И.М.Дворко, И.В.Коцелайнен

Эпоксидно-новолачные пенопласты на основе порошковых термореактивных композиций достаточно широко используются на отечественных предприятиях для получения конструкционных материалов, композитов и изделий из них в авиационной машиностроительной, приборостроительной, электротехнической, радиоэлектронной и других отраслях промышленности.

Наибольшее распространение получили пенопласты типа ПЭН-И (ТУ 6-05-5088-76), порошковые композиции для которых изготавливаются на основе эпоксидно-новолачного блоксополимера марки 6ЭИ60-1 (ТУ 6-05-031-493-76) и содержат в качестве катализатора отверждения 0,5 мас.% триэтаноламина. Блоксополимер 6ЭИ60-1 получают сплавлением эпоксидной смолы марки ЭД-16 и новолачной фенолоформальдегидной смолы марки СФ-0112. Порошковые композиции имеют жизнеспособность до 6 месяцев при хранении в нормальных условиях [ 1-2 ].

За последние годы на кафедре химической технологии пластмасс Санкт-Петербургского технологического института разработаны новые типы порошковых вспенивающихся композиций и пенопластов на их основе, которые позволяют значительно расширить возможности применения данных материалов. Композиции представляют собой одноупаковочные порошковые полуфабрикаты, из которых могут быть получены пенопласты с закрытоячеистой однородной структурой и кажущейся плотностью 50-350 кг/м² путем термического вспенивания и отверждения в открытых или закрытых формах. В качестве олигомерной основы для разработанных порошковых композиций также использовали эпоксидно-новолачный блоксополимер 6ЭИ60-1. Свойства таких пенопластов представлены в ( табл. 1).

Таблица 1

Свойства эпоксидно-новолачных пенопластов

Каждый тип композиции для пенопластов может изготавливаться в виде 2-5 марок с более узким диапазоном кажущейся плотности, которая легко регулируется изменением содержания химического газообразовател, и может отклоняться от заданной не более чем на 20 %.

В качестве вспенивающего агента использовали азобисизобутиронитрил, выпускаемый промышленностью под маркой ЧХЗ-57 ( ТУ 113-03-365-82) и при термическом разложении которого выделяется газообразный азот.

Пенопласты марок ПЭН-ИУ являются аналогами пенопластов ПЭН-И и предназначены, главным образом, для изготовления изделий и композиционных материалов. Они обладают улучшенными механическими и диэлектрическими характеристиками. Вспенивание и отверждение порошковых композиций пенопластов ПЭН-ИУ проводят при 100-110^оС в течение 4-6 ч. В составе композиций для пенопластов ПЭН-ИУ в качестве катализатора отверждения использована порошкообразная бисмочевина 4,4’-бис-(N,N-диметилуреидо)-дифенилметан (БДУД), выпускаемая промышленностью под маркой “Отвердитель 9”( ТУ 6-14-22-159-83). Содержание БДУД составляет 0,30-0,34 масс.ч. на 100 масс.ч. блоксополимера 6ЭИ60-1. Поэтому особенностью этих композиций является их длительная жизнеспособность при хранении, а также устойчивость в течение 6-7 ч к продолжительному тепловому воздействию при 80-85^оС, после которого они вспениваются и отверждаются, обеспечивая необходимые эксплуатационные свойства. Их переработка может быть организована с более высокой производительностью, чем композиций для пенопластов ПЭН-И, путем предварительного подогрева значительной массы материала с последующей дозировкой его в отдельные формы для изготовления изделий и термообработкой их по заданному режиму.

Пенопласты ПЭН-У предназначены для герметизации изделий радиоэлектронной аппаратуры, обладают высокими механическими и диэлектрическими свойствами. Отличительной особенностью пенопластов ПЭН-У является то, что порошковые композиции для их получения вспениваются и отверждаются при температурах 78-85^оС в течение 8-10 ч. При этом образуется преимущественно закрытоячеистая и мелкопористая структура материала, которая обеспечивает высокие защитные свойства изделиям [ 3-4 ].

Композиции для пенопластов ПЭН-У также содержат в качестве катализатора отверждения бисмочевину БДУД в количестве 3-6 мас. %, при этом срок их хранения в обычных условиях может составлять 5-6 месяцев [ 3 ].

Результаты исследований показывают, что изменение кажущейся плотности пенопластов ПЭН-У значительно влияет на содержание открытых пор, диэлектрические свойства и водопоглощение (табл. 2).

Таблица 2

Влияние параметров структуры на диэлектрические свойства и

водопоглощение пенопластов ПЭН-У

Особенностью пенопластов ПЭН-УП является повышенная теплостойкость, поскольку их рабочая температура составляет 95-110°С, а температура вспенивания и отверждения 75-85°С. Это обусловлено введением в порошковые композициии соотвердителя, в качестве которого использовали параформ ( ТУ 6-09-3208-78 ) в количестве 0,5-1,5 масс.ч. на 100 масс.ч. связующего 6ЭИ60-1. Параформ, разлагаясь в процессе отверждения до формальдегида, сшивает молекулы блоксополимера, образуя дополнительные связи между фрагментами фенолоформальдегидного олигомера. Об этом свидетельствует повышенное содержание гель-фракции в отвержденных образцах пенопластов достигающее 93-95 %. При этом снижается разрушающее напряжение при изгибе, что обусловлено повышением жесткости и внутренних напряжений в пенопластах ПЭН-УП. Жизнеспособность при хранении композиций для пенопластов ПЭН-УП значительно ниже, чем композиций не содержащих параформ. Увеличение содержания параформа в композиции приводит к существенному сокращению жизнеспособности при хранении, что проявляется в повышении кажущейся плотности и, соответственно, некотором возрастании физико-механических показателей пенопластов ( табл. 3 ).

Таблица 3

Влияние продолжительности хранения порошковых композиций при 20-25^оС

на свойства пенопластов

Продолжительность хранения порошковой композиции, после которой кажущаяся плотность пенопластов возрастает более чем на 15-20 %, следует считать предельной, поскольку дальнейшее увеличение сроков хранения приводит к резкому возрастанию числа дефектов (раковины, пузыри, трещины) при изготовлении изделий.

Пенопласты ПЭН-УР предназначены для радиоэлектронных устройств, герметизацию которых необходимо проводить при температурах не превышающих 65-70°С. Они отличаются низкой диэлектрической проницаемостью, малой величиной тангенса угла диэлектрических потерь, повышенной водостойкостью, однако имеют невысокие физико-механические показатели и теплостойкость.

Порошковые композиции для пенопластов ПЭН-УР дополнительно содержат малые добавки компонентов, которые в сочетании с ускорителем БДУД обеспечивают вспенивание и отверждение композиций [ 5 ]. Некоторые свойства пенопластов ПЭН-УР в зависимости от кажущейся плотности приведены в табл. 4.

Таблица 4

Свойства пенопластов ПЭН-УР

Представленные данные свидетельствуют о широких возможностях применения эпоксидно-новолачных пенопластов в различных отраслях промышленности.

Л и т е р а т у р а

1. Николаев А.Ф. и др. Пласт. массы, 1971, ? 10, с. 7-9.

2. Тризно М.С., Барсова В.В. Пенопласты ПЭН - новый тип пенопластов.

Л.: ЛДНТП, 1974, 24 с.

3. А.с. 1502585 СССР, МКИ С 08 L 63/04. Порошковая композиция для пенопласта/

А.Ф.Николаев, И.М.Дворко, И.В.Коцелайнен и др. 1989, Бюл. ? 31.

4. Николаев А.Ф., Дворко И.М., Коцелайнен И.В. и др. Порошковый пенопласт с

длительной жизнеспособностью. Обмен производственно-техническим опытом.

1989, вып. 5, с. 17-18.

5. Патент 2043374 РФ, МКИ С 08 L 61/04. Порошковая композиция для пенопласта/

А.Ф.Николаев, И.М.Дворко, А.Б.Авхуков и др. 1995, Бюл. ? 25.

Поиск по сайту: