Перегляд вихідного коду сторінки Епоксидні смоли

[[Файл:2-part epoxy adhesive in cartridge.jpg|міні|праворуч|200пкс|Двокомпонентна система (епоксид і затверджувач смоли в картриджах, обладнаних змішувачем)]]
[[Файл:FiveMinEpoxy.jpg|міні|праворуч|200пкс|Шприц «5 хвилин» поліепоксидної смоли, який містить окремі відсіки для кожного з двох компонентів]]

'''Епокси́дні смо́ли''' (також '''поліепокси́дні смо́ли'''&nbsp;— коректніша назва)&nbsp;— загальний термін на позначення [[синтетичні смоли|синтетичних]] [[термореактивний пластик|термореактивних смол]], що являють собою [[Пластмаса|пластикові маси]] (композиції) [[епоксид]]у. Зазвичай їх [[полімеризація]] відбувається після додавання отверджувача з утворенням [[кополімери|кополімеру]]. При цьому маса необоротно твердне за рахунок [[зшитий полімер|зшивання]] молекулярних ланцюжків, і тому стає неплавкою і нерозчинною.

== Застосування ==
Поліепоксидні смоли&nbsp;— це універсальні [[синтетичні продукти]], вироби на основі яких характеризуються непоганими захисними, [[Адгезія|адгезійними]], фізико-механічними та [[Діелектрики|діелектричними]] властивостями.<ref>Братичак М. М., Базиляк Л. І., Братичак Мих. Мих. Вивчення будови пероксидних похідних епоксидних смол методами ІЧ- та ПМР-спектроскопії // Укр. хім. журнал.&nbsp;— 2003.&nbsp;— Т.69, №&nbsp;5.&nbsp;— С. 55-60.</ref> Тому такі сполуки використовують для створення захисних покриттів, [[клеї]]в, [[герметик]]ів, заливних компаундів, лакофарбових виробів, армованих пластиків.<ref>Червінський Т. І., Братичак&nbsp;М.&nbsp;М. Вивчення реакції хімічної модифікації діанової епоксидної смоли ЕД-20 гідропероксидом трет-бутилу в присутності 18-краун-6 // Вісник Нац. ун-ту «Львівська політехніка». Хімія, технологія речовин та їх застосування.&nbsp;— 2003.&nbsp;— №&nbsp;488.&nbsp;— С. 356–359.</ref><ref name="Краля">В.&nbsp;О.&nbsp;Краля, О.&nbsp;М.&nbsp;Джоган, О.&nbsp;П.&nbsp;Костенко [http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/vnau/2012_1/3-2.pdf Модифікація зв'язуючого ЕДТ-69Н для покращення механічних характеристик пластиків]{{Недоступне посилання|date=липень 2019 |bot=InternetArchiveBot }} // [http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/vnau/ Вісник Національного авіаційного університету. Науковий журнал]{{Недоступне посилання|date=травень 2019 |bot=InternetArchiveBot }}.&nbsp;— [http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/vnau/2012_1/index.html 1(50)-2012]{{Недоступне посилання|date=травень 2019 |bot=InternetArchiveBot }}</ref> Серед властивостей поліепоксидних смол&nbsp;— значна [[адгезія]] до металевої основи, технологічність під час формування у вигляді покриттів на довговимірних поверхнях складного профілю.<ref name="Букетов">А.&nbsp;В.&nbsp;Букетов
[http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/nn/2002_2009/statti/vup17/05.pdf Основи формуванні і застосування захисних полімерних покриттів]{{Недоступне посилання|date=липень 2019 |bot=InternetArchiveBot }} // [http://archive.nbuv.gov.ua/portal/natural/nn/ Наукові нотатки. Збірник наукових праць]{{Недоступне посилання|date=липень 2019 |bot=InternetArchiveBot }}</ref>

На основі поліепоксидних смол виготовляють [[композитні матеріали]], які мають високу ремонтоздатність за рахунок неодноразового відновлення
поверхонь деталей композитами, що використовують, як покриття.<ref name="Букетов" />

У ряді випадків поліепоксидні смоли використовують для створення найбільш відповідальних виробів.<ref name="Краля" />

Питома міцність і питома жорсткість багатьох епоксидних композитів у декілька разів перевищують відповідні показники найкращих сортів [[Сталь|сталі]] і [[титан (хімічний елемент)|титан]]у, що дозволяє ефективно використовувати їх в тих галузях техніки, в яких важливе значення має маса конструкції: авіаційній, ракетній, космічній, транспортній.<ref name="Краля" />

В цілях ремонту автомобілів широке застосування знаходять поширені діанові епоксидні смоли ЕД-20 і ЕД-16 з [[дибутилфталат]]ом як [[пластифікатор]]ом, хоча такі композиції не є найкращими.<ref name="Мотовилин">Автомобильные материалы: Справочник.&nbsp;— 3-е изд., перераб. и доп. / Г.&nbsp;В.&nbsp;Мотовилин, М.&nbsp;А.&nbsp;Масино, О.&nbsp;М.&nbsp;Суворов,&nbsp;— М. : Транспорт, 1989.&nbsp;— 464 с.&nbsp;— ISBN 5-277-00458-0. {{ref-ru}}</ref>

На основі епоксидної і [[амінова смола|амінової смол]] виготовляються двокомпонентні клеї-шпаклівки (епоксиамінні композити), які в просторіччі називають «Швидка сталь». До продажу поступають у вигляді «ковбасок», від яких достатньо відламати необхідну кількість продукту, розім'яти мокрими руками до однорідного стану і, відчувши, що суміш злегка розігрілася, зкористатись нею за призначенням. Через 15 хвилин маса починає затвердівати, а через годину її вже можна обробляти&nbsp;— в тому числі і [[напилок|напилком]], свердлити.

Характеризуються доброю адгезією до металів і гірських порід; у гірничій справі застосовуються в технологіях ізоляції припливу пластових вод, кріплення привибійних зон.

=== Переваги ===
Переваги епоксидних смол, які роблять їх незамінними зв'язуючими для високоміцних композитів: низька лінійна усадка (менше 2%); відсутність низькомолекулярних продуктів отвердження; висока адгезія, яка перевищує адгезію більшості інших смол (висока адгезія пов'язана з порівняно високою полярністю і здатністю епоксидних груп до хімічної взаємодії з поверхнею багатьох матеріалів); можливість отримання епоксидних смол у різному фізичному стані&nbsp;— від твердих до низьков'язких, що дозволяє використовувати різноманітні технологічні прийоми; високі механічні показники, що перевищують показники інших сітчастих полімерів; високі електричні характеристики в широкому температурному інтервалі; можливість отримання монолітних виробів і конструкцій; водо- і хімічна стійкість.<ref>Чернин&nbsp;И.&nbsp;З. Эпоксидные полимеры и композиции / И.&nbsp;З.&nbsp;Чернин, Ф.&nbsp;М.&nbsp;Смехов, Ю.&nbsp;В.&nbsp;Жердев.&nbsp;— М. : Химия, 1982.&nbsp;— 232 с. {{ref-ru}}</ref>

=== Недоліки ===
До недоліків епоксидних зв'язуючих можна віднести їх високу вартість і [[токсичність]].<ref name="Краля" />

== Модифікування ==
Для покращення деяких експлуатаційних показників виробів на основі поліепоксидних смол, а також з метою здешевлення таких виробів епоксиди модифікують як низькомолекулярними сполуками, так і [[полімер]]ами.

Модифіковані епоксидні смоли поєднують в собі низку властивостей, притаманних таким сполукам. Щоб досягти потрібних властивостей, необхідно, щоб всі складові полімерної суміші, до складу яких входять модифіковані епоксидні смоли, були між собою хімічно зв'язаними.<ref>Братичак М. М., Шищак О. В., Носова Н. Г., Братичак Мих. Мих., Червінський Т.&nbsp;І.&nbsp;Структурування епокси-олігомерних сумішей у присутності (3-амінопропіл) триетоксисилану. // Укр. хім. журнал.&nbsp;— 2007.&nbsp;— Т.73, №&nbsp;4. -С. 121–126</ref>

З метою сумісності епоксидних смол з ненасиченими полімерами ([[олігомер]]ами), [[епоксиди]] модифікують [[гідропероксид]]ами.<ref>Firdous Habib and Madhu Bajpai. UV Curable Heat Resistant Epoxy Acrylate Coatings // Chemistry and Chemical Technology.&nbsp;— 2010. т- Vol.4, №&nbsp;3.&nbsp;— P.205-216</ref> Синтезовані при цьому сполуки містять у своїй структурі фрагменти пероксиду й епоксидні групи.<ref>Братичак М. М., Червінський Т. І., Гагін М. Б., Гевусь О. І., Кінаш&nbsp;Н.&nbsp;І. Хімічна модифікація епоксидних смол гідропероксидами в присутності каталітичної системи 18-краун-6+ZnCl2 // Укр. хім. журнал.&nbsp;— 2005.&nbsp;— Т.71, №&nbsp;5.&nbsp;— С. 50—54</ref><ref>Братичак М. М., Носова Н. Г., Червінський&nbsp;Т.&nbsp;І. Модифікація поверхні скла епоксиолігомерними сумішами, які містять пероксидну похідну епоксидної смоли ЕД-20 // Доповіді НАН України.&nbsp;— 2006.&nbsp;— №&nbsp;9.&nbsp;— С. 140–145.</ref> Це дає можливість використовувати їх як активні додатки полімерних сумішей на основі промислових діанових епоксидних смол і олігоестеракрилатів.<ref>Братичак М. М., Кутень О. І., Гагін&nbsp;М.&nbsp;Б. Формування зшитих структур на основі епоксиполімерних композицій // Укр. хім. журнал.&nbsp;— 2005.&nbsp;— Т.71, №&nbsp;6.&nbsp;— С. 124–127.</ref> Структурування епоксиолігоестерних сумішей, що містять як активний додаток модифікований гідропероксидом епоксидний олігомер, відбувається за участю як епоксидних, так і пероксидних груп.<ref>Братичак М. М., Червінський Т. І., Гагін М. Б., Намєснік Я., Кропідловська А. Структурування епокси-олігоестерних сумішей в присутності пероксидної похідної епоксидної смоли ЕД-20 // Укр. хім. журнал.&nbsp;— 2006.&nbsp;— Т.72, №&nbsp;5.&nbsp;— С. 58—63.</ref> Це дає змогу підвищувати як твердість виробів, так і вміст у них [[гель]]-[[Фракція (хімія)|фракції]].

[[Фосфати]], [[оксид алюмінію]], [[гідроксид алюмінію]] та [[Магній|магнію]], модифіковані [[диметилфосфіт]]ом застосовують для підвищення вогнестійкості епоксиамінних композицій (але вони мають низьку міцність).

Для зменшення крихкості епоксидні смоли пластифікують або модифікують складними ефірами, низькомолекулярними смолами, полісульфідами і іншими з'єднаннями. В практиці виготовлення композицій застосовують [[пластифікатори]]: [[дибутилфталат]] і деякі смоли. Введення великої кількості пластифікаторів призводить до зниження теплостійкості композиції, зменшенні міцності на вигин, зниженні електричних характеристик. Кількість вмісту пластифікаторів коливається в межах 5—30% по відношенню до олігомера.<ref name="Мотовилин" />

За допомогою [[наповнювач]]ів, які вводять композицію, можна підвищувати [[теплопровідність]], зменшувати усадку, збільшувати механічну міцність, змінити [[коефіцієнт тертя]] і [[електропровідність]] матеріалу. З цією метою як наповнювач застосовують порошкоподібні, тонкоподрібнені (із [[Сталь|сталі]], [[чавун]]у, [[Алюміній|алюмінію]], [[графіт]]у, [[тальк]]у, [[Слюда|слюди]], [[Нітрид бору|нітриду бору]], [[дисульфід молібдену|дисульфіду молібдену]], [[двоокис кремнію]] і ін.) і волокнисті матеріали ([[скловолокно]], [[вуглецеве волокно]], [[бавовняні тканини]]).

== Отверджувачі-каталізатори ==
Отверджувачі бувають гарячого і холодного отвердіння.<ref name="Мотовилин" /> Більш реакційноздатними, ніж ПЕПА, є отверджувачі АФ-2 і УП-583, які отверджують композиції при температурах близьких до 0&nbsp;°C, а також на вологих поверхнях і під водою.<ref name="Мотовилин" /> Отверджувачем і пластифікатором одночасно є низькомолекулярні поліамідні смоли Л-18, Л-19, Л-20.

{| border="3" cellpadding="1" cellspacing="0" align="center"
|+Властивості отверджувачів (холодного отверджування) епоксидних смол, які застосовують при ремонті автомобілів:<ref name="Мотовилин" />
|-
|-
! style="background:#FFFFF0;" | Показник !!style="background:#FFFFF0;" | [[Гексаметилендіамін]] !!style="background:#FFFFF0;" | [[Поліетиленполіамін]] !!style="background:#FFFFF0;" | АФ-2 !! style="background:#FFFFF0;" |УП-583
|-
| Зовнішній вигляд || Кристалічна маса || [[Гліцерин]]оподібна темнозабарвлена рідина ||colspan=4| В'язка темнозабарвлена рідина
|-
| [[Брутто-формула|Емпірична формула]] || С<sub>6</sub>Н<sub>6</sub>N<sub>12</sub> || — || colspan=4| Продукт конденсації:
|-
|  colspan=3| || [[формальдегід]]а і [[фенол]]а з {{iw|етилендіамін|етилендіаміном|ru|Этилендиамин}} || формальдегіда і фенола з [[диетилентриамін]]ом
|-
| Стехіометричний коефіцієнт || 0,68 || 0,60—0,65 || 0,76 || 0,80
|-
| Формула для виявлення кількості затвердника в масових частинах на 100 частин смоли || (0,65÷0,75)К<sup>*</sup> || (0,65÷0,70)К для ПЕПА і ГІПХ || (1,3÷1,4)К || (0,65÷0,75)К
|-
| colspan=5| К<sup>*</sup>&nbsp;— кількість епоксидних груп в процентах (для ЕД-22 К = 23,5%, для ЕД-20 К = 22%, для ЕД-16 К = 18%, для ЕД-14 К = 15,9%.
|}

Затвердником суміші може слугувати [[поліетиленполіамін]].

Аліфатичні аміни:
* етилендіамін;
* діетилентріамін;
* триетилентетрамін;
* Ізофорондіамін.

З ароматичних амінів&nbsp;— метилендіанілін.

[[Алюмофосфат]] можна використовувати як модифікатор і отвердник епоксиамінних композитів і як отверджувач епоксидних олігомерів.<ref>Лєбєдєв Є. В., Шандрук М. І., Зінченко О. В. та ін. // Композиційні полімерні матеріали.&nbsp;— 2002.&nbsp;— 24, №&nbsp;1.&nbsp;— С.33—35</ref>

== Товарні продукти ==
{{Узагальнити|Цей розділ|дата=січень 2022}}
* Діанова ЕД-20&nbsp;— промислова епоксидна смола. Характеризується молекулярною масою (Mn) 390 г/моль та епоксидним числом (е.ч.) 20,0%.
*Декоративні епоксидні смоли Epoksar - в залежності від виду використовуються у Resin Art, виробництві стільниць, біжутерії, наливних підлогах, різноманітних виробах ручної роботи та ін.

== Здоров'я та безпека ==
Епоксидні смоли деякою мірою [[мутаген]]ні, а в певних компонентів деяких смол виявлена й [[канцероген]]ність<ref name=Mollenhauer_1993/><ref name=Glauert_1999/>. Припускають, що ці властивості може проявляти й саме [[епоксиди|епоксидне кільце]], оскільки воно здатне зв'язуватись з багатьма сполуками, в тому числі [[ДНК]]<ref name=Ringo_1982/>. Деякі смоли в деяких людей спричиняють алергію. Найчастіше спостережуваний шкідливий вплив епоксидних смол — подразнення покровів тіла<ref name=Borgstedt_1988/>. Ці смоли належать до основних причин появи [[професійні хвороби|професійного]] алергічного контактного [[дерматит]]у<ref name=Henriks_Eckerman_2015/>. Можуть спричиняти [[сенсибілізація (фізіологія)|сенсибілізацію]] шкіри. В ролі отверджувачів епоксидних смол найчастіше використовують [[аміни]], які теж проявляють значну токсичність та подразнюючу дію<ref name=Borgstedt_1988/><ref name=Glauert_1999/><ref name=wolverinecoatings/>. Те ж стосується інших поширених отверджувачів&nbsp;— кислотних [[ангідриди|ангідридів]]. Токсичність епоксидних смол загалом тим вище, чим менша в'язкість та молекулярна маса<ref name=Mollenhauer_1993/><ref name=Ringo_1982/><ref name=wolverinecoatings/>.

Для роботи з епоксидними смолами необхідна добра [[вентиляція]] та рукавички, що не пропускають рідини. При забрудненні смолою рукавички слід викидати (компоненти смол часто здатні проникати крізь тонкий пластик). Не можна допускати потрапляння рідкої смоли чи отверджувача на шкіру або в очі, а також вдихання їхніх випарів<ref name=Mollenhauer_1993/><ref name=Ringo_1982/><ref name=Borgstedt_1988/><ref name=wolverinecoatings/>. Застиглі смоли практично інертні й не проявляють жодної токсичності, якщо у них не залишилось непрореагованих мономерів. Однак невелика кількість мономерів зазвичай залишається (хоча її можна зменшити нагріванням) і при довгому контакті зі шкірою (або при потраплянні пилу смоли в легені) може спричинити подразнення<ref name=Mollenhauer_1993/><ref name=Borgstedt_1988/>.

== Примітки ==
{{reflist|refs=
<ref name=Borgstedt_1988>{{книга-ру
 |часть = Toxicity, Hazards, and Safe Handling
 |заглавие=Epoxy Resins: Chemistry and Technology
 |ссылка часть = https://books.google.com/books?id=1XlaDwAAQBAJ&pg=PA310
 |автор = Borgstedt H. H., Hine C. H.
 |год = 1988
 |издание = 2
 |isbn = 9781351449953
 |ответственный = ed. by C. A. May
 |pages = 1173—1202
 |doi = 10.1201/9780203756713-15
 |издательство=
}}</ref>
<ref name=Henriks_Eckerman_2015>{{cite journal
 |title=Testing Penetration of Epoxy Resin and Diamine Hardeners through Protective Glove and Clothing Materials
 |author=Henriks-Eckerman M.-L., Mäkelä E. A., Suuronen K.
 |date=2015
 |journal=Annals of Occupational Hygiene
 |volume=59
 |issue=8
 |pages=1034–1043
 |doi=10.1093/annhyg/mev040
 |pmid=26130079
 |url=https://academic.oup.com/annweh/article-pdf/59/8/1034/6671809/mev040.pdf
}}</ref>
<ref name=Glauert_1999>{{книга-ру
 |часть = Embedding in epoxy resins
 |заглавие=Biological Specimen Preparation for Transmission Electron Microscopy
 |ссылка часть = https://books.google.com/books?id=K1kABAAAQBAJ&pg=PA175
 |автор = Glauert A. M., Lewis P. R.
 |год = 1999
 |издание = 
 |isbn = 9781400865024
 |ответственный = 
 |pages = 1173—1202
 |doi = 10.1515/9781400865024.175
 |издательство=Princeton University Press
}}</ref>
<ref name=Mollenhauer_1993>{{cite journal
 |title=Artifacts caused by dehydration and epoxy embedding in transmission electron microscopy
 |author=Mollenhauer H. H.
 |date=1993
 |journal=Microscopy Research and Technique
 |volume=26
 |issue=6
 |pages=496—512
 |doi=10.1002/jemt.1070260604
 |pmid=8305727
}}</ref>
<ref name=Ringo_1982>{{cite journal
 |title=Epoxy resins are mutagenic: implications for electron microscopists
 |author=Ringo D. L., Brennan E. F., Cota-Robles E. H.
 |date=1982
 |journal=Journal of Ultrastructure Research
 |volume=80
 |issue=3
 |pages=280-287
 |doi=10.1016/s0022-5320(82)80041-5
 |pmid=6752439
}}</ref>
<ref name=wolverinecoatings>{{cite web
 |url=http://www.wolverinecoatings.com/TIB/Safe_Handling_of_Epoxy_Resin_Systems-TIB.pdf
 |title=Technical Information Bulletin (TIB): Safe Handling of Epoxy Resin Systems
 |publisher=Wolverine Coatings Corporation
 |accessdate=19 січня 2022
 |archive-date=18 січня 2022
 |archive-url=https://web.archive.org/web/20220118110110/http://www.wolverinecoatings.com/TIB/Safe_Handling_of_Epoxy_Resin_Systems-TIB.pdf
 }}</ref>
}}

== Див. також ==
* [[Полівініловий спирт]]
* [[Клейовий пістолет]]

== Література ==
* Пероксидні похідні епоксидних смол: Синтез, властивість, застосування / М.&nbsp;М.&nbsp;Братичак, М.&nbsp;М.&nbsp;Братичак; Нац. ун-т «Львів. політехніка».&nbsp;— Л. : Вид-во Нац. ун-ту «Львів. політехніка», 2003.&nbsp;— 234 c.

[[Категорія:Синтетичні смоли]]
[[Категорія:Смоли]]
[[Категорія:Органічні полімери]]

{{material-stub}}