Свойства полимерных матриц

конфигурацией звена макромолекулы: ~ CH2 – CF2 ~.

ПВДФ является полярным, аморфно-кристаллическим полимером (со степенью кристалличности от 20 до 65 %). Молекулярная масса промышленных марок ПВДФ колеблется от 100 до 150 тысяч. Он устойчив к действию бензина, керосина, нефти, спиртов, воды, разбавленных и концентрированных солей, кислот, щелочей, окислителей, поэтому широко используется для антикоррозионной защиты. Растворяется в диметилформамиде, диметилацетате и других растворителях. Горит, но гаснет при удалении из пламени.

ПВДФ имеет достаточно высокие физико-механические показатели, не склонен к хладотекучести, обладает высокими и стабильными в условиях переменной влажности диэлектрическими показателями. Склонен к электростатической поляризации. Является хорошим электретом, сохраняющим электрические заряды на поверхности в течение длительного времени (десятки тыс. часов).

Применяется для формования антикоррозионных покрытий металлоконструкций, электрической изоляции проводов и кабелей, работающих в тяжелых условиях, термоусаживающихся изоляционных трубок и т.п. ПВДФ перерабатывается литьем под давлением, прессованием, экструзией, экструзией с раздувом. Изделия из ПВДФ допускают сваривание и нанесение печати.

3.2. Термореактивные полимеры.

Термореактивные полимеры (смолы) применяются в качестве связующих веществ, в которые обычно вводят отвердители, наполнители, пластификаторы и другие модифицирующие добавки. Основными требованиями к связующим веществам являются: высокая клеящая способность (адгезия), химическая стойкость, теплостойкость, хорошие электроизоляционные свойства и др. В производстве пластических масс, композитов, клеев, лакокрасочных материалов и защитных покрытий, компаундов и других видов материалов наиболее широко используются фенолоальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и кремнийорганические смолы.

3.2.1. Фенолоформальдегидные смолы.

Фенолоформальдегидные смолы (ФФС) получаются путем реакции поликонденсации между фенолом и формальдегидом. В зависимости от количественного соотношения фенола и формальдегида и типа катализатора получают термопластичную – новолачную (новолак) и термореактивную – резольную (бакелит) смолы.

Новолачные смолы (НС) получают поликонденсацией формальдегида с избытком фенола в присутствии кислого катализатора. В новолачных смолах фенольные ядра связаны только метиленовыми мостиками:

где n – степень поликонденсации (n = 4-8).

31

При обработке уротропином (СH2)6N4 иди формальдегидом НС переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.

Резольные смолы (РС) получают поликонденсацией фенола с избытком формальдегида в основной среде (KOH, NaOH):

Резольные смолы – смесь линейных и разветвленных олигомеров с молекулярной массой от 400 до 1000. Резольная смола может существовать в трех модификациях. Резол (бакелит А) находится в вязкотекучем состоянии, растворим в спирте, ацетоне, щелочи. Раствор резола в спирте называют бакелитовым лаком. При нагревании до 100°С переходит в резитол (бакелит В), который представляет собой промежуточную форму резольной смолы. Резитол находится в высокоэластическом состоянии и растворим лишь частично. В органических растворителях и щелочах он не растворяется, а только набухает. При нагревании до 150°С переходит в резит (бакелит С), представляющий собой твердый, хрупкий материал, неплавкий и нерастворимый. При повышении температуры до 300°С обугливается, не размягчаясь. При получении изделий процесс горячего прессования производится в стадии резола, когда смола находится в пластическом состоянии и легко принимает любую форму, а последующая выдержка при повышенной температуре переводит смолу в состояние резита и сообщает пластмассе необходимые свойства.

Резольные и новолачные смолы резко отличаются по свойствам в исходном состоянии и в процессе отверждения, но мало отличаются по свойствам в отвержденном состоянии. Механические и электроизоляционные свойства у резитов, полученных из PC, выше, чем у резитов, полученных из НС с уротропином. Электрические свойства материалов на основе ФФС невысоки, т.к. в макромолекулах содержится большое количество полярных гидроксильных групп. Для улучшения электроизоляционных свойств материалов в их состав добавляют до 20% анилина. Материалы на основе анилиноформальдегидной смолы имеют улучшенные характеристики, что позволяет использовать их для изготовления высоковольтных и радиотехнических деталей.

Новолачные смолы применяют для изготовления пресс-порошков, прессматериалов с волокнистым и листовым наполнителем, изоляционных твердеющих мастик, пенопластов и других материалов. В этих случаях вводится уротропин (4-15 %), который является отвердителем при нагревании до 150-180 °С.

Резольные смолы при хранении на холоде переходят в неплавкое и нерастворимое состояние, а при нагревании быстро отверждаются. PC применяются для производства слоистых пластиков (гетинакс, текстолит и др.), электроизоляционных пресс-порошков, ударопрочных материалов, замазок, клеев.

Из фенолоформальдегидных пресс-порошков, пресс-материалов с волок-

32

нистым и листовым наполнителем получают пластические массы – фенопласты. Кроме фенопластов, широкое применение находят материалы на основе меламиноформальдегидных (МЛФС) и мочевиноформальдегидных (МФС) смол. Пресс-порошки на основе МФС и МЛФС, наполненные сульфитной целлюлозой, используются для изготовления пресс-изделий. Они обладают высокой поверхностной твердостью, дугостойкостью, хорошими физикомеханическими свойствами. Из пресс-порошков на основе МФС изготовляют детали электроосветительного оборудования (изоляторы, ролики, штепселя, выключатели и т.д.).

3.2.2. Эпоксидные смолы.

Эпоксидные смолы (ЭС) чаще всего они являются сравнительно низкомолекулярными полимерами (олигомерами), которые превращаются в неплавкое и нерастворимое состояние под влиянием веществ, химически с ними взаимодействующих (отвердителей), и катализаторов.

Основными среди них являются ароматические эпоксидные смолы, получаемые на основе дифенилолпропана и эпихлоргидрина, имеющие следующую общую формулу:

Отличительной особенностью ЭС является их способность отверждаться как при нагревании, так и при обычной температуре. В отвержденном состоянии ЭС обладают комплексом ценных свойств: механической прочностью, химической стойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, малой усадкой, высокой нагревостойкостью. ЭС проявляют высокую адгезию как к наполнителям, так и к различным конструкционным материалам (металлам, стеклу, керамике), что позволяет использовать их в качестве клеев.

Процесс отверждения ЭС представляет собой чистую реакцию полимеризации без выделения побочных продуктов. В зависимости от типа отвердителя отверждение ЭС может производиться либо при нагреве (обычно до 80-150 °С), либо при комнатной температуре (холодное отверждение).

ЭС применяются для изготовления пропиточных и заливочных компаундов, клеев, лакокрасочных материалов, пластмасс, волокнистых композиционных материалов, слоистых пластиков и т.п.

3.2.3.Полиэфирные смолы.

Полиэфирные смолы (ПЭС) представляют собой растворы ненасыщен-

ных полиэфиров с молекулярной массой 700-3000 в мономерах или олигомерах, способных к сополимеризации с этими полиэфирами.

Основная масса промышленных полиэфирных смол представляют собой продукты поликонденсации гликолей с малеиновым и фталевым ангидридами:

33

органические смолы, которые получаются совместной конденсацией низкомолекулярных кремнийорганических смол с органическими смолами и превосходят чистые смолы по технологическим, механическим и адгезионным свойствам, но уступают им по термостойкости.

В качестве наполнителей в кремнийорганических материалах используют неорганические (минеральные) порошкообразные наполнители (двуокись титана, кварцевая мука и т.п.), асбест, стеклянные, кремнеземные и кварцевые волокна и ткани на основе этих волокон.

Кремнийорганические связующие используют для получения прессматериалов, стеклотекстолитов, компаундов, лакокрасочных и других видов материалов. Широкое применение кремнийорганические смолы нашли в производстве герметиков, заливочных и пропиточных компаундов, а также композиций различного назначения.

3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.

Письменный отчет по работе должен включать:

1.Наименование и цель работы.

2.Таблицу основных свойств термопластичных полимеров в соответствии с приложением № 1.

3.Сравнительный анализ нескольких предложенных полимеров, заданных преподавателем.

4.СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Головкин Г.С. Научные основы производства изделий из термопластичных композиционных материалов / Г.С. Головкин, В.П. Дмитренко. – М.: РУСАКИ, 2005. – 472 с.

2.Макаров В.Г., Коптенармусов В.Б. Промышленные термопласты: Справочник. М.: АНО «Издательство «Химия», «Издательство «КолосС», 2003.

– 208 с.

3.Полимерные материалы: Структура, свойства и применение: Учебное пособие / Э.Р. Галимов, А.Г. Исмаилова, Н.Я. Галимова и др. Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2001. – 187 с.

4.Кулезнев В.Н. Основы технологии переработки пластмасс / В.Н. Кулезнев, В.К. Гусев. Учебник для ВУЗов. – М.: Химия, 1995. – 528 с.

5.Пульцин Н.М. Неметаллические материалы. – Ленинград, 1975. – 77 с

6.Материаловедение: Учебник для вузов. Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 648 с.

35

36