Поликонденсационные полимеры
В результате поликонденсации образуются полимеры пространственной структуры, из которых получают прочные и теплостойкие термореактивные материалы.
Фенолформальдегидные смолы (ФФС).
ФФС получают поликонденсацией фенола в водном растворе формальдегида при температуре 70...90°С в присутствии катализатора (кислоты или щелочи). Они могут быть термопластияными и термореактивными.
Главное свойство ФФС – это образовывать с различными наполнителями фенопласты, которые обладают свойствами: высокая прочность, хорошие электроизоляционные свойства, способность длительно функционировать при высоких температурах, способность функционировать в любых климатических условиях.
ФФС способны совмещаться со многими полимерами и образовывать сополимеры.
ФФС подразделяются на резольные и новолачные.
Резольные смолы (бакелиты) получают с избытком формальдегида в присутствии щелочи.
Резольные смолы – термореактивные материалы, полярные диэлектрики. Применяются для изготовления слоистых пластиков, как текстолит, гетинакс; для композиционных пресс-материалов (фенопластов); трубок, клеев и др.
Новолаки – получают в избытке фенола в присутствии кислых катализаторов ( соляной или щавелевой кислоты) – это твердые, хрупкие, прозрачные термопластичные смолы.
Новолаки плавятся при нагревании до температуры 100 - 120°С; растворяются в спирте, ацетоне и др. растворителях.
Новолаки имеют невысокие электроизоляционные свойства, низкую стойкость к искровым разрядам.
Новолаки отличаются содержанием фенола (от 2 до 9%). При добавлении 10...15% уротропина они переходят в термореактивный резит.
Применяют для изготовления корпусов приборов, плат, разьемов, различных кнопок и ручек управления радиоаппаратуры, лака и как заменитель щеллака.
Полиэфирные смолы (ПЭС). ПЭС получают в результате реакции поликонденсации различных многоатомных спиртов (гликоля, глицерина и др.) и многоосновных органических кислот (фталевой, малеиновой и др) или их ангедридов. По физическим свойствам они близки к природным смолам (канифоль, щеллак). Наибольшее распространение получила лавсановая смола (полиэтилентерефталат), глифталевая смола, поликарбонаты.
Лавсановая смола получается поликонденсацией терефталевой кислоты и этиленгликоля, это термопластичный диэлектрик кристаллического или аморфного строения.
Кристаллический лавсан имеет высокую температуру плавления 265 °С; высокую механическую прочность; хорошие электроизоляционные свойства; стоек к действию слабых щелочей, соляной кислоты, эфиров, масел, жиров, плесени и грибков; не устойчив к действию крепкой азотной и серной кислот, а также имеет малые гигроскопичность и газопроницаемость; стареет под действием солнечных лучей.
Лавсан применяют для изготовления волокон, пряжи, тканей , пленок и др.Волокна и пленки используются для изоляции проводов и кабелей. Пленка из лавсана обладает высокой электрической прочностью и повышенной нагревостойкостью.
Аморфный лавсан используют при изготовлении эмалированных проводов, при производстве электроизоляционных лаков. Пленки лавсановых лаков термореактивны, т.е. не размягчаются при нагревании.
Глифталевую смолу получают из глицерина и фталевого ангидрида при 150...200°С в алюминиевых котлах. Это термореактивные смолы с ярко выраженными дипольно-релаксационными потерями.
Глифталевые смолы имеют свойства: высокая нагревостойкость (до 130°С), высокая гибкость, твердость, клеящая способность, растворимость в органических растворителях, повышенная гигроскопичность, стойкость к поверхностным разрядам.
Глифталевую смолу применяют как основу клеящих, пропиточных и покровных лаков, для изготовления лаков, пластмасс, клеев.
Поликарбонаты – полиэфиры угольной кислоты. Поликарбонаты имеют хорошие электрические и механические свойства, относительно высокую температуру размягчения (140°С), хорошую химическую стойкость, невысокую гигроскопичность.
Применяют поликарбонаты для изготовления слоистых пластиков, компаундов, пленок для изоляции в электрических машинах.
Кремнийорганические смолы (КОС). КОС с пространственной структурой являются термореактивными.
КОС обладают высокой нагревостойкостью до температуры +250°С, высокой холодостойкостью до температуры - 60°; хорошими диэлектрическими свойствами, малой гигроскопичностью; химической инертностью.
В промышленности КОС применяют для изготовления электроизоляционных материалов, таких как стеклотекстолиты, слюдяная изоляция, компаунды, лаки, эмали, резиностеклоткани и др.
Эпоксидные смолы(ЭПСМ). ЭСМ получают в результате хлорирования глицеринов с двухатомными или многоатомными фенолами в щелочной среде. В структуре ЭПСМ содержится не менее двух эпоксидных групп, в результате связывания которых происходит их отверждение:
Чистые ЭПСМ – термопластичные низкоплавкие жидкие материалы, которые легко растворяются (ацетоне, толуоле, хлорированных углеводородах и др), не растворяются в воде, мало растворяются в спиртах, длительно хранятся, не изменяя свойств.
После добавления отвердителей эпоксидные смолы быстро отверждаются, приобретая пространственное строение. Отверждение происходит в результате полимеризации без выделения побочных продуктов ( воды и других веществ). Отвердевшие эпоксидные смолы являются термореактивными и могут образовывать толстый слой монолитной водонепроницаемой изоляции. В зависимости от отвердителя ЭПСМ могут отвердевать при комнатной температуре л 80 до 150°С, а также при атмосферном или повышенном давлении.
Отвердевшие ЭПСМ обладают небольшой усадкой, высокой адгезией к пластмассам, стеклам, фарфору, металлам; большей нагревостойкостью; механическими свойствами, меньшей стоимостью, чем КОС. Применяют для изготовления лаков, клеев, заливочных компаундов.
Полиамиды (ПА) – термопластичные полярные диэлектрики с линейной структурой.
ПА обладают высокой механической прочностью, высокой эластичностью, высокой зимисеской прочностью, высокими электрическими параметрами, высокой гигроскопичностью, малой радиационной стойкостью.
Среди ПА наиболее распространены капрон и нейлон.
Выпускают ПА в виде порошков, гранул желтоватого и сероватого цветов, которые перерабатывают в изделия литьем под давлением.
Полиимиды (ПИИ) –органические полимеры, обладающие высокой нагревостойкостью (до 300°С, кратковременно до 500°С), очень высокой хладостойкостью ( до - 269°С), хорошими диэлектрическими свойствами.
ПИИ пленки применяют в конденсаторах, в нагревостойких кабелях, в качестве подложек в микросхемах, в лаках, эмалях.
Полиуретаны (ПУ) - линейные термопластичные материалы, которые после отверждения превращаются в термореактивные полимеры.
ПУ имеют температуру плавления ниже, чем ПА, более устойчивы к окислению, действию кислот, влаги и мороза, лучше электроизоляционные свойства в условиях повышенной влажности и после длительного воздействия кипящей воды; устойчивы к действию растворителей (бензина, бензола, масла, спиртов.
Применяют ПУ для изготовления тканей, пряжи, нитей, эмалей,лаков, компаундов, пенопластов, каучуков, клеев, пленок, антикоррозионных покрытий. Пенополиуретаны используют для герметизации радиоблоков и малогабаритных приборов, а также для их защиты от вибрации, тепла и механических перегрузок.