Эпоксидные смолы представляют собой полимерные химические вещества, которые отверждаются в твердых поверхностях. Эпоксидная смола может использоваться как часть клеев или как покрытие для поверхностей. Эпоксидная смола легкая, антикоррозийная и обладает другими полезными механическими свойствами, которые делают ее ценным материалом для использования в самолетах, автомобилях, строительстве, ремонте бетонных поверхностей, гидроэнергетических конструкций и электронных устройствах. Эпоксидные смолы хорошо работают в качестве связующих для металлов, дерева, пластмасс и других материалов. Хотя эпоксидная смола остается долговечной в большинстве повседневных условий, разрушение ее полимерной матрицы может происходить из-за высокой температуры и тепла в сочетании с влагой.

Высокие тепловые эффекты

Многие эпоксидные смолы сохраняют свои долговечные свойства, такие как вязкость разрушения от низких температур, когда они самые твердые, до комнатных температур. Вязкоупругие свойства эпоксидной смолы, однако, становятся очевидными при введении высокой температуры. Температура, при которой происходит тепловое искажение, находится в диапазоне от 20 до 90 градусов по Цельсию (68–195 F). По мере повышения температуры значительное количество прочности на изгиб и сжатие эпоксидной смолы уменьшается. Когда температура повышается до 60 градусов по Цельсию, эпоксидная смола достигает температуры теплового искажения (HDT), и она начинает деформироваться. HDT эпоксидной смолы соответствует его температуре стеклования. Продолжающееся повышение температуры до 90 градусов C приводит к более пластичному поведению. Повышение температуры также приводит к потере несущей способности и жесткости. Эпоксидные смолы, следовательно, подвержены повышению температуры.

Эффекты температуры и влажности

Экологическое воздействие материалов на эпоксидной основе приводит к их деградации. Ультрафиолетовое излучение, влажность и температура играют роль в разрушении эпоксидной матрицы. Когда это происходит, эпоксидная смола теряет свои полезные механические свойства, такие как прочность на изгиб. Даже при комнатной температуре с относительной влажностью 95% эпоксидная смола пластифицируется и набухает, и это увеличивается с температурой. При умеренных температурах и низкой относительной влажности эпоксидная смола остается стойкой. Причина этого эффекта заключается в том, что полимерные композиты поглощают влагу из воздуха. Степень поглощения влаги, которая влияет на эпоксидные смолы, зависит от того, какой отвердитель используется и как отверждается эпоксидная смола. При высоких температурах процесс пластификации протекает гораздо быстрее. Низкая влажность позволяет сшивать, что улучшает механические свойства эпоксидной смолы.

Современные эпоксидные композитные качества

Несмотря на эти проблемы, современные эпоксидные смолы могут быть усилены добавлением определенных отвердителей, чтобы противостоять высоким температурам. Эпоксидные смолы со стержневой структурой имеют тенденцию лучше выдерживать экстремальные температуры, чем те, которые имеют гибкие структуры. Эпоксидные смолы с атомами брома обладают огнестойкостью. Эпоксидные композиты, армированные углеродным волокном, могут выдерживать значительные тепловые нагрузки (до 1500 градусов Цельсия), что делает их ценными для авиационных компонентов. Такие покрытия, как титан, обеспечивают барьер для тепла и влаги и продлевают срок службы эпоксидных материалов.