не дать возможности разогреться и делайте это а таком месте, где рядом нет горючих материалов.

На всем протяжении работы со смолой - от добавления катализатора и до превращения смолы в твердое состояние - катализацию, превращение в гель и отверждение можно контролировать по небольшим переменам в цвете смолы. Помните, что смолу не следует отверждать слишком быстро, т.к. это приведет к чрезмерной усадке изделия, деформациям, концентрациям напряжений и усложнит съем с болвана. Но главное - не забывайте обязательно вводить катализатор в каждую очередную порцию смолы.

Если это возможно, работайте при оптимальной температуре. Хотя формовать стеклопластик можно и при температурах ниже +15 С и выше +40 С, диапазон +20-30 градусов является идеальным, при условии что этому не сопутствует прямой солнечный свет или дождь.

Когда смола нанесена на рабочую поверхность, распределена по ней и начинает желатинизацию - не следует далее ее "беспокоить" до самой полимеризации (существуют исключения из правила, о которых мы поговорим в следующих главах). Под временем полимеризации мы понимаем время, необходимое смоле для превращения в достаточно твердое состояние, чтобы с ней можно было проводить дальнейшие работы.

При том, что отверждение смолы в сильной степени зависит от температуры, в среднем оно занимает 1-3 часа. Приемлем и несколько больший период, при условии что не существует риска резкого повышения влажности (ливень, туман и т.п.) в непосредственной близости, что может отрицательно сказаться на свойствах смолы и стеклопластика.

Хотим заметить, что время полимеризации вовсе не означает полного отверждения смолы, этот процесс занимает гораздо дольшее время - возможно, несколько дней. В течение всего этого периода стеклопластиковая конструкция сохраняет некоторую степень гибкости и если проектная форма конечного изделия имеет значение (как в случае корпуса лодки), необходимо принять соответствующие меры для избежания деформации до приобретения им необходимой жесткости. Либо обеспечить эту жесткость установкой соответствующих конструктивных элементов до извлечения из матрицы или снятия с болвана. Стеклопластиковое изделие будет продолжать отверждение и набирать прочность достаточно длительное время после своего изготовления. Указать точные сроки этого процесса невозможно, однако неделя и более представляется обычным делом.

Как определить - а сколько времени займет отверждение смолы в вашем случае? Есть ли способ оценить, в достаточной ли оно степени и каково его качество? В условиях производства для этих целей часто используется измеритель твердости поверхности BARCOL, им можно проверять степень полимеризации смолы после укладки каждого из слоев. Если вдруг вы располагаете подобным прибором, примите к сведению, что показание в 40 единиц является стандартным значением. Другой тест, при помощи которого определяют степень отверждения смолы - реакция на ацетон. Этот тест по силам выполнить каждому. На поверхность застывшей смолы выливается небольшое количество ацетона и начинает растираться до полного его испарения. Если поверхность после этого становится мягкой или липкой - отверждение смолы неполное (хотя твердости может быть и достаточно для ведения дальнейших работ). Как правило, состояние отверждения видно без этого и потребность в подобных пробах в любительской практике возникает редко.

Теперь, когда вам известно, что происходит со смолой при введении в нее катализатора и как с ней работать - давайте поговорим о том, как с ней обращаться в смысле безопасности. Для начала следует знать, что реально и достоверно никому не известно, какие опасности влечет за собой продолжительная работа с пролиэфирной смолой. В основном это объясняется тем, что период ее применения не настолько велик, чтобы в полной мере оценить наносимый здоровью ущерб. Однако мы совершенно точно знаем, что работа с полиэфирной смолой не ведет к продлеванию жизни и что многие из ее компонентов крайне опасны, если обращаться с ними без надлежащего уважения и осторожности.

К примеру, стирол (основной компонент смолы и составляющая раствора воска) раздражает глаза и органы дыхания при концентрации в 400 ppm (частиц на миллион) и более, а концентрация в 10 000 ppm может оказаться смертельной. Однако на практике концентрация паров стирола (запах, который вы ощущаете при вдыхании "аромата" смолы) редко превышает 200 ppm. При более высоких концентрациях пары стирола вызывают анестетический и наркотический эффект (как будто вы слегка пьяны). Если подобная передозировка произойдет, пострадавшего следует вывести из опасной зоны в хорошо проветриваемое место, при необходимости использовать кислородную маску и искусственное дыхание, следить за тем, чтобы ему не было холодно (но и не жарко).

Как уже говорилось, при работе со смолой и в особенности с катализатором, МЭК-пероксидом, крайне важна защита для глаз. Если они попадут в глаза, их следует немедленно промыть большим количеством воды в течение 15 минут и немедленно обратиться за врачебной помощью. Это особенно важно, если имел место контакт с одним катализатором. Это вещество вызывает тяжелые ожоги кожи и может привести к необратимой потере зрения, поэтому следует избегать его попадания в глаза и на слизистые оболочки. При попадании внутрь следует дать пострадавшему большое количество воды или молока, немедленно обратиться за врачебной помощью, сообщив медикам название вещества. Детей и прочих лиц, не знакомых с полиэфирными смолами, нельзя вообще подпускать к ним, в особенности без присмотра.

Если смола попала на одежду (тем более в большом количестве) - одежду, вне всякого сомнения, можно выбросить. Впитавшую смолу одежду надо немедленно снять, а участок на теле, куда она попала, промыть водой с мылом. Выпускается большой ассортимент чистящих средств для работы с полиэфирными смолами, их также можно применять вместо мыла.

При проливании смолы на землю или пол убедитесь в том, что рядом отсутствуют любые источники воспламенения (им может быть даже водонагреватель или иной бытовой прибор). Обеспечьте вентиляцию, помня о том, что пары стирола тяжелее воздуха и оседают вниз. Соберите пролитую смолу в емкость лопаткой или засыпав предварительно каким-либо инертным материалом типа песка или вермикулита. Пропавшая смола выбрасывается в закрытый несгораемый контейнер, а место, где она была разлита, моется раствором фосфата натрия в воде. Смола, катализатор и восковой раствор являются горючими жидкостями и при обращении с ними надо избегать источников нагрева, открытого пламени и курения. Не держите катализатор в местах, где температура может превышать +40 С и не разбавляйте МЭК-пероксид ацетоном. Его также нельзя пересылать авиапочтой, т.к. он классифицируется как "органический пероксид" и запрещен к транспортировке на борту коммерческих авиалиний. МЭК-пероксид окисляет многие металлы, включая сталь, медь и латунь.

Если возгорание все-таки случится, не пытайтесь гасить пламя водой. Тушите его теми же средствами, которые применяются для горящего масла или бензина, т.е. пенными, углекислотными и порошковыми огнетушителями или песком. Учтите, что в условиях закрытых контейнеров и повышенной температуры стирол полимеризуется очень быстро, поэтому во избежание их повреждения держите источники тепла подальше.

Не подвергайте катализаторы воздействию любых видов нагрева или солнечного света. Категорически запрещается разбавлять их ацетоном, т.к. это может привести к взрыву. При нанесении полиэфирной смолы краскопультом он должен быть заземлен, а все его детали со следами износа подлежат замене до начала работы. Все оборудование для распыления смолы должно иметь взрывозащищенное исполнение.

И напоследок - работая с полиэфирными смолами, соблюдайте осторожность и относитесь к ним с уважением, которого они заслуживают. Соблюдая это условие, вы минимизируете число возможных проблем.

А теперь представим себе ситуацию, когда смола в емкости начала желатинизацию, а у вас нет возможности всю ее использовать. Как поступить при этом?

Смолу следует выбросить! Если смола достигла этого состояния, далее ее использовать уже нельзя, но и просто выбрасывать в мусорное ведро ее также не следует. Почему? Может оказаться так, что выделяющейся при экзотермической реакции теплоты хватит для возникновения пожара. Как уже отмечалось ранее, смола в виде сконцентрированной массы разогревается значительно сильнее чем та же смола, но распределенная по поверхности и если масса этого концентрата достаточно большая, а окружающая температура высока, или катализатора слишком много - тогда есть все шансы для ее возгорания.Поэтому, когда вы выбрасываете рабочую смолу, которую не в состоянии использовать, распределяйте ее по большой площади, чтобы не дать возможности разогреться и делайте это а таком месте, где рядом нет горючих материалов.

Могут отверждаться путем введения катализатора, который обеспечивает выделение тепла внутри смолы, либо путем применения внешних источников тепловой энергии. Последний метод слишком дорог и труден в реализации для такого большого изделия, как корпус лодки. Поэтому, чтобы отправить нашу первую порцию смолы в свой последний путь, мы воспользуемся МЭК-пероксидом.

В большинстве случаев производитель смолы прилагает к ней небольшой график, по которому можно определить, сколько катализатора необходимо добавить в смолу в зависимости от окружающей температуры. По крайней мере, вначале следуйте этим указаниям. По мере того как вы будете набираться опыта в работе со смолой и поймете зависимость отверждения от катализатора и температуры, вы наверняка сможете достаточно точно оценивать необходимое количество катализатора "на глаз".

Поскольку за ограниченное время можно выработать определенное количество смолы, катализатор вводится только в необходимый для выполнения части работы объем смолы. Если вы не можете определить этого количества, начните с литра или менее и в дальнейшем, если чувствуете в себе возможность с этим справиться, понемногу увеличивайте объем. Катализатор является крайне опасным веществом для органов зрения, поэтому при введении катализатора в смолу рекомендуется обязательно использовать средства защиты (хотя на производстве их можно наблюдать нечасто, при том, что им об этом прекрасно известно).

По истечении некоторого времени после перемешивания катализатора со смолой вам может показаться, как будто абсолютно ничего не происходит. Только не добавляйте при этом еще катализатора и не отвлекайтесь на перекуры и разговоры. Как только катализатор попал в смолу, ничто уже не может остановить ее отерждения.

А теперь представим себе ситуацию, когда смола в емкости начала желатинизацию, а у вас нет возможности всю ее использовать. Как поступить при этом? Смолу следует выбросить! Если смола достигла этого состояния, далее ее использовать уже нельзя, но и просто выбрасывать в мусорное ведро ее также не следует. Почему? Может оказаться так, что выделяющейся при экзотермической реакции теплоты хватит для возникновения пожара. Как уже отмечалось ранее, смола в виде сконцентрированной массы разогревается значительно сильнее, чем та же смола, но распределенная по поверхности и если масса этого концентрата достаточно большая, а окружающая температура высока, или катализатора слишком много - тогда есть все шансы для ее возгорания. Поэтому, когда вы выбрасываете рабочую смолу, которую не в состоянии использовать, распределяйте ее по большой площади, чтобы не дать возможности разогреться и делайте это в таком месте, где рядом нет горючих материалов.

Хотим заметить, что время полимеризации вовсе не означает полного отверждения смолы, этот процесс занимает гораздо дольшее время - возможно, несколько дней. В течение всего этого периода сохраняет некоторую степень гибкости и если проектная форма конечного изделия имеет значение (как в случае корпуса лодки), необходимо принять соответствующие меры для избежания деформации до приобретения им необходимой жесткости. Либо обеспечить эту жесткость установкой соответствующих конструктивных элементов до извлечения из матрицы или снятия с болвана. будет продолжать отверждение и набирать прочность достаточно длительное время после своего изготовления. Указать точные сроки этого процесса невозможно, однако неделя и более представляется обычным делом.

Источник : Fiberglass Boatbuilding For Amateurs, Glen-L Marine Designs, 1982