Поиск и устранение недостатков в эпоксидных системах.

Глава 1.

Производство качественных эпоксидных покрытий требует обширных знаний во многих областях знаний, в том числе:

• — Выбор сырья (смолы, модификаторы, отвердители, пигменты, добавки, растворители и т. д.)
• — Стехиометрия и соотношение смеси;
• — Химия и катализ взаимодействия компонентов;
• — Реология;
• — Формирование пленки;
• — Адгезия;
• — Коррозия.

Производство эпоксидных компонентов

Производители эпоксидной смолы четко понимают эти факторы. Если это не учитывать, то не получиться произвести высокоэффективные системы. Однако опыт показывает, что многие детали в производстве эпоксидных смол не до конца понятны, даже опытным заводчикам. Если эти детали не до конца понятны производителю, то возникающие проблемы не будут диагностированы и как результат неправильно решены.

Эпоксидные смолы бисфенола А.

Самым распространенным химическим материалом является диглицидиловый эфир бисфенола А (ВРА). На рынке он занимает более 97% всех эпоксидных материалов, произведенных в мире. Смолы ВРА добавляются практически во все эпоксидные покрытия. Они представляют собой универсальные компоненты, которые применяются в широком диапазоне покрытий для следующих секторов промышленности:

• — Аэрокосмическая;
• — Автомобильная;
• — Химически стойки системы для резервуаров;
• — Покрытия для нефтеперерабатывающих и химических заводов;
• — Покрытия для морской отрасли;
• — Покрытия для трубопроводов нефти и газа;
• — Покрытия для коммерческого транспорта;

ВРА эпоксидные смолы получают путем смешивания бисфенола А и эпихлоргидрина. Происходит реакция, называемая «глицидирование».

Жидкое — твердое.

Описанная выше эпоксидная смола ВРА представляет собой кристалическое твердое вещество с температурой плавления 42 ° C. (Таким же образом, низкокристаллические эпоксидные смолы бисфенола F могут кристаллизоваться при температуре плавления кристаллов  около 80-85 ° C.). При этом эта субстанция может быть в жидком состоянии при комнатной температуре. Таким образом, затвердевание непредсказуемо. Это может произойти через несколько дней, месяцев или лет. Термодинамически стабильная форма представляет собой кристаллическое тело. Кристаллизация происходит в температурном диапазоне между температурой стеклования смолы (в диапазоне от -20 до -10 ° C) до температуры плавления (42 ° C). Хранение при низких температурах или цикличность температуры, по-видимому, увеличивает вероятность кристаллизации. Кристаллизация является обратимой, и кристаллизованный образец можно нагревать выше температуры плавления 42 ° С для расплавления кристаллов и возврата образца в жидкое состояние.

Кристаллизация может появится на поздних стадиях производства в эпоксидных материалах. Это нужно учитывать, потому что материал может пройти контроль качества и кристаллы не будут обнаружены. Тем не менее, они могут образоваться через некоторое время, что приведет к неприемлемому снижению качества покрытия.

Снижение вязкости смолы обычно увеличивает склонность к кристаллизации. Причиной служит добавление реактивных разбавителей и растворителей, что обычно делается при приготовлении готовой смеси. Считается, что снижение вязкости увеличивает подвижность молекул смолы, усиливая их способность образовывать кристаллы.

Частицы пигмента и наполнителя также могут быть причиной для образования кристаллизации. Очевидно, что пигменты являются важными компонентами эпоксидных покрытий.

Эпоксидные смолы с более низким эквивалентным весом имеют большую склонность к кристаллизации, чем жидкие смолы более высокого качества. Считается, что олигомеры с более высокой молекулярной массой в смолах и с более высоким эквивалентным весом разрушают кристаллические структуры и предотвращают кристаллизацию.

Пример кристаллизации эпоксидной смолы.

Компания   Helios  разрабатывает высококачественные, двухкомпонентные эпоксидные покрытия, такие как   Helios 2K E-ZP.   Первоначально эпоксидные покрытия производились с жидкой эпоксидной смолой (n ≈0,12). Производители поняли, что они могут достичь более низкой вязкости и снижения содержания летучих органических соединений, перейдя на одну из жидких смол с низкой вязкостью. Изменение технологии было выполнено, однако производители не знали об этой проблеме кристаллизации. В начале эта технология производства была успешная в течение некоторого времени, но затем столкнулись с партией, которая образовывала кристаллы. Они были идентифицированы как эпоксидные кристаллы. Повторная обработка эпоксидной смолы может потенциально устранить кристаллы, но восстановление большой партии будет проблематичным и дорогостоящим.