Основные свойства пластических масс. Учебное пособие

органическими и минеральными наполнителями. Их используют для изготовления деталей, обладающих повышенной стойкостью к ударным нагрузкам, и высокоармированных изделий сложной конфигурации.

Безаммиачные пресс-порошки – резольные пресс-порошки на основе фенолоанилиноформальдегидных олигомеров и древесной муки. Не содержат уротропина. Предназначены для деталей слаботочной и радиотехнической аппаратуры, контактирующей с элементами, содержащими серебро. Физико-механические свойства новолачных и резольных пресс-материалов очень близки. Они изменяются с природой наполнителя (табл. 8).

1* – древесной мукой и каолином , 2**– новолак; древесной мукой и резолом

Такие наполнители, как слюда и кварц, улучшают электроизоляционные свойства. Теплостойкость изделий возрастает с увеличением содержания минерального наполнителя по сравнению с органическим.

Пресс-материалы с волокнистым наполнителем отличаются более высокими физико-механическими показателями, чем пресс-порошки (табл. 9), и наличием специфических свойств, определяемых типом наполнителя. Волокнит выпускают неокрашенным и в виде пучков светло-коричневого волокна и окрашенным в черный цвет. Волокнистые наполнители хуже пропитываются связующим, чем порошкообразные. Поэтому в качестве

71

связующего для волокон применяют олигомеры резольного типа в виде эмульсий и водно-спиртовых растворов.

Волокнистая структура наполнителя обеспечивает, прежде всего, повышенную прочность к ударным нагрузкам(ударная вязкость), прочность на истирание и на статический изгиб. При этом прочностные показатели материала зависят от длины волокон: чем длиннее волокна, тем выше ударная вязкость волокнита.

Волокнит применяют для изготовления конструкционных деталей в машиностроении (панели, направляющие втулки, подшипники и др.), электротехнических деталей (контактных панелей) и других изделий.

Асбоволокнит отличается от волокнита более высокой теплостойкостью и фрикционными свойствами. Асбоволокниты уступают пресс-порошкам по водостойкости и диэлектрическим свойствам. Процесс получения асбоволокнитов достаточно трудоемкий. При пропитке асбестового волокна используют водоэмульсионные и водно-спиртовые фенолоформальдегидные, фенолокрезолоформальдегидные связующие, а также фенолоформальдегидные олигомеры, модифицированные канифолью. В качестве смазки для асбоволокнитов применяют олеиновую кислоту, мыла жирных кислот в виде водного раствора с массовой долей 50–60 %, а также сульфированную ворвань.

72

Предназначается для изготовления электроизоляционных деталей, к которым предъявляют повышенные требования в отношении механической прочности и теплостойкости.

Фаолит – формовочная масса на основе резольной водоэмульсионной смолы, асбеста, талька, речного песка и графита. Фаолиты представляют собой кислотоупорные пластмассы на основе водоэмульсионных резольных фенолформальдегидных олигомеров и кислотостойкого наполнителя. Он стоек к соляной кислоте всех концентраций, серной кислоте низких и средних концентраций, органическим кислотам, растворителям. По стойкости к разбавленным кислотам он превосходит хромоникелевые и хромоникельмолибденовые стали, кислотоупорную керамику, которой он легче и прочнее. Фаолиты неустойчивы к действию азотной и хромовой кислот, йоду, брому, щелочам, пиридинам, ацетону и спирту. Существенным недостатком фаолита являются хрупкость при ударных нагрузках. Из фаолитов изготавливают листы, трубы, а также прессовочные массы и замазки для работы в агрессивных средах.

Фаолит малочувствителен к резким колебаниям температур. По теплостойкости он превосходит винипласт и резины. Фаолит широко применяется для изготовления кислостойкой аппаратуры и оборудования в химической промышленности.

Стекловолокнит. Стеклянное волокно обусловливает в основном высокие физико-механические показатели материала. Диэлектрические свойства и химическая стойкость определяются природой связующего, которым, как правило, являются фенолоформальдегидные олигомеры резольного типа. Эти олигомеры могут быть совмещены с другими полимерами. Стекловолокно может использоваться для наполнения резольных олигомеров в виде мононитей неограниченной длины, нитей, скрученных из нескольких отдельных волокон, пучка нитей, а также предварительно нарезанного и распушенного волокна. В последнем случае материал имеет гораздо более низкие механические показатели, чем при использовании непрерывных нитей или волокон.

Стекловолокниты обладают высокими удельной прочностью и жесткостью, хорошо противостоят вибрационным и зна-

73

копеременным нагрузкам. Хорошие диэлектрические и теплоизоляционные свойства стекловолокнитов сочетаются с устойчивостью к химическим реагентам, к воздействию микроорганизмов и коррозии. Свойства стекловолокнитов во многом зависят от типа стекловолокна. Также значительную роль играет толщина волокон: чем тоньше волокно, тем выше прочность при изгибе, но ниже ударная вязкость.

Физико-механические показатели и стабильность свойств стекловолокнитов, особенно при повышенной влажности и в воде, сильно зависят от адгезии связующего к стекловолокну. Процесс получения стекловолокнитовсостоит из пропитки волокна связующим и его сушки. Содержание стекловолокна в готовом материале 68–78 % масс., содержание летучих 2–5 % масс.

Основное назначение стекловолокнита – изготовление конструкционных и электротехнических изделий повышенной прочности, пригодных для работы при температурах от минус 196 до плюс 200 °С, при повышенной влажности, в кислых и щелочных средах, при ионизирующем излучении.

Пресс-материалы с листовым наполнителем. Свойства слоистых пластиков зависят от вида и количества связующего, типа листового наполнителя и технологии его изготовления, а поэтому изменяются в широких пределах. Поскольку для изготовления применяются термореактивные смолы, то полученные материалы обладают неплавкостью и нерастворимостью.

Связующими в производстве слоистых пластиков являются как твердые фенолоформальдегидные олигомеры резольного типа, так и водные эмульсии и водно-спиртовые растворы олигоме-

ров. Наиболее технологичным и производительным является применение водно-спиртовых растворов олигомеров, особенно в том случае, когда предусмотрено улавливание на стадии сушки летучих продуктов (фенол, спирт) и возвращение их в производственный цикл.

При повышенных требованиях к диэлектрическим свойствам используют фенолокрезолоформальдегидные, крезолоформальдегидные и фенолоанилиноформальдегидные олигомеры.

74

Для повышения адгезии к стекловолокну фенолоформальдегидные олигомеры совмещают с поливинилбутиралем.

При температурах, превышающих температуру стеклования смол, наблюдается появление некоторой гибкости и пластичности слоистых пластиков, а при более высоких температурах (200–300 °С) происходит разложение органического наполнителя (бумаги, ткани, шпона) или смолы, сопровождающееся разрушением материала (обугливанием, расслоением).

Слоистые пластики имеют более высокие - физико механические свойства (табл. 10), чем пресс-материалы с волокнистыми наполнителями (см. табл.9). Слоистые пластики широко применяются в качестве конструкционных, электротехнических, отделочных, фрикционных и антифрикционных материалов.

Гетинакс электротехнический листовой представляет собой листовой прессованный материал, состоящий из двух и более слоев бумаги, пропитанной термореактивным связующим. И предназначается для длительной работы при температурах от минус 65 до плюс 105 °С.

75

нием, фрезерованием, сверлением. Хорошие механические и электроизоляционные свойства текстолита делают его незаменимым материалом для изготовления деталей электрических машин, работающих при низких напряжениях (щиты, панели, рукоятки).

Стеклотекстолит электротехнический листовой. Стеклотекстолит – слоистый прессованный материал, состоящий из двух или более слоев ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивной смолой. В зависимости от назначения изготовляют различные марки электротехнического стеклотекстолита:

¾для изделий, работающих на воздухе при напряжении 1000 В, частоте 50 Гц и температуре от минус60 до плюс 130 °С

–марки СТ, СТ-Б, CT-I и марка СТ-II с повышенной жесткостью и верхним пределом рабочих температур до 155 °С;

¾на воздухе в условиях повышенной относительной влажности и при температуре от минус60 до плюс 155 °С – марки СТЭФ, СТЭФ-1 и марки СТК и СТВК с верхним пределом рабочих температур до 180 °С.

Стеклотекстолит обладает более высокой теплостойкостью и прочностью, чем слоистые пластики на основе бумаги и ткани.

В ряде областей применения стеклотекстолиты конкурируют с металлами. Стеклотекстолит выпускают в виде листов толщиной от 0,5 до 30,0 мм, шириной от 450 до 980 мм и длиной от 600 до

1480 мм.

Асботекстолит отличается от других слоистых пластиков повышенной теплостойкостью и хорошими фрикционными свойствами.

Декоративный бумажно-слоистый пластик (ДБСП) отличается: высоким качеством поверхности; широким ассортиментом расцветок и рисунков; твердостью и износостойкостью; низкой сорбционной способностью; стойкостью к бензину, маслам, жирам и смазкам, косметическим препаратам, пищевым продуктам, химическим реагентам и т. п. Все эти качества, наряду с хорошей механической прочностью, обусловливают широкое применение ДБСП в строительстве, мебельной промышленности, судострое-

77

нии, авиастроении. ДБСП выпускают в виде листов площадью до 4,8 м2, толщиной от 1,0 до 1,6–2,0 мм, а иногда и 3–4 мм, в широком ассортименте расцветок и рисунков.

Древеснослоистые пластики марок А, Б, В выпускают в виде плит размером до 5600×200×60 мм. Плиты марки ДСП-Г изготовляются в виде восьмигранников с диаметром вписанной -ок ружности 600, 800 или 1000 мм. ДСП-А применяется в тех случаях, когда необходима, максимальная прочность в одном -на правлении. ДСП-Б используют вкачестве конструкционного и антифрикционного материала. ДСП-В имеет одинаково высокую прочность в перпендикулярных направлениях. Применяют этот пластик в конструкциях, требующих значительной прочности при сжатии и скалывании как вдоль, так и поперек волокон. ДСП-Г обладает большой равномерностью в распределении механических свойств материала по окружности. Другие ДСП, пропитанные минеральным маслом, находят применение в качестве антифрикционных материалов и в качестве электроизоляционных и конструкционных материалов для изготовления деталей аппаратуры высокого напряжения(электрических машин, силовых трансформаторов, ртутных выпрямителей и др.).

7.5. Газонаполненные фенопласты

Фенольные пенопласты, имеющие чрезвычайно мелкие сферические ячейки, заметно отличаются по своим свойствам от других пенополимеров. Соотношение открытых и закрытых ячеек зависит от плотности пенопласта, природы ПАВ и рецептуры. Так, при плотности 35–80 кг/м3 доля открытых ячеек составляет 40 %, а закрытых – 80 %. Более легкие пенопласты могут содержать до 90 % открытых ячеек. Сообщающиеся ячейки обусловливают более высокие значения теплопроводности, водопоглощения, паропропускаемости и более высокое звукопоглощение.

По сравнению с пенополистиролом или пенополиуретаном фенольные пенопласты имеют меньшую ползучесть под нагрузкой. Однако прочность при растяжении, изгибе и сжатии термопластов той же плотности в 2–3 раза выше.

78

Для повышения прочности пенопласт армируют бумажными сотами, стеклянными волокнами, стеклянными или полимерными полыми микросферами. Такие пенопласты получили название сотофенопласты. Прочность при сжатии увеличивается при облицовке пенопласта бумагой, картоном или металлической фольгой.

Пенофенопласты. Для более высокой стойкости фенольного пенопласта к действию химических веществ, можно применять практически любые клеи, даже те, которые содержат растворители. В частности, для склеивания и обмазывания можно применять горячий битум. Фенольные пенопласты можно эксплуатировать в широком интервале температур от –195 °С до 130 °С. При 130 °С происходит незаметная потеря массы; усадка фенольного пенопласта составляет приблизительно1 %. В течение непродолжительного времени пенопласт выдерживает воздействие температуры около 200 °С.

Основная область применения ФП– строительство, это объясняется уникальным, как рассматривалось выше, сочетанием ряда свойств этих материалов: высокой огнестойкостью, термостойкость, низким дымовыделением, хорошими звуко- и теплоизоляционными характеристиками.

ГЛАВА 8. АМИНОСМОЛЫ И ПЛАСТМАССЫ НА ИХ ОСНОВЕ

К аминосмолам относятся мочевино- (карбамидо-) и меламиноформальдегидные смолы – продукты совместной конденсации мочевины, меламина и формальдегида, модифицированные мочевино- и меламиноформальдегидные смолы(этерифицированные спиртами и совмещенные с другими смолами). Все они

являются термореактивными и в неотвержденном состоянии имеют небольшую молекулярную массу, что позволяет отнести их к олигомерам. Исходные продукты для получения аминосмол:

79

Смолы обладают высокой водо-, масло- и щелочестойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами. Недостатком их является низкая теплостойкость.

8.1. Аминосмолы

Клеи. МФС и МЛФС широко используются для изготовления клеев. Основными свойствами клеев на основе МФС являются: стабильность во время хранения, вязкость и жизнеспособность, механическая прочность клеевого шва и его стойкость к действию воды. Клеи на основе МЛФС обладают рядом преимуществ по сравнению с МФС, а именно: большей жизнеспособ-

ность, большей стойкостью в кипящей воде и к повышенной влажности, лучшей адгезией к материалам, большей тепло- и химической стойкостью. Недостатком МЛФС является небольшая стабильность клеевого раствора.

Исходя из консистенции все выпускаемые клеи на основе МФС и МЛФС можно разделить на три группы: жидкий клей, являющийся водным раствором МФСи МЛФС; сухой клей, выпускаемый в виде белого гигроскопичного порошка, растворимого в воде; клеящая пленка, получаемая нанесением жидкого клея на бумагу. То есть по внешнему виду они могут быть пастообразными, вязкими или твердыми. Применяются смолы как горячего, так и холодного отверждения. Добавлением катализаторов

можно снизить температуру отверждения смолы или получить смолы холодного отверждения.

Лаки и эмали. К основным свойствам лаковых смол относятся: содержание пленкообразующего вещества, плотность, вязкость, способность к окрашиванию, совместимость с другими смолами, кислотное число, стабильность и электропроводность.

80