2.5.3. Пластмассы с листовым наполнителем

Слоистые пластики представляют собой материалы, изготовленные методом прессования волокнистых наполнителей (бумаг, тканей), предварительно пропитанных смолами. Слоистые пластики в общем виде являются полимерными материалами, армированными параллельно распо­ложенными слоями наполнителя. Это определяет анизотропию их свойств в направлениях перпендикулярно и параллельно расположенных слоев наполнителя.

В качестве связующих материалов в слоистых пластиках в основном применяются фенолоформальдегидная и эпоксидная смола или комбинация на основе этих смол, и реже кремнеорганическая смола. Наполнителями служат бумага, стекловолокна, хлопчатобумажные ткани, асбестовые ткани, стеклоткани и синтетические ткани на основе капрона, лавсана. В зависимости от типа наполнителя слоистые пластики получили название гетинаксов, стеклопластиков, текстолитов, стеклотекстолитов. В устройствах радиоэлектронных средств наибольшее применение получили гетинакс, стеклопластик, стеклотекстолиты и текстолиты на основе синтетических тканей.

ГЕТИНАКС представляет собой листовой слоистый прессованный материал, изготовленный из слоев бумаги, пропитанных термореактивной смолой. Для гетинакса используют бумаги из целлюлозы, изготовленной сульфатным способом. Такие бумаги обладают большой механической прочностью и лучшей пропитываемостью смолами, чем бумаги из сульфитной целлюлозы. В качестве связующих материалов применяются фенолоформальдегидная и эпоксидная смолы.

Процесс изготовления гетинакса состоит из пропитки бумаги смолой, сушки и прессования пакетов под давлением 6-10 МПа при температуре около 150-160 ^оС. Время выдержки при прессовании зависит от типа применяемой смолы и толщины листа.

Изготовляются несколько типов и марок гетинакса, определяемых видом связующего вещества и бумаги, предназначенных для работы в различных условиях эксплуатации.

Слоистая структура гетинакса приводит к анизотропии различных свойств в направлениях, перпендикулярном и параллельном слоям. Так, удельное объемное сопротивление гетинакса вдоль слоев в 50-100 ниже, чем поперек слоев, а электрическая прочность вдоль слоев в 5-8 раз ниже, чем поперек. Анизотропия наблюдается и для механических свойств гетинакса.

Гетинакс относится к сильнополярным диэлектрическим материалам, так как основа (бумага) гетинакса и пропитывающие смолы явля­ются полярными материалами. Он является невлагостойким листовым материалом, - для защиты от действия влаги поверхность гетинакса покрывается лаком. Существует влагостойкий гетинакс (марка VI­II-B), который представляет собой слоистый пластик на основе цел­люлозной бумаги, облицованный с двух сторон слоем лавсановой бумаги, пропитанной эпоксидной смолой.

Гетинакс марки ЛГ (гетинакс лавсановый) изготавливают на основе лавсановой бумаги, пропитанной эпоксидной смолой. Отличительными особенностями гетинакса марки ЛГ являются повышенные диэлектрические свойства, высокая влагостойкость, технологичность при обработке, но механические свойства лавсанового гетинакса несколько ниже (регулирующее напряжение при изгибе 80 МПа, вместо 150 МПа для обычного гетинакса).

Гетинакс нефольгированный и фольгированный применяется в качестве одного из базисных материалов для изготовления печатных плат радиоэлектронных средств.

СТЕКЛОТЕКСТОЛИТ представляет собой листовой слоистый прессованный материал, изготовляемый из двух и более слоев стеклянной ткани, пропитанной смолами. Стеклянные ткани, применяемые для изготовления стеклотекстолитов, изготавливаются из нитей алюмоборосиликатного стекла, в котором содержание щелочных окислов не должно превышать 0,3 %. Для изготовления стеклотекстолита с высокой степенью стабильности электрических параметров при повышенной влажности применяется стеклоткань на основе высококремнеземистого стекловолокна. В процессе вытягивания стекловолокон на них наносят замасливатель, улучшающий сцепление стекла со связующими смолами.

Для стеклотканей, применяемых при изготовлении стеклотекстолитов с высокими электрическими показателями используются эпоксилоновые замасливатели.

В качестве связующих компонентов при изготовлении стеклотекстолитов применяются фенолоформальдегидные, эпоксидные, эпоксифенольные, эпоксиноволачные и кремнеорганические смолы. На физико-механические свойства влияют тип связующего вещества. Лучшими свойствами обладают стеклотекстолиты на основе эпоксидной и эпоксифенольной смол. Стеклотекстолит на основе кременеорганической смолы и стеклоткани из кремнеземистого стекла (марка СТВК) обладает наибольшей термостойкостью и влагостойкостью, и стабильными диэлектрическими свойствами, но вследствие невысокой адгезии к стекловолокну его механическая прочность понижена (_в = 100 МПа).

В табл. 2.8 для примера приведены некоторые значения физико-механических и электрических параметров стеклотекстолита типа 224 (ГОСТ 25500-82) марки СТЭН, изготовленного на основе совмещенной эпоксиноволачной смолы.

Стеклотекстолит применяется как материал при изготовлении деталей и изделий конструкционного назначения. Кроме того, стеклотекстолит фольгированный и не-фольгированный широко используется как базисный материал при производстве печатных плат на высоких частотах.

Кроме стеклотекстолита в радиоэлектронной аппаратуре применяется текстолит на основе лавсановой ткани марки ЛТ, пропитанный эпоксифенольной смолой. Отличительной особенностью текстолита мар­ки ЛТ являются высокие влагостойкость и стабильность электрических параметров во влажной среде (см. табл. 2.10).

При эксплуатации деталей, изготовленных из листовых материалов, важными факторами качества являются изменения механических и электрических свойств от нагревания, теплового старения, степени увлажнения. На рис. 2.2-2.10 представлены зависимости механических и электрических свойств гетинакса и стеклотекстолита некоторых марок от температуры, времени старения при температуре 160 ^оС и времени увлажнения.

Из рис.2.2-2.4 видно, что нагрев приводит к ухудшению прочности и диэлектрических свойств, при этом меньше всего подвержен температуре стеклотекстолит, пропитанный кремнеорганической смолой.

Изменение механических и электрических свойств листовых пластиков при тепловом старении приведены на рис. 2.5-2.7. Отрицательное влияние влаги на электрические свойства пластиков показано на рис. 2.8-2.11. Наибольшее ухудшение свойств от влаги наблюдается в гетинаксе, исключение составляют пластики на основе полиэтилентерефталата

(лавсана). Для повышения влагостойкости пластиков используется защита поверхности их специальными лаками.