Эпоксидные смолы и компаунды

отделка карбоном +своими руками

Основными материалами для изготовления карбона являются эпоксидные компаунды и углеродное полотно.

Технология производства карбоновых изделий основана на технологических особенностях полиэфирных и эпоксидных смол, которые еще ошибочно называют компаундами. Компаундами правильнее назвать смесь смолы с отвердителем и наполнителем, потому что «компаундирование» — это смешивание.

Такие смеси — компаунды бывают холодного отверждения и горячего, что определяется видом отвердителя. Суть процесса отверждения заключается в преобразовании молекулы смолы с реакционноспособными эпоксидными группами (= С — С =) в макромолекулу при реакции с аминами, ангидридами органических кислот, фенолформальдегидными смолами, содержащимися в отвердителях. При введении отвердителей эпоксидные смолы переходят из жидко-вязкого состояния олигомеров в твердое неплавкое и нерастворимое состояние полимеров- полиэпоксидов. То есть молекулы эпоксидной смолы сшиваются и приобретают сетчатую структуру.

Теплостойкость отвержденных компаундов 150… 250 °С.

Наибольшее распространение получили компаунды холодного отверждения, как наиболее простые в использовании. Но они имеют ряд недостатков, которые приводят в дальнейшем к растрескиванию, расслаиванию, пожелтению изготовленных из них деталей автомобиля.

Это обусловлено их низкой стойкостью к воздействию ультрафиолета, высоких температур. Этого можно избежать, если покрыть поверхность лаком, краской и добавив наполнитель. Изделие получится более тяжелым, но зато и более прочным. Для изготовления карбона применяются методы с использованием всех видов компаундов, что определяется размерами детали, навыками и оснасткой.

Достоинства эпоксидных смол и компаундов

Эпоксидные смолы для карбона и компаунды на их основе являются популярным и оптимальным связующим для волокнистых армирующих материалов. И для этого у них есть широкий спектр потребительских и технологических достоинств:

  • Отличная адгезия к большинству армирующих материалов, наполнителей и подложек;
  • Большой выбор марок эпоксидных смол и отверждающих агентов с разнообразными техническими параметрами, что позволяет получить после отверждения материалы с широким спектром свойств;
  • Химическая реакция между эпоксидными смолами и отвердителями протекает без выделения воды и летучих веществ — процесс контролируем и безопасен (необходимо учитывать количество тепла в некоторых рецептурах).
  • Усадка при отверждении ниже, чем с использованием фенолформальдегидных или полиэфирных смол, и ее величину легко регулировать применением различных наполнителей;
  • Современные модификации эпоксидных смол дают возможность выбрать марку с определенной температурой, скоростью и временем отверждения, что очень важно при массовом производстве;
  • Отвержденные компаунды прекрасные диэлектрики с высоким объемным сопротивлением.
  • Они устойчивы к воздействию воды, высоких температур, кислот и щелочей.

Но изначально эпоксидные смолы применялись только в качестве универсальных клеев, заливки обмоток трансформаторов и двигателей, герметизации стыков электрических кабелей, при изготовлении моделей и форм.

При появлении углеродного полотна и с развитием композиционных материалов эпоксидные смолы нашли широкое применение при изготовлении углепластиков. Поэтому наряду с использованием эпоксидных компаундов в качестве клеев они находят применение при получении слоистых пластиков и волокнисто-намоточных композитов в электронной, химической, автомобильной промышленности и при изготовлении спортивного инвентаря.

Компаунды холодного отверждения

«Холодные» технологии требуют продолжительной подготовки оснастки и дополнительного оборудования для вакуумных процессов удаления воздуха из смеси. Этот метод трудоемок и пригоден для мелкосерийного производства деталей определенного сечения. Все компоненты необходимо тщательно перемешивать и строго дозировать.

Отверждение происходит при комнатной температуре или при нагреве до 70-80 С. Все, что выше, относится к компаундам горячего отверждения.

Компаунды горячего отверждения

Эпоксидные смолы горячего отверждения прочнее, но при комнатной температуре полимеризация идет очень медленно. Это свойство используется при изготовлении препрегов — заготовок для формования. Они представляют листы карбона, в которых смола с отвердителем в жидком виде нанесены на углеполотно, а реакция отверждения практически не идет при комнатной температуре и запускается при нагреве.

Такие заготовки могут храниться от нескольких часов до нескольких недель, в зависимости от марки смолы и назначения.

Непосредственно при изготовлении детали нагретый компаунд становится жидким и растекается, заполняя весь объем рабочей формы и процесс полимеризации ускоряется.

Каждая марка смолы имеет собственные температурные и временные режимы отверждения. Поэтому при выборе необходимо обращать внимание на эти параметры и возможности своего оборудования.

Рекомендации по выбору смолы и приготовлению компаунда

При выборе смолы целесообразно ориентироваться на размеры, условия эксплуатации готового изделия и свой опыт.

1. «Медленные» смолы применяют для крупногабаритных изделий и если работы проводятся при высоких температурах, а также при малом опыте, чтобы успеть расправить все складки ткани и аккуратно выложить пропитанную смолой углеткань до момента начала полимеризации. Необходимо помнить, что повышение температуры ускоряет полимеризацию любого компаунда. Чем выше температура в помещении, тем медленнее должна быть смола. В холодном помещении можно использовать «быстрые» смолы.

2. Если готовое изделие будет эксплуатироваться на улице, необходимо выбирать смолы с уф-фильтрами и устойчивые к высоким температурам. То есть обязательно обращать внимание на рабочие технические характеристики. Можно при универсальной смоле использовать лаки с защитными свойствами.

3. Качество затвердевшего компаунда определяется не только его техническими и потребительскими характеристиками, но и точностью дозировки и тщательностью перемешивания всех компонентов.

Потребительские характеристики готового изделия можно менять подбором отвердителей различных марок.

Попытки ускорить или замедлить время полимеризации самостоятельным изменением пропорций чреваты ухудшением характеристик готового компаунда. Увеличенная дозировка отвердителя ускорит затвердевание, но охрупчит готовое изделие, и прочность будет ниже. Если отвердителя меньше нормативного, смесь может вообще не затвердеть.

Перемешивать все компоненты смеси необходимо не меньше минуты.

4. Так как смола относится к термореактивным веществам, при полимеризации выделяется экзотермическое тепло. Проходит химическая реакция. И чем быстрее проходит реакция, тем больше выделяется тепла. Поэтому при работе необходимо соблюдать меры предосторожности: не касаться руками, не вдыхать пары, не использовать воспламеняемые материалы.

Время, пока смесь остается в жидком состоянии, называется временем жизни. Промежуток времени от жидкого состояния до твердого — время гелеобразования. Промежуток времени от полного смешивания до полного затвердевания — время полимеризации.

В стадии начального затвердевания (материал упругий, а при нажатии ногтем остается след) может наноситься  следующий слой ткани и смолы, потому что в этот момент новый слой соединяется с предыдущим в одно целое, еще идет химическая реакция. Если упустить этот момент, в дальнейшем нанесение слоев возможно только при тщательной шлифовке и полировке поверхности. Соединение будет идти уже за счет капиллярного эффекта. Иначе может происходить расслаивание.

Извлекать готовое изделие можно только после полного затвердевания. Но окончательный набор прочности будет идти еще на протяжении месяца.

Таким образом, время гелеобразования необходимо знать, чтобы рассчитать время смешивания компаунда и нанесения слоев. А время полимеризации определяет выдержку и момент извлечения изделия из матрицы. Производители предлагают отвердители различных марок, которыми можно корректировать время полимеризации.

Чтобы не ошибиться при самостоятельном подборе всех компонетов смеси, лучше приобретать смолу и отвердитель в наборах, обращая внимание на время полимеризации готовой смеси.

Зачастую производители при описании смол общего и специального назначения указывают рекомендуемый способ применения — ручное формование, намотка, напыление и область применения — для углепластиков, для стеклопластиков, автотюнинга, декоративных панелей и пр.

Наполнители

наполнители для карбона

Для повышения плотности и загущения смолы используются различные наполнители, после тщательного перемешивания смолы и отвердителя.

Это могут быть хлопковые волкна, рубленое стекловолокно и стеклянные сферы, рубленое и молотое углеволокно, металлическая пудра, тальк. Точной дозировки обычно не требуется и тут поле для ваших экспериментов. Густые смеси используются для заполнения зазоров и моделирования формы.

Специальные добавки

Для придания особых свойств, таких как устойчивость к ультрафиолету, к высоким и низким температурам, окрашивания применяются специальные добавки.

Излишки смолы легко удаляются ацетоном. Это пригодится. Если вы испачкали руки. Но лучше работать в перчатках.

Главным производителем углеполотна на сегодняшний день является Тайвань. Стеклоткань (стекломат) дешевле и ее используют для изготовления стеклопластика или прослаивают слои ею углепластика. Если вас пытаются убедить, что из стеклоткани можно изготовить карбон — не верьте. Это просто будет другой материал по цене карбона.

Итак, при выборе компаунда для карбона важными параметрами являются следующие:

  • Соотношение смола:отвердитель,
  • Вязкость смеси по Брукфильду при 22 °С,
  • Жизнеспособность при 22 °С,
  • Время гелеобразования,
  • Время полного отверждения,
  • Прочность при растяжении,
  • Прочность при статическом изгибе,
  • Теплостойкость.
  • Оптимальное время отверждения — 24 часа при 22-24 °С.

Если опыта мало, можно сделать пробную смесь-тест, чтобы определить время начала гелеобразования для фактических температуры и влажности в помещении.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.