Маркировка и сортность эпоксидных смол в контексте обустройства полимерных наливных покрытий

Эпоксидные смолы, точнее – эпоксидно-диановые (именно смолы, а не композиции из них; в дальнейшем мы будем назвать их просто эпоксидными смолами, так как это наиболее устоявшееся их название в строительном секторе) достаточно часто используются при обустройстве промежуточных (базовых) слоев систем полимерных бесшовных покрытий пола и плинтусов, в ремонтных составах, иногда – в грунтовках. Как правило, это смолы под маркировкой ЭД-20 (реже – ЭД-22, еще реже – ЭД-16) или их зарубежные аналоги. Но очень немногие знают, что это за маркировка. В данной статье мы постараемся устранить данный пробел.

Маркировка эпоксидных задается ГОСТом Р 56211-2014 «Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия.», разработанным Открытым акционерным обществом «Институт пластических масс имени Г.С.Петрова» (ОАО «Институт пластмасс») совместно с Объединением юридических лиц «Союз производителей композитов» и введенным в действе с 01 января 2016 года Приказом № 1500-ст Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 ноября 2014 года:

«3.2 В зависимости от физико-химических свойств устанавливаются следующие марки эпоксидно-диановых смол: ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14, ЭД-10, ЭД-8.

Обозначение марок складывается из блоков букв и цифр:

• первый блок - обозначение смол "ЭД" (Э - эпоксидная; Д - дифенилолпропановая);
  
  
• второй блок - цифры, соответствующие нижнему значению нормы по показателю «массовая доля эпоксидных групп».»

Эпоксидная смола – это олигомеры (олигомер - молекула в виде цепочки из небольшого числа одинаковых составных звеньев), содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространённые эпоксидные смолы - продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего - с Бисфенолом А. Смолы на основе Бисфенола А (другое его название - дифенилолпропан технический) называются эпоксидно-диановыми в честь русского химика А. П. Дианина, впервые получившего Бисфенол А в 1891 году.

В органической химии функциональная группа - это фрагмент в молекуле, который вызывает характерные химические реакции молекулы. Одна и та же функциональная группа будет подвергаться одинаковым или сходным химическим реакциям независимо от остального состава молекулы. Это позволяет систематически прогнозировать химические реакции и поведение химических соединений и разрабатывать химический синтез. Эпоксидная группа (одна из разновидностей таких функциональных групп) представляет собой циклический эфир (R−O−R’) с трехатомным кольцом.

Массовая доля химического элемента (группы) в веществе – это отношение массы атомов определённого химического элемента (группы) к массе вещества.

Массовую долю эпоксидных групп вычисляют в соответствии с ГОСТом Р 56752-2015 (ИСО 3001:1999) «Смолы и соединения эпоксидные. Методы определения массовой доли эпоксидных групп и эпоксидного эквивалента.», подготовленным Открытым акционерным обществом «Институт пластмасс имени Г.С.Петрова» (ОАО «Институт пластмасс») на основе аутентичного перевода на русский язык стандарта ИСО 3001:1999 «Пластмассы. Эпоксидные соединения. Определение эпоксидного эквивалента.» (ISO 3001:1999 «Plastics - Epoxy compounds - Determination of epoxy equivalent»), который был выполнен ФГУП «СТАНДАРТИНФОРМ». ГОСТ Р 56752-2015 был введен в действие с 01 января 2017 года Приказом № 1954-ст Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 ноября 2015 года.

Если абстрагироваться от ГОСТов и химии, то цифры в маркировке - это эпоксидное число (достаточно часто встречающийся термин), которое показывает, какой объем или какая масса смолы приходится на долю эпоксидных групп. Что самое важное для практического применения - в молекуле эпоксидной смолы в реакцию с отвердителем вступают именно эпоксидные группы и знание о их доле в конкретной смоле принципиально важно для определения необходимого количества отвердителя.

Для эпоксидных смол, применяемых при обустройстве систем полимерных бесшовных покрытий пола массовая доля эпоксидных групп составляет (в соответствии с ГОСТом Р 56211-2014):

ЭД-22 – 22,1-23,6%;

ЭД-20 – 20,0-22,5%;

ЭД-16 – 16,0-18,0%.

Что из себя представляют вышеназванные смолы:

ЭД-16 – высоковязкая и самая прочная смола, при температуре ниже +10ºС она представляет собой твердое вещество, поэтому перед применением ее обычно подогревают или используют при достаточно высоких температурах основания и окружающей среды (причина, по которой она крайне редко используется при обустройстве напольных покрытий в Российской Федерации).

ЭД-20 – наиболее востребованная смола умеренной вязкости, обладающая достаточно универсальными характеристиками.

ЭД-22 – это смола, похожая на предыдущую, но с еще более меньшей вязкостью, наиболее удобная в применении, но и более дорогая.

Эпоксидные смолы, бывают высшего и первого сортов. В сфере обустройства бесшовных полимерных наливных полов (систем полимерных покрытий) важное значение имеет массовая доля летучих веществ в них (в первую очередь при очень существенных толщинах покрытия из-за возможной усадки; да и испарения влияют на организм человека во время работы со смолами до их полимеризации), их динамическая вязкость и желатинизация (желатинизация - этап полимеризации эпоксидной смолы, происходящего путём перехода эпоксидного состава при добавлении отвердителя из жидкого состояния в твёрдое через промежуточное гелеобразное состояние), которые отличаются при разных сортах. При этом сортность важна как при непосредственном использовании эпоксидных смол, так и при производстве из них эпоксидных композиций для обустройства полимерных покрытий пола, так как данные качественные показатели передаются композиции.

Относительно массовой доли летучих веществ - в эпоксидных смолах высшего сорта их в несколько раз меньше: в высшем сорте ЭД-22 их 0,1%, в первом – 0,4%; в высшем сорте ЭД-20 их 0,2%, в первом – 0,8%; в высшем сорте ЭД-16 их 0,2%, в первом – 0,4%.

Относительно динамической вязкости – диапазон значений данного показателя в эпоксидных смолах высшего сорта меньше (легче предугадать «поведение» смолы): в высшем сорте ЭД-22 она составляет 8-12 Па•с, в первом – 7-12 Па•с; в высшем сорте ЭД-20 она составляет 13-20 Па•с, в первом – 12-25 Па•с; данные показатели для ЭД-22 и ЭД-20 приведены при температуре + 25,0 ± 0,1°С; для высшего сорта ЭД-16 она составляет 8-18 Па•с, для первого – 5-20 Па•с; данный показатель для ЭД-16 приведен при температуре + 50,0 ± 0,1°С.

Время желатинизации в разы разнится для разных сортов эпоксидных смол: для высшего сорта ЭД-22 оно составляет 18 часов, для первого – 9 часов; для высшего сорта ЭД-20 оно составляет 8 часов, для первого – 4 часа; для высшего сорта ЭД-16 оно составляет 4 часа, для первого – 3 часа.