Технологические характеристики реактопластов

Реактопласты – это сложные композиционные ма­териалы. Они состоят из смолы (связующего), на­полнителя (повышающего прочность материала, его электроизоляцион­ные, химические или другие специ­альные свойства – в зависимости от природы напол­нителя), красителя (при­дающего материалам необ­ходимый цвет), пластификатора, смазы­вающих ве­ществ (способст­вующих течению массы при перера­ботке), отвердителей (для новолачных смол – см. ниже), ката­лизаторов отверждения.

Наиболее распространенными промышлен­ными пресс-материалами – реактопла­стами являют­ся фенопласты (на основе различных типов фенолоформальдегидных смол) и аминопласты (на мочевино-формальдегидных смолах). Применяются пресс-композиции на полиэфирных и эпок­сидных смолах.

 Фенопласты – это термореактивные пластмассы на основе фенолформальдегидных смол. Их широко применяют для изготовления электротехнических деталей: корпусные детали приборов, панели, разъемы и т.п.

Фенолформальдегидные смолы изготавливают посредством нагревания в закрытом котле водяного раствора фенола

и формальдегида

в присутствии катализатора.

Фенолформальдегидные смолы могут быть изготовлены как термореактивными, так и термопластичными. Если в реакции участвует не менее одного моля формальдегида на моль фенола, получается термореактивная смола – бакелит. Бакелит может находиться в стадиях А, В, и С. Бакелит в стадии А обладает плавкостью (температура плавления 55 – 80°С) и легко растворяется в спирте. При нагреве он подвергается дополнительной полимеризации и через промежуточную стадию В переходит при нагреве не ниже 110 – 140°С в окончательную стадию С, в которой он неплавок и не растворяется ни в спирте, ни в других растворителях.

Если при варке фенолформальдегидной смолы из фенола и формальдегида взять меньше одного моля формальдегида на моль фенола, то получается смола новолак – являющаяся термопластичной смолой, сохраняющей после нагрева плавкость и растворимость в спирте.

Рассмотрим подробнее некоторые термореактивные пластмассы.

5689—73 «Мас­сы прессовочные фенольные». Требования к качеству аттестованной про­дукции из фенопластов определены ГОСТ 5.1958—76. ГОСТ 5689—73 охватывает 45 ма­рок, сгруппированных по типам с учетом областей пре­имущественного применения.

Пресс-порошки общего назначения

Материалы этой группы (14 марок) изготав­ливают на основе фенолоформальдегидных смол новолачного типа с древесной мукой, в некоторые марки кроме древесной муки вводится минеральный наполнитель.

Наиболее распространены марки: 01-040-02 (К-15-2), 03-010-02 (К-18-2). К этой же группе относятся цвет­ные пресс-порошки и смеси.

Специальные безаммиачные массы (3 марки)

Изготавливают на основе резольных смол с ор­ганическим наполнителем, например, распространены марки Сп1-342-02 (К-214-2), СпЗ-342-02 (К-214-22).

Электроизоляционные пресс-порошки (10 марок)

На основе резольных смол с органиче­ским и минеральным наполнителем. Наиболее распространены марки Э1-340-02 (К-211-2); Э2-330-02 (К-21-22); ЭЗ-340-65 (К-211-3).

Прессовочные массы влагохимстойкие (7 марок)

Изготавливают на основе ново­лачных смол (кроме марки Вхб-342-70). Наиболее распространены фенопласты марок Вх2-090-69 (К-18-23), Вх-090-34 (К-18-36) и ВхЗ-090-14 (К-18-81).

Ударопрочные пресс-материалы

К этой группе относятся марки фенопластов, мо­дифици­рован­ных каучуком: У4-080-02 (ФКП-1), а также У1-301-07 и У2-301-07 (волок­нит), У5-301-41 (К-6) и др.

Массы прессовочные фенольные жаростойкие

Распространены следующие марки: Ж1-010-04 (К-18-53),Ж2-040-60 (К-15-56),Ж2-010-60 (К-18-56) и т. д.

В при­нятых обозначениях буквы указывают тип массы, бук­ва с цифрой (до первого тире) – группу массы; цифры в середине между тире относятся к смоле, а последняя пара цифр – к наполнителю. Учитывая, как отмеча­лось, распространенность старых обозначе­ний, дадим их рас­шифровку. «К» – первая буква слова «композиция». Первая цифра пер­вой группы –обозначение ти­па смолы. Цифра 1 обозначала новолачную смолу, цифра 2 – резольную. Вторая цифра первой группы указывала на состав смолы. Например, в марке К-18-2 цифра 8 обозначала фенолоформаль­дегидную смолу, в марке К-17-2 цифра 7 – фенолоксиленолоформальдегидную смолу, в марке К-19-2 цифра 9 – фенолокрезолоформальдегидную смолу, в марках К-211-2 и К-214-2 цифры 11 и 14 – различные типы фено­лоанилиноформальдегидных смол.

Цифры второй группы означали наполнитель. Здесь были приняты следующие обозначения: 2 – древесная мука; 3 – слюда; 4 – кварцевая мука; 5 – волокнистый асбест; 6 – асбест моло­тый. Если в материал вводились два различных наполнителя, то вторая группа состояла из двух цифр. Так, в марке К-18-42 цифра 4 обозначала кварцевую муку, цифра 2 – древесную муку.

Термин «синтетические смолы» распространяется на синтетические полимеры не­высокой молекулярной массы, так назы­ваемые олигомеры, способные при переработке в резуль­тате отверждения превращаться в неплавкие и нерас­творимые полимеры трехмер­ной структуры.

Поликонденсация – процесс образования полимеров из двух (би)- или много (поли) - функциональных соединений. В общем случае может осуществляться в гомо­генных (однородных) жидких системах (в расплаве, в растворе); гетерогенных (неодно­родных) физико-химических системах (межфазная поликонденсация); в твердой фазе.

Олигомеры по размеру молекул занимают область между мономерами и полиме­рами и в силу этого об­ладают рядом свойств, характерных для тех и других: значитель­ными межмолекулярными взаимодействиями, повышенной вязкостью и высокими време­нами релаксации, возрас­тающими с увеличением размера молекул.

Превращаться в высокомолекулярные полимеры могут только реакционноспособ­ные оли­гомеры. Их иногда называют форполимерами или предполимерами. Они могут вступать в реакцию поликонденса­ции.

Фенолоформальдегидные смолы – основа фенопластов – в зависимости от усло­вий поликонденсации оказываются либо термореактивными (резольными), либо термо­пластичными (ново­лачными).             

При нагревании фенола с мольным избытком формальдегида в щелочной среде (едкого натра, гид­роокиси бария, аммиачной воды) получается термореактивная резольная смола, способная при нагревании переходить в неплавкое и нерастворимое состояние. Фенопласты на ее основе ино­гда называются резольными пресс-материалами.

При поликонденсации в кислой среде (соляная, щавелевая и другие кислоты) и мольном избытке фенола получается термопластичная новолачная смола, не отверждаю­щаяся при нагревании. При изготовле­нии пресс-материала на основе новолачной смолы в него добавляют отвердитель, например уротропин, без которого прессование новолачных пресс-материалов невозможно. При пе­реработке уротропин разлагается, выделяя фор­мальдегид, и новолачная смола переходит в резоль­ную.

Резольные смолы отверждают обычно путем нагре­вания. Отверждение, по суще­ству, является продолже­нием поликонденсации, и эти смолы иначе называют одностадий­ными. Новолачные смолы – двухстадийные, потому что, как указано выше, для них по­лучение трехмерной структуры связано с воздействием отвердителя, способного образо­вать метиленовые «мостики» (реакционно­способные метилольные группы) между фе­нольными ядрами. Такой двухстадийный процесс выго­ден тем, что конденсация и сушка новолачных смол могут быть проведены значительно глубже, чем для резольных смол, так как последние при затянувшейся варке и сушке могут преждевременно от­вердеть.

 Отверждение резольных и новолачных смол принципиально аналогично. В на­чальной стадии отверждения (стадия А) смола (резол) при нагревании плавится и нахо­дится в вязкотекучем состоянии (она полностью растворима в спиртах, кетонах и других органических растворителях). В промежуточной стадии В смола из вязкотекучего перехо­дит в высокоэластическое состояние (ре­зитол), и образующийся продукт реакции раство­ряется лишь частично, но набухает в органических растворителях сильно. В конечной стадии С образуется твердое тело (резит), которое прак­тически не растворяется.

Особенность отверждения новолачных смол проявляется уже на стадии А. В об­щем, новолаки отверждаются быстрее резольных смол. По­этому их используют тогда, ко­гда требуется вы­сокая скорость отверждения. Резольные смолы дольше могут находиться в вязкотекучем состоянии, а это облег­чает формование толстостенных деталей.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: