Хочу сказать слово в защиту полиэфирного связующего. Конечно, в среднем свойства эпоксидов выше полиэфиров, но…. Во первых, химики не стоят на месте и постепенно те свойства полиэфиров, которые раньше мешали, сегодня с успехом устраняются, а некоторые недостатки превращаются в преимущества (например отвод стирола с рабочего места упрощается т.к. он тяжелее воздуха и оседает у пола, а эмиссия стирола после перемешивания прекращается с образованием защитной пленки из парафина после добавления в смолу его коллоидного раствора. Эти смолы имеют обозначение LSE (смолы с пониженной эмиссией стирола). Усадка значительно уменьшается путем добавления тригидрата алюминия АТН, который при выделении экзотермического тепла разлагается с выделением воды, которая к тому же улучшает термостойкость смолы.
Разумеется, среди полиэфирных смол есть обычные (ортофталиевые, изофталиевые, дициклопентадиеновые) с пониженными свойствами, которые идут на изготовление огромного количества рядовых изделий. Но! Надо помнить, что технологические свойства полиэфирных смол (особенно удобство формования) гораздо предпочтительнее, чем у эпоксидных за счет возможности программирования ускорителями времени начала гелеобразования. У эпоксидных смол процесс полимеризации начинается с самого начала и загущение смолы приводит к тому, что на определенном этапе пропитка наполнителя становится невозможной. К тому же время отверждения у эпоксидок обычно гораздо больше, что не дает возможности изготавливать большие детали методом открытого формования. Даже при загущении (тиксотропии) смолы аэросилами происходит стекание смолы с вертикальных стенок и к тому же значительно снижаются физико-механические свойства.
Все недостатки полиэфирных смол, о которых так много говорят композитчики со стажем, основаны на старых знаниях. Сегодня во всем мире 80% всех композитов производится на базе полиэфирных смол. И традиционные недостатки полиэфира, такие как эмиссия стирола, усадка, слабая адгезия и др. сегодня решены. Более того, весь мир сегодня активно переходит к закрытым технологиям, что полностью исключает выброс стирола и улучшает качество композита за счет уплотнения давлением (вакуумом). Кроме этого существует такой процесс термообработки полиэфирных смол как «постотверждение», который позволяет связать непрореагировавший стирол в сополимер, что увеличивает физико-механические и химстойкие свойства на 25[ch247]30 %, снимает внутренние напряжения (коробление) и устраняет запах стирола.
К тому же ошибочно принято считать, что полиэфиры вреднее эпоксидов. Основано это на том, что стирол легко ощущается, но вред от аминов эпоксидных отвердителей гораздо больше. Кто-то скажет, что у эпоксидов появились «безвредные» отвердители с разным временем отверждения. Да химики работают. Но, качество смол при этом значительно ухудшается (т.к. % этих отвердителей доходит до 50) да и не для всех изделий годится темный цвет смолы (например, для пропитки декоративного карбона и кевлара), т.к. эти отвердители имеют черный цвет.
Общеизвестно также, что эпоксиды плохо переносят ультрафиолет и со временем мутнеют и деструктируют. Для полиэфиров ультрафиолет является дополнительным катализатором, что просто ускоряет полимеризацию и не позволяет работать разведенной смолой под прямым солнечным светом. Стойкость же к ультрафиолету у полиэфиров выше. Все яхты, которые эксплуатируются в жарких регионах имеют декоративное гелькоатное покрытие на базе винилэфирных смол. Эпоксидные смолы требуют защиты специальными красками, толщина слоя которых гораздо меньше гелькоатного покрытия (0,1[ch247]0,2 и 0,5[ch247]0,8 мм). Цена этих красок и стоимость нанесения гораздо выше полиэфирных компонентов. К тому же, гелькоат и смола силового ламината являются очень прочным химическим соединением, тогда как любая краска держится только за счет своих адгезионных свойств и требует квалифицированной подготовки поверхности и специалистов. Да и качество покраски все равно будет хуже, чем полированная поверхность гелькоата, которая полностью копирует качество матрицы.
Из представленной таблицы видно, что свойства эпоксидной смолы ЭД-20, которая является основной частью многих эпоксидных компаундов, соизмеримы со свойствами одной из современных винилэфирных смол Atlac-590. Путем введения в полиэфирные смолы различных модифицирующих добавок можно получать различные свойства, тем самым, приближаясь, а иногда и превышая качества эпоксидов.
И ещё. Стоимость отечественных эпоксидных смол (от простых до модифицированных) – от 140 до 300 руб./кг. Зарубежные аналоги стоят гораздо больше. В тех же пределах и стоимость отвердителей. А соотношение смолы и отвердителя от 10:1 до 1:1.
Стоимость полиэфирных смол от 75 до 170 руб./кг. Катализатор стоит 120[ch247]130 руб/кг, но его необходимо всего 1[ch247]2%. Стоимость гелькоата от 140 до 240 руб/кг. При толщине слоя 0,5 мм на 1 м2 уйдет 0,5.кг. (т.к. плотность гелькоата около 1г/см2.) Т.е., стоимость 1 м2 гелькоатного покрытия составит от 70 до 120 рублей (цена зависит от качества, типа смолы и цвета). Уверен, что подготовить поверхность и качественно нанести на изделие хорошую (дорогую) краску будет стоить гораздо дороже.
Что касается армирования, то для эпоксидных смол используют, в основном, стеклоткани конструкционные, т.е. с активными аппретами. Для полиэфирных технологий сегодня производится огромный ассортимент стекломатериалов от стекломатов до мультиаксиальных тканей и спецматериалов с микросферами и 3 D материалы (Parabeam 3D Glass fabric).
Условно можно считать, что для эпоксидов и полиэфиров используются одни и те же стекломатериалы, хотя стеклоткани (которые в основном используются для эпоксидов) всегда были дороже нетканых материалов, которые часто используются в полиэфирных технологиях. Но так как все зависит от конструкции, то и стоимость стекломатериалов для обоих связующих будем считать примерно одинаковыми.
Получаем, что стоимость 1 кг основных компонентов силового ламината (без учета декоративного покрытия и армирования) в среднем:
• Для эпоксидов = 220 рублей,
• Для полиэфиров = 190 рублей.
На остальных этапах композиты на базе полиэфирных связующих будут только выигрывать в цене в сравнении с композитами на базе эпоксидных связующих.
Предложенная информация не означает, что применение полиэфиров лучше эпоксидов. В каждом конкретном случае необходимо учитывать много факторов (цена, условия работы, технологичность, скорость и качество изготовления, организация безопасного производства и мн. другое). Цель моего выхода на форум - помочь молодым и энергичным производителям лучше разбираться в современных композиционных материалах.
Если кто-то захочет со мной общаться, предупреждаю, что готов делиться знаниями без полемики. Отвечать буду тем, кто не нарушает правила регистрации на форуме, т. е. на чистом русском языке, без сокращений и умничания. На хамство и ненормативную лексику не отвечаю.
Сравнительные характеристики эпоксидных и полиэфирных смол в отвержденном состоянии.
№
п/п Наименование смолы Прочность при растяжении/Модуль
Мпа Прочность
при изгибе/Модуль
Мпа Прочность
На сжатие
Мпа Тепло-
стойкость,
0С Твердость Ударная прочность,
кДж/м2 Усадка,
%. Водо-
поглощение
1. ЭД-20
( отверд.ЭТАЛ-45)
Без стеклонаполнения 70 / 3500 120 / 3400 130 110
(по Мартенсу)
20
По Бринелю 15 0,5 0,03
(не указана Т0С и способ)
Со стеклонаполнением Нет данных - - - - - - -
2. Atlac-590 винилэфирная смола на основе новолака.
Без стеклонаполнения. 90 / 3500 155 / 3600 До 410 140
(Начало тепл. Деформации) 45
По Барколю 13 1,7 1,0
(при 230С)
Со стеклонаполнением
(34% стекломата) 111 / 8600 208 / 8000 155 0,8[ch247]1,2
Разумеется, среди полиэфирных смол есть обычные (ортофталиевые, изофталиевые, дициклопентадиеновые) с пониженными свойствами, которые идут на изготовление огромного количества рядовых изделий. Но! Надо помнить, что технологические свойства полиэфирных смол (особенно удобство формования) гораздо предпочтительнее, чем у эпоксидных за счет возможности программирования ускорителями времени начала гелеобразования. У эпоксидных смол процесс полимеризации начинается с самого начала и загущение смолы приводит к тому, что на определенном этапе пропитка наполнителя становится невозможной. К тому же время отверждения у эпоксидок обычно гораздо больше, что не дает возможности изготавливать большие детали методом открытого формования. Даже при загущении (тиксотропии) смолы аэросилами происходит стекание смолы с вертикальных стенок и к тому же значительно снижаются физико-механические свойства.
Все недостатки полиэфирных смол, о которых так много говорят композитчики со стажем, основаны на старых знаниях. Сегодня во всем мире 80% всех композитов производится на базе полиэфирных смол. И традиционные недостатки полиэфира, такие как эмиссия стирола, усадка, слабая адгезия и др. сегодня решены. Более того, весь мир сегодня активно переходит к закрытым технологиям, что полностью исключает выброс стирола и улучшает качество композита за счет уплотнения давлением (вакуумом). Кроме этого существует такой процесс термообработки полиэфирных смол как «постотверждение», который позволяет связать непрореагировавший стирол в сополимер, что увеличивает физико-механические и химстойкие свойства на 25[ch247]30 %, снимает внутренние напряжения (коробление) и устраняет запах стирола.
К тому же ошибочно принято считать, что полиэфиры вреднее эпоксидов. Основано это на том, что стирол легко ощущается, но вред от аминов эпоксидных отвердителей гораздо больше. Кто-то скажет, что у эпоксидов появились «безвредные» отвердители с разным временем отверждения. Да химики работают. Но, качество смол при этом значительно ухудшается (т.к. % этих отвердителей доходит до 50) да и не для всех изделий годится темный цвет смолы (например, для пропитки декоративного карбона и кевлара), т.к. эти отвердители имеют черный цвет.
Общеизвестно также, что эпоксиды плохо переносят ультрафиолет и со временем мутнеют и деструктируют. Для полиэфиров ультрафиолет является дополнительным катализатором, что просто ускоряет полимеризацию и не позволяет работать разведенной смолой под прямым солнечным светом. Стойкость же к ультрафиолету у полиэфиров выше. Все яхты, которые эксплуатируются в жарких регионах имеют декоративное гелькоатное покрытие на базе винилэфирных смол. Эпоксидные смолы требуют защиты специальными красками, толщина слоя которых гораздо меньше гелькоатного покрытия (0,1[ch247]0,2 и 0,5[ch247]0,8 мм). Цена этих красок и стоимость нанесения гораздо выше полиэфирных компонентов. К тому же, гелькоат и смола силового ламината являются очень прочным химическим соединением, тогда как любая краска держится только за счет своих адгезионных свойств и требует квалифицированной подготовки поверхности и специалистов. Да и качество покраски все равно будет хуже, чем полированная поверхность гелькоата, которая полностью копирует качество матрицы.
Из представленной таблицы видно, что свойства эпоксидной смолы ЭД-20, которая является основной частью многих эпоксидных компаундов, соизмеримы со свойствами одной из современных винилэфирных смол Atlac-590. Путем введения в полиэфирные смолы различных модифицирующих добавок можно получать различные свойства, тем самым, приближаясь, а иногда и превышая качества эпоксидов.
И ещё. Стоимость отечественных эпоксидных смол (от простых до модифицированных) – от 140 до 300 руб./кг. Зарубежные аналоги стоят гораздо больше. В тех же пределах и стоимость отвердителей. А соотношение смолы и отвердителя от 10:1 до 1:1.
Стоимость полиэфирных смол от 75 до 170 руб./кг. Катализатор стоит 120[ch247]130 руб/кг, но его необходимо всего 1[ch247]2%. Стоимость гелькоата от 140 до 240 руб/кг. При толщине слоя 0,5 мм на 1 м2 уйдет 0,5.кг. (т.к. плотность гелькоата около 1г/см2.) Т.е., стоимость 1 м2 гелькоатного покрытия составит от 70 до 120 рублей (цена зависит от качества, типа смолы и цвета). Уверен, что подготовить поверхность и качественно нанести на изделие хорошую (дорогую) краску будет стоить гораздо дороже.
Что касается армирования, то для эпоксидных смол используют, в основном, стеклоткани конструкционные, т.е. с активными аппретами. Для полиэфирных технологий сегодня производится огромный ассортимент стекломатериалов от стекломатов до мультиаксиальных тканей и спецматериалов с микросферами и 3 D материалы (Parabeam 3D Glass fabric).
Условно можно считать, что для эпоксидов и полиэфиров используются одни и те же стекломатериалы, хотя стеклоткани (которые в основном используются для эпоксидов) всегда были дороже нетканых материалов, которые часто используются в полиэфирных технологиях. Но так как все зависит от конструкции, то и стоимость стекломатериалов для обоих связующих будем считать примерно одинаковыми.
Получаем, что стоимость 1 кг основных компонентов силового ламината (без учета декоративного покрытия и армирования) в среднем:
• Для эпоксидов = 220 рублей,
• Для полиэфиров = 190 рублей.
На остальных этапах композиты на базе полиэфирных связующих будут только выигрывать в цене в сравнении с композитами на базе эпоксидных связующих.
Предложенная информация не означает, что применение полиэфиров лучше эпоксидов. В каждом конкретном случае необходимо учитывать много факторов (цена, условия работы, технологичность, скорость и качество изготовления, организация безопасного производства и мн. другое). Цель моего выхода на форум - помочь молодым и энергичным производителям лучше разбираться в современных композиционных материалах.
Если кто-то захочет со мной общаться, предупреждаю, что готов делиться знаниями без полемики. Отвечать буду тем, кто не нарушает правила регистрации на форуме, т. е. на чистом русском языке, без сокращений и умничания. На хамство и ненормативную лексику не отвечаю.
Сравнительные характеристики эпоксидных и полиэфирных смол в отвержденном состоянии.
№
п/п Наименование смолы Прочность при растяжении/Модуль
Мпа Прочность
при изгибе/Модуль
Мпа Прочность
На сжатие
Мпа Тепло-
стойкость,
0С Твердость Ударная прочность,
кДж/м2 Усадка,
%. Водо-
поглощение
1. ЭД-20
( отверд.ЭТАЛ-45)
Без стеклонаполнения 70 / 3500 120 / 3400 130 110
(по Мартенсу)
20
По Бринелю 15 0,5 0,03
(не указана Т0С и способ)
Со стеклонаполнением Нет данных - - - - - - -
2. Atlac-590 винилэфирная смола на основе новолака.
Без стеклонаполнения. 90 / 3500 155 / 3600 До 410 140
(Начало тепл. Деформации) 45
По Барколю 13 1,7 1,0
(при 230С)
Со стеклонаполнением
(34% стекломата) 111 / 8600 208 / 8000 155 0,8[ch247]1,2
На форуме есть люди, пока не очень хорошо ориентирующиеся в вопросах применения композитов в авиации. Пожалуйста, не морочьте им голову. Жизнь дороже, чем эфемерная разница в стоимости эпоксидных и полиэфирных компаундов.
