Полимерные связующие на основе фенолоформальдегидных смол

Фенолоформальдегидные смолы применяют в качестве связующего благодаря хорошо налаженному и относительно простому их производству, низкой себестоимости и сочетанию таких ценных свойств в отвержденном состоянии, как теплостойкость, жесткость, химическая стойкость и др. Для производства ПКМ используют как термореактивные, так и термопластичные смолы. Последние отверждаются с помощью отвердителей. Смолы используют в виде спиртовых растворов, водных дисперсий и порошков.

Вследствие значительной хрупкости, относительно низкой адгезии к некоторым армирующим материалам фенолоформальдегидные смолы в чистом виде в ПКМ применяются редко, а чаще  в композициях с другими смолами. Для получения КМ с высокими прочностью, теплостойкостью, устойчивостью к действию кислых и щелочных сред чаще всего применяют фенолоформальдегидные смолы в композиции с эпоксидными смолами.

Типы и марки применяемых фенолоформальдегидных связующих:

а) на основе бакелитового лака (Р-2М - смола общего назначения, модифицированная поливинилбутиралем и анилином; Р-2Ц - быстроотверждающаяся смола, модифицированная эфирами целлюлозы);

б) фурфурилфенолоформальдегидные смолы ФФП, ФФ-1С и др;

в) фенолоформальдегидные твердые смолы (СФ-341 – порошок от желтого до коричневого цвета, СФ-342 – анилиновая смола конструкционного назначения для теплоизоляционных деталей; СФ-010 – новолачная смола и др.)

д) гексафенольные твердые смолы СФ-3045, СФ-3046, применяются для изготовления гибких пластиков и др.

Связующие на основе кремнийорганических смол

Кремнийорганические смолы (полиорганосилоксаны) отличаются от других смол высокой теплостойкостью и возможностью работать в широком интервале температур (173…623 К). Кроме этого они проявляют высокую химическую стойкость по отношению к различным органическим растворителям, за исключением ароматических и хлорированных растворителей. Низка их стойкость и к минеральным маслам. Смолы обладают хорошими диэлектрическими свойствами.

Адгезия   кремнийорганических  связующих  к  волокнам   составляет

14,6…18,6 МПа. Однако их когезионная прочность относительно невелика, поэтому механическая прочность кремнийорганических ПКМ значительно ниже полиэфирных, фенолоформальдегидных и эпоксидных. Значительные давления формования, длительный цикл отверждения и высокая стоимость полимеров ограничивают применение кремнийорганических связующих областью электроизоляционных и теплозащитных ПКМ.

В производстве ПКМ используют смолы марок К-9, К-31, полиметилсилоксановые лаки КО-554, КО-812 и др. Смола К-9 имеет температуру размягчения 333…358 К и продолжительность отверждения 50-180 мин при температуре 473 К (200°С). Лак КО-812 представляет собой толуольно-ацетоновый раствор продуктов гидролитической поликонденсации метилтрихлорсилана, бесцветный или желтого цвета с содержанием сухого остатка 40±3%.

Матричные материалы на основе термопластичных смол

Для изготовления деталей конструкционного, радио- и электротехнического назначения довольно широко применяются термопластичные смолы; полиэтилены, полипропилены, фторопласты, полиэтилентерефталаты, поликарбонаты, полиамиды алифатические и ароматические. ПКМ на основе термопластичных матричных материалов имеют высокую технологичность, химическую стойкость ко многим органическим растворителям и кислотам и другие положительные свойства.

Физико-механические свойства некоторых термопластичных матриц приведены в табл. 3.3.

Сравнительно недавно были разработаны связующие нового типа, получившие название роливсанов, которые дают возможность сочетать высокую теплостойкость композита и легкую перерабатываемость связующего.

Основные химические и технологические особенности роливсанов состоят в том, что введение термостойких структур в молекулярные цепи связующего перенесено со стадии синтеза мономерно-олигомерных композиций и жидкофазного формирования на стадию дополнительной обработки готового изделия после придания ему заданной формы.

При этом стадия формирования свободна от высокоплавких веществ, растворителей и побочных летучих продуктов, что делает излишним применение при переработке высоких температур и значительных давлений.

Роливсаны состоят из дивинилароматических соединений и отверждаются полимеризационно-поликонденсационным методом. На стадии формирования изделия протекает трехмерная совместная полимеризация ненасыщенных компонентов системы. Полностью сформированную конечную термостойкую структуру матрица на основе роливсанов приобретает на стадии последующей термообработки при температуре больше 450 К или облучения мощной дозой ускоренных электронов. При этом образуется сетчатый сополимер с теплостойкостью 670…700 К.

                                                                                                  Таблица 3.3

Физико-механические свойства термопластичных матриц