Эпоксидная смола: вещество, где рождается сшитый полиэтилен

Эпоксидная смола: вещество, где рождается сшитый полиэтилен

Эпоксидная смола с момента изобретения была широко адаптирована к применению с волокнистыми полимерными композитами. Теперь эпоксидные клеи продают в магазинах, а смола эпоксидная применяется как связующее под теплый пол из сшитого полиэтилена или как связующее для структуры столешниц. Область внедрения эпоксидной смолы неуклонно расширяется.

Эпоксидная смола: обзорный момент

Появлением новых рецептов эпоксидных смол, предназначенных под применение в производстве самых разных продуктов, уже не удивить. Развитие химии в этом направлении осуществляется с космической скоростью.

Вот лишь некоторые из тех новых продуктов, чья структура выстроена на эпоксидной смоле:

  •     клеи общего назначения;
  •     связующее цементов и растворов;
  •     жесткие пены и нескользкие покрытия;
  •     обработчики песчаных поверхностей на бурении нефтяных скважин;
  •     промышленные покрытия;
  •     инкапсулирующие и герметизирующие среды;
  •     армированные волокном полимеры.

Для армированных волокном полимеров вещество является своего рода матрицей эффективного удержания волокна на месте его размещения.

Эпоксидная смола совместима со всеми популярными армирующими волокнами, включая стекловолокно, углеродное волокно, арамид, базальт.

Пол из эпоксидной смолы
Пол наливной из эпоксидной смолы являет собой настоящее произведение искусства. Море красок и безграничная прочность скрываются пол лаковым покрытием

Ширится ряд продуктов, создаваемых на армированных волокном эпоксидных смолах по разным технологиям:

  •     обмотки электродвигателей,
  •     сосуды, работающие под давлением, трубы,
  •     сшитый полиэтилен для теплого пола,
  •     ракетные корпуса,
  •     оборудование для отдыха.

Пултрузия (протяжка)

  •     изоляторы,
  •     стрелочные валы.

Прессование

  •    части самолетов,
  •    лыжи, сноуборды, скейтборды,
  •    печатные платы в электронике.

Предварительный прогрев и автоклав

  •     аэрокосмические компоненты,
  •     велосипедные рамы,
  •     хоккейные клюшки.

Вакуумная инфузия

Очевидный факт: существует много композитных изделий класса FRP (Fiber Reinforced Plastic), приготовленных на базе эпоксидной смолы.

Выше упоминалась лишь небольшая часть продуктов, что обычно изготавливаются с этим веществом в условиях конкретных технологий.

Мостовое полотно из композитов
Это мостовое полотно — оно практически полностью создано из композитных материалов, которые в свою очередь построены на основе эпоксида

Примечательно: вещество одной структуры не пригодно к использованию одновременно со всеми отмеченными технологиями. Можно сказать, эпоксиды настроены для желаемого их применения в конкретном процессе производства.

Например, выражено вязкие эпоксидные смолы, в процессах прессования и формования, застывают при тепловой активации, тогда как инфузионная смола твердеет в нормальной окружающей среде, имея более низкую вязкость.

Если сравнивать с термореактивными, термопластичными смолами, эпоксидам присущи очевидные преимущества по свойствам:

  •     низкая степень усадки;
  •     выраженная влагостойкость;
  •     химическая стойкость;
  •     электроизоляция;
  •     прочность механическая и усталостная;
  •     прочность на удар;
  •     продолжительный срок хранения.

Химическая составляющая эпоксидных смол

Эпоксиды представляют собой термореактивные полимерные смолы, где молекула смолы содержит одну или несколько эпоксидных групп.

Краски на основе эпоксида
Эти краски получены благодаря применению термореактивных полимерных красящих порошков. Что включено в состав этих порошков догадаться нетрудно

Химия может быть скорректирована с целью улучшения молекулярной массы или вязкости, как того требует конечный результат. Существует два основных типа эпоксидных смол:

  1. Глицидилэпокси.
  2. Неглицидил.

Глицид-эпоксидные смолы могут быть дополнительно определены как:

  1. Глицидиламин.
  2. Глицидиловый эфир.
  3. Глицидиловый эфир полиоксинафтилена.

Неглицидиловые эпоксидные смолы представляют собой либо алифатические, либо циклоалифатические смолы.

Одна из наиболее распространенных глицидиловых эпоксидных смол создается с использованием бисфенола-А и синтезируется в реакции с эпихлоргидрином.

Другой, часто используемый тип эпоксидной кислоты, известен как эпоксидная смола на основе новолака.

Бисфенол-А вредное вещество
Несколько лет назад Бисфенол-А признали веществом, оказывающим вредное влияние на здоровье человека. Изменило ли это ситуацию на рынке эпоксидов

Эпоксидные смолы твердеют с добавлением вещества, которое обычно называют отвердителем. Одним из широко распространенных типов отвердителей является амин.

В отличие от полиэфирных или виниловых сложноэфирных смол, где процесс твердения достигается небольшим (1-3%) добавлением катализатора, эпоксидные смолы обычно требуют добавления отвердителя при гораздо более высоком соотношении смолы к отвердителю, часто 1: 1 или 2: 1.

Как уже упоминалось, свойства эпоксидной смолы могут быть изменены и модифицированы в соответствии с желаемой потребностью. Эпоксидная смола может быть «настроена» при помощи добавления термопластичных полимеров.

Химия полиэфирной и виниловой эфирной смолы

Химическая основа полиэфирных и виниловых эфирных полимерных смол получена из нефти. Полиэфиры состоят из трех типов соединений:

  1. Дикарбоновые кислоты.
  2. Гликоли.
  3. Мономеры / Разбавители.

Полимеры винилового эфира содержат в основном:

  1. Диэпоксиды.
  2. Монокарбоновую кислоту.
  3. Мономеры / Разбавители.

Полиэфирная смола изготавливается при высокой температуре. Дикарбоновые кислоты и гликоли реагируют и образуют полимерную цепь.

Когда кислота и гликоль реагируют одновременно, образуется сложный эфир. Эффект известен как реакция этерификации.

Реакция этерификации формула
Реакция этерификации руками химиков. Или как получают на практике сложные эфиры, используемые под производство полипропиленов, путём химических формул

Кислоты и гликоли нагревают вместе в течение длительного времени (14-24 часа) при температуре до 220 градусов по Цельсию

Виниловые эфиры и сшитый полиэтилен

Виниловые эфиры образуются в результате реакции между диэпоксидами и ненасыщенными монокарбоновыми кислотами. Процесс создания полимеров с виниловым эфиром занимает меньше времени (8-14 часов) при более низкой температуре — до 115 градусов по Цельсию.

Как виниловые сложные эфиры, так и сложные полиэфиры в сыром виде представляют собой твердые куски. Чтобы превратить полимер в жидкую форму, пригодную для производства, добавляется мономер. Наиболее распространенным мономером является стирол.

Тёплый пол из сшитого полиэтилена
Так выглядит тёплый пол из сшитого полиэтилена. Имеется в виду полиэтиленовая труба теплого пола, уложенная змеевиком по всей площади помещения

Как только в жидком состоянии полимерной смолы появляется пероксидный инициатор (катализатор), создаётся химическая реакция, которая сшивает молекулы полимера.

Так получают сшитый полиэтилен. Полиэфирная или виниловая смола становится твердой и надолго остаётся в таком виде даже при нагревании до высоких температур.

Полиэфирная и виниловая сложноэфирная смола, при условии армирования структурным волокном, таким как стекловолокно, образуют прочный композиционный материал. Эта комбинация помогает создавать долговечные продукты, используемые в повседневной жизни.

Сшитый полиэтилен для теплого пола

Этот материал рекомендуют для устройства теплого пола многие специалисты-строители. Профессионалы строительной индустрии видят поперечно-сшитый полиэтилен трубами PE-X.

Высокой степенью плотности и надёжности характеризуются трубы PE-X, что делает их приоритетным материалом в деле устройства тёплых полов.

Труба сшитый полиэтилен PE-Xc
Структура трубы из сшитого полиэтилена модификации PE-Xc: 1 — слой PEX; 2 — слой клея; 3 — кислородный барьер; 4 — слой клея; 5 — слой PEX

Трубопроводы, что применяются в схемах тёплых полов, должны иметь защиту от коррозии – кислородный барьер. Поэтому изделия PE-X и аналогичные им покрыты слоем этиленвинила, который обеспечивает эффективную защиту.

Трубы для устройства теплых полов

Промышленностью изготавливаются PE-X трубы нескольких видов, с точки зрения применения к ним способов химической сшивки:

  • PE-Xa,
  • PE-Xb,
  • PE-Xс.

Модификация трубы PE-Xc считается более предпочтительной в экологическом смысле. То есть именно этот вид труб из сшитого полиэтилена рекомендуется применять на устройстве домашних тёплых полов.

Модификация труб PE-Xc имеет коэффициент теплопроводности 0,32 Вт/м2. Эксплуатируется труба в условиях рабочего давления до 7 атм. при Т=90ºС либо до 11 атм. при Т=70ºС.

Заявленный срок долговечности труб на основе сшитого полиэтилена – 50 лет.  Практика применения подобных изделий на протяжении 30 лет в домах Италии, Франции, Германии и Соединённых Штатов Америки показала достойные результаты. Так что есть все основания для использования этого материала на устройстве теплого пола.

Монтаж теплых полов из сшитого полиэтилена

Теплый пол на основе сшитого полиэтилена укладывается просто. Для производства работ требуется относительно немного времени. Как правило, используется классическая схема укладки, подобная этой:

Сшитый полиэтилен схема теплого пола
Схема теплого пола из сшитого полиэтилена: 1 — демпферная лента; 2 — плёнка; 3 — полистирольная плита; 4 — арматурная сетка; 5 — сшитый полиэтилен (труба); 6 — стяжка; 7 — покрытие

Процесс устройства теплого пола из сшитого полиэтилена следующий:

  1. Помещение разграничивается на несколько участков, количество которых определяется площадью и геометрией помещения.
  2. Основание зачищается и накрывается теплоизолятором. Периметр помещения проклеивают демпферной лентой.
  3. Поверх тепловой изоляции накладывается пленка полиэтилена – гидроизолятор. Следом на плёнку укладывают полистирольную плиту (толщина 40-200 мм, плотность 35-40 кг/м3).
  4. На полистирольную плиту кладут арматурную сетку 150х150х4 – основание для закрепления трубопровода теплого пола. На сетке размещают трубу (Pex-B) теплого пола и закрепляют пластиковыми хомутами через каждые 150-200 мм.
  5. Делают стяжку цементно-песчаным раствором либо пескобетоном М-300. Подготавливая раствор под стяжку, рекомендуется добавить пластификатор. С помощью этого препарата улучшаются свойства цементно-песчаных растворов.
  6. После полного отвердения стяжки положить напольное покрытие, пригодное для эксплуатации в составе конструкции теплых полов.

Труба Pex-B из сшитого полиэтилена является наглядным примером свойств эпоксидной смолы, которые позволяют делать полиэтиленовые трубы для скрытой прокладки.

Температурный рабочий диапазон таких труб имеет верхнюю границу 95ºС, а предельная температура трубы из сшитого полиэтилена допускается до 120ºС. Рабочее давление – 10 атм.

Как разложить тёплый пол из сшитого полиэтилена

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *