Термореактивні пластмаси (реактопласти)

15.07.2015

Термореактивні пластмаси (реактопласти)

Основу всякого реактопласта становить хімічно затвердевающая термореактивна смола – сполучна речовина. Крім того, до складу реактопластів входять наповнювачі, пластифікатори, отверджувачі, прискорювачі або сповільнювачі і розчинники. Наповнювачами можуть бути порошкові, волокнисті та гнучкі листові матеріали. В якості порошкових наповнювачів використовують мелений кварц, тальк, графіт, деревне борошно, целюлозу. До пластмас з порошковими наповнювачами відносяться: фенопластові і амінопласти. З них виготовляють несилові конструкційні і електроізоляційні деталі (рукоятки, деталі приладів, кнопки тощо), різні витяжні і формувальні штампи, корпусу складальних і контрольних пристосувань, ливарні моделі та іншу оснащення.

Фенопластові (бакелиты, феноло-формальдегідні смоли) є термоупрочняемыми пластмасами. Незміцнені смоли отримують при поліконденсації фенолу з формальдегідом. Існує два основних типи феноло-формальдегідних смол: новолаки і резолы.

Для отримання пластмаси з хорошими споживчими властивостями в новолаки додають субстанцію (зазвичай уротропін), яка при нагріванні розкладається з виділенням формальдегіду. Формальдегід, який додається до новолаковой смолі, утворює упрочняющиеся гидроксиметильные групи.

Зміцнення термопластів в основному проводиться в інтервалі температур 140 – 180°С, але завдяки відповідним добавок кислот деякі резолы можна отвердить вже при 25°С і вище.

Резолы отримують у спиртових середовищах, застосовуючи надлишок формальдегіду. Продукт містить гидроксиметиленовые групи. Під час нагрівання відбувається необоротне зміцнення (реакція утворення сітчастої структури), тому резолы пресують у формах.

Зміцнені феноло-формальдегідні смоли частіше носять назву бакелитов. Ця пластмаса добре обробляється механічно інструментами для обробки металу і може бути піддана поліруванню. Бакеліт з ново лаку має велику термостійкість (100 – 150°С), ніж бакеліт з резола, але гірші діелектричні властивості.

Бакеліт трудногорюч, а після вилучення з полум’я відразу гасне. Гарячий бакеліт дає жовтий колір полум’я, коптящий в залежності від виду наповнювача. Залишок, витягнутий з полум’я, твердий, набряклий, потрісканий і обвуглений. У процесі горіння виділяються фенол і формальдегід з характерним запахом.

Бакеліт стійок до дії розбавлених кислот і лугів, а також більшості органічних розчинників. Для склеювання неякісного бакелітових виробів можна застосовувати нітроцелюлозні клеї або рідкі фенольні смоли.

З бакеліту виготовляють вироби галантереї (гудзики, попільнички), електротехнічні елементи (вилки, розетки), корпусу радіо — та телефонних та апаратів, деталі пральних машин, захисні шоломи, корпусу акумуляторів, плити, лаки, клеї.

Амінопласти є термоупрочняемыми пластмасами. До них відносяться карбамідо-формальдегідні смоли та меламіно-формальдегідні смоли.

Неупрочненная смола виходить при поліконденсації формальдегіду з карбамідом (смола карбамідо-формальдегідна) або меламіном (смола меламіно-формальдегідна). Ці смоли мають реактивні групи —СН2, які під впливом нагріву (або кислотних каталізаторів) здатні до конденсації, в результаті якої смоли зміцнюються (набувають просторову сітчасту структуру).

Зміцнені амінопласти тверді. Їх можна полірувати і механічно обробляти інструментами по металу, вони мають хороші електроізоляційні властивості, легко забарвлюються.

Теплостійкість зміцнених аминопластов близько 100 – 120 про С. Зразок, внесений у вогонь, починає горіти не більше ніж через 1 хвилину. Вийнятий з полум’я, він не гасне, але горить повільно (насправді горять наповнювачі, сама смола негорюча). Вогонь має жовтий колір (меламінова смола) або жовтий з зеленувато-блакитною облямівкою (карбамидная смола). Залишок після горіння потрощений, набряклий і покритий по краях характерним білим нальотом. Під час горіння виразно відчувається запах формальдегіду та карбаміду.

Зміцнені амінопласти стійкі до дії води, кислот (в тому числі сірчаною та азотною), лугів і органічних розчинників. Для склеювання таких аминопластов можна застосовувати феноло-формальдегідні або карбамідо-формальдегідні клеї.

З аминопластов виготовляють клеї для дерева, електротехнічні деталі (розетки, вимикачі) і галантерею, тонкі покриття для прикраси, лаки (так звані пічні), пінисті матеріали.

Реактопласти з волокнистими наповнювачами являють собою композиції, що складаються зі сполучної (смоли) і волокнистого наповнювача у вигляді вичісок бавовни (волокниты), азбесту (асбоволокниты), скловолокна (стекловолокниты).

Волокниты застосовують для виготовлення деталей з підвищеною стійкістю до ударних навантажень, що працюють на вигин і кручення (втулок, шківів, маховиків та ін).

Асбоволокниты володіють хорошими фрикційними (гальмівними) властивостями і теплостійкістю, але по водостійкості і діелектричної приницаемости поступаються пластмас з порошковим наповнювачем.

Стекловолокниты негорючі, стійкі до дії ультрафіолетових променів, хімічно стійки, мають стабільні розміри. Деякі марки стекловолокнитов застосовуються для виготовлення силових електротехнічних деталей в машинобудуванні, а також великогабаритних виробів простих форм (кузовів автомашин, човнів, корпусів приладів тощо). Стекловолокниты мають високі фізико-механічні характеристики і застосовуються для виготовлення деталей високого класу точності і складної конфігурації. Стекловолокниты можуть працювати при температурах від -60 до +200°С, мають міцність при розриві 80 – 500 МПа.

В якості сполучних смол волокнитов і стекловолокнитов застосовуються поліестерові та епоксидні смоли.

Полиэстры (поліестерові, або поліефірні смоли) є полімерами, отриманими з полиосновных кислот і полигидроксильных спиртів шляхом поліконденсації.

Перед затвердінням смола має вигляд густого сиропу золотистого кольору. Затвердіння проводять у формі при кімнатній температурі після додавання ініціатора (зазвичай перекис бензоїлу) в кількості близько 4 %. Механічні властивості отвержденного продукту залежать від будови вихідної смоли і способу її затвердіння. Виріб може бути гнучким і еластичним або твердим і крихким. Тверді вироби можна піддавати механічній обробці інструментами по дереву, а також полірувати.

Термічна стійкість під напругою сценарий смол лежить в межах 55 – 60°С, а без навантаження перевищує 150 o С. Зразок ламінату (поліестерова смола зі склотканиною), поміщений в полум’я, що горить дуже погано. Після вилучення з полум’я найчастіше гасне. Після згорання залишається обвуглений скелет скловолокна.

Затверділі полиэстры нерозчинні в органічних кислотах, в ацетоні легко розтріскуються.

З полиэстров, зміцнених скловолокном, виготовляють рятувальні човни, частини автомобілів, меблі, корпусу планерів і вертольотів, гофровані плити для дахів, плафони ламп, щогли для антен, лижі та палиці, вудки, захисні каски і т. п. У вигляді текучих смол полиэстры застосовують для заливки частин електронної апаратури, муміфікації анатомічних препаратів, виготовлення лаків і т. п.

Епоксидні смоли. Неотвержденные епоксидні смоли отримують реакцією поліконденсації епоксиду (епіхлоргідрину) з дифенилолпропаном (дианом). Процес затвердіння є реакцією підсумовування (поліприєднання), в якій роль затверджувача грає полиамин.

Характерною рисою епоксидних смол є досконала прилипаемость майже до всіх пластмас, металів; вони мають хороші механічні та електричні властивості.

Термостійкість під напругою зміцнених эпидианов лежить в межах 55 – 120°С в залежності від виду зміцнювача, а без навантаження перевищує 150°С. Зміцнена епоксидна смола горить у вогні так само, як і поліефірні ламінати: вона важко загоряється, після чого починає коптити. На відміну від поліестру епоксидна смола сильно пахне під час горіння.

Епоксидні смоли служать для виготовлення лаків, клеїв, а також виробництва ламінатів.

Велику групу реактопластів складають шаруваті пластмаси, які містять листові наповнювачі, укладені шарами. В якості наповнювачів для шаруватих пластиків використовують матеріали органічного (папір, картон, бавовняні тканини, деревний шпон, тканини з синтетичних волокон) і неорганічного (азбестовий папір, скляну тканина, тканина з кварцових або кремнеземних волокон) походження. Залежно від виду наповнювача розрізняють такі шаруваті пластики: гетинакс, текстоліт, склотекстоліт, древеснослоистые пластики. Сполучними при виробництві шаруватих пластиків служать феноло-формальдегідні, епоксидні, кремнійорганічні та деякі інші смоли.

Властивості шаруватих пластиків залежать від співвідношення компонентів (наповнювача й сполучного), характеру підготовки наповнювача, режимів пресування і термообробки та інших технологічних факторів. Завдяки шаруватого розташуванню армуючого наповнювача шаруваті пластики володіють анізотропією механічних, фізичних і діелектричних властивостей.

Механічні властивості шаруватих пластиків визначаються насамперед видом використаного наповнювача. Найбільшою механічною міцністю володіють шаруваті пластики на основі скляної тканини або скляних джгутів. Ці матеріали, а також шаруваті пластики на основі асбоволокнистых наповнювачів мають більш високу теплостійкість у порівнянні з теплостійкістю пластиків на основі органічних наповнювачів.

Фізичні і діелектричні властивості шаруватих пластиків залежать в основному від типу використовуваного полімерного сполучного.

Пластик на основі паперу – гетинакс – застосовують в якості електро-ізоляційного матеріалу, працюючого довгостроково при температурах від -65 до +105°С, а також як конструкційний і декоративний матеріал. Гетинаксы широко застосовують в електричних машинах, трансформаторах (як високовольтної ізоляції) та інших апаратах, при виробництві телефонної арматури, в радіотехніці (для виготовлення друкованих схем). З гетинаксу виготовляють панелі, щитки, прокладки, кришки, шайби, малонагруженные вироби і т. д.

Деревно-шаруваті пластики (ДСП) використовують при виготовленні меблів, для внутрішнього облицювання пасажирських поїздів, суден, літаків, при будівництві в якості облицювального матеріалу.

ДСП зазвичай виготовляють у формі плит або тонких листів. Їх отримують гарячим пресуванням лущеного деревного шпону, просоченого полімерним сполучною. При виробництві ДСП частіше використовують березовий або буковий шпон, в якості сполучного використовують водно-спиртові розчини олігомерів. Деревно-шаруваті пластики випускають різних марок і маркують ДСП-А, ДСП-Б, ДСП-і т. д. Вони відрізняються напрямком волокон шпону в різних шарах. У ДСП-А – у всіх шарах волокна шпону розташовані паралельно (іноді чотири шари з паралельним розташуванням волокон чергуються з одним шаром, повернений на 20 – 25°). У ДСП-Б розташування шарів змішане. Через кожні 5 – 20 шарів з паралельним розташуванням волокон укладають шар, повернутий на 90°. У ДСП-здійснюється астероїд укладання шарів, при якій сусідні шари волокон зміщують на 30°. Максимальною міцністю в поздовжньому напрямку (Термореактивні пластмаси (реактопласти)
= 280 МПа) має ДСП-А. ДСП-Б має міцність, однакову у взаємно перпендикулярних напрямках (140 МПа).

ДСП володіють хорошими антифрикційними властивостями. В деяких випадках вони замінюють высокооловянистую бронзу, бабіт, текстоліт. Хімічна стійкість ДСП не дуже висока, але вище, ніж у звичайної деревини. Теплостійкість ДСП досягає 140°С. Їх недоліком є набухання, обумовлене поглинанням води.

Пластики на основі бавовняних тканин – текстоліти – застосовують для виготовлення різних конструкційних деталей, електроізоляційного матеріалу, вкладишів підшипників прокатного обладнання, прокладок, герметизуючих фланцеві з’єднання. Текстолитовые деталі можуть працювати не тільки в повітряному середовищі, але і в маслі, гасі або бензині і т. д. Текстоліт виробляють у вигляді листів, плит, стрижнів і трубок. Температура експлуатації виробів з текстоліту від -60 до +60°С.

Стеклотекстолитами називають шаруваті пластики на основі тканих скловолокнистих матеріалів. Вони характеризуються високою тепло — і хладостойкостью, стійкістю до дії окислювачів та інших хімічно активних реагентів, високими механічними властивостями. Склотекстоліти застосовують для виготовлення великогабаритних виробів, радіотехнічних та електроізоляційних деталей, що тривалий час працюють при температурі 200°С і короткочасно – при 250 про С. Склопластики є конструкційними матеріалами, застосовуваними для виготовлення силових виробів у різних галузях техніки (несучих деталей літальних апаратів, кузовів і кабін машин, залізничних вагонів, корпусів човнів, судів і т. п.).

В таблиці 15.3 наведені властивості, області застосування і інтервал робочих температур деяких термореактивних пластмас.

Термореактивні пластмаси (реактопласти)

Короткий опис статті: термореактивні пластмаси Термореактивні пластмаси (реактопласти) реактопласти, термореактивні пластмаси, фенопластові, амінопласти, волокниты, асбоволокниты, стекловолокниты, полиэстры, епоксидні смоли, гетинакс, деревно-шаруваті пластики, текстоліти, склотекстоліт

Джерело: Термореактивні пластмаси (реактопласти)

Також ви можете прочитати