Характеристика смол, входящих в прессматериалы

Ознакомление студентов с прессованием изделий из пластмасс

Материалы: натурные образцы пресспорошков, волокнитов, стекловолокнитов, таблетированных пресспорошков; прессовые изделия: армированные и неармированные.

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ТЕХНОЛОГИЕЙ ПРЕССОВАНИЯ

Прессматериалы, их состав и товарные формы

Прессматериалы – наполненные пластмассы, состоящие из термореактивных синтетических полимеров (смол) в качестве связующего, наполнителей, отвердителей, смазывающих веществ и красителей. К ним относятся фенопласты, аминопласты, мелалиты, пресскомпозиции на основе кремнийорганических и полиэфирных смол. Термопласты лишь в отдельных случаях перерабатывают прессованием (полиакриловые пресспорошки, нитроцеллюлозный этрол, фторопласты).

Характеристика смол, входящих в прессматериалы

Феноло-формальдегидные смолы – синтетические полимеры, получаемые поликонденсацией фенола или его производных (крезола, ксилола) с формальдегидом в присутствии кислых или щелочных катализаторов. Фенолоформальдегидные смолы – жидкие или твердые вещества, растворимые в спирте, ацетоне, бензоле, их смесях и некоторыхдругих растворителях.

В зависимости от соотношения формальдегида и катализатора получают новолачные или резольные смолы.

Для характеристики состояния термореактивных и фенолоформальдегидных смол в процессе их отверждения при нагревании приняты термины: резол, резитол, резит. Этими терминами в дальнейшем стали называть аналогичные состояния и других термореактивных смол и пресскомпозиций на их основе.

Резол (стадия А) – смола плавкая, растворимая.

Резитол (стадия В) – смола при 120-130 °С находится в высокоэластическом резиноподобном состоянии, частично плавится, набухает в растворителях, но не растворяется в них.

Резит (стадия С) – состояние после глубокой термообработки (отвержденные изделия, готовые отпрессовки). Смола находится в твердом неплавком и нерастворимом состоянии.

Новолачные феноло-формальдегидные смолы получают конденсацией формальдегида при избытке фенола в присутствии кислых катализаторов. Эти смолы термопластичны. Они сохраняют плавкость при длительном хранении, а также при нагревании до 200- 250 ^оС. Название этих смол произошло от нового лака, который стали приготавливать нз новолачной феноло-формальдегидной смолы вместо природного шеллака. При добавке к новолачной смоле отвердителя (уротропина) смола становится способной при нагревании переходить в неплавкое и нерас­творимое состояние в результате образования пространственного (сшитого) полимера.

На основе новолачных смол изготавливают различные пресс­­материалы, в том числе пресспорошки общего назначения, монолиты, а также волокниты, слоистые фенопласты, клеи, лаки, пенопласты, пульвербакелит.

Резольные феноло-формальдегидные смолы получаются конденсацией фенола с избытком формальдегида в присутствии щелочных катализаторов. Эти смолы термореактивные. На их основе получают прессматериалы с различными наполнителями: пресспорошки для электроизоляционных деталей волокниты, слоисгые пластики, фаолиты, замазки (арзамит), клеи типа БФ, пенопласты и многое другое.

Бакелит – резольная феноло-формальдегидная смола, получаемая при мольном соотношении фенола и формальдегида 6: 7 в присутствии 1 % аммиака. Бакелитовый лак – раствор резольной смолы в смеси растворителей. Название «бакелит» дано по имени американского ученого Л. Бакеленда, предложившего в 1907 г. реакцию получения бакелита.

Карболиты – пресспорошкн на основе новолачной смолы, получаемой поликонденсацией при мольных соотношениях фенола к альдегиду 7: 6 в присутствии кислого катализатора – соляной или щавелевой кислоты (способ разработан русским ученым Г. С. Петровым в 1913 г.).

Феноло-фурфурольные смолы – синтетические термореактивные полимеры, получаемые поликонденсацией фенола с фурфуролом (вместо формальдегида). Эти смолы аналогичны феноло-формальдегидным, но значительно лучше их по технологическим свойствам – они имеют хорошую текучесть и хорошо заполняют формы самой сложной конфигурации.

Карбамидные смолы – синтетические термореактнвные полимеры, получаемые цоликонденсацией формальдегида с синтетической мочевиной или меламином. В стадии А смолы и композиции на их основе плавки и растворимы в воде. В стадии С изделия из карбамидных смол напоминают кость, они тверды, неплавки и нерастворимы. Карбамидные смолы бесцветны, светостойки, не имеют запаха, не выделяют токсичных веществ. При воздействии на изделия электрической дуги выделяется азот, который гасит дугу. Это ценное свойство карбамидных материалов используется в электротехнике. Из карбамидных смол наиболее широкое распространение в технике получили мочевино-формальдегидиые и меламино-формальдетидные смолы.

На основе мочевино-формальдегидной смолы выпускают пресс­порошки а м и н о п л а с т ы, а на основе меламиноформальдегидной –пресспорошки м е л а л и т ы. Последние допущены органами здравоохранения для изготовления пищевой посуды. На основе более дешевой и доступной мочевино-формальдегидной смолы изготавливают клей для фанеры, древесностружечные плиты, лаки, краски, пенопласт мипору. Лучшей атмосферостойкостью обладают меламино-формальдегидные смолы.

Полиэфирные смолы – синтетические полимеры, получаемые поликонденсацией многоатомных спиртов (глицерина, пентаэритрита) с много- или двухосновными кислотами (фталевой, малеиновой, адипиновой, себациновой) и их ангидридами, а также гликолей с метакриловой кислотой.

Различают насыщенные и ненасыщенные полиэфирные смолы. Ненасыщенные получаются при применении ненасыщенных кислот; это вязкие продукты с линейной структурой, могут переходнть в твердые продукты пространственного строения при добавлении к ним отвердителей.

Кремнийорганические смолы, или полиорганосилоксаны – полимер­ные соединения, получаемые из арилхлорсиланов.

В стадии резола эти смолы в зависимости от молекулярного веса – жидкие и вязкоподобные вещества, растворимые в толуоле, бензине и смеси бензина со скипидаром; при нагревании до 250-260 ^оС переходят в стадию резита.

Кремнийорганические смолы используют для пропитки материалов с целью придания им высоких физико-механических, водоотталкивающих свойств и высокой термостойкости. Эти смолы применяются в качестве высокотермостойких электроизоляционных лаков, водоотталкивающих антиадгезионных (не прилипающих) покрытий, термостойких смазочных масел, а также для производства пресс-материалов.

Эпоксидные смолы – полимеры, получаемые поликонденсацией эпи- или дихлоргидрина и двух- или полиатомных фенолов (дифенилолпропанов) в щелочной среде. В стадии резола эпоксидные смолы – вязкие или твердые вещества, плавкие, растворимые в толуоле, ксилоле, этилцеллозольве, ацетоне, уайт-спирите и других растворителях и их смесях. Эпоксидные смолы или композиции на их основе при добавке полиэтиленполиамина и других аминов отверждаются в течение 6-10 ч при обычной температуре. Процесс отверждения ускоряется с повышением температуры до 60-80 ^оС. При добавке ангидридов дикарбоновых кислот (фталевой и др.) отверждение происходит только при повышенных температурах (100-200 °С).

Эпоксидные смолы используются в качестве клеев холодного и горячего отверждения для склеивания металлов, стекла, фарфора, дерева, резины, различных пластмасс и многих материалов как между собой, так и друг с другом. На основе этих смол изготавливают заливочные, пропиточные компаунды, лакокрасочные материалы, стеклопластики, технологическую оснастку, прессматериалы.