7.3. Термореактивные полимеры и материалы на их основе

Термореактивные полимеры (олигомеры, смолы) линейного или разветвленного строения применяются в качестве связующих в производстве реактопластов. Основными требованиями к связующим веществам являются: высокая клеящая способность (адгезия), химическая стойкость, теплостойкость, технологичность и др. В производстве реактопластов наиболее широко используются фенолоальдегидные, эпоксидные, полиэфирные, кремний­органические и другие виды связующих, а также их смеси в различных сочетаниях и соотношениях. Процесс образования пространственно - сетчатой структуры реактопластов осуществляется совместно с целевыми добавками, оптимизирующими технологические (отвердители, катализаторы) и эксплуатационные (стабилизаторы, пластификаторы, наполнители) свойства композиций.

Фенолоформальдегидные смолы

Фенолоформальдегидные смолы (ФФС) получают реакцией поликонденсацией фенола и формальдегида. В зависимости от количественного соотношения фенола и формальдегида и типа катализатора получают термопластичные новолачные (новолаки) и термореактивные резольные (резолы) смолы.

Новолачные смолы получают поликонденсацией формальдегида с избытком фенола:

,

где n = 4 ÷ 8.

Новолаки представляют собой олигомеры линейного строения:

Новолачные смолы при нагревании и введении отвердителя (уротропина) переходят в неплавкое и нерастворимое состояние с образованием пространственно-сетчатой структуры.

Резольные смолы получают поликонденсацией фенола с избытком формальдегида и представляют собой смесь линейных и разветвленных олигомеров:

Резолы содержат функциональные метилольные (– СН₂ОН) группы, способные при повышенных температурах к самопроизвольной реакции поликонденсации.

Резольные и новолачные смолы различаются по свойствам в исходном состоянии и в процессе отверждения, но мало различаются в отвержденном состоянии. Образование пространственно-сетчатой структуры происходит путем связывания олигомерных молекул метиленовыми (– СН₂–) группами.

Фенолоформальдегидные смолы выпускаются в трех товарных формах.

В твердой форме выпускаются олигомеры, имеющие среднюю молекулярную массу 500 – 800. Наличие межмолекулярной водородной связи обеспечивает им высокую твердость и хрупкость, которые характерны для стеклообразного аморфного состояния. При нагревании они переходят в жидкое состояние, температура размягчения новолаков составляет 80 - 130°С, а резолов – 60 - 90°С. Резолы способны к холодному течению, начиная с температуры 20 - 25°С. Смолы легко растворяются в растворителях. Твердая форма при хранении смол является наиболее устойчивой.

В жидкой форме выпускаются водные и водноспиртовые растворы фенолоспиртов и низкомолекулярных смол, водноэмульсионные резольные смолы.

В лаковой форме выпускаются растворы смол в органических растворителях. После удаления растворителей образуются твердые лаковые пленки.

Пластические массы на основе ФФС называются фенопластами (выпускается более 200 марок).

Все твердые и жидкие ФФС обозначаются буквами СФ и через дефис тремя или четырьмя цифрами. Первые две цифры обозначают тип смолы (от 01 до 29 – новолачные, от 30 до 59 – резольные), а третья и четвертая цифры обозначают номер рецептуры.

В промышленности широкое применение находят ФФС следующих марок: СФ-010А, СФ-011, СФ-015, СФ-018, СФ-040, СФ-0112, СФ-340, СФ-341, СФ-341С, СФ-341А СФ-342 и т.п.

Новолачные смолы применяются для изготовления пресс-порошков, пресс-материалов с волокнистым и листовым наполнителем, изоляционных твердеющих мастик, пенопластов и др. материалов.

Резольные смолы применяются для производства слоистых пластиков, электроизоляционных пресс - порошков, ударопрочных материалов, замазок, клеев.

Пресс - порошки делятся на порошки общего назначения – 02-010-02, 03-010-02, 04-010-12, 08-010-72; электроизоляционные – Э2-330-02,Э3-340-65; влаго – и химстойкие – Вх1-090-34,Вх2-090-68; ударопрочные – У1-301-07, У2-301-07; жаростойкие – Ж7-010-83, Ж2-010-60 и т.д.

Пресс - материалы с волокнистым наполнителем (хлопковая целлюлоза, асбестовое и стеклянное волокно) отличаются более высокими физико-механическими показателями, чем пресс – порошки, и применяются для изготовления деталей конструкционного и электротехнического назначения.

Пресс - материалы со слоистыми наполнителями получают на основе резольных смол и бумаги, хлопчатобумажной, стеклянной и асбестовой ткани, стеклянного и древесного шпона. Слоистые пластики применяются в качестве конструкционных, электротехнических и других видов материалов, обладающих более высокими физико-механическими свойствами.

Широкое применение находят также материалы на основе меламиноформальдегидных (МЛФС) и мочевиноформальдегидных (МФС) смол. Например, пресс - порошки на основе МФС и МЛФС, наполненные сульфитной целлюлозой, используются для изготовления пресс - изделий, обладающих высокой поверхностной твердостью, стойкостью к действию электрической дуги и хорошими физико-механическими свойствами (приборы зажигания, выключатели и т.д.).