Реферат на тему смолы

Обновлено: 30.06.2024

Эпоксидная смола — олигомеры, содержащие эпоксидные группы и способные под действием отвердителей (полиаминов и др.) образовывать сшитые полимеры. Наиболее распространенные эпоксидные смолы — продукты поликонденсации эпихлоргидрина с фенолами, чаще всего — с бисфенолом А

Структура эпоксидной смолы - продукта конденсации эпихлоргидрина с бисфенолом А, n = 0-25

Эпоксидные смолы (олигомеры) — это простые эфиры, имеющие боковые гидроксильные группы и две концевые эпоксидные группы. Число ОН-групп в молекуле олигомера соответствует коэффициенту "n".

Следующие 30 лет характеризовались бурным ростом производства ЭС. К началу 1990-х гг. их потребление в странах Западной Европы составляло около 200 тыс. т/год, в США—примерно 180 тыс. т, в Японии — около 150 тыс. т, причем 2/3 мирового производства приходилось на два крупнейших международных концерна — Dow Chemical (США) и Shell (Великобритания).

Благодаря комплексу ценных свойств эпоксидных покрытий -превосходной адгезии к большинству конструкционных материалов (металлам, бетону, стеклу, камню и др.) в сочетании с хорошими физико-механическими свойствами, минимальной усадке в процессе отверждения, отсутствию в их составе легко омыляемых групп, что обеспечивает низкий уровень внутренних напряжений, основ-ной областью применения ЭС являются защитные покрытия (см. рисунок).

Структура общего объема потребления эпоксидных смол, %: 1 — автомобильная промышленность, судостроение, окраска консервной тары и аэрозольных упаковок, порошковые краски, химическая и нефтехимическая промышленность — 45; 2 — промышленное и гражданское строительство — 20; 3 — электротехническая промышленность —12; 4 — электроника и композитные материалы — 15; 5 — другие отрасли — 8

Свойства

Эпоксидные смолы стойки к действию галогенов, кислот, щелочей, обладают высокой адгезией к металлам. Из эпоксидных смол готовят различные виды клея, пластмассы, электроизоляционные лаки, текстолит (стекло- и углепластики), заливочные компаунды и пластоцементы. Эпоксидная смола в зависимости от марки и производителя, выглядит как прозрачная жидкость желто-оранжевого цвета напоминающая мёд, или как коричневая твердая масса, напоминающая гудрон. Жидкая смола может иметь очень разный цвет — от белого и прозрачного до винно-красного (у эпоксидированного анилина). Следующие свойства имеет чистая, не модифицированная смола без наполнителей.

Модуль эластичности:

Предел прочности:

Склееная при помощи ЭС посуда не может быть использована в дальнейшем для приготовления и употребления пищи.
При работе надевайте резиновые перчатки.
При работе с отвердителями и смолами в твердом виде требуется использовать противопылевой респиратор.
При попадании брызг ЭС в глаз срочно промыть глаз холодной водой и обратиться к врачу.
Не рекомендуется отверждать смолу в бытовой духовке

Модификация

Эпоксидные смолы поддаются модификации. Различают химическую и физическую модификацию.

Первая заключается в изменении строении сетки полимера, путём добавления соединений, встраивающихся в состав оной. Как пример - добавление лапроксидов (простых полиэфиров спиртов, содержащих глицидиловые группы, например ангидрида глицерина) в зависимости от функциональности и молекулярной массы придаёт отверждённой смоле эластичность, за счёт увеличения молекулярной массы межузлового фрагмента, но понижает её водостойкость. Добавление галоген- и фосфорорганических соединений придаёт смоле большую негорючесть. Добавление фенолформальдегидных смол позволяет отверждать эпоксидную смолу прямым нагревом без отвердителя, придаёт большую жёсткость, улучшает антифрикционные свойства, но понижает ударную вязкость.

Физическая модификация достигается добавлением в смолу веществ, не вступающих в химическую связь со связующим. Как пример - добавление каучука позволяет увеличить ударную вязкость отверждённой смолы. Добавление коллоидного диоксида титана увеличивает её коэффициент преломления и придаёт свойство непрозрачности к ультрафиолетовому излучению.

Получение

Схема производства жидких эпоксидных смол периодическим методом. 1 - реактор; 2, 6 - холодильники; 3 - приёмник; 4 - фильтры; 5 - аппарат для отгонки толуола; 7 - сборник.
Производство эпоксидных смол стало возможным в результате синтеза простейшего эпоксидного соединения — оксида этилена.

взаимодействием двух- и многоатомных фенолов, спиртов, аминов, кислот, представляющих собой протонодонорные соединения, с эпихлоргидрином с последующей регенерацией эпоксидной группы на стадии дегидрохлорирования;
при эпоксидироваиии непредельных соединений, проводимом органическими надкислотами, например надуксусной или надмуравьиной, либо пероксидами и гидропероксидами кислорода;
путем реакций полимеризации и сополимеризации непредельных мономеров, имеющих в своем составе эпоксидные группы.

Отечественная промышленность выпускает большое число разновидностей эпоксидных смол с молекулярной массой от 170 до 3500. Однако наиболее распространены эпоксидные диановые смолы, получаемые из эпихлоргидрина и дифенилолпропана (табл. 1). Это смолы марок ЭД-24, ЭД-24Н, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-16Р, ЭД-14, ЭД-14Д, ЭД-НСП, ЭД-20СП, ЭД-10, ЭД-8. Выпуск диановых олигомеров в общем объеме производства эпоксидных смол составляет более 90%.

Впервые эпоксидная смола была получена французским химиком Кастаном в 1936 году.

Ценные сорта эпоксидных смол получают каталитическим окислением непредельных соединений. Например, таким образом получают циклоалифатические смолы, ценные тем, что они совершенно не содержат гидроксильных групп, и поэтому очень гидроустойчивы, трекинго- и дугостойки.

Для практического применения смолы нужен отвердитель. Отвердителем может быть полифункциональный амин или ангидрид, иногда кислоты. Также применяют катализаторы отверждения — кислоты Льюиса и третичные амины, обычно блокированные комплексообразователем наподобие пиридина. После смешения с отвердителем эпоксидная смола может быть отверждена — переведена в твердое неплавкое и нерастворимое состояние. Если это полиэтиленполиамин (ПЭПА), то смола отвердеет за сутки при комнатной температуре. Ангидридные отвердители требуют 10 часов времени и нагрева до 180 °C в термокамере (и это еще без учёта каскадного нагрева со 150 °C).

Отверждение эпоксидных смол может происходить в результате поликонденсации с полифункциональными соединениями — отвердителями или в процессе ионной полимеризации по эпоксидным группам. В качестве отвердителей используются амины (алифатические и ароматические), дикарбоновые кислоты и их ангидриды, кислоты Льюиса, третичные амины, комплексы трифторида бора и др.

Механизм реакции взаимодействия эпоксидных смол с аминами детально изучен. Установлено, что для раскрытия эпоксидного кольца под действием нуклеофильных реагентов необходимо электрофильное содействие, т.е. предварительная активация эпоксида. Исходя из этих представлений, одна молекула амина выступает как нуклеофильный реагент, а вторая — протонодонор.

Таким образом, при отверждении эпоксидной смолы первичными аминами фрагменты пространственной сетки содержат атом азота и гидроксильные группы, ангидридами — сложные, а третичными аминами — простые эфирные связи.

Применение

На основе эпоксидных смол производятся различные материалы, применяемые в различных областях промышленности. Углеволокно и ЭС образуют углепластик (используется как конструктивный материал в различных областях: от авиастроения (см. Боинг-777) до автостроения). Композит на основе ЭС используются в крепёжных болтах ракет класса земля-космос. ЭС с кевларовым волокном — материал для создания бронежилетов.

Зачастую эпоксидные смолы используют в качестве эпоксидного клея или пропиточного материала — вместе со стеклотканью для изготовления и ремонта различных корпусов или выполнения гидроизоляции помещений, а также как самый доступный способ в быту изготовить продукт из стекловолокнита, как сразу готовое после отливки в форму, так и с вероятностью дальнейшего разрезания и шлифовки. Из стеклоткани с ЭС делают корпуса плавсредств, выдерживающие очень сильные удары, различные детали для автомобилей и других транспортных средств.

В качестве заливки (герметика) для различных плат, устройств и приборов. Также эпоксидные смолы используются в строительстве (см. Сиднейский оперный театр). Из эпоксидных смол изготовляются самые различные предметы и вещи (скажем, мундштуки).

Эпоксидные смолы используют в качестве бытового клея. Использовать эпоксидный клей довольно просто. Смешивание эпоксидной смолы с отвердителем как правило выполняется в крайне малых объемах (несколько граммов), поэтому перемешивание производится при комнатной температуре и не вызывает затруднений, точность пропорции смола/отвердитель при смешивании зависит от производителя эпоксидной смолы или отвердителя, необходимо использовать только те пропорции которые рекомендованы производителем, так как от этого зависит время отвердевания и физические свойства получившегося продукта (отступлении от нужной пропорции как правило приводит к изменению времени отвердевания, в крайних случаях можно получить нетвердый продукт), как правило стандартная пропорция составляет от 10:1 до 5:1, но в некоторых случаях может доходить до 1:1.

Природные смолы - натуральные твёрдые вещества различной прозрачности, содержащиеся в смолоносных растениях. Виды канифоли в зависимости от способа получения. Компаунды - изоляционные составы, жидкие в момент их применения, которые затем отвердевают.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	статья
Язык	русский
Дата добавления	26.01.2016
Размер файла	16,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Смолы природные представляют собой натуральные твёрдые вещества различной прозрачности и окраски (от бесцветных до тёмно-коричневых), содержащиеся в смолоносных растениях. Эти смолы извлекают из жидкостей (живицы и др.), которые выделяются на поверхность растений в результате ранения. Образующийся прочный смоляной натек защищает тело растущего дерева от дальнейших биологических и др. повреждений.

Большая часть природных смолы добывается в регулярном лесном хозяйстве из растущих деревьев методом подсочки, а также извлекается из пней и др. порубочных остатков. Окаменевшие ископаемые природные смолы добывают разработкой соответствующих месторождений.Природные смолы нерастворимы в воде, плавятся при нагревании, растворяются или набухают в органических растворителях и способны к плёнкообразованию. Некоторые природные смолы обладают сильным запахом или ароматом.

Основными компонентами природных смол являются:

- одно- или многоатомные смоляные спирты (резинолы);

- сложные эфиры смоляных кислот и смоляных спиртов или одноатомных фенолов (таннолов);

- химически инертные вещества, относящиеся, по-видимому, к гетероциклическим соединениям.

В природных смолах могут присутствовать эфирные масла и вода.

В лакокрасочной промышленности чаще др. применяют канифоль, продукты её модификации, а также шеллак и янтарь (отходы от производства украшений).

Смолы природные, используют и в мыловарении, для изготовления светящихся составов, политур, аппретов, косметических препаратов, пластырей, жевательной резинки. Они более или менее широко используются и в др. промышленных отраслях: целлюлозно-бумажной, резинотехнической, пластмассовой индустрии и пр.

Ниже приведены краткие описание наиболее известных природных смол.

Акароид ac(c)aroid - жёлтая или красная смола, выделяемая австралийским жёлтым деревом Xanthorrhea; используется при производстве лаков, покрытий и т.п..

Даммара, смола хвойного дерева Dammara orientalis, из рода агатис, распространенного в Ост-Индии, наМолукских островах, на Борнео, Яве и Суматре. Смола примененяется для приготовления прозрачных стойких лаков.

Канифоль (от названия древнегреч. города Колофон, Kolophon в Малой Азии), хрупкое, стекловидное вещество от светло-жёлтого до тёмно-красного цвета; входит в состав смолистых веществ хвойных деревьев и получается как остаток после отгонки из них летучей части. Плотность 1,07--1,085 г/см3, температура размягчения 52--70 °С. Плохой проводник тепла и электричества. Канифоль хорошо растворима в эфире, спирте, нерастворима в воде. Состоит из смоляных кислот (80--95%), имеющих общую формулу C19H29COOH, и из нейтральных неомыляемых веществ (5--12%).

В зависимости от вида сырья и способа получения различают:

· канифоль живичную (получают отгонкой скипидара из очищенной живицы),

· канифоль экстракционную (получают экстракцией измельченной древесины просмолённых сосновых пней органическими растворителями, преимущественно бензином) и

· канифоль талловую (получают фракционной разгонкой сырого таллового масла -- продукта переработки мыла сульфатного).

Канифоль и её производные широко применяется в различных отраслях промышленности, в т.ч. для проклейки бумаги и картона, в резинотехнической промышленности, производстве пластмасс, электронных приборов. и др.

Канифоль является составной частью многих видов лаков и красок, в т.ч. основой т.н. канифольного лака.

Копалы (исп. copal -- смола, заимствовано из языка мексиканских индейцев науа), ископаемые природные смолы. Состоят в основном из смоляных кислот. Копалы отличаются большой твёрдостью, высокой температурой плавления (до 360 °С и выше), химической стойкостью; плотность 1,03--1,07 г/см3. Копалы имеют различную окраску: от бесцветных до коричневых. Названия копалов чаще происходят от мест добычи, например: занзибар, мозамбик, ангола, борнео, бразильский и др. Из копалов изготавливают т.н. копаловый лак.

Мастикс, мастиковая смола, получаемая подсочкой стволов мастикового дерева. В отвердевшем виде представляет собой желтоватые каплеобразные комочки; очень ароматичен. Состоит из эфирного масла (2--3 %), смоляных кислот (около 42 %), горечи мастицина (5 %) и углеводородов резенов (около 50 %). Благодаря присутствию смоляных кислот мастикс обладает антисептическим свойством. Используется при производстве лаков, а также в виде настоек для полоскания полости рта и как связывающее вещество при приготовлении пилюль и пластырей.

Сандарак (от греч. sandarбke), жёлтая смола, получаемая при подсочке деревьев семейства кипарисовых: каллитриса -- Callitris preissi (Австралия) и сандаракового дерева -- Tetraclinis articulata (Северная Африка). Из сандарака изготавливают бесцветный спиртовой лак, используемый для покрытия картин, пропитки картона, в фотографии и зубоврачебной практике.

Компаундами называются изоляционные составы, жидкие в момент их применения, которые затем отвердевают. Электроизоляционные компаунды не содержат растворителей.

По своему назначению электроизоляционные компаунды делятся на пропиточные и заливочные. Первые применяются для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов, вторые - для заливки полостей в кабельных муфтах, а также в электрических аппаратах и приборах (трансформаторы, дроссели и др.).

Электроизоляционные компаунды могут быть термореактивными (неразмягчающимися после своего отвердевания) или термопластичными (размягчающимися при последующих нагревах). К термореактивным относятся компаунды на основе эпоксидных, полиэфирных и некоторых других смол. К термопластичным - компаунды на основе битумов, воскообразных диэлектриков и термопластичных полимеров (полистирол, полиизобутилен и др.). Пропиточные и заливочные компаунды на основе битумов по нагревостойкости относятся к классу А (105° С), а некоторые к классу Y (до 90° С) и ниже.

Компаунды МБК изготовляются на основе метакриловых эфиров и применяются как пропиточные и заливочные. Они после отвердевания при 70 - 100° С (а со специальными отвердителями при 20° С) являются термореактивными веществами, которые могут использоваться в интервале температур от -55 до + 105°С.

Компаунды МБК имеют малую объемную усадку (2 - 3%) и обладают большой пропитывающей способностью. Они химически инертны по отношению к металлам, но реагируют с резиной.

Компаунды КГМС-1 и КГМС-2 в исходном состоянии представляют растворы полиэфиров в мономерном стироле с добавкой отвердителей. В конечном (рабочем) состоянии они представляют собой твердые термореактивные диэлектрики, могущие длительно использоваться в интервале температур от -60° до + 120° С (класс нагревостойкости Е). При нагревах до 220 - 250° С отвердевшие компаунды МБК и КГМС несколько размягчаются.

Быстрое отвердевание компаундов КГМС происходит при температурах 80 - 100° С. При 20° С процесс отвердевания этих компаундов протекает медленно. Приготовление исходной пропиточной массы (смесь полиэфира со стиролом и отвердителями) производят при комнатной температуре. Компаунды КГМС вызывают окисление незащищенных медных проводов.

Эпоксидные и эпоксидно-полиэфирные компаунды отличаются малой объемной усадкой (0,2 - 0,8%). В исходном состоянии они представляют собой смеси эпоксидной смолы с полиэфиром и отвердителями (малеиновый или фталевый ангидриды и другие вещества), а иногда вводятся еще наполнители (пылевидный кварц и др.).

Отвердевание эпоксидно-полиэфирных компаундов может производиться как при повышенных (100 - 120°С), так и при комнатных температурах (компаунд К-168 и др.). В конечном (рабочем) состоянии эпоксидные и эпоксидно-полиэфирные компаунды представляют собой термореактивные вещества, могущие длительно работать в интервале температур от -45 до +120 - 130° С (классы нагревостойкости Е и В). Морозостойкость этих компаундов в тонких слоях (1 - 2 мм) доходит до -60° С. Достоинствами эпоксидных компаундов являются хорошее прилипание к металлам и другим материалам (пластмассы, керамика), высокая стойкость к воде и к грибковой плесени.

Эпоксидные и эпоксидно-полиэфирные компаунды применяются в качестве литой изоляции (вместо фарфоровых и металлических корпусов) трансформаторов тока и напряжения, дросселей и других блоков электрических аппаратов и приборов. В этих случаях жидкий компаунд заливается в металлические формы, которые потом удаляются.

Недостатком многих эпоксидных и эпоксидно-полиэфирных компаундов является короткий срок (от 20 до 24 мин) жизни после приготовления, по истечении которого компаунд приобретает большую вязкость, исключающую дальнейшее применение.

Все компаунды холодной заливки отличаются малой объемной усадкой и не требуют предварительного разогрева для изготовления исходной заливочной массы. К таким компаундам относятся массы на основе эпоксидных смол (компаунд К-168 и др.), компаунды РГЛ на основе резорцино-глицеридного эфира, компаунд КХЗ-158 (ВЭИ) - на основе битума и резинатов канифоли и другие.

Кремний-органические компаунды обладают наибольшей нагревостойкостью, но требуют высоких температур (150 - 200° С) для своего отвердевания. Они применяются для пропитки и заливки обмоток электрических машин и аппаратов, длительно работающих при 180°С (класс нагревостой кости Н).

Диизоцианатные компаунды отличаются наивысшей морозостойкостью ( -80°С),но по нагревостойкости они относятся к классу Е (120° С).

Характерными особенностями воскообразных диэлектриков являются их мягкость, незначительная механическая прочность и наличие жирной, плохо смачиваемой водой поверхности, вследствие чего водопоглощение этих материалов практически равно нулю.

Из воскообразных диэлектриков в электротехнике находят применение парафины, церезины и галовакс. Все воскообразные диэлектрики имеют поликристаллическое строение и поэтому обладают четко выраженной температурой плавления.

Парафин представляет собой неполярный воскообразный диэлектрик, получаемый в результате переработки нефти. Парафин состоит из твердых углеводородов. Очищенные от маслянистых фракций и других загрязнений парафины имеют белый цвет и обладают очень хорошими электроизоляционными свойствами. В качестве электроизоляционных материалов применяют парафины марок А, Б, Г и Д.

Основные характеристики парафинов-, плотность 0,85-0,92г/см3; температура плавления 50- 56°С; qu= 1014- 1016 ом-см\ е = 2,02,2; tgб = 0,0003- 0,0007; Епр = 2025 кВ/мм. Водопоглощение: 0%.

Недостатком парафина является большая объемная усадка (12--15%), т. е. уменьшение объема при переходе его из жидкого состояния в твердое. Это вызывает растрескивание парафина и образование в нем пор. При длительном нагреве до температуры 120--140°С парафин несколько окисляется, после чего его электроизоляционные свойства заметно ухудшаются.

Церезин. Обладает меньшей, чем парафин, объемной усадкой (5--7%) и более высокой температурой плавления. Различают озокеритовый и синтетический церезины.

Озокеритовый церезин получают в результате переработки озокерита -- горного воска, представляющего собой ископаемое вещество нефтяного происхождения. Озокерит имеет черно-коричневый цвет и обладает запахом нефти. Озокерит применяют для противогнилостной пропитки хлопчатобумажных оплеток проводов и кабелей.

Из озокерита путем его очистки получают церезин, который состоит из смеси твердых насыщенных (т. е. стойких к окислению) углеводородов. Церезин имеет характерный темно-желтый цвет и обладает более высокой, по сравнению с парафином, температурой плавления. Озокеритовый церезин выпускается четырех марок I, II, III, IV, отличающихся температурой плавления (каплепадения), которые соответственно равны 80, 75, 67 и`57°С.

Основные характеристики озокеритового церезина: плотность 0,9ч-0,95 г/см3\ q._,= 1015ч-1017 ом-см; е = 2,1ч-2,3; tg6 = 0,0002ч- ч-0,0005; Епр = 22ч-30 кВ/мм. Водопоглощение: 0%.

Синтетический церезин получают в результате перегонки и очистки промежуточного продукта, образующегося в процессе производства синтетического бензина. Синтетический церезин обладает повышенной температурой плавления (100--105° С), но более хрупок по сравнению с озокеритовым церезином.

Характеристики синтетического церезина-, плотность 0,91ч- ч- 0,92 г/см3\ qv= 1016ч-1019 ом-см; е = 2,4ч-2,6; tg 6 = 0,0003 ч-0,0005; Еар = 20ч-28 кВ/мм. Водопоглощение: 0%.

Галовакс -- синтетический негорючий воскообразный диэлектрик с резким характерным запахом. Цвет галовакса может быть от светло-серого до светло-зеленого, в зависимости от состава и степени его очистки. Галовакс получается в результате хлорирования нафталина (С10Н8). Для этого газ (хлор) пропускают через расплавленный нафталин в присутствии хлорного железа (катализатора). Галовакс является полярным диэлектриком, поэтому обладает повышенными значениями диэлектрической проницаемости (e = 4,5-f-5,5). Это дает возможность повысить на 20--25 %1 емкость бумажных конденсаторов, пропитанных галоваксом.

Основные характеристики галовакса: плотность 1,55ч-1,68 г/см3\ температура плавления 100--130° С; qv= 10,3ч-1014 ом-см; tg б = =0,003ч-0,005; Eпр = 8ч-10 кВ/мм. Водопоглощение: 0,05%.

Основным недостатком галовакса является его токсичность в разогретом состоянии, поэтому применение этого материала ограничено *.

Хорошие электрические характеристики и водоотталкивающие свойства воскообразных диэлектриков позволяют применять их в электроизоляционных составах -- компаундах, а также для пропитки бумажных конденсаторов и электроизоляционных оснований из пластмасс, асбестоцемента, мрамора и других пористых материалов. Пропитку пористых материалов производят разогретыми воскообразными диэлектриками, доведенными до жидкого состояния. Лучшие результаты достигаются в тех случаях, когда пропитка изделий происходит под вакуумом. смолоносный канифоль компаунд изоляционный

Некоторые воскообразные диэлектрики (парафин, церезин) применяются еще в качестве мягчителей в электроизоляционных резинах.

В кабельном производстве галовакс применяется в качестве влагостойкой и негорючей пропитки хлопчатобумажных защитных покровов проводов

Подобные документы

Материаловедение. Общие сведения о строении вещества. Классическое строение, дефекты. Материалы высокой проводимости. Алюминий, свойства, марки, применение. Изоляционные лаки, эмали, компаунды. Полупроводниковые химические соединения. Диэлектрики.

контрольная работа [23,8 K], добавлен 19.11.2008

Свойства и состав, химическая переработка канифоли, производство ее модифицированных (измененных) видов. Технология гранулирования продуктов на основе канифоли. Канифольный клей с высоким содержанием свободной смолы. Сферы применения канифоли и скипидара.

реферат [334,4 K], добавлен 17.12.2012

Запорная арматура - предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе и пуска среды в зависимости от требований технологического процесса. Функциональное назначение трубопроводной арматуры, ее виды и технические характеристики.

контрольная работа [1,1 M], добавлен 27.11.2010

Виды движений, их основные характеристики и передаточные механизмы. Вращательное движение в машинах. Разновидности передач, особенности устройства, специфика работы и сфера применения в технике. Достоинства и недостатки механизмов, их назначение.

реферат [5,7 M], добавлен 10.11.2010

Рейсмусовый станок: назначение и характеристики. Технические характеристики брусовочного станка TD-500. Краткая характеристика особенностей производства заготовок для европоддонов. Гвозди бабинные, главное назначение. Пневмопистолеты Prebena 7F-CNW-90.

Содержание работы

Содержимое работы - 1 файл

Синтетические смолы.docx

Выполнил: студ. гр. з-3у

№ зачетн. книжки 1100723222

Виды синтетических смол………………… ……………………………..5

В былые времена, если химики получали в результате своих опытов "смолу", т.е. такой продукт ,который не поддавался кристаллизации, они не очень-то радовались. В наши же дни многие химики стремятся изготовить такие смолы: многие из них в результате дальнейшей переработки превращаются в материалы, необходимые для промышленности. Когда немецкий химик Байер в 1872 г. смешал формальдегид и "карболовую кислоту" (раствор фенола), он получил смолообразную, вязкую массу. При нагревании она превращалась в твердое, нерастворимое вещество, которое далее уже не плавилось. В то время Байер еще не мог предвидеть, какое огромное значение приобретает впоследствии полученный им продукт. Через 35 лет бельгийскому исследователю Бакеланду удалось разработать способ получения этого вещества, пригодный для промышленности. За сходство с природными смолами продукт, открытый Байером, назвали синтетической смолой. Эта смола производится промышленностью с 1912 г. под названием бакелит. Как и ко многим другим новинкам, к бакелиту вначале относились скептически, и ему было трудно конкурировать на рынке с давно известными материалами. Положение быстро изменилось, когда обнаружили его ценные свойства - бакелит оказался отличным электроизоляционным материалом, обладающим в то же время высокой прочностью. Сегодня у себя дома мы уже едва ли увидим штепсельные розетки, вилки и электрические выключатели из фарфора. Их вытеснили изделия из реактопластов. Бакелит и родственные ему пластмассы заняли также почетное место в машиностроении, автомобилестроении и других отраслях промышленности.

Синтетические смолы – это высокомолекулярные соединения, которые получают в результате реакций поликонденсации или полимеризации.

Полимеризацией называют процесс соединения определенного количества элементарных мономеров в сложную молекулу без побочных продуктов.
Поликонденсация – это процесс соединения разнородных мономеров с образованием полимера и выделением побочного продукта реакции. Свойства полимеров определяются химическим составом, взаимным расположением атомов и строением макромолекул. По строению макромолекулы полимеров делятся на линейные (нитевидные) и пространственные (сетчатые). Линейные полимеры представляют собой сочетание звеньев одной определенной структуры. Сочетание двух или трех химически различных звеньев образуют полимеры, которые называют совмещенными или сополимерами. Линейные полимеры относят к термопластичным материалам. Они обладают следующими свойствами: температура размягчения 50. 120°С, сравнительно высокий температурный коэффициент объемного расширения ТКР, невысокая теплостойкость, легко деформируются при нагревании и затвердевают при охлаждении, имеют аморфную структуру и при нагревании плавно переходят из твердого состояния в жидкое или текучее.

Виды синтетических смол

Термопластичные — это смолы, которые стабильны при обычных температурах и давлениях, но способны при нагревании деформироваться и плавиться, причем эта способность не теряется при многократном нагреве.

Термореактивная смола первоначально под влиянием температуры способна плавиться, а при дальнейшем нагревании претерпевать химические превращения и необратимо отверждаться. Это свойство термореактивной смолы используют в процессе литья в оболочковые формы. Для изготовления смесей, обладающих прочностью на сжатие в сыром состоянии, используют жидкие термореактивные смолы.

Феноло-формальдегидные смолы (бакелиты) получаются в результате конденсации водного раствора фенола С₆Н₅ОН или крезола – С₆Н₄СН₃ОН с формалином (водным раствором формальдегида, СН₂О) в присутствии катализаторов.

В зависимости от соотношения реагирующих компонентов и катализатора различают два класса феноло-формальдегидных смол:

Новолачные смолы или новолаки получают из 120 весовых частей фенола и 24-28 весовых частей формальдегида (катализатор НСl, H₂SO₄ или С₂ Н₂О₄ – щавелевая).

Новолаки не обладают термореактивностью и после прогрева почти не меняют своих свойств, сохраняя плавкость и способность растворяться в С₂Н₅ОН.

Резольные смолы или бакелиты получают из 25 весовых частей формальдегида и 100 весовых частей фенола в присутствии щелочного катализатора (NaOH, KOH, NH₄OH и др.).

Резолы при нагревании переходят из начального состояния (стадия А) в промежуточную форму резитол (стадия В) и в окончательную модификацию, неплавкий и нерастворимый продукт резит (стадия С).

Образование фенолформальдегидных смол:

Все ценные свойства связаны с состоянием стадии С. Для перевода новолачной смолы в состояние резита (С) необходима добавка отверждающего агента, например, уротропина, который распадается на формальдегид и аммиак и при нагревании обеспечивает переход новолака в резол, а затем и в резит.

Структура полимеризационного бакелита в стадии С до сих пор неизвестна. Но известно, что смола имеет пространственный рост молекул. Этим объясняется ее термореактивность.

Бакелитовая смола – полярный диэлектрик, (ε зависит от температуры и частоты (Гц)).

Применяются бакелитовые смолы в производстве электроизоляционных лаков и антикоррозийных покрытий, в производстве слоистых пластиков и т.д.

а) Карболиты – фенолформальдегидные смолы новолачного типа (термопластичные), конденсируемые с нефтяным сульфокислотным катализатором. Разработаны русскими химиками В.И. Лисевым, Г.С. Петровым, К.И. Тарасовым и П.И. Шестаковым в 1914 г. Названиекарболит происходит от карболовой кислоты (водного раствора фенола), лит в названии указывает на литую форму данной пластмассы. В первые годы после изобретения ее применяли в виде литых изоляторов разной формы. В настоящее время карболит смешивают с наполнителями (древесная мука, порошок слюды, асбест и др.) и получают после прессования фенопласты.

Изделия из фенопластов отличаются стабильностью свойств. Они работают длительно при 130-215 °С. Допустимые рабочие температуры зависят от типа наполнителя. Фенопласты с неорганическими носителями имеют более высокие температуры.

б) Слоистые пластики – группа пластмасс, получаемая из волокнистой основы, расположенной послойно и пропитанной синтетическими смолами. В качестве основы применяют целлюлозу, бумагу, хлопчатобумажные ткани и ткани из стекловолокна.

Гетинакс электротехнический – слоистый прессматериал, состоящий из целлюлозной пропитанной изоляционной бумаги, обработанной смолой.

Гетинакс выпускается разных марок:

А и Б – для работы в трансформаторном масле, с повышенной электрической прочностью;

В, Д – для работы в воздухе и трансформаторном масле, обладают повышенной механической прочностью;

Г – для аппаратуры, работающей при повышенной влажности;

В_с – светопроницаемый для работы на воздухе;

Ав, Бв, Вв, Гв, Дв – для работы в радио – и телефонных установках;

Все гетинаксы обладают высокой механической прочностью, маслостойкостью, работают при температурах от от - 60° до +105°С.

Текстолит листовой электротехнический – прессованный материал, состоящий из нескольких слоев хлопчатобумажной или стеклянной ткани, пропитанной термореактивной смолой феноло– формальдегидного типа.

Применяется для изготовления деталей, работающих в условиях ударных нагрузок или нагрузок с истиранием.

Карбамидные (мочевино- формальдегидные) смолы

Карбамидные (мочевино- формальдегидные) смолы – получаются при реакции конденсации мочевины (NH₂)₂CO с формальдегидом CH₂ = O в присутствии щелочей:

Структурная формула смолы:

Это полярные высокомолекулярные соединения. В зависимости от условий мочевино– формальдегидные смолы могут быть водорастворимые и водонерастворимые. Отличаются термореактивностью и способностью переходить при нагревании в твердое, неплавкое и нерастворимое состояние. Подобно резолам из них можно получать изделия подобные бакелитовым смолам.

На основе мочевино – формальдегидных смол получают карбамидные пластмассы – аминопласты, из которых изготовляют:

Прессовочные порошки аминопластов представляют собой композиции из мочевино–формальдегидной смолы, целлюлозы, красителей и смазочного вещества, прессующихся в нагретых пресс–формах с образованием твердых изделий.

Из карбамидных смол с минеральными наполнителями получают искростойкие пластмассы, применяемые в дугогасильных камерах низковольтных и высоковольтных выключающих устройств.

Из мочевино–формальдегидной смолы изготовляют прозрачные шкалы и органические стекла.

· полиамидные смолы и т. п.

Анилино–формальдегидные смолы – по структуре аналогичны феноло–формальдегидным, но фенол заменен на анилин и в структуре вместо ОН групп присутствует NH, дающая меньший дипольный момент и меньшую гидрофильность.

Эти смолы менее хрупки, чем бакелитовые, обладают высокой ударной вязкостью, поэтому можно прессовать без наполнителя, что и снижает гигроскопичность.

От соотношения компонентов могут быть термопластичными и термореактивными. Эти смолы не имеют в своем составе кислорода, поэтому при прессовании не происходит конденсации с выделением Н₂О, как у термореактивных смол – феноло-формальдегидных форм, что положительно сказывается на их диэлектрических свойствах. Занимают промежуточное положение между термопластичными смолами типа новолака и термореактивными смолами типа резола. Резолу они уступают в нагревостойкости, в противоположностьноволачным см олам не плавятся, а только размягчаются. Они щелочестойки.

Полиформальдегид - твердый термопластичный слабополярный полимер линейной структуры, получаемый полимеризацией газообразного формальдегида при отсутствии воды

Имеет высокую степень кристалличности (≈ 75%), что обуславливает жесткость и высокую механическую прочность. Механические свойства мало зависят от температуры в пределах от 20 до 120º и влажности. Температура размягчения равна 170 ºС, Температура плавления равна 180 ºС. Применяется для изготовления электроизоляционных деталей с высокой механической прочностью.

Являясь одним из основных материалов в рассматриваемом процессе, синтетическая смола должна отвечать следующим требованиям: не терять своих свойств при длительном хранении, быстро отверждаться при нагреве, обеспечивать высокую удельную прочность смесям в отвержденном состоянии (при растяжении и изгибе), обеспечивать смесям хорошие технологические свойства, быть стандартной и недефицитной. Все синтетические связующие относятся к конденсационным смолам. Конденсационные смолы образуются в результате реакции поликонденсации не менее двух химических веществ. Этим методом получают фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, фурановые и другие смолы.

Рецептуры прессматериалов и химизм процесса

Теоретические представления о механизме взаимодействия фенола с формальдегидом в присутствии катализаторов, о строении феноло- формальдегидных смол в процессах их отверждения недостаточно разработаны. Основными компонентами общими для различных прессматериалов являются: смола, волокнистый наполнитель, отвердитель или ускоритель отверждения смолы, смазка, краситель и различные специальные добавки. Смола является основой прессматерила, т.е. связующим веществом, которое при соответствующей температуре и давлении пропитывает и соединяет частицы остальных компонентов с образованием однородной массы. Свойствами смолы определяются основные свойства прессматериала. Например, на основе феноло-формальдегидной смолы полученной в присутствии катализатора едкого натра, невозможно получить прессматериал, который после прессования обладал бы высокой водостойкостью или высокими электроизоляционными свойствами. Поэтому для предания прессматериалу определенных специфических свойств прежде всего нужно правильно выбрать смолу (исходные вещества, катализатор, режим смолообразования). При этом полимер становится твердым, нерастворимым и неплавким. Этот продукт конечной стадии поликонденсации называют резитом. При промышленной переработке смолу на стадии образования резола выливают в формы и в них отверждают. Отверждение нередко занимает несколько дней. Это необходимо для того, чтобы образующаяся при реакции вода испарялась медленно. Иначе смола получится непрозрачной и пузырчатой. Чтобы ускорить отверждение, можно довести поликонденсацию до образования резита, затем полученную смолу размолоть, поместить в формы под давлением 200-250 атмосфер и подвергнуть отверждению при 160-1700С. Если мы будем проводить эту реакцию при рН выше 7, т.е.в щелочной среде, то она сильно замедлится на образовании резола.

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

1.Природные смолы. К природным (естественным) смолам принадлежат продукты жизнедеятельности животных или растительных организмов. Из естественных смол в производстве электроизоляционных лаков и компаундов наиболее широко применяется канифоль, значительно меньше шеллак и копалы. Природные растительные смолы получают упариванием растительных соков, которые вытекают из растений естественным путем или при надрезании стеблей и стволов. Их можно экстрагировать из растительного сырья такими растворителями, как спирт и эфир. К растительным смолам относится, например, сосновая канифоль, а также смола, получаемая из клубней скаммонии (вьюнка смолоносного Convolvulus scammony), и ископаемые окаменелые смолы янтарь и копал. Смолы животного происхождения редки. Одна из них, шеллак, представляет собой выделения лаковых червецов, живущих на растениях семейства мимозовых в Индии. Некоторые растительные смолы используют в медицине; так, смола скаммонии применяется как слабительное. Другие смолы, например, шеллак, входят в состав политур. Имеется множество сортов синтетических смол, используемых для получения пластмасс.

Канифоль (гарпиус)— хрупкая прозрачная в тонком слое смола, получаемая из смолы (живицы) хвойных деревьев, преимущественно сосны, способом отгонки жидких составных частей — терпентинного масла (скипидара). Состав живицы может колебаться в зависимости от условий местности и сорта живицы. Другой способ добывания канифоли — экстракционный, заключающийся в том, что куски дерева, пни, ветви обрабатываются растворителями, которые затем подвергаются разгонке. Существуют также смолы деревьев других хвойных пород, например, кедра, пихты и лиственницы. Их обычно называют бальзамами. Пихтовый бальзам (канадский бальзам), отличается очень высокой степенью прозрачности и нормированным показателем преломления. Его применяют в качестве клея для склеивания оптических линз. По химическому составу канифоль состоит главным образом из абиетиновой кислоты (С 20 Н 30 О 2 ) и ее изомеров, остальное — неомыляемые, зола, влага и механические примеси. Содержание кислот в канифоли составляет 85 –90%. Канифоль хорошо растворима в спирте, бензоле, скипидаре, минеральных и растительных маслах.

ХарактеристикаМарки канифоли

СортВысший 1-й2-й

Температура размягчения по Кремер Сарнову, °С, не менее6866 54

Кислотное число, мг/КОН, не более168166150

Количество неомыляемых, %, не более6810

Количество влаги, %, не более0,30,30,4

Количество золы, %, не более0,30,40,5

Содержание механических примесей, %, не более0,050,10,1

Электрические свойства канифоли:

pv =10 15 * 15 17 Ом * см; Епр =10 …15кВ/мм. При нагревании выше температуры плавления значительно увеличивается проводимость и tg δ. Канифоль применяется в чистом виде для изготовления заливочных кабельных масс, пропиточных компаундов, искусственных копалов и модификации полиэфирных смол. Чаще всего канифоль применяется в виде различных препаратов: эфира гарпиуса (глицериновый эфир канифоли) и резинатов, представляющих собой соли абиетиновых кислот (марганцовые, кобальтовые, кальциевые и др.). Введение в состав электроизоляционных лаков больших количеств канифоли значительно снижает их влаго и водостойкость и

Читайте также: