Контрольная работа: Применение материалов в электротехнике
Все смолы можно приблизительно разделить на несколько перекрывающихся групп. Для примера наиболее известные смолы (в неориентированном состоянии и без наполнителей) разделим по группам
| Органические смолы | ЭлементноОрганические смолы |
| Полиэтилен | Кремнийорганические |
| Полистирол | |
| Политетрафторэтилен | |
| Поливинилхлорид | |
| Полиметилметакрилат | |
| Полиамиды | |
| Эпоксидные | |
| Полиэфирные |
Синтетические смолы – полимеризационные и конденсационные. Общим недостатком конденсационных смол является то, то при их отверждении происходит выделение воды или других низкомолекулярных в-в, остатки которых могут ухудшать электроизоляционные св-ва смолы. Молекулы конденсационных смол обычно содержат полярные группы, что ухудшает диэлектрические св-ва и повышает гигроскопичность. Полимеризационные смолы могут быть и неполярнымим, например, полимеры углеводородного состава, политетрафторэтилен.
| Полимеризационные | Поликонденсационные | ||
| Полиэтилен | неполярные | Фенолоформальдегидные | полярные |
| Полистирол | неполярные | Полиэфирные | полярные |
| Политетрафторэтилен | неполярные | Кремнийорганические | полярные |
| Поливинилхлорид | полярные | ||
| Полиметилметакрилат | полярные | ||
| Полиамиды | полярные | ||
| Эпоксидные | полярные |
Смолы делятся на термопластические и термореактивные. Термопластические при нагреве, соответствующей их пластичному состоянию, не вызывает необратимых изменений их свойств. Термореактивные при нагреве претерпевают необратимое изменение свойств(запекаются, отверждаются).
| Термопластичные | Термореактивные |
| Полиэтилен | Эпоксидные |
| Полистирол | Фенолоформальдегидные |
| Политетрафторэтилен | Полиэфирные |
| Поливинилхлорид | Кремнийорганические |
| Полиметилметакрилат | |
| Полиамиды |
Полиолефины:
Гетероцепные термопластичные смолы
А) полиамидные смолы (капрон, нейлон, полиуретаны, полиимиды)- имеют цепочные молекулы. Обладают высокой механической прочностью и эластичностью, растворимы в крезоле и расплавленном феноле т.е. растворимость ограничена. Применяются для изготовления синтетических волокон, гибких плёнок и пластмасс. Обладают высокой гигроскопичностью, лёгкой деформируемостью при повышенной температуре, малой радиационной стойкостью и низкой светостойкостью
Б) Фенолоформальдегидные смолы. Производятся посредством нагрева в закрытом котле водного раствора фенола и формальдегида в присутствии катализатора. Могут быть термореактивными(бакелит) и термопластичными (новолак). Бакелит или РЕЗОЛ (резольная смола), синтетический термореактивный полимер, образующийся на начальной стадии синтеза феноло-формальдегидной смолы; вязкая жидкость или твердый растворимый и легкоплавкий продукт от светло-желтого до черного цвета. В отличие от новолака может отверждаться без применения специальных реагентов - отвердителей. НОВОЛАК (новолачная смола), термопластичная феноло-формальдегидная смола; твердое вещество от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Отверждается только в присутствии отвердителей. Применяют в производстве пресс-материалов, литейных форм, лаков, пенопластов. ФЕНОЛОАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ (фенольные смолы), синтетические смолы, продукты поликонденсации фенолов с альдегидами; см., напр., Фенолоформальдегидные смолы, Резорцино-формальдегидные смолы.
В) полиэфирные смолы- продукты поликонденсации различных спиртов и кислот( или их ангидридов) ПОЛИЭФИРНЫЕ СМОЛЫ ненасыщенные , 50-70%-ные растворы сложных полиэфиров - продуктов поликонденсации гликолей с малеиновой или фумаровой кислотой (растворители - мономеры, главным образом стирол). Отвержденные полиэфирные смолы - прочные, водостойкие, химически устойчивые материалы с хорошей адгезией к различным поверхностям и высокими диэлектрическими показателями. Применяются в производстве стеклопластиков, лаков, компаундов, клеев.
АЛКИДНЫЕ СМОЛЫ, синтетические смолы, продукты поликонденсации многоосновных карбоновых кислот с многоатомными спиртами; высоковязкие жидкости. Наиболее распространенные алкидные смолы, получаемые из фталевой кислоты и глицерина или пентаэритрита, называются соответственно глифталевыми смолами (глифталями) и пентафталевыми смолами (пентафталями). Применяются главным образом для приготовления алкидных лаков.
Грифталевые смолы. Преимуществом грифталя перед бакелитом является более высокая эластичность, клейкость, стойкость к тепловому старению и трекингостойкость. Незапечённый грифталь растворим в смеси спирта с бензолом, ацетоне. Полностью запеченный грифталь стоек к растворителям.
Полиэтилентерефталат(лавсан)- термопластичный полимер. Применяется для изготовления синтетических волокон, гибких плёнок, для обладающей высокой мех прочностью изоляции эмалированных проводов ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ, [-CH2-CH2OC(O)C6H4OC(O)-]n, синтетический полимер, продукт поликонденсации этиленгликоля с терефталевой кислотой; твердое бесцветное вещество. Прочен, износостоек, хороший диэлектрик. Применяется главным образом в производстве полиэфирного волокна, а также пленок, радиодеталей, химического оборудования.
Г)Эпоксидные смолы ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ , синтетические смолы, содержащие в молекуле эпоксидные или глицидиловые группы; бесцветные жидкости или твердые вещества. Наиболее распространенные эпоксидные смолы - продукты взаимодействия дифенилолиропана с эпихлоргидрином. Эпоксидные смолы в чистом виде термопластичны, растворимы в ацетоне, могут длительно храниться. Отвержденные - если добавить отвердитель(например, амины без нагрева) перед употреблением- термореактивны, равномерно отверждаются в толстом слое, образуя водонепроницаемую изоляцию. эпоксидные смолы отличаются малой усадкой при отверждении 0,5-2%, высокой адгезией(сцепление) к различным пластмассам, стёклам, керамике, металлам, механической прочностью, влагостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами. Применяют в производстве клеев, лаков, пластмасс, матриц пресс-форм, для заливки небольших трансформаторов или узлов аппаратуры, кабельные соединительные и концевые муфты и др.
Д)Кремний органические смолы ( полиорганосилоксаны, силиконы) В их составе помимо углерода есть кремний. Используются в лаках, компаундах, некоторые из них, например, кремнийорганические каучуки эластичны. Высокие электроизоляционные св-ва при высок температурах. Нагревостойки, практически не смачиваются водой. Но дороги., низкая механическая прочность, плохая адгезия.
2.Применение в электротехнике.
Широко применяются в виде важнейшей составной части лаков, компаундов, плстических масс, плёнок, искусственных и синтетических волокнистых материалов и т.п.
АЛКИДНЫЕ ЛАКИ, растворы алкидных смол (часто их смесей с карбамидными смолами или с др. полимерами) в органических растворителях. Образуют антикоррозионные и атмосферостойкие покрытия. Применяются для защиты дерева и металла, эмалевые краски и грунтовки на основе алкидных лаков - для отделки средств транспорта, сельскохозяйственных машин и др. Распространенный вид лакокрасочной продукции.
ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА (пленкообразователи) , основные компоненты лакокрасочных материалов, придающие им способность образовывать тонкую твердую пленку, прочно связанную с защищаемой поверхностью. В качестве пленкообразующих веществ используют синтетические смолы (алкидные, полиэфирные, эпоксидные и др.), полиакрилаты, полиуретаны, эфиры целлюлозы, битумы, растительные масла.
ПЛЕНОЧНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, методы изготовления пассивных электро- и радиоэлементов и соединительных проводников на диэлектрической подложке (плате) нанесением на нее слоев электропроводящих, резистивных и диэлектрических паст или вакуумным напылением (осаждением) пленок (с последующим травлением, вжиганием, фотолитографической или иной обработкой). Применяется при изготовлении печатных схем, пленочных и других интегральных схем.
ПОЛИЭФИРНЫЕ ЛАКИ, лакокрасочные материалы, пленкообразующим компонентом которых являются полиэфирные смолы. Образуют покрытия с хорошими декоративными свойствами. Полиэфирные лаки и получаемые на их основе эмалевые краски, шпатлевки применяют главным образом для отделки изделий из дерева, напр. мебели.
ФЕНОЛ (карболовая кислота, гидроксибензол), С6Н5ОН, бесцветные, розовеющие на воздухе кристаллы, t пл = 43 °С. Сырье в производстве синтетических смол, красителей, пестицидов, лекарственных средств, поверхностно-активных веществ; применяется также для дезинфекции. Токсичен, при попадании на кожу вызывает ожоги.
Смолы относятся к высокомолекулярным соединениям. Термоактивные смолы относятся к реактопластам, в которых при нагревании происходят необратимые структурные и химические превращения.
Ненасыщенные полиэфирные смолы- продукт взаимодействия полимеров и некоторых видов мономеров, отличающихся способностью к отвержению в нерастворимый твёрдый материал при наличии некоторых видов ингибиторов. ИНГИБИТОРЫ (от лат . inhibeo - удерживаю), вещества, снижающие скорость химических, в т. ч. ферментативных, реакций или подавляющие их. Применяют для предотвращения или замедления нежелательных процессов: коррозии металлов, старения полимеров, окисления топлив и смазочных масел, пищевых жиров и др. Ингибиторы ферментов используют для изучения механизма их действия, для лечения нарушений обмена веществ, а также в качестве пестицидов.
Такие смолы сшиваются ингибитором в прочную трёхмерную структуру и идут на изготовление корпусов кораблей, строительных панелей и т.д. Детали на основе полиэфирных смол изготавливаются обычной заливкой в форму, куда уже помещены слои ткани, стекловолокна и ингибитор. СТЕКЛЯННОЕ ВОЛОКНО (стекловолокно) , формуют из расплавленного стекла. Обладает высокими теплостойкостью, диэлектрическими свойствами, модулем упругости, прочностью при растяжении, устойчивостью к химическим реагентам, низкой теплопроводностью. Применяется (в виде нитей, жгутов, тканей, нетканых материалов, напр. стеклохолста) как армирующий наполнитель для стеклопластиков, фильтровальный, электро- и теплоизоляционный материал, в волоконной оптике и др.
Часто применяют центробежное литьё, штамповку, литьё под давлением.
Отверженные литые полиэфирные смолы, как правило имеют γ=1,2-1,5 г/куб.см, σв.р=40-90мПа, δ=5%, НRС 70-100 ед.
Стеклопластики , изгот из отверждённых полиэфирных смол имеют γ=1,6-2,6 г/куб.см , σв.р=60-140мПа, δ=0,6%, НRС 50-70 ед.
Наряду с полиэфирными смолами прим смолы на основе сложных диэфиров (термореактивные полимеры: стирол, акриловая кислота), обладающих повышенной вязкостью, прочностью (σв.р=80мПа ), химической стойкостью. Чаще всего стеклопластики на основе стиролов и акриловых смол применяют для изготовления корпусов приборов, крыльчаток, насосов и деталей автомобилей.
Полибутадиеновые смолы (высокомолекулярные углеводородные термореактивы) стойки к действию кислот и щелочей, идут на изготовление покрытий, клеев, изоляционных заливочных материалов электрических систем корабельных механизмов.
Армированные стеклопластики на основе таких смол имеют σв.р=250мПа и используются для изготовления обтекателей антенн на самолётах и кораблях.