V7 СН О

Эти группы полярные, поэтому ЭП смолы — полярный диэлек­трик (см. табл. 7.2).

Наиболее распространенным видом ЭП смолы является диано- вая, получаемая путем поликонденсации эпихлоргидрина с диокси- дифенилпропаном в присутствии щелочи. При этом образуются оли­гомеры с различными значениями молекулярной массы, вязкости,

и Т_с. К ним относятся смолы марок ЭД-24, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14, ЭД-8, ЭД-4. Если ЭД-24 имеет молекулярную массу 350—400 и представляет собой жидкость с невысокой вязкостью, то ЭД-4 имеет молекулярную массу (15—70)10³ и при комнатной температу­ре представляет собой твердый продукт.

Все ЭП смолы в исходном состоянии растворяются в ацетоне и ряде других полярных растворителей и представляют собой, как уже было сказано, олигомеры. Каждая молекула олигомера имеет не ме­нее двух эпоксидных групп. В таком виде ЭП олигомеры могут дли­тельно храниться без изменения свойств. Если к ним добавить отвердитель (обычно 10 мас.%), то произойдет отверждение и обра­зуется трехмерный («сшитый») полимер. Отверждение происходит за счет процессов полимеризации без выделения побочных низкомоле­кулярных продуктов (например, воды) и сопровождается небольшой (0,5—2%) усадкой. В зависимости от типа отвердителя ЭП смолы мо­гут отверждаться при комнатной температуре («холодное отвержде­ние») либо при нагревании до 80—150 °С («горячее отверждение»). В качестве отвердителей холодного отверждения используют алифа­тические амины (гексаметиленамин, диэтилентриамин, полиэтилен- полиамин и др.) и горячего — ангидриды кислот малеиновой, фтале- вой. Отвердители ангидридного типа дают возможность получать полимеры с более высокими электрическими и механическими ха­рактеристиками и с большей нагревостойкостью по сравнению с от- вердителями аминами; к тому же они менее токсичны, чем амины.

ЭП смолы широко применяют в электро- и радиотехнике в каче­стве электроизоляционных и герметизирующих материалов. Ценятся ЭП смолы высокой адгезией к различным материалам (металлам, неорганическим стеклам, керамике, пластмассам и т. п.). Благодаря этому свойству их используют для изготовления клеев, лаков и раз­личных компаундов. Пленки из ЭП смол отличаются высокой меха­нической прочностью, химстойкостью и стойкостью к атмосферным воздействиям. Компаунды — это ЭП смолы, модифицированные пластификаторами (5—15 мас.%), ненасыщенными полиэфирами, каучуками и другими соединениями. Компаунды изготовляют без наполнителей и с наполнителями (до 100 % от массы полимера).

7.4. ПЛАСТИЧЕСКИЕ МАССЫ

Пластические массы (пластмассы) — это композиционные мате­риалы, состоящие обычно из связующего (полимера), наполнителей и других ингредиентов и находящиеся при эксплуатации в стеклообразном или кристаллическом состоянии. Основными образующими их компонен­тами являются связующее и наполнители.

Связующее образует непрерывную фазу — матрицу, которая объединяет в единое целое все составные части пластмассы и в зна­чительной мере обусловливает комплекс ее эксплуатационно- технических характеристик. В качестве связующего обычно исполь­зуют органические смолы синтетические или природные, термопла­стичные или термореактивные, способные при нагреве и одновре­менном воздействии давления формоваться — деформироваться и приобретать заданную форму. Иногда используют неорганическое связующее, например цемент в асбоцементе, стекла в микалексе. Формование термопластов не сопровождается изменением химиче­ского состава полимера и, следовательно, его свойств. При формова­нии реактопластов протекают химические процессы отверждения олигомеров, в результате чего образуется трехмерный («сшитый») полимер, имеющий другую структуру и свойства.

Наполнители образуют прерывистую фазу, прочно сцепленную связующим. Наполнители — в основном инертные вещества. По своей природе они разделяются на органические и неорганические, которые, в свою очередь, делятся на наполнители порошкообразные, волокнистые и листовые. К органическим наполнителям порошко­образным относятся древесная мука, лигнин и другие дисперсные полимеры, к волокнистым — хлопковые и льняные очесы, линтер, сульфатная целлюлоза, синтетические волокна, текстильная и бу­мажная крошка, к листовым — бумага, ткань. К неорганическим на­полнителям порошкообразным относятся молотые слюда, горные породы, тальк, каолин, кальцит, ферромагнетики (см. гл. 15.1.2 «Магнитодиэлектрики») и кварцевая мука; к волокнистым — стекло­волокно, длинноволокнистый асбест, базальтовое волокно; к листо­вым — слюда, стеклоткань. Наполнители улучшают механические характеристики пластмассы, часто увеличивают нагревостойкость и существенно удешевляют ее. Однако при этом гигроскопичность мо­жет возрасти, а электрические свойства ухудшиться, поэтому в пла­стмассы, от которых требуются высокие электроизоляционные свой­ства, наполнители обычно не вводят.

Кроме наполнителя, в пластмассы для придания им желаемых свойств вводят пластификаторы, отвердители, смазывающие веще­ства, красители, антипирены и другие специальные добавки. Та­ким образом, пластмасса обычно является многокомпонентной системой.

Пластификаторы применяют для улучшения технологических и эксплуатационных свойств пластмасс. Они понижают температуру стеклования и температуру хрупкости, расширяют интервал высоко­эластического состояния полимера.

Отвердители (сшивающие агенты) вводят в композиции на определенной стадии переработки в целях создания (или увеличе­ния) поперечных (боковых) химических связей между молекулами полимера.

Смазывающие вещества (парафин, воск, силиконовые жидкости и другие вещества) используют в целях увеличения текучести и предот­вращения прилипания пластмасс к оборудованию во время их изго­товления и переработки в изделия.

Стабилизаторами являются вещества, повышающие стойкость полимеров к воздействию тепла, света или кислорода воздуха. По­этому различают термостабилизаторы, фотостабилизаторы, анти- оксиданты — стабилизаторы против термоокислительной деструк­ции.

Путем подбора полимеров (или олигомеров) в качестве связую­щего, наполнителей и других ингредиентов получают пластмассы с разнообразными свойствами. Пластмассы с небольшим содержанием добавок (смазок, стабилизаторов, красителей) называют ненаполнен- ными, а с большим (до 65 %), в том числе с наполнителями, — напол­ненными.

Пластмассы — это большой класс материалов, отличающихся широким диапазоном свойств и областей применения. В электро- и радиотехнике они используются в качестве как электроизоляцион­ных, так и конструкционных материалов, что обусловлено достаточ­но высоким уровнем их электрических и механических свойств, стойкостью к воздействию высоких и низких температур, химо- и влагостойкостью, эластичностью, небольшой плотностью и легко­стью переработки в изделия. В зависимости от физического состоя­ния полимера (связующего) в момент формообразования различают следующие основные методы переработки пластмасс:

1) переработка в вязкотекучем состоянии — литье под давлени­ем, экструзия, горячее прессование, выдавливание и др.;

2) переработка в высокоэластическом состоянии — горячая штамповка, пневмо- и вакуум-формовка, обработка резанием и др.;

3) переработка в стеклообразном состоянии — разделительная штамповка, обработка резанием и др.

Существует метод изготовления изделий непосредственно из жидкого мономера — путем его полимеризации в специальной форме.

Пресс-материалы с порошкообразным наполнителем (пресс-порошки)

Часто для изготовления многих изделий самой разнообразной формы служат пресс-порошки, в которых наполнитель применяют в порошкообразном виде. Пресс-порошки представляют собой смесь всех компонентов, высушенных, тонко измельченных и тщательно перемешанных. В зависимости от назначения изделий к пресс-по­рошкам предъявляют различные требования.

Различают следующие основные группы пресс-порошков.

Пресс-порошки обшетехнического назначения производят на основе но- волачных ФФ олигомеров и древесной муки. Предназначены для изготовле­ния ненагруженных армированных и неармированных изделий технического назначения широкого потребления (ламповые патроны, штепселя, розетки, вилки, рукоятки, корпуса проигрывателей и т. п.). Электрические свойства изделий этой группы ухудшаются при работе во влажной атмосфере.

Жаростойкие пресс-порошки приготовляют на основе новолачных ФФ олигомеров и неорганических наполнителей (слюды, асбеста) и применяют для изготовления радиодеталей и электроустановочных изделий, работаю­щих в условиях высоких температур.

Электроизоляционные пресс-порошки получают на основе резольных ФФ олигомеров и древесной муки и применяют для изготовления армиро­ванных и неармированных деталей электротехнического назначения, экс­плуатация которых допустима в среде масла и бензина.

Высокочастотные пресс-порошки производят на основе резольных ФФ олигомеров и неорганических наполнителей (слюды, кварцевой муки). Ис­пользуют для изготовления ненагруженных и слабоармированных деталей радиотехнического назначения, работающих на воздухе при повышенной влажности (даже в условиях тропического климата). К этой группе относят­ся также пресс-порошки на основе ФФ новолаков, совмещенных с поли­амидами.

Безаммиачные (не содержащие уротропин и поэтому не выделяющие при разложении аммиак) пресс-порошки изготавливают на основе резоль­ных олигомеров, полученных путем совместной поликонденсации фенола и анилина с формальдегидом, и древесной муки. Используют их в производст­ве деталей слаботочной радиоаппаратуры, соприкасающихся или находя­щихся рядом с серебряными контактами.

Ударопрочные пресс-порошки производят на основе новолаков, совме­щенных с каучуком, и наполнителя из древесной муки и применяют для из­готовления деталей общетехнического назначения, армированных деталей сложной конфигурации.

Влагохимстойкие пресс-порошки приготавливают на основе новолаков, совмещенных с ПВХ, и органического или неорганического наполнителей (древесной муки, графита, кокса, каолина). Предназначены для изготовле­ния радиотехнических деталей, крышек и пробок аккумуляторных бачков и т. п.

Пресс-материалы с волокнистым наполнителем

Изделия, полученные из пресс-порошков, имеют недостаточно высокие механические характеристики. Поэтому в ряде областей ис­пользуют пресс-материалы с волокнистым наполнителем. Из волок­нистых материалов наиболее широко применяются хлопковая цел­люлоза, длинноволокнистый асбест и стеклянное волокно. Пресс- материалы, в которых в качестве наполнителя использована хлопко­вая целлюлоза, называют волокнитами, длинноволокнистый ас­бест — асбомассами и фаолитами, стеклянное волокно — стеклово- локнитами.

Пресс-материалы с листовым наполнителем

Пресс-материалы с листовым наполнителем имеют слоистую структуру, поэтому и называются слоистыми пластиками. К ним от­носятся гетинаксы, текстолиты, стеклотекстолиты, асботекстолиты, стекловолокнистые анизотропные материалы (СВАМ) и древесно- слоистые пластики (ДСП). В электро- и радиотехнике наиболее при­менимы первые три слоистых пластика. При изготовлении СВАМ и ДСП в качестве листового наполнителя используют шпон стеклян­ный и древесный соответственно. Стеклянный шпон изготавливают из ориентированных стеклянных волокон (наполнитель) и связую­щего — ФФ олигомера. Для изготовления древесного шпона исполь­зуют березу или бук.

Слоистые пластики представляют собой пластмассы, в которых наполнителем является листовой волокнистый материал (бумага, ткань, нетканый материал) с параллельно расположенными слоями, что определяет анизотропию их свойств. В зависимости от назначе­ния различают слоистые пластики конструкционные, электроизоля­ционные и декоративные. Производят слоистые пластики листового строения, профильные и в виде трубок и цилиндров. Последние на­зывают намотанными изделиями. Ниже рассматриваются преимуще­ственно электроизоляционные пластики. Они обладают высоким уровнем механических свойств в широком интервале температур. В зависимости от химической природы связующего и наполнителя электрические свойства электроизоляционных слоистых пластиков могут изменяться в широких пределах (в = 6—8; р = 10⁸—10¹⁴ Ом м; tg8 ~ (2—10)10~²; Е_пр = 8—33 кВ/мм при h = 1 мм), а сами пластики длительно эксплуатироваться при температурах до 180°С. Наиболее распространенные виды этого материала — гетинакс и текстолит с различными наполнителями и намотанные изделия. Все эти мате­риалы получают методом горячего прессования или намотки листо­вых волокнистых материалов, предварительно пропитанных или ла­кированных термореактивным связующим.

Гетинакс — слоистый пластик. Получают его путем прессования бумаги в два или несколько слоев, пропитанной олигомерами феноло- или крезоло- формальдегидных смол, или других реактопластов, или их смесями. Прессо­вание производится при температуре 150—160 °С, давлении 6—10 МПа и времени выдержки под давлением из расчета 2—5 мин/мм толщины. При этой температуре олигомер расплавляется, заполняет поры между волокна­ми бумаги и отдельными ее листами и затвердевает (переходит в стадию ре­зит). Производят гетинакс в зависимости от числа слоев толщиной от 0,2 до 50 мм, его плотность 1350—1450 кг/м³. Материал имеет заметную анизотро­пию свойств. Например, объемное сопротивление гетинакса вдоль слоев в 50—100 раз, а Е_пр в 5—8 раз ниже, чем поперек слоев. Недостатком его, так же как и других пластмасс на основе ФФ смол, является низкая трекинго- стойкость.

Сравнительно новые материалы — гетинакс на основе полиэтиленте- рефталатной бумаги и эпоксидной смолы (гетинакс марки ЛГ) и гетинакс, облицованный с обеих сторон слоем полиэтилентерефталатной бумаги, про­питанной эпоксидной смолой (гетинакс марки VIII В). Отличительные особенности гетинакса на основе ПЭТФ-бумаги — высокие показатели вла­гостойкости, механических и электрических свойств, хорошая перерабаты- ваемость методом штамповки. Известен гетинакс, изготовленный на основе стеклянной бумаги — стеклогетинакс.

Фольгированный гетинакс производят для изготовления печатных схем низкочастотных цепей радиоаппаратуры. Он представляет собой листовой материал, покрытый с одной или с обеих сторон фольгой из электролитиче­ской меди (99,9 %) толщиной 5; 18; 25; 35; 50; 70 или 105 мкм. Чем тоньше медная фольга, тем более плотный металлический рисунок можно получить.

Текстолит представляет собой слоистый пластик, изготовленный из двух или большего числа слоев ткани, предварительно пропитанной олиго- мером ФФ смолы или другого реактопласта. В качестве наполнителя могут использоваться ткани хлопчатобумажная, стеклянная (стеклотекстолит), по­лиэтил ентерефталатная (лавсановый текстолит), асбестовая (асботекстолит), а также нетканые материалы.

Наиболее распространенным является текстолит на основе хлопчатобу­мажной ткани. В сравнении с гетинаксом у него более высокие значения удельной ударной вязкости, стойкости к истиранию и сопротивлению раска­лывания при вдавливании клина в торец доски. Электрические свойства примерно такие же, как и у гетинакса, исключение составляет электриче­ская прочность, которая заметно ниже. Однако стоимость текстолита в не­сколько раз выше стоимости гетинакса, так как при его изготовлении ис­пользуют дорогой наполнитель — хлопчатобумажную ткань. Поэтому его целесообразно применять лишь в изделиях, подвергающихся ударным на­грузкам или истиранию (детали переключателей и т. п.).

В производстве электротехнического стеклотекстолита используют стеклоткань, полученную из алюмоборсиликатного стекла с содержанием окислов щелочных металлов не более 0,5 %. В качестве связующего исполь­зуют кремнийорганические лаки или композиции на основе кремнийорга- нических и эпоксидных смол. Изготавливают также фольгированный стек­лотекстолит, который в сравнении с фольгированным гетинаксом имеет более высокую стойкость к повышенным температурам и влажности и высо­кую тропикостойкость (см. гл. 6.4). Электрическая прочность стеклотексто­лита почти в три раза выше, чем у текстолита из хлопчатобумажной ткани.

7.5. РЕЗИНЫ

Дата добавления: 2015-08-09