Желатинизация эпоксидной смолы и её длительность

Желатинизация — этап застывания эпоксидной смолы, происходящего путём перехода эпоксидного состава из жидкого состояния в твёрдое через промежуточное гелеобразное состояние. Именно переход из жидкости в гель называется желатинизацией, которую также называют гелеобразованием. При этом смола теряет текучесть, становится более вязкой и липкой. В отличие от обратимого процесса кристаллизации эпоксидной смолы, желатинизация и последующее отверждение являются необратимыми химическими процессами. 

Интервал между смешиванием смолы и отвердителя и желатинизацией называют временем гелеобразования, а также рабочим временем. Все планируемые работы с эпоксидной смолой должны проводиться, пока не истекло время гелеобразования, а в идеале, их нужно завершить, пока не прошло 75% этого времени. После полного перехода смолы в гель изменить форму которую она приняла, то есть раскатать валиком или размазать кистью, невозможно. Однако покрытие легко повредить, например поцарапать ногтем. В желатинизированной эпоксидной смоле также, в отличие от полностью отвердевшей, присутствуют свободные реакционноспособные группы, поэтому поверх неё можно наносить новые слои смолы.

Время гелеобразования зависит, преимущественно, от двух факторов. Это исходная температура смеси и соотношение её площади и объёма. Нагретая смесь становится более жидкой. В жидком состоянии реакция полимеризации протекает быстрее и смола раньше переходит в состояние геля. Изменяя температуру смеси можно контролировать время гелеобразования и рабочее время охлаждённой смеси будет ощутимо более продолжительным, чем рабочее время той же смеси при 25°С.

Соотношение площади и объёма также имеет большое значение. Оно действует следующим образом. Допустим, 100 г смеси смолы и отвердителя при температуре 25°С в ёмкости превращаются в гель через 15 минут, а если ту же смесь распределить по поверхности 1 м2, желатинизация наступит более чем через час. Это происходит из-за того, что в ёмкости тепло, выделяющееся при полимеризации смолы, которая является экзотермическим процессом, остаётся в объёме смеси и стимулирует полимеризацию окружающих молекул. В тонком слое значительная часть этого тепла рассеивается и не вносит вклада в застывание состава.

Важно понимать, что нагревая смесь, мы одновременно влияем на её физические свойства (увеличиваем текучесть) и на скорость химической реакции (ускоряем желатинизацию). При этом смола, вошедшая в состояние геля тоже будет более пластичной, но свойства неполимеризованной смолы она уже утратит, не будет принимать нужную форму, пропитывать поверхности и т.д.

По мере полимеризации желатинизированная смола превращается в твёрдое тело. Когда она теряет липкость и не меняет форму при нагрузках, скорее всего 90 % реакционноспособных групп уже прореагировало. На этой стадии полимеризации изделие уже можно извлекать из формы, материал также способен выдержать шлифовку и нагрузки. Окончательное отвердевание потребует ещё несколько дней. Из-за того, что реакционноспособные группы исчерпаны, перед нанесением, в случае необходимости, нового слоя поверх застывшего, его надо предварительно отшлифовать.

Часто задают вопрос о длительности желатинизации. Дело в том, что в тексте ГОСТа, который в виде отрывков попадается на множестве сайтов при описании популярной смолы ЭД-20, указано время желатинизации не менее 8 часов, и это повторяется от источника к источнику, хотя любой специалист, хоть раз работавший с эпоксидной смолой, знает, что желатинизация ЭД-20 занимает 40-80 минут, в зависимости от температуры воздуха и рабочей смеси.

Это связано с тем, что по ГОСТу время желатинизации измеряется в ходе реакции с малеиновым ангидридом, который является медленным и неактивным отвердителем и в рабочей практике не применяется, а коммерческие отвердители работают намного быстрее. 

Назад в справочник 
В раздел "Эпоксидные смолы" 
В раздел "Нормативы и свойства"