4.1.2 Связующие

Связующие для стеклопластиков получают на основе различ­ных органических или элементоорганических смол. В состав связу­ющих, помимо синтетических смол и их смесей, могут входить ак­тивные или пассивные растворители, инициирующие системы, отвердители и ускорители отверждения, красящие вещества, минераль­ные и органические наполнители, светостабилизаторы и другие до­бавки. В качестве связующих применяют главным образом полиэфи­ры, эпоксиды, полиамиды, феноло-формальдегидные и кремнийорганические полимеры, а также их модификации (эпоксифенольные, эпоксиполиэфирные, феноло-фурфурольные и др.). В качестве свя­зующих стеклонаполненных термопластов используют линейные термопластичные полимеры.

Полиэфирные связующие на основе ненасыщенных полиэфир­ных смол ПН-1, ПНМ-2, ПН-8, ПНМ-8 нашли широкое применение для изготовления светопропускающих и окрашенных листовых и рулонных стеклопластиков. Для изделий с повышенной химической стойкостью применяют связующие на основе полиэфирных смол ПН- 6, ПН-10, ПН-15.

Для получения препрегов целесообразно использовать связу­ющие на основе полиэфирных смол с повышенной вязкостью: НПС - вод.22М, ЗСП - 3, ЗСП - 4. Они содержат незначительное ко­личество (до 4 %) летучих мономеров, что обеспечивает нормаль­ные условия труда при производстве стеклопластиковых изделий ме­тодами контактного формования, прессования и намотки. Стекло­пластики на основе связующих ПН-1С, ПН-6, ПН-62 и ПН-63 отно­сят к трудновоспламеняющимся материалам. Полиэфирные связу­ющие способны отверждаться при комнатной и повышенной темпе­ратурах без выделения летучих продуктов.

Формование полиэфирных стеклопластиков производят без дав­ления или при минимальном давлении. При использовании связую­щих на основе ненасыщенных полиэфирных смол следует иметь вви­ду, что их отверждение сопровождается значительным саморазогревом (до 200 °С) и объемной усадкой (до 15 %). Адгезия полиэфирных связующих к стеклянному волокну ниже, чем у эпоксидных и моди­фицированных фенольных связующих. Относительное удлинение не­которых полиэфирных смол (ПН-6, ПН-10, ЗН) довольно низкое и составляет 1 %, что требует их модификации, которая, как правило, снижает теплостойкость и химическую стойкость связующего.

Эпоксидные связующие отличаются высокой смачивающей способностью и адгезией к стеклянному волокну, достаточным отно­сительным удлинением и малой усадкой. При их использовании полу­чают наиболее прочные стеклопластики. Широкое применение связу­ющих на основе эпоксидных смол ограничено их недостаточной те­плостойкостью, высокими вязкостью и стоимостью, поэтому при произ­водстве стеклопластиков чаще используют эпоксидные компаунды, в состав которых, помимо эпоксидных, входят смолы других типов.

Основным видом эпоксидных смол, применяемых в качестве компонента связующего для стеклопластиков, являются диановые. Однако в последнее время начали использовать циклоалифатичес­кие смолы, обладающие повышенными термостойкостью, трекингостойкостью и физико-механическими показателями.

Феноло-формальдегидные связующие, применяемые в виде спирто­вых растворов, водных эмульсий и порошков, используют в производ­стве стеклопластиков, листовых, рулонных и рулонированных стекло­пластиков строительного назначения и стекловолокнистых пресс-мате­риалов. Для получения высокопрочных конструкционных стеклоплас­тиков феноло-формальдегидные смолы модифицируют поливинилбути- ралем, анилином и другими модификаторами. Для отверждения феноло-формальдегидных связующих необходимы повышенная температу­ра (150... 160 °С) и значительное давление, которое зависит от конфигу­рации изделия, требований к его характеристикам и марки смолы.

Адгезия модифицированных феноло-формальдегидных связую­щих к стеклянному волокну несколько выше, чем у полиэфирных, но значительно ниже, чем у эпоксидных.

Кремнийорганические связующие характеризуются, как правило, зна­чительно более высокой теплостойкостью по сравнению с другими поли­мерными связующими. Стеклопластики на их основе способны длитель­но работать при 300...400 °С. Однако механические свойства кремнийорганических стеклопластиков ниже, чем у стеклопластиков на основе по­лиэфирных, фенольных и особенно эпоксидных связующих. Длительный цикл отверждения и высокая стоимость также ограничивают область их применения. Они используются для изготовления изделий специального назначения, например, радиопрозрачных, так как не коксуются.

Кремнийорганические связующие часто модифицируют эпок­сидными смолами, ацеталями, однако при этом несколько снижает­ся теплостойкость связующего и стеклопластика на его основе.

Кремнийорганические смолы устойчивы к действию органичес- ких растворителей, минеральных масел, но не к действию аромати- ческих и хлорированных растворителей.

Красящие вещества подразделяют на красители и пигменты. Для окрашивания стеклопластиков используют в основном пигменты органического и минерального происхождения.

Наполнители вводят в связующее для снижения их усадки, терми- ческого коэффициента линейного расширения, температуры само- разогрева при отверждении, хрупкости, а также для повышения вяз- кости, электропроводности, температуры стеклования и температу- ры начала деструкции.