7. Композиционные листовые пластмассы. Материалы для оснований печатных плат вч и свч диапазонов.

2.5. Композиционные, наполненные пластмассы

Композиционные, наполненные пластмассы представляют собой сложные композиции, состоящие из связующего вещества и наполнителя.

При производстве пластмасс в качестве связующих компонентов широко применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнеорганические смолы, непредельные полиэфиры и их различные модификации, а также термопластичные полимеры (поликарбонат, полиамид, полиимид и другие. В качестве наполнителей используют разнообразные органические и неорганические материалы: целлюлоза, кварц, тальк, слюда, асбест, стекловолокна на основе бесщелочного алюмоборосиликатного стекла, углеродные волокна.

Особую группу наполненных материалов представляют пластмассы с листовым наполнителем, где в качестве наполнителя используются бумага, стеклоткань, ткань на основе капрона, лавсана.

Наполнители придают пластмассам высокую устойчивость к длительному нагружению, повышают статическую прочность и прочность к циклическим нагрузкам, стойкость к растрескиванию, жесткость и теплостойкость.

2.5.2. Наполнители

Наполнители улучшают прочностные свойства пластмасс, уменьшают усадку при формообразовании из них деталей, повышают стойкость к действию различных сред, эксплуатационные свойства и снижают стойкость материала. Все наполнители подразделяются на не­органические (кварц, тальк, слюда) и органические, а каждая из этих групп на порошкообразные и волокнистые. Рассмотрим некоторые из них.

СТЕКЛОВОЛОКНА изготавливают на основе бесщелочных алюмоборосиликатных стекол следующего состава: 53SiO₂, 15Al₂O₃, 10Ba₂O₃, 17CaO, 4MgO не более 0,4Na₂O. Волокна изготавливаются диаметром 5-10 мкм; прочность таких волокон на разрыв составляет 2500-3000 МПа. Волокна имеют высокое значение удельного сопротивления (  10¹⁵ Омм) и хорошие диэлектрические показатели ( = 4-5, tg = 0,001).

Как наполнители их применяют в виде измельченных стекловолокон, рубленных коротких нитей, длинных стеклянных нитей, отрезков стеклянных жгутов и стеклянных тканей. Применение стекловолокон в качестве наполнителей в различном виде повышают статическую и ударную прочность композиционных пластмасс, теплостойкость. Для высоконагревостойких пресс-материалов на основе кремнеорганических смол используют в качестве наполнителей стекловолокна на основе кварцевого стекла. Такие пресс-материалы кратковременно выдержива­ют температуру 600 ^оС.

Изделия из стеклянного волокна плохо работают при многократном изгибе и истирании; в композиции со смолами стойкость к изгибу и истиранию повышается. При нагревании до 250-300 ^оС волокон из алюмоборосиликатных стекол, особенно стеклянной ткани, прочность почти не меняется; значительное снижение наблюдается выше 300 ^оС. Прочность кварцевых волокон при этой температуре практически не меняется.

Волокна и стеклоткани из алюмоборосиликатного стекла достаточно стойки к действию горячей воды и пару - по гидролитической классификации алюмоборосиликатное стекло относится к "стеклам, не изменяемым водой".

Стеклянные волокна и ткани из бесщелочного стекла нестойки к действию кислот - под действием кислот происходит растворение его компонентов и остается кремнеземистый каркас. Высокой стойкостью к действию различных кислот, за исключением плавиковой, обладают волокна из кварцевого стекла.

КВАРЦ - минерал, двуокись кремния SiO₂. В композиционных пластмассах применяется молотый кварц (мелкодисперсный). Композиционные пластмассы с наполнителями из молотого кварца помимо высокой прочности имеют повышенные диэлектрические параметры.

ОРГАНИЧЕСКИЕ НАПОЛНИТЕЛИ представляют собой природное вещест­во - целлюлозу (клетчатку). Целлюлоза является высокомолекулярным соединением, имеющим формулу (С₆Н₁₀О₅)_n, где n находится в пределах 1000-2000. Молекулы целлюлозы имеют линейную структуру, характеризующуюся волокнистым строением и наличием продольных капилля­ров. Наличие большого количества гидроксильных групп в макромолекулах целлюлозы и пористости определяют высокую гигроскопичность, низкие диэлектрические свойства. С другой стороны волокнистость и капиллярность целлюлозы создает благоприятные условия для хорошей пропитываемости связующими веществами (смолами) и получению одно­родной структуры пластмасс.

Целлюлозу изготавливают из древесины, в основном хвойных пород, она имеет длинные волокна (размером 1-4 мм), что обеспечивает высокие механические свойства материала. Древесная мука применяется в качестве наполнителей в пресс-материалах общего назначения и в ударопрочных пластмассах. В древесной муке кроме целлюлозы присутствуют и нецеллюлозные компоненты: минеральные соли, смолистые вещества, лингин – органическое вещество, которое характеризуется наличием фенольных групп в макромолекулах. Электроизоляционная бумага, изготовленная на основе сульфатной полубеленой целлюлозы, является листовым наполнителем в обыкновенных и фольгированных ге­тинаксах.