книги из ГПНТБ / Миндлин С.С. Технология производства полимеров и пластических масс на их основе учеб. пособие

отжимают гуммированны­ ми валками и направляют в сушильную шахту ма­ шины. Пропитанную высу­ шенную ткань раскраи­ вают на станке 9 и паке­ тируют на столе 10. Прес­ сование пакетов проводят на многоэтажном прессе 11. Текстолит обладает низким коэффициентом трения и стойкостью к истиранию, поэтому он успешно при­ меняется для производ­ ства подшипников, рабо­ тающих под высоким да­ влением, например в про­ катных станах.

Текстолит применяют как конструкционный ма­ териал для изготовления разных машиностроитель­ ных деталей: шкивов, ше­ стерней, втулок, прокла­ док и др. В электротехнике его используют для изго­ товления пазовых клиньев электрических машин и других деталей, которые должны сочетать хорошие механические свойства с электроизоляционными.

Текстолит хорошо об­ рабатывается на металло­ режущих станках, поэтому малосерийные изделия изготавливают из плит ме­ ханической обработкой.

Стеклотекстолит

Для получения стеклотекстолита обычно применяют тонкие стеклян­ ные ткани. В качестве свя­ зующего для производ­ ства стеклотекстолитов разных назначений приме-

няют резолыше фенолоформальдегидные смолы и их смеси с дру­ гими полимерами (поливинилбутиралем, эпоксидными смолами, кремнийорганическими полимерами и др.). Содержание смолы в кон­ струкционном стеклотекстолите составляет 30—35%, в электротех­ ническом 40—45%. Основные стадии производства листового стек­ лотекстолита: приготовление растворов связующих полимеров, про­ питка стеклоткани и прессование пакетов пропитанной ткани.

Стеклотекстолита обладают высокими прочностными показа­ телями. Свойства стеклотекстолитов зависят от характера связу­ ющего и стеклоткани и соотношения между ними.

Стеклотекстолиты применяют в качестве конструкционного и электроизоляционного материала в самолетостроении, электро- и радиотехнике и других областях техники.

Асботекстолит

Асботекстолит выпускается в виде листов толщиной до 8 мм и плит толщиной от 8 до 100 мм и более.

Отличительной особенностью асботекстолита являются высокие фрикционные свойства и теплостойкость, поэтому этот материал применяют для изготовления всевозможных тормозных устройств (детали механизмов сцепления и др.), работающих при повышенных температурах.

и бумаги и соотношения между ними выпускается ряд марок гетинакса для разных назначений. Для пропитки бумаги применяют спиртовые растворы резольных фенолокрезолоформальдегидных и фенолоанилиноформальдегидных смол. Содержание смолы в раз­ личных марках гетинакса колеблется в пределах 38—68%. Основ­ ными стадиями производства листового и плиточного гетинакса являются пропитка бумаги и прессование из нее листов и плит. Пропитку бумаги проводят на горизонтальных пропиточных маши­ нах. Гетинаксовые трубы и стержни получают методом намотки. Для изготовления намоточных изделий применяют бумагу, покры­ тую смолой с одной стороны. Внутренние слои лакированной бу­ маги мало пропитаны смолой, ее содержание в бумаге 20—35%.

Гетинакс широко применяют в качестве электроизоляционного материала для работы в интервале температур от —60 до + 1 0 5 °С. Гетинакс электротехнического назначения обладает повышенной электрической прочностью; для деталей высокочастотных установок выпускают гетинакс с пониженными диэлектрическими потерями.

Слоистые пластики, изготовленные прессованием пропитанных рулонных материалов с красномедной электролитической фольгой с одной или двух сторон, называются фольгированными диэлектри­ ками; их применяют для изготовления печатных плат и ряда уст­ ройств радиоэлектронных приборов.

Древеснослоистые пластики

Древеснослоистые пластики состоят из слоев древесины (шпоиа), пропитанных резольной смолой и склеенных в процессе горячего прессования. В зависимости от содержания смолы в пла­

Материалы с высокой плотностью (более 1,25) по свойствам мало напоминают дерево, материалы с низкой плотностью представляют собой разновидность фанеры (резитовая фанера).

Древеснослоистые пластики выпускают разных марок. Они используются как конструкционный и антифрикционный материал. Из них изготавливают детали авиационных конструкций, текстиль­ ных и электрических машин и др. В качестве антифрикционного материала они применяются для изготовления подшипников, втулок, ползунов, лесопильных рам и других изделий, работающих в узлах трения.

Глава АМИНОАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ

Промышленное значение приобрели смолы, полученные поли­ конденсацией формальдегида с мочевиной (І), меламином ( I I ) и их смесями

имеют термореактивный характер, при нагревании они образуют пространственные полимеры, нерастворимые и неплавкие.

По совокупности физико-механических свойств аминопласты имеют много общего с фенопластами, но их выгодно отличает от по­ следних бесцветность, светостойкость, отсутствие запаха и то, что они не выделяют токсичных веществ. Сравнительно с фенопластами мочевиноформальдегидные пластики обладают большим влагопоглощением и меньшей теплостойкостью. Водостойкость и тепло­

мочевиномеламиноформальдегидные смолы в больших количествах применяются для производства прессовочных материалов, слоистых пластиков, клеев, лаков и газонаполненных материалов.

СЫРЬЕ

М о ч е в и н а (карбамид) представляет собой кристалличе­ ское вещество с температурой плавления 132,7 °С; она хорошо раство­ ряется в воде. Наличие групп N H 2 обусловливает слабый основной характер мочевины, поэтому она образует соли с органическими и неорганическими кислотами. При температурах, превышающих температуру плавления, мочевина разлагается с выделением ам­ миака.

Современные методы производства мочевины основаны на взаимо­ действии двуокиси углерода с аммиаком и последующем разложении продукта реакции (карбамата аммония):

Обе реакции протекают при температурах 160—200 °С и давлении обычно 200 am.

М е л а м и н — белое кристаллическое вещество основного ха­ рактера; с кислотами образует соли. При 100 °С в воде растворяется только 5% меламина.

Известны два способа синтеза меламина:

1) из цианамида или дициандиамида нагреванием его с катали­

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ А М И Н О А Л Ь Д Е Г И Д Н Ы Х СМОЛ

Мочевиноформальдегидные смолы

При конденсации мочевины с формальдегидом в водном ра­ створе в зависимости от мольного соотношения, рН среды и темпе­ ратуры образуются разные продукты: водорастворимые индивиду­ альные соединения, нерастворимые полимеры и растворимые термо­ реактивные олигомеры.

Начальные продукты конденсации:

Дальнейшая ступенчатая конденсация приводит к образованию макромолекул линейного и разветвленного строения, а также со­ держащих циклические звенья.

В промышленных условиях олигомеры получают в две стадии: 1) получение метилольных производных мочевины в нейтральной или слабощелочной среде и 2) поликонденсация метилолмочевин

вслабокислой среде.

Всвязи с тем что характер продуктов поликонденсации зависит от рН среды, контролю и регулированию этой величины придают большое значение.

Впроцессе поликонденсации рН изменяется за счет расхода мочевины и окисления формальдегида, поэтому для регулирования рН применяют буферные вещества (ацетат натрия, оксалат калия, карбонат аммония и др.) и уротропин, в присутствии которого в реакционной среде со временем восстанавливается исходная кислот­ ность.

О т в е р ж д е н и е о л и г о м е р о в (смол) —переход в не­ плавкое и нерастворимое состояние — происходит в результате образования поперечных связей, метиленовых и эфирных, между соседними молекулами. Отверждение олигомеров ускоряется ката­ лизаторами кислого характера и повышением температуры. Процесс отверждения сопровождается выделением воды и формальдегида.

В качестве катализаторов применяются органические (щавеле­ вая, фталевая) и минеральные кислоты (соляная, фосфорная), а также некоторые соли (хлористый аммоний, хлористый цинк).

Меламиноформальдегидные смолы

При взаимодействии меламина с формальдегидом образуются термореактивные смолы. Они отверждаются при нагревании, а в присутствии катализаторов — на холоду. Первой стадией этого процесса является образование метилольных производных мела­ мина. В зависимости от соотношения между меламином и формаль­ дегидом могут быть получены производные меламина, содержащие

от одной до шести метилольных групп. Образование триметилол-

Пентаметилол- и гексаметилолмеламины получают при большом избытке формальдегида и повышенных температурах.

При температурах до 40 °С меламин плохо растворяется в воде, поэтому реакция протекает между кристаллическим меламином и формальдегидом, растворенным в воде; при 60 °С и выше раствори­ мость меламина быстро возрастает и процесс происходит в растворе,

Меламиноформальдегидные олигомеры, так же как и мочевиноформальдегидные, растворимы в воде и нерастворимы в органических растворителях. Они отверждаются в кислой, нейтральной и щелочной среде, в отличие от мочевиноформальдегидных олигомеров, отверждающихся только в кислой среде.

В меламиноформальдегидных олигомерах содержится много реакционноспособных групп, поэтому отвержденные полимеры содержат много поперечных связей, чем и объясняется прочность и водостой-

кость этих полимеров. Олигомеры отверждают при нагревании, а в присутствии катализаторов — на холоду. В качестве катализато­ ров могут быть использованы щавелевая и другие кислоты, хлори­ стый аммоний, сульфат аммония и др. Кислым катализатором мяг­ кого действия является моноуреид фталевой кислоты, который под

В отвержденном полимере поперечные связи возникают за счет метиленовых и эфирных мостиков, так же как и в отвержденных мочевиноформальдегидных смолах. Меламин обладает более высокой функциональностью, чем мочевина, поэтому в меламиноформаль­ дегидных смолах больше поперечных связей, чем в мочевиноформаль­ дегидных. Отвержденные меламиноформальдегидные смолы отли­ чаются от отвержденных мочевиноформальдегидных смол высокими прочностью, водо- и теплостойкостью.

Кроме мочевиноформальдегидных и меламиноформальдегидных смол в технике широко применяют смешанные меламиномочевиноформальдегидные смолы.

ПРОИЗВОДСТВО АМИНОАЛЬДЕГИДНЫХ СМОЛ И ПЛАСТМАСС НА И Х ОСНОВЕ

Производство сухих аминоальдегидных смол затруднено, поэтому обычно получают водные растворы (эмульсии) этих смол. Аминоальдегидные смолы изготавливают там же, где и пластические массы на их основе.

Пресс-порошки

Пресс-порошки получают на основе разных смол:- мочевино­ формальдегидных (аминопласты), меламиноформальдегидных (мелалит) и мочевиномеламиноформальдегидных. В качестве наполни­ теля в аминопластах применяется сульфитная целлюлоза; на основе меламиноформальдегидных и мочевиномеламиноформальдегидных смол изготавливают пресс-порошки, наполненные сульфитной цел­ люлозой или минеральными наполнителями.

Для получения пресс-порошков на основе разных смол исполь­ зуется одинаковое оборудование, процессы производства также сходны между собой.

Композиции, из которых получают некоторые марки пресс-по­ рошков, состоят из следующих компонентов (в вес. ч):

= 6,8-|~7,4) — катализатор поликонденсации метилольных про­ изводных и одновременно катализатор отверждения. Готовый поли­ конденсационный раствор подают через вакуум-фильтр и мерник 7 - в смеситель 8, туда же загружают предварительно измельченную сульфитную целлюлозу и другие компоненты. Смешение проводят около 3 ч при 30—45 °С, периодически изменяя направление вра­ щения лопастей. В процессе смешения происходит и дальнейшая поликонденсация смолы. Из смесителя масса вакуумом засасывается

всушилку 9 или направляется на ленточную сушилку. Конец сушки определяется по текучести массы (она должна быть в пределах 60— 160 мм). После сушки массу охлаждают, измельчают в шаровой мельнице 10 и просеивают на сите 11. Готовый продукт направляют

встандартизатор, а затем на расфасовку и упаковку, отсев воз­ вращают для повторного помола.

При получении меламиноформальдегидных пресс-порошков (мелалита) поликонденсационный раствор готовят из расчета на 100 вес. ч. меламина 53,5 вес. ч. формальдегида, рН смеси доводят до 8—

осуществляется следующим образом: формалин нейтрализуют содой и загружают дозированное количество в растворитель непрерывного действия, куда одновременно подают определенное количество ме­ ламина или мочевины; растворение проводят при перемеши­ вании.

Полученный раствор непрерывно подают насосом в трубчатый ре­ актор, где происходит поликонденсация при температуре 110—120 °С

створ поступает в пароотделителъ, а затем его подают в смеситель импульсно-непрерывного действия. Туда же загружают измельчен­ ную древесную целлюлозу. Полученную после смешения массу сушат на ленточной сушилке и направляют на измельчение в шаровую мельницу, куда вводят сыпучие компоненты, а затем на просев,