CC BY
74Компоненты и технологии, № 3'2003
Смолы, применяемые
в радиоэлектронной промышленности
Тех1
гии
Электроизоляционные смолы — это группа природных и синтетических веществ, способных образовывать пленки из раствора или расплава. Смолы по химическому составу представляют собой низкомолекулярные или высокомолекулярные органические или элементоорганические вещества (или смеси этих веществ).
По физическому состоянию смолы являются в основном переохлажденными расплавами аморфного (коллоидного) состояния с отсутствием резко выраженной температуры плавления.
Александр Воробьев
Для смол характерны две температуры, определяющие их физическое состояние: температура стеклования Т1 и температура текучести Т2. При температуре стеклования смола представляет собой твердое хрупкое вещество, при нагревании выше температуры стеклования смола делается пластичной и уже при дальнейшем нагревании до температуры текучести Т2 становится совершенно жидкой. Эта температура примерно соответствует температуре плавления кристаллических тел. При нагревании выше температуры текучести смола представляет собой жидкое вещество.
Состояние пластичности или интервал размягчения у разных смол различен: у низкомолекулярных он находится в пределах 20-50 °С, у высокомолекулярных — в пределах 50-150 °С.
При нормальной температуре смолы, в зависимости от своей природы, могут быть как твердыми хрупкими веществами, так и жидкостями с различной степенью вязкости. Смолы в большинстве своем нерастворимы в воде, мало гигроскопичны, хорошо растворимы в соответствующих органических растворителях, обладают преимущественно хорошими клеящими и высокими диэлектрическими свойствами.
Диэлектрические свойства смол зависят в основном от их полярности. У неполярных смол диэлектрические свойства, такие, как tg в, е и р, очень высоки (например, полиэтилен). У полярных смол, например, фенолоформальдегидных, диэлектрические свойства ниже и заметно зависят от температуры.
Механические свойства в основном определяются энергией межмолекулярного притяжения, суммарная величина которой в значительной мере превосходит энергию валентных связей внутри самой молекулы.
Природные смолы — это продукты жизнедеятельности животных или растительных организмов.
Синтетические смолы — вещества, получаемые в результате химического синтеза из низкомолекулярных продуктов (мономеров).
Электроизоляционные синтетические смолы применяются как в чистом виде, например, полиэтилен, полистирол, капрон, так и для изготовления лаков и компаундов — в этих случаях зачастую смолы применяются в сочетании с другими материалами, например с растительными маслами, пластификаторами, отвердителями; наполнителями и т. п.
По признаку исходных мономеров и различных реакций получения синтетические смолы делятся на конденсационные и полимеризационные.
Конденсационные смолы получаются в результате реакции поликонденсации, когда происходит взаимодействие двух или нескольких мономерных молекул. В результате этого взаимодействия образуется полимер с выделением побочных продуктов реакции (Н20, НС1, ЫН3 и др.), причем элементарный состав полимера отличается от элементарного состава мономера (первоначального продукта).
К поликонденсационным смолам относятся: полиэфирные, эпоксидные, полиамидные, кремний-органические, фенолоформальдегидные, мочевино-формальдегидные, меламиноформальдегидные, анилиноформальдегидные и др.
По электрическим характеристикам и влагостойкости конденсационные смолы стоят несколько ниже, чем полимеризационные, так как при выделении побочных продуктов реакции несколько нарушается монолитность лаковой пленки этих смол.
Полимеризационные смолы получаются в результате реакции полимеризации из ненасыщенных мономерных соединений путем их уплотнения в более крупные полимерные молекулы без выделения побочных продуктов. Взаимодействие молекул мономера происходит за счет раскрытия двойных связей или разрыва циклов с последующим соединением образовавшихся свободных радикалов силами главных валентностей.
К полимеризационным смолам относятся поли-стирольные, полихлорвиниловые, поливинилацета-левые, полиакриловые и др.
По отношению к нагреванию синтетические смолы делят на термопластичные и термореактивные.
Термопластичные смолы в процессе прогрева не теряют своих свойств (способности плавиться и растворяться в растворителях). Они способны многократно подвергаться процессам нагрева и охлаждения.
Полимеризационные смолы являются материалами термопластичными, их рабочая температура определяется в основном температурой стеклования. За небольшим исключением (фторопласт и т. п.), они относятся к низким классам по нагревостойкос-ти, поэтому в электротехнической промышленности они нашли применение главным образом в высокочастотной и кабельной технике.
Компоненты и технологии, № 3'2003
Термореактивные смолы при нагревании переходят в неплавкое и нерастворимое состояние.
Конденсационные смолы в большинстве являются термореактивными (например, ре-зольные, полиэфирные, кремнийорганичес-кие), но могут быть и термопластичными (например, новолачные, полиамидные).
Переход термореактивных смол в неплавкое и нерастворимое состояние сопровождается процессом конденсации, выражающимся в сшивании поперечными мостиками линейных молекул и образовании молекул пространственной трехмерной структуры.
В сочетании с другими изоляционными материалами в виде связующих составов (лаков и компаундов) они могут быть отнесены к более высоким классам нагревостойкости, поэтому применяются в основном для изоляции электрических машин и аппаратов.
В производстве электроизоляционных лаков и компаундов нашли широкое применение следующие синтетические смолы:
1. Полиэфирные смолы, получаемые в результате реакции поликонденсации много-
Технологии
атомных спиртов с многоатомными кислотами.
2. Фенолоформальдегидные смолы, представляющие собой продукты реакции поликонденсации фенола или его гомологов (крезола, ксиленола) с формальдегидом.
3. Эпоксидные смолы — продукты реакции поликонденсации многоатомных фенолов (дефенилолпропана, резорцина) и соединений, содержащих эпоксидную группу (эпи-хлоргидрин глицерина).
4. Кремнийорганические смолы, получаемые в результате гидролиза и последующей поликонденсации мономеров алкил-, арил-хлорсиланов и других соединений кремния.
5. Азотсодержащие смолы, к которым могут быть отнесены меламино- и анилинофор-мальдегидные смолы, получаемые в результате реакции поликонденсации меламина и анилина с формальдегидом.
6. Полиамидные смолы, представляющие собой продукты конденсации дикарбоновых кислот с полиметилендиаминами.
7. Полиуретановые смолы, получаемые при взаимодействии веществ, содержащих изоцианатные (-N = C = O) и гидроксильные (ОН) группы, обычно применяются диизоцианаты (2-4-толуилендиизоцианат или 1,6-гексаме-тилендиизоцианат) и полиэфиры, содержащие свободные гидроксильные группы.
8. Полиимиды, получаемые при взаимодействии диангидридов поликарбоновых кислот с ароматическими диаминами.
9. Полимеризационные смолы на основе полимеров виниловых соединений, получаемые в результате реакции полимеризации следующих мономеров: хлорвинила (винилхло-рида), перхлорвинила, акрилатов и метакрилатов, стирола, винилового спирта и т. п.
На основе вышеописанных синтетических
смол изготавливаются различные электроизоляционные лаки и компаунды.
Продолжение следует
е
