XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Эпоксидная смола. Что? Как? Зачем? Смогу ли я?

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кирку А.Н. 1

---

1МАОУ "СОШ №1"

Панова Н.Н. 1

---

1МАОУ "СОШ №1"

Работа в формате PDF

755.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В настоящее время становится очень популярно изготовление изделий с использованием эпоксидной смолы, начиная от маленьких игрушек, брелоков, украшений, и заканчивая большими декоративными предметами для интерьера. Изделия из смолы получаются уникальными и неповторимыми.

Этот вид творчества меня очень заинтересовал, мне понравился необычный вид, который получается при застывании эпоксидной смолы. При работе со смолой появляются широкие возможности для воплощения самых фантастических идей. Вследствие чего меня стали интересовать вопросы: что же такое эпоксидная смола, история ее возникновения, как правильно работать со смолой и как изготовить небольшое изделие из эпоксидной смолы своими руками? Чтобы разобраться в появившихся вопросах мне пришлось использовать различные источники информации.

Тема: Эпоксидная смола. Что? Как? Зачем? Смогу ли я?

Место проведения: домашняя мастерская

Целью моей работы было создание изделия из эпоксидной смолы своими руками в домашних условиях.

Задачи исследования:

1. Узнать, что такое эпоксидная смола, историю создания

2. Узнать, где применяют эпоксидную смолу

3. Узнать, какие изделия можно сделать самостоятельно из эпоксидной смолы

4. Провести устный опрос одноклассников

по теме моего исследования

5. Провести опыты (сделать изделия из эпоксидной смолы)

Объект исследования: эпоксидная смола.

Предмет исследования: изделия из эпоксидной смолы, правила работы с эпоксидной смолой.

Методы исследования:

- анализ источников информации;

- работа с эпоксидной смолой двумя способами;

- опрос;

- изготовление изделий из эпоксидной смолы в домашней мастерской;

- обобщение.

Гипотеза: Предположим, что ребёнку своими руками можно создать красивые изделия из эпоксидной смолы.

Практическая значимость заключается в следующем: моя работа может помочь мне, моим друзьям и одноклассникам узнать, что такое эпоксидная смола более подробно, поверить в то, что ребёнок может сам работать с ней и делать интересные изделия.

В исследовательской работе мне помогала мама. А ещё мой классный руководитель Панова Наталья Николаевна.

Глава 1. Что такое эпоксидная смола?

Эпоксидная смола— это синтетический полимер, состоящий из двух основных компонентов: эпоксидной основы и отвердителя. При смешивании этих компонентов происходит химическая реакция, в результате которой образуется прочный и твердый материал.

Уникальные свойства этого материала открывают новые горизонты для творчества и позволяют создавать эксклюзивные, необычные изделия.

1. 1. История создания эпоксидной смолы

«Прародителем» эпоксидной смолы можно считать русского химика Александра Павловича Дианина — современника Менделеева.

Он был первым, кто в 1891 году получил один из ключевых компонентов для производства эпоксидных смол — бисфенол А.

Александр Павлович Дианин русский химик, академик Военно-медицинской академии, доктор философии в Йенском университете, доктор химии в Харьковском университете. В честь Дианина называются «эпоксидно-диановые смолы».

Ближе к середине 30-х годов химик из Германии П. Шлак получил патент на метод формирования полиаминов с высокими значениями молекулярной массы, образуемых при реакции аминов с эпоксидными соединениями.

Следующим этапом развития этого химического вещества стал 1936 год, когда, ученый из Швейцарии синтезировал смолу янтарного цвета с низким порогом вязкости.

Его предложение по использованию этого материала заключалось в применении в сферах литья изделий и зубном протезировании. Патент на данное открытие был оформлен в 1939 году компанией "Ciba".

Широкое развитие использования этого материала в промышленности было начато в 1947 году. Потребовалось 10 лет, чтобы данное направление получило широкую популярность во всем мире.

Основное количество эпоксидных соединений, которые и сейчас активно применяются в промышленности, получили синтезирование в период 50-60 годы. К концу этого временного периода промышленная сфера активно применяла более 25 видов эпоксидных смол.

1. 2. Особенности эпоксидной смолы

В эпоксидной смоле содержатся эпоксидные группы, которые при воздействии отвердителя формируют сшитые полимеры. Самыми распространенными смолами являются продукты поликонденсации с бисфенолом А.

Эпоксидные смолы обычно выглядят как жидкость белого, прозрачного или другого цвета, которая при затвердевании образует прочное соединение. Из нее даже можно создать надежную столешницу, которая прослужит более 20 лет.

Нередко эпоксидные смолы входят в состав различных полиролей. Так, в автомобильной промышленности часто применяют такие полировочные материалы. А для склеивания пластмассы применяют эпоксидные клеи.

1. 3. Применение эпоксидной смолы в промышленности

Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- и углепластики).

На основе эпоксидных смол производятся различные материалы, применяемые в различных областях промышленности. Углеволокно и эпоксидная смола образуют углепластик (используется как конструктивный материал в различных областях: от авиастроения до автостроения). Композит на основе эпоксидных смол используется в крепёжных болтах ракет класса земля-космос. Эпоксидная смола с кевларовым волокном— материал для создания бронежилетов.

Зачастую эпоксидные смолы используют в качестве эпоксидного клея или пропиточного материала — вместе со стеклотканью для изготовления и ремонта различных корпусов или выполнения гидроизоляции помещений, а также как самый доступный способ изготовить в быту продукт из стекловолокнита, как сразу готовый после отливки в форму, так и с возможностью дальнейшего разрезания и шлифовки.

Из стеклоткани с эпоксидной смолой делают корпуса плавсредств, выдерживающие очень сильные удары, различные детали для автомобилей и других транспортных средств.

В качестве заливки (герметика) для различных плат, устройств и приборов.

Эпоксидные смолы — основной класс заливочных сред для просвечивающей электронной микроскопии: они хорошо сохраняют ультраструктуру объектов, легко поддаются резке, имеют малую усадку и достаточно стабильны под электронным лучом. С другой стороны, они не всегда хорошо пропитывают ткани и довольно ядовиты.

Также эпоксидные смолы используются в строительстве.

Из эпоксидных смол изготовляются самые различные предметы, разнообразные сувениры и украшения.

Эпоксидные смолы используют в качестве бытового клея. Использовать эпоксидный клей довольно просто. Смешивание эпоксидной смолы с отвердителем, как правило, выполняется в очень малых объёмах (несколько граммов), поэтому перемешивание производится при комнатной температуре и не вызывает затруднений, точность пропорции смола/отвердитель при смешивании зависит от производителя эпоксидной смолы или отвердителя, необходимо использовать только те пропорции, которые рекомендованы производителем, так как от этого зависит время отверждения и физические свойства получившегося продукта — отступление от нужной пропорции, как правило, приводит к изменению времени отверждения и изменению конечных свойств материала — при меньшем количестве отвердителя увеличивается время отверждения вплоть до невозможности полностью получить твёрдый материал, при большем количестве отвердителя — нагрев смеси вплоть до вспенивания и резкого отверждения и получение очень хрупкого материала.

1. 4. Применение эпоксидной смолы в творчестве

Эпоксидную смолу используют для творчества, изготовления ювелирных изделий, создания картин, часов, панно и даже наливных полов.

Украшения — самые утончённые и нежные изделия ручной работы из подобной смолы. В силу того, что она хорошо сцепляется с любым основанием и не портит его, мастера добавляют для своих украшений засушенные цветы, насекомых, дерево, камень и иные природные материалы.

Предметы декора, светильники — изюминкой любого интерьера, как правило, становится какая-нибудь стильная вещь, от которой нельзя оторвать взгляд. Именно такие изделия и создаются из эпоксидной смолы и сопутствующих материалов, например, дерева, бетона, стеклянных шариков, морских раковин, гирлянд и прочих интересных предметов.

Мебель — одна из самых практичных областей применения смолы. Кроме этого, подобная мебель несёт и декоративную нагрузку, придавая интерьеру или дачному участку необычную красоту.

Посуда — необычно и креативно смотрится посуда или доски для подачи с эпоксидной смолой. Подобные изделия делаются для декора кухни, столовой.

Вазы также часто изготавливают из данного материала. Такие изделия больше напоминают произведения современного искусства, нежели сосуды для цветов.

Рабочие поверхности — одно из самых популярных направлений в области творчества с эпоксидной смолой. Чаще всего делают столешницы в ванную, кухню, подоконники, фартуки и прочее. Набирает популярность эпоксидная смола для заливки полов.

1. 5. Особенности работы с эпоксидной смолой

Эпоксидная смола — «капризный» материал. Нужно обязательно знать и соблюдать ряд особенностей при работе с ней.

Самое главное правило — точное соблюдение пропорций. Последствием несоблюдения пропорций при замешивании может стать не только нарушение плотности эпоксидной смолы, но и её хрупкость, химическая неустойчивость и непрочность самого изделия. Поэтому правильное выполнение процесса соединения компонентов — залог красоты и долговечности изделий из эпоксидной смолы.

Также, очень важно соблюдать температурный режим при работе со смолой. Ведь при высокой температуре вокруг, смола начинает «закипать» и образовываются пузырьки, которые могут испортить внешний вид изделия. А при низкой температуре, смола будет долго переходить в твердую фазу, помутнеет или не застынет вовсе.

Полное застывание эпоксидной смолы обычно происходит через 24–48 часов. После того, как изделие застынет, оно приобретает мутноватую, шершавую структуру, и ему требуется чистовая обработка и шлифовка.

Как видим процесс работы со смолой достаточно трудоёмкий, но зато красота изделий из смолы будет радовать долгое время!

Глава 2. Практическая часть

2. 1. Выбор смолы, на что обратить внимание?

• Выход пузырьков. После кристаллизации в качественной смоле не должно оставаться пузырьков, конечно, если они не являются частью авторской задумки. В противном случае, включения воздуха нарушают прозрачность, делают вид украшения не слишком привлекательным;

• Максимальная толщина заливки одного слоя. Для столешниц или наливных полов нужно брать сорта, где этот параметр максимален, в противном случае работа займет слишком много времени. Для небольших украшений достаточно значения в 1-2 сантиметра;

• Степень прозрачности. Декоративная смола должна быть прозрачна, как хрусталь. Во-первых, украшение из нее будет выглядеть изящнее, дороже. Во-вторых, прозрачность позволяет использовать различные добавки, изменять оттенок, формировать необычные фактуры.

Мастера добавляют не просто классические пигменты, позволяющие добиться необходимого цвета (как полностью матового, так и глянцевого, полупрозрачного), металлического блеска, имитаций разлитого золота, серебра или даже необычных явлений, например, снежной бури или морской волны.

Декоративная смола также должна быть достаточно податливой. Многие мастера проводят финишную обработку украшений, полируют, шлифуют их. Материал должен позволять делать это без лишних усилий, без использования специализированного инструмента.

2.2. Анкетирование

Изучив информацию и посмотрев творческие работы из эпоксидной смолы, у меня возник вопрос «Знают ли мои одноклассники о таком материале и хотелось бы им попробовать из него что-то сделать?». В опросе участвовали ученики нашего класса в количестве 17 человек.

Совместно с классным руководителем, провели анкетирование и результаты получились следующие.

На первый вопрос «Знаешь ли ты, что такое эпоксидная смола?» 14 человек ответили положительно, 3 отрицательно. На второй вопрос «Умеешь ли ты пользоваться эпоксидной смолой?» большинство (9 человек) ответили, что не умеют пользоваться. Третий вопрос «Хотел бы ты самостоятельно сделать изделие из эпоксидной смолы?» все ребята ответили единогласно.

Таким образом, несмотря на то, что большинство ребят знают, что такое эпоксидная смола, многие все же не знают, как ею пользоваться. Радует, что все ребята хотели бы попробовать сделать что-то из эпоксидной смолы.

2.3. Создание пуговиц из эпоксидной смолы в домашней мастерской

Следует отметить, что во время работы с эпоксидной смолой необходимо соблюдать правила техники безопасности, так как смола включает в себя опасные вещества:

• Работайте в хорошо проветриваемом помещении.

• После работы тщательно вымыть руки.

• Всегда используйте средства индивидуальной защиты: респиратор, виниловые или нитриловые перчатки, защитные очки, нарукавники и фартук.

• Избегайте прямого контакта с отвердителями, эпоксидной смолой, пылью от шлифовки. При попадании на кожу и в глаза вызывает раздражение.

• Если в процессе работы на кожу попала эпоксидная смола, отвердители или пыль от шлифовки, удалить влажными детскими салфетками с последующим смыванием водой с моющим средством.

Мы попробуем сделать пуговицы двумя способами. 1 способ – состоит из двух компонентов (смола и отвердитель), 2 способ – UV-смола. Мы сравним эти две смолы, выявим плюсы и минусы каждой и подберем для себя наиболее подходящий вариант для дальнейшей работы.

1 способ. Нам понадобится смола, отвердитель, формы для пуговиц, мерные стаканчики, украшения. Определяем правильный объем необходимый для заливки формы, смешиваем смолу и отвердитель в пропорции 1 к 2. Смола должна смешиваться неравномерно, по этой причине смешивание происходит часто в разных направлениях. Аккуратно размешивать состав необходимо минимум 2-3. После замешивания смолы и выливания первого слоя в форму, отбираются цветы, красители, блестки. Помещаем в форму и сверху опять заливаем смолой. После проведенных махинаций эпоксидная смола отправляется на застывание в форме на 24 часа. После суток застывания, изделие достается из формы и отправляется на полировку.

2 способ. Нам понадобится UV-смола, UV-лампа, формы для пуговиц, украшения. В форму заливаем смолу, выкладываем украшения, заливаем поверх смолой. Ставим в UV-лампу сушиться на 5 минут. Пуговица готова!

Результат опыта:

Готовые пуговицы, изготовленные из эпоксидной смолы двумя способами

Вывод научного опыта:

Если сравнивать эти два способа, то для меня, как для ребенка, более подходящий 2 вариант-быстро, удобно, доступно. Но этот вариант подходит для маленьких изделий, для больших поделок этот вариант не подходит. Минусы первого варианты-нужно смешивать, долго сохнет, имеется запах.

Заключение

Результатом написания данной исследовательской работы в рамках проекта "Эпоксидная смола. Что? Как? Зачем? Смогу ли я?" стало то, что моя гипотеза подтвердилась:

Я доказала, что каждый ребенок может проявить свои творческие способности и создать свои украшения или предметы интерьера, используя фантазию и подручные материалы.

Я узнала кто изобрел эпоксидную смолу и для чего она используется в современном мире.

У меня получилось сделать изделия с использованием различных наполнителей.

Я поняла, что в работе требуется точность, аккуратность и терпение.

Список используемой литературы

Книга однотомная:

1. Герасимова Ю. - Эпоксидная смола для новичков, 2023.

2. Ли Х., Невилл К. «Справочное руководство по эпоксидным смолам.» /Перевод под ред. Н.В.Александрова – М.: Энергия, 1973г. – 416 с.

3. Л.В.Чурсова, Н.Н.Панина, Т.А.Гребенева, И.Ю.Кутергина «Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе». Изд.Профессия, СПб, 2020г. – 576 с.

4. Л.Мошинский «Эпоксидные смолы и отвердители», Аркадия пресс Лтд, 1995 г.- 370 с.

Электронные ресурсы:

1.Какие бывают эпоксидовые смолы, основные виды и их значение. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://dzen.ru/a/XmBjK2SZnEjCm3ay (дата обращения: 14.02.2024)

2.Г.И. Дерябина, Г.В. Кантария, Д.И. Грошев Интерактивный мультимедийный учебник. Органическая химия: веб-учебник, 1998 – 2023 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://orgchem.ru/chem4/Dianin.php(дата обращения: 12.02.2024)