Материал: А27878 Андреев АК Материалы для низкотемпературной техники

ем фтористого водорода. Для получения изделий из фторопласта-1 применяют специальные методы переработки, в том числе его растворение в латентных растворителях.

Изделия из фторопласта-2 обладают высокими механическими свойствами, твердостью, износостойкостью, устойчивостью к ползучести и усталости, жесткостью, стабильностью размеров в широком интервале температур, стойкостью к атмосферным воздействиям, радиационной стойкостью при высокой химической стойкости и удовлетворительными диэлектрическими свойствами. Основными областями применения этого материала являются химическая промышленность, приборостроение, электроника, машиностроение, строительство и медицина. Интервал температур эксплуатации фторопласта-2 находится в пределах от –60 до 150 °С.

5.3. Термореактивные полимеры и пластические массы на их основе

Термореактивные пластмассы принадлежат к полимерам с сетчатой молекулярной структурой. Их называют также сетчатыми, трехмерными, сшитыми или пространственными полимерами, т. е. такими полимерами, молекулы которых могут достигать макроскопических размеров и характеризуются наличием большого числа разветвлений и циклов самого разнообразного размера. Характерными свойствами сетчатых полимеров являются их нерастворимость в любых растворителях и отсутствие текучего состояния.

Сетчатые полимеры получают из полифункциональных мономеров или олигомеров путем полимеризации (поликонденсации). Также возможно получение готовых макромолекул путем их сшивания с помощью сшивающих агентов или путем инициирования межцепных реакций в результате воздействия радиационного облучения, теплового и механического воздействия.

Свойства сетчатых полимеров в высокоэластическом состоянии определяются плотностью сетки и химической структурой компонентов, в стеклообразном состоянии – молекулярным уровнем их структурной организации.

Помимо непосредственного использования в качестве конструкционных материалов различного назначения, термореактивные

241

полимеры и пластмассы широко применяются в качестве связующих (матриц) полимерных композитных материалов.

Основными компонентами композитов являются армирующие волокна и полимерные (синтетические) связующие. Высокопрочные волокна обеспечивают прочность и жесткость материала. Связующее придает ему монолитность, способствует эффективному использованию механических свойств арматуры и равномерному распределению напряжений между волокнами, предохраняет их от химических, атмосферных и других внешних воздействий, придает материалу способность формоваться в изделия различной конфигурации и размеров.

Связующее представляет собой двухили многокомпонентную систему, состоящую из синтетической смолы (полимерной или олигомерной составляющей), отвердителей (инициаторов, ускорителей отверждения) и включающую также пассивные или активные разбавители (растворители), пигменты, красители, пластификаторы, стабилизаторы и другие добавки, вводимые в целях придания связующим и полимерному композитному материалу необходимых технологических и эксплуатационных свойств.

В качестве связующих для композитных материалов применяют полимеры с жесткой сетчатой структурой: карбамидоформальдегидные, меламиноформальдегидные, фенолоформальдегидные, полиэфирные, эпоксидные, кремнийорганические, полиамидные полимеры и их модификации. Основные свойства ряда связующих для полимерных композитных материалов приведены в табл. 5.38.

Таблица 5.38

Свойства термореактивных полимерных связующих

242

Эпоксидные смолы обладают высокой смачивающей способностью и адгезией к большинству наполнителей, высокой когезионной прочностью и малой усадкой при отверждении, а также хорошими диэлектрическими и технологическими свойствами.

Меламиномочевиноформальдегидные смолы прозрачны, бесцветны, легко окрашиваются, поэтому находят преимущественное применение в декоративных слоистых пластмассах.

В основе структуры кремнийорганических смол лежит силоксановая группировка Si–O–Si, стойкая к нагреванию. Благодаря этому кремнийорганические смолы обладают высокой стойкостью к высокотемпературному окислению. Кроме того, они характеризуются высокой водостойкостью, повышенными диэлектрическими свойствами. Недостатком кремнийорганических смол являются вы-

243

сокие значения коэффициента линейного расширения в широком диапазоне температур, что в стекле и асбопластмассах приводит к снижению механических свойств материала. Изготовление слоистых пластмасс на основе кремнийорганических смол осуществляется в основном при высоких давлении и температуре прессования.

В табл. 5.39 и 5.40 приведены некоторые низкотемпературные свойства полиорганосилоксанов.

Ненасыщенные полиэфирные смолы отверждаются без выделения летучих продуктов и при соответствующем выборе системы отвердителей при комнатной температуре.

Таблица 5.39

Значения среднего температурного коэффициента линейного расширения (ά∙106, К–1) полиорганосилоксанов

Примечание. Температура отверждения всех типов полиорганосилоксанов составляет 473–673 К.

Таблица 5.40

Значения температурного коэффициента линейного расширения (α∙106, К–1) отвержденных полиорганосилоксанов

244

Примечание. Измерения проведены при скорости нагрева 5 К·мин–1.

Благодаря сказанному процесс формования крупногабаритных изделий может производиться при низком давлении с использованием простейшей технологической оснастки.

Водостойкость, теплостойкость, стабильность диэлектрических свойств, длительная прочность пластмасс на основе полиэфирных смол ниже, чем на основе эпоксидных или фенолоформальдегидных смол.

Свойства слоистых пластмасс зависят от соотношения компонентов (наполнителя и связующего), характера подготовки наполнителя, режима прессования и термообработки и других технологических факторов.

Увеличение содержания связующего в пластмассе позволяет стабилизировать физико-механические и диэлектрические свойства материала в условиях повышенной влажности, однако при этом несколько снижается предел прочности при растяжении и статическом изгибе. Поэтому для слоистых пластмасс конструкционного назначения оптимальное содержание полимерного связующего устанавливается меньше, чем для аналогичных материалов электротехнического назначения.

В зависимости от типа наполнителя различают следующие слоистые пластмассы: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит, асболит (или асбогетинакс), древесно-слоистые пластмассы (ДСП). Условно к стеклотекстолитам относят слоистые пластмассы на основе кремнеземных, кварцевых и керамических волокон.

245