Эпоксидные связующие для слоистых электроизоляционных материалов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ

УДК:678.686 Э. В. Сахабиева

ЭПОКСИДНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ ДЛЯ СЛОИСТЫХ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: модификация, эпоксидные полимеры, глицидиловые эфиры кислот фосфора, фосфорсодержащие

модификаторы.

Разработаны эпоксидные композиции, модифицированные фосфорорганическими соединениями с повышенными электроизоляционными и прочностными характеристиками.

Key words: Chemical modification, epoxy compositions, glycidylic ethers of phosphorus acids, phosphorous-containing modifiers

Epoxy compositions, modified by the phosphorous-containing compounds with high electro insulation and strengthening characteristics were developed.

Введение

Для изготовления слоистых пластиков электроизоляционного назначения наибольшее предпочтение отдают эпоксидным связующим [1, 2]. К материалам данного класса, в частности к стеклопластикам и стеклотекстолитам,

предъявляются такие требования, как высокая механическая прочность, стабильность

электроизоляционных свойств, а так же высокие термо- и огнестойкость [ГОСТ 25500-82]. Поверхность листов должна быть гладкой, без газовых пузырей и посторонних включений, так как электрическая прочность весьма чувствительна к неоднородностям структуры материала. В связи с этим использование эпоксидных олигомеров, как правило, связано с применением растворителей и разбавителей для снижения вязкости композиций. Это приводит к ухудшению свойств композита, а так же экологичности производства, т. к. при использовании летучих жидкостей повышается риск пожароопасности и загрязнения воздушной среды токсинами. В связи с этим проблема создания низковязких эпоксидных связующих для слоистых пластиков без использования растворителей является весьма актуальной.

Экспериментальная часть

В данной работе изучено влияние фосфорорганических модификаторов на

прочностные и электроизоляционные

характеристики эпоксидных олигомеров марок ЭД-24, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-18 [ГОСТ 10587-84]. В качестве модификаторов был использован ряд глицидиловых эфиров кислот фосфора (V), различающихся как по функциональности (моно-, ди-, триглицидиловые эфиры), так и по структуре (глицидилфосфаты и глицидилфосфонаты).

Исследуемые фосфорорганические соединения -низковязкие, нелетучие вещества без цвета и запаха. Наличие активного а-окисного цикла в молекуле глицидиловых эфиров кислот фосфора позволяет использовать данные соединения в качестве

активных модифицирующих добавок в композициях на основе промышленных диановых эпоксидных смол. Композиции отверждали ароматическими аминными отвердителями - 4,4'-диаминодифенилметан (4,4'-ДАДФМ), 3,3'-дихлор, 4,4'-диаминодифенилметан ("диамет-х") и м-фенилендиамин (МФДА). Отверждение модифицированных композиций проводили по ступенчатому механизму в интервале температур 90 - 150оС.

Обсуждение результатов

Разработанные композиции являются низковязкими, технологичными, с хорошей смачивающей способностью. Отмечено, что добавление даже небольших количеств модификаторов приводит к резкому снижению вязкости и межфазного натяжения на высокоэнергетических поверхностях подложек. Отмеченные эффекты в большей степени проявляются в составах, содержащих

глицидилфосфаты.

Введение глицидиловых эфиров кислот фосфора в эпоксидную композицию приводит к снижению температуры отверждения и времени гелеобразования. Композиции имеют усадку при отверждении не более 0,5%. Модификация двух- и трехфункциональными соединениями в пределах совместимости компонентов (до 20% масс. модификаторов) приводит к повышению температуры стеклования.

В таблице приведены основные физикомеханические и электроизоляционные

характеристики разработанных композиций. Анализ полученных данных показал, что повышение прочностных и адгезионных характеристик зависит как от концентрации, так и от структуры модификатора. При изучении влияния фосфорорганических модификаторов на прочностные свойства композиций установлено, что двух- и трехфункциональные соединения повышают прочность на сжатие и на изгиб приблизительно в 2 раза, что связано с увеличением плотности сшивки полимера.

Таблица 1 - Свойства эпоксидных

фосфорсодержащих композиций

Показатель Состав композиций

ЭД-20 ЭД-20 (80%) диглицидил-оксиметил-фосфат (20%) ЭД-20 (80%) Диглицидил-метилфосфонат (20%)

Температура стеклования, °С 150 165 165

Разрушающее напряжение, МПа при изгибе при сжатии 120 110 190 185 190 185

Ударная вязкость • 103, Нм/м2 1,3 1,6 1,5

Адгезия к стекловолокну, МПа 41,8 46,1 46,3

Электрическая прочность, кВ/мм 25 27 26

Тангенс угла диэлектрически х потерь при 1000 Гц 0,02 0,03 0,04

Диэлектричес- кая проницаемость при 1000 Гц (20°С) 4,3 4,4 4,8

Кислородный индекс, % 23 31,8 39,8

Исследуемые фосфорсодержащие

модификаторы проявляют антипирирующее действие, которое зависит от концентрации и структуры модификатора. Все исследуемые композиции относятся к самозатухающим. Наибольшие значения кислородного индекса имеют композиции, модифицированные фосфонатами в количестве 20% мас.

Таким образом, разработанные композиции обладают высокими прочностными,

электроизоляционными свойствами, пониженной горючестью, высокой теплостойкостью и могут быть использованы в качестве связующих для слоистых электроизоляционных пластиков.

Литература

1. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции.- М., Химия, 1982.-232 с.

2. Сычева М.В. Модификация эпоксидных материалов изоцианатами / М.В. Сычева, Р.М. Гарипов, Р.Я. Дебердеев// Вестник КГТУ. - 2009. - №6. - С.193-198.

© Э. В. Сахабиева - канд. техн. наук, доц. каф. технологического оборудования медицинской и легкой промышленности КНИТУ, [email protected].