Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2004 №5

Полиамидные и полиуретановые смолы

Воробьев Александр


Полиамидные смолы представляют собой продукты конденсации дикарбоновых кислот с полиметилендиаминами (нейлон):1. Из адипиновой кислоты и гексаметилендиамида получается смола нейлон (он же анид) с температурой плавления 248 °С.2. Из адипиновой кислоты и декаметилендиамида получается смола нейлон с температурой плавления 230 °С.3. Из себациновой кислоты и пентаметилендиами-да получается смола нейлон с температурой плавления 195 °С.Эти продукты нашли применение в производстве синтетического волокна, известного под торговой маркой «нейлон», которое по прочности на разрыв и по стойкости к истиранию превосходит волокна растительного и животного происхождения.

Малая гигроскопичность и высокая стойкость к истиранию — очень ценное свойство для изоляции проводов и изготовления тканей электроизоляционного назначения.Кроме того, полиамидные смолы (капрон) получаются также конденсацией аминокислот или полимеризацией их лактамов, например капролактама:

Полиамидные смолы термопластичны, нерастворимы в бензине, бензоле, ацетоне и других активных растворителях, но растворимы в феноле, три-крезоле, в муравьиной и уксусной кислотах, а также в смеси фенол — ксилол, фенол — сольвент, крезол — ксилол и т. п.; некоторые полиамиды растворимы в водно-спиртовой смеси. Полиамидные смолы нейлон и капрон представляют собой твердые эластичные продукты линейного строения с молекулярной массой в пределах 10000-25000, температурой плавления в пределах 180-250 °С и интервалом плавления в пределах 3-5 °С (высокая концентрация кристаллической фазы).

На основе полиамидной смолы в смеси с резоль-ной изготавливается полиамидно-резольный лак для эмалирования проволоки. Последняя модификация этого лака ПЛ-2 представляет собой смешанный полиамид, полученный путем совместной полимеризации капролактама и соли АГ (адипиново-кислого гексаметилендиамина), имеющей строение

Рис. 1
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 2

При совместной полимеризации капролактама и соли АГ образуется полиамидная смола, имеющая строение

Эта смола растворяется в спиртах (метиловом и этиловом).

Процесс изготовления полиамидно-резольного лака заключается в следующем: полиамидную смолу растворяют в смеси фенола и крезола и добавляют в этот раствор формальдегид. При нагревании происходит процесс конденсации формальдегида с фенолом и образуется фенолоформальдегидная смола. Полученная смесь растворяется в этилцел-лозольве. Полиамидно-резольный лак ПЛ-2 содержит 36-42% смол в соотношении 1:1 (полиамидной и резольной). Полиамидно-резольный лак применяется для эмалирования проводов.

Полиамидно-эпоксидные лаки обладают высокой эластичностью, широко применяются в качестве клеев и защитных покрытий.

Полиуретановые смолы представляют собой продукты взаимодействия веществ, содержащих изоцианатную (—N = C = O) и гидроксильные группы. Реакционная способность изоцианатной группы зависит от органического радикала, с которым она связана.

В технике применяются изоцианаты алифатического ряда, например, 1,6-гексаметилендиизоцианат по ВТУ АУ-51-54 (продукт 102 Г): представляющий собой прозрачную жидкость с температурой кипения 240-243 °С; или ароматического ряда, например, 2,4-то-луилендиизоцианат по МРТУ 6-02-283-65 (продукт 102 Т), представляющий собой кристаллический легко плавящийся продукт (в расплаве — прозрачная жидкость) с температурой кристаллизации 21,2-19 °С (рис. 1).

Рис. 3
Рис. 3

Указанные изоцианаты активно вступают в реакцию с полиэфирами, содержащими свободные гидроксильные группы. Такой полиэфир может быть получен поликонденсацией глицерина, диэтиленгликоля, адипино-вой кислоты и фталевого ангидрида. Полиэфир этот содержит свободные гидроксиль-ные группы (5-8%), способные к дальнейшим взаимодействиям с диизоцианатами и образованию трехмерных полимеров. Реакция получения полиуретановых смол может быть представлена следующей схемой:

При взаимодействии исходных компонентов происходит миграция водородного атома гидроксильной группы спирта к атому азота изоцианата. Реакция протекает при нормальной температуре без выделения летучих продуктов реакции в течение нескольких часов.

Ввиду токсичности диизоцианатов, а также более длительной стабильности композиции (полиэфир + диизоцианат) их переводят в скрытые (блокированные) или замаскированные изоцианаты путем обработки фенолом, крезолами и т. п. согласно схеме, приведенной на рис. 2.

В этом случае активная группа N = C = O блокируется фенолом, и диизоцианат теряет свою реакционную способность при нормальной температуре и переходит в монофе-нилуретан.

Вторая группа N = C = O при последующем смешивании с полиэфирами (реагирует со свободными группами ОН, и монофени-луретан становится полностью блокированным, нетоксичным продуктом и сохраняет стабильность. Если подвергнуть эту композицию нагреву, то при 140-180 °С монофени-луретан разлагается с выделением фенола и изоцианата, который, в свою очередь, реагируя с полиэфиром, образует нерастворимые термореактивные пленки.

Разложение монофенилуретана может быть представлено схемой, изображенной на рис. 3.

Диизоцианат вступает в реакцию с полиэфиром, образующим нерастворимые эластичные лаковые пленки.

Монофенилуретан (скрытый диизоциа-нат) применяется для изготовления полиуре-тановых эмальлаков.

Полиуретановые лаки обладают высокой эластичностью, адгезией, механической прочностью, высокими изоляционными свойствами и относительно высокой нагре-востойкостью (класс В). Применяются в качестве эмальлаков в производстве эмалированной проволоки.

Одним из ценных свойств полиуретано-вых лаков является способность расплавляться в жидком олове и его сплавах, причем эмалированный провод облуживается без применения флюса.

Изготовление лаков на полиуретановых смолах сводится к смешиванию гидроксил-содержащих полиэфиров с изоцианатами при нормальной температуре непосредственно перед употреблением. В качестве примера можно привести лак УЛ-1 для эмалирования проволоки.

Полиуретановый лак УЛ-1 имеет следующий состав:

  • полиэфир марки 10-47 (50-процентный раствор в циклогексаноне);
  • поливинилоформальэтилалевая смола (ви-нифлекс) (15-процентный раствор в цик-логексаноне);
  • изоцианат (монофенилуретан). Растворы смол (полуфабрикаты) изготавливаются отдельно в смесителе из нержавеющей стали, оборудованном мешалкой и паровой рубашкой. Растворение смол производится при 60-70 °С (для смолы 101) или 80-90 °С (для смолы 10-47). Смешивание растворов смол производится в смесителе при 40-50 °С, раствор фильтруется и сливается в тару.

Монофенилуретан (изоцианат) вводится непосредственно перед употреблением лака в количестве 24-28% (по массе смол).

Продолжение следует

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Сообщить об ошибке