Термореактивные пластмассы

Термореактивные пластмассы, как правило, представляют собой сложную смесь, важнейшими составными частями которой являются: смола, наполнитель (древесная мука, хлопчатобумажные или стеклянные волокна, асбест, кварцевый песок и др.), пластификатор и краситель.

В зависимости от вида применяемой смолы различают фенольно-формальдегидные пластмассы (фенопласты), крезолоформальдегидные, аминоформальдегидные и меламиноформальдегидные пластмассы (аминопласты). Вид смолы во многом определяет свойства пластмасс. Так, например, анилиноформальдегидная смола менее полярна и при прочих равных условиях пластмассы на ее основе имеют лучшие электрические свойства, чем фенопласты.

Для всех прессованных изделий, изготовленных из термореактивных пластмасс с наполнителем, характерно снижение электроизоляционных свойств после механической обработки. Это объясняется тем, что при фрезеровании или сверлении происходит разрушение тонкой поверхностной пленки чистой смолы, покрывающей снаружи прессованную деталь. Эта плёнка имеет высокие электроизоляционные свойства и препятствует попаданию влаги внутрь изделия. Для сохранения высоких электроизоляционных свойств часто детали дополнительно пропитывают или покрывают соответствующими влагостойкими составами или лаками. Пластмассы с повышенными электроизоляционными свойствами, как правило, отличаются коричневой окраской.

В табл. 3 (см. Приложения) приводятся основные характеристики электроизоляционных свойств термореактивных пластмасс. Однако надо иметь в виду, что свойства пластмасс в сильной степени зависят не только от смолы, но и от вида наполнителя. Поэтому в данной таблице отсутствует значение относительной диэлектрической проницаемости, которая для всех видов пластмасс колеблется от 4 до 7. Этим же определяется и указанный предел изменений значений тангенса угла диэлектрических потерь и электрической прочности.

Пенопласты

Пенопластами называются пластмассы с газовоздушным наполнителем. В радиотехнике наибольшее распространение получили пенопласты, изготавливаемые на основе полистирола, фенолформальдегидной смолы и каучука, поливинилхлорида, кремнийорганической смолы, полиуретана и эпоксидной смолы.

В основе технологии изготовления пенопластов лежит метод вспенивания смол с последующим их затвердеванием. В результате образуется лёгкая масса с большим количеством пор. В зависимости от технологии в материале могут возникнуть либо незамкнутые, соединенные друг с другом ячейки (в этом случае материал называют пенопластом), либо замкнутые, не соединенные друг с другом ячейки (в этом случае материал называют поропластом). Такая структура определяет и свойства материалов. Пенопласты обладают меньшей теплопроводностью, меньшей влаго- и газопроницаемостью и несколько тяжелее, чем поропласты.

Морозостойкость пенопластов на основе перечисленных выше смол около -60⁰С. Плотность лежит в пределах от 0,03 до 0,22 г/см³. Электрическая прочность пенопластов низкая (2-7 кВ/мм) из-за большого количества воздушных пор. Этим же объясняется и пониженное значение удельного объёмного и поверхностного сопротивления.

Основное применение пено- и поропласты нашли в качестве звукопоглощающего и теплоизоляционного материала. Основные характеристики наиболее распространенных марок электроизоляционных пенопластов, применяемых в радиотехнике, приведены в табл. 4 (см. Приложения).

Слоистые пластики

Широкое применение в качестве конструкционных и электроизоляционных материалов имеют слоистые пластики, в которых наполнителем является тот или иной листовой волокнистый материал. К этим материалам относят гетинакс, текстолит и т. п.

1. Гетинакс получается посредством горячей прессовки бумаги, пропитанной бакелитом. Для производства гетинакса берется прочная и нагревостойкая пропиточная бумага. Наиболее распространенным способом в течение ряда лет был способ пропитки лаком, т. е. раствором бакелита в спирте с последующей сушкой. Существенным недостатком этого способа пропитки является расходование больших количеств дорогого растворителя - спирта, пары которого при сушке удаляются, к тому же спирт легкогорюч. В СССР была разработана технология производства слоистых электроизоляционных пластиков, для которой характерна пропитка бумаги или ткани жидкими водными суспензиями фенолформальдегидных смол; при сушке пропитанной бумаги вода испаряется. Электрическая прочность гетинакса в направлении, перпендикулярном слоям, E_пр=20-40 МВ/м, диэлектрическая проницаемость от 5 до 6. Дугостойкость гетинакса невысока. Слоистая структура приводит к заметной анизотропии свойств в направлении перпендикулярном и параллельном слоям. Гетинакс нашел применение в высоко и низковольтном аппарато-приборостроении, а также в технике связи.

2. Фольгированный гетинакс применяется для изготовления печатных схем низковольтных цепей аппаратуры. Он представляет собой гетинакс, облицованный с одной стороны или с двух сторон электролитической красно-медной фольгой толщиной 0,035-0,05 мм.

3. Текстолит. Этот пластик аналогичен гетинаксу но изготавливается из пропитанной ткани. Текстолит имеет повышенную удельную ударную вязкость, стойкость к истиранию и сопротивление к раскалыванию (при вдавливании клина в торец доски).

4. Фасонные и намотанные изделия. Помимо описанных выше листовых слоистых пластиков, находят применение и фасонные слоистые изделия. Таковы намотанные изделия, известные под названием гетинаксовых (бакелитовых) трубок и цилиндров. Они изготавливаются из лакированной с одной стороны намоточной бумаги, более тонкой и плотной, чем та, что идет на изготовление листового гетинакса. Лакированная бумага туго наматывается на металлическую оправку и в месте с ней подвергается запеканию в термостате, после чего готовое изделие снимается с оправки. Свойства намотанных изделий уступают свойствам листового материала.

Заключение

Таким образом, с появлением пластмасс значительно упростились многие технологические процессы, как в изготовлении электротехнических изделий, так и в других отраслях промышленности. Современные электроизоляционные пластмассы способны обеспечить свойства недоступные для других материалов: они обладают высокими электроизоляционными свойствами и при этом из них могут изготавливаться детали практически любой формы и размеров; они теплостойки, морозостойки, а с недавнего времени ещё и экологически безопасны. Так, например, компания SONY изготавливает пластмассу путём полимеризации молочной кислоты, которая разлагается под действием бактерий. Слоистые пластики же обеспечивают хорошую механическую прочность, иногда превосходящую прочность металлов. Свойства пластмасс сильно зависят от входящих в их состав компонентов, отсюда многообразие их видов. Это многообразие, по моему мнению, будет увеличиваться из-за появления новых материалов и смешивании их в различных сочетаниях с уже известными. В целом пластмассы - это перспективный материал во всех отраслях науки и техники, а также в быту.

Приложение

Таблица 1:

Основные характеристики термопластичных неполярных пластмасс

Характеристики	Полиэтилен	Полистирол	Политетра- фторэтилен (фторопласт-4)
Плотность, г/см3	0,95	1,05	2,3
Теплостойкость, 0С	110	80	около 300
Морозостойкость, 0С	-60	-40	-195
Коэффициент теплопроводности, 10-4 кал/сек·см·град	7	1,9	8,3
Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом	1015	1015	1016
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом·см	1016	1016	1017
Относительная диэлектрическая проницаемость:	На частоте 50 Гц	2,3	2,5	2,2
	На частоте 1МГц	2,3	2,5	2,2
Тангенс угла диэлектрических потерь:	На частоте 50 Гц	0,0002	0,0003	0,0002
	На частоте 1 МГц	0,0002	0,0003	0,0002
Электрическая прочность, кВ/мм	40-150*	20-200*	25-250*

* Верхний предел указан для тонких плёночных материалов.

Таблица 2:

Основные характеристики термопластичных полярных пластмасс с повышенными диэлектрическими потерями

Характеристики	Полихлор-винил	Полиметил-метакрилат (органическое стекло)	Полиамиды	Полиэтилен-терефталат (лавсан)	Политрифторхлорэтилен (фторопласт-3)
Плотность, г/см3	1,5	1,2	1,2	1,4	2,2
Теплостойкость, 0С	70	70	110	250	200
Морозостойкость, 0С	-35?-60	-180	-40	-100	-200
Коэффициент теплопроводности, 10-4 кал/сек·см·град	2,2	5	5,8	4	1,4
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом·см	1015	1014	1013	1015	1016
Относительная диэлектрическая проницаемость:	На частоте 50 Гц	3-5	4	5	3,5	2,3
	На частоте 1МГц	3-5	3	4,5	3	2,5
Тангенс угла диэлектрических потерь:	На частоте 50 Гц	0,03-0,08	0,04	0,01	0,003-0,03	0,015
	На частоте 1 МГц	0,01-0,05	0,02	0,04	0,002-0,02	0,01
Электрическая прочность, кВ/мм	14-20	18-35	20-35	30-140*	15-20

* Верхний предел относится к плёночному материалу.

Таблица 3:

Основные характеристики термореактивных пластмасс

Характеристики	Фенольные пластмассы (фенопласты)	Анилино-формальдегидные пластмассы	Меламино-формальдегидные пластмассы (аминопласты)
Плотность, г/см3	1,6	1,2	1,6
Теплостойкость, 0С	100-200	110	120