Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 142
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Термическая стабильность и стойкость к окислению кремнийорганических полимеров также зависит от типа органического радикала, связанного с атомом кремния. Метильные, этильные и другие группы алифатического ряда склонны к окислению. Присутствие фенилыюй группы в макромолекуле заметно повышает ее термоокислительную стойкость.
Во время нагревания в вакууме при 400°С полиорганосилоксаны распадаются на циклические низкомолекулярные соединения, в основном на тетрамеры и тримеры.
Все кремнийорганические полимеры обладают невысокой механической прочностью, что обусловлено малым межмолекулярным взаимодействием, но тем не менее они применяются для получения покрытий, пресс-материалов, пенопластов и клеев.
Кремнийорганические жидкости – полиметилсилоксаны (ПМС) и полиметилдифенилсилоксаны – находят применение в качестве гидравлических масел. Силиконовые масла включают класс жидких кремнийорганических полимеров (ПМС, трансформаторные масла). Силиконовые масла при обычных условиях не смешиваются с водой, не имеют цвета и запаха, не токсичны. Полидиметилсилоксаны обладают высокой теплостойкостью и хорошей теплопроводностью. Благодаря хорошим диэлектрическим свойствам ПМС широко используются в энергетике, а также применяются для производства герметиков, клеев и красок.
Благодаря исключительной термостойкости, высоким диэлектрическим показателям, хорошей морозостойкости, резины, изготовленные на основе кремнийорганического каучука, применяются для жароупорных прокладок, уплотнений, мембран и т. д., предназначенных для работы в условиях низких (-60°С) и высоких температур (более +250°С). Высокая термостойкость кремнийорганических полимеров объясняется, прежде всего, высокой энергией связи Si–O. Существуют термостойкие резины, которые могут работать даже при температуре ˃300°С. В процессе нагревания силиконовых каучуков возможна сшивка линейных полимеров поперечными связями. По механической прочности полиорганосилоксаны уступают таким полимерам, как полиамиды.
Лаки и эмали. Полиметил- и полиэтилфенилсилоксаны хорошо растворяются в большинстве органических растворителей, в частности в толуоле, ксилоле, бензине и их смесях , скипидаре, а также совмещаются с другими полимерами (фенолоформальдегидными смолами, акрилатами, полиэфирами и т.п.), которые вводятся в количестве 10-50%.
Лаки обычно содержат 40-75% сухого вещества, пигменты и другие добавки. Покрытия отверждаются при нагревании до 200-2500С.
Пигментированные (чаще всего алюминиевой пудрой) покрытия отличаются высокой жаростойкостью и применяются для деталей, работающих при температурах 450-5000С. Покрытия наносят на дымовые трубы, печи газогенераторов, двигатели внутреннего сгорания, отопительные приборы, стены зданий и различных строительных конструкций. Наиболее широко кремнийорганические лаки и эмали применяют в производстве электрических машин и аппаратов с рабочей температурой до 1800С.
Стеклотекстолиты. Для изготовления стеклотекстолитов применяют стеклянную и кремнеземную ткани, стеклянное и асбестовое волокна и другие минеральные вещества. Пресс-материалы обладают теплостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами при повышенных температурах, высокой дугостойкостью, исключительной водостойкостью, значительной атмосферостойкостью.
Стеклотекстолиты могут быть изготовлены как при высоком, так и при низком давлении. Технологический процесс их производства состоит из стадий подготовки стеклоткани, пропитки и сушки ткани, набора и прессования пакетов, термообработки изделий. Сначала стеклоткань подвергают термообработке, а затем сшивают в рулоны. Пропитка ткани проводится на горизонтальных и вертикальных пропиточно-сушильных машинах 60% растворами полимеров в толуоле. Сушат пропитанную ткань до такого состояния, чтобы она не слипалась. Высушенная пропитанная ткань разрезается на куски нужных размеров и укладывается в формы при изготовлении изделий сложной конфигурации или собирается в пакеты при изготовлении листов или плит. Пакеты прессуют при 150-2000С и давлении до 7 МПа. Выдержка при прессовании может составлять от нескольких десятков минут до нескольких часов. Прессование при низком давлении 0,07-0,2 МПа осуществляется либо под вакуумом в резиновых мешках, либо в прессформах до наступления отверждения. После прессования изделий в целях улучшения свойств материала проводят их термообработку при 2500С в течение 24 часов и более. Из пропитанной стеклоткани кроме листов радио-, электротехнического и конструкционного назначения можно готовить трубы и цилиндры способом намотки на оправку.
Механическая прочность кремнийорганических стеклотекстолитов на основе бесщелочной стеклянной и кремнеземной ткани удовлетворительная. Стеклотекстолиты могут длительно работать при 300
0С и кратковременно сохраняют диэлектрические свойства при 4000С.
Физико-механические свойства пресс-материалов на основе кремнийорганических полимеров представлены ниже:
| Свойства | Стекло-текстолит | Пресс-порошки |
| Разрушающее напряжение, МПа: При растяжении При изгибе При сжатии | 80-100 120-130 - | 25-35 - - |
| Плотность, кг/м3 | 1600-1800 | 1600-1800 |
| Ударная вязкость, кДж/м2 | 75 | 6-12 |
| Водопоглощение,% | 2 | - |
| Теплостойкость по Мартенсу,0С | 225 | - |
| Диэлектрическая проницаемость при 50 Гц | 5,0 | 4,0 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 50 Гц | 0,01 | 0,01 |
| Удельное электрическое сопротивление: Поверхностное, Ом Объемное, Ом·м | - 1010 | - 1012 |
| Электрическая прочность, МВ/м | 10-12 | 15-20 |
Для стеклотекстолитов конструкционного назначения используются модифицированные эпоксисилоксаны и ФФС. Материалы на их основе обладают более высоким разрушающим напряжением при изгибе: 500-600 МПа при 200С и около 300 МПа при 2500С. Они могут длительно работать при 2500С и пригодны для изготовления крупногабаритных изделий.
Из стеклотекстолитов делают панельные доски, выключатели, держатели горячих электродов и другое электроизоляционное оборудование. Листовой стеклотекстолит в виде щитов, покрытых лаком, который содержит алюминиевую пудру, может служить защитой от источников тепла.
Волокниты. Для получения электроизоляционных изделий, работающих при 250-3000С, применяют кремнийорганические полимеры и наполнители – асбест и стеклянное волокно.
Технология производства волокнистых пресс-материалов аналогична технологии производства асборезольных пресс-материалов и стекловолокнита. Важным свойством пресс-материалов с асбестом в качестве наполнителя является высокая теплостойкость (300
0С), однако электроизолирующие свойства и влагостойкость их сравнительно низкие. Подобный материал применяется для изготовления тепло- и дугостойких электроизоляционных материалов и тормозных колодок. Из стекловолокнита получают изделия, предназначенные для работы при высокой температуре (4000С) и выдерживающие кратковременное действие 600-8000С.
Марки и свойства некоторых пресс-материалов на основе кремнийорганических смол стекловолокна, наполнителей и других добавок представлены ниже:
| ПОКАЗАТЕЛИ | ВПМ-18 | ВПМ-1К | ВПМ-3 |
| Разрушающее напряжение, МПа: При растяжении При изгибе При сжатии | 26,0 100,0 83,0 | 10,5 50-60 80,0 | 70,0 100,0 84,0 |
| Плотность, кг/м3 | 1700-2000 | 1700-2000 | 1700-2000 |
| Ударная вязкость, кДж/м2 | 60 | 20 | 80 |
| Водопоглощение,% | 0,13 | 0,13 | 0,12 |
| Теплостойкость по Мартенсу,0С | 320 | 320 | - |
| Диэлектрическая проницаемость при 106 Гц | 6,0 | 6,0 | 6,0 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при 106 Гц | 0,004 | 0,004 | 0,008 |
| Удельное электрическое сопротивление: Поверхностное, Ом Объемное, Ом·м | 1013 1012 | 1013 1012 | 1013 1011 |
| Теплопроводность, Вт/(м·К) | 0,3 | 0,3 | 0,42 |
Пресс-порошки. Изделия, приготовленные из пресс-порошков, обладают удовлетворительной механической прочностью и хорошими электроизоляционными свойствами. Наполнителями для них служат порошкообразные асбест и стеклянное волокно. Перерабатывают их прямым и литьевым прессованием.
Пресс-порошки находят применение в высоко- и низкочастотной технике, в основном в радиотехнике, для изготовления дугостойких и электроизоляционных изделий: каркасов катушек, штепсельных разъемов, корпусов микровыключателей, роторов переключателей, миниатюрных панелей, деталей антенных устройств, длительно работающих при 200-250
0С и кратковременно при 350-4000С. Изделия устойчивы к тропической влажности, солнечному свету и грибкам.
Пенопласты. Пенопласты на основе кремнийорганических полимеров обладают высокой теплостойкостью – выдерживают длительное нагревание при 2500С и кратковременное при 300-3500С. Образование твердого неплавкого нерастворимого материала происходит в результате реакции поликонденсации растворимого низкомолекулярного полимера. Если проводить вспенивание газом, выделяющимся при распаде газообразователя, таким образом, чтобы этот процесс совпадал с процессом поликонденсации и заканчивался ко времени отверждения полимера, то можно получить пенопласт ячеистой структуры.
Пенопласт хрупок, негорюч, отличается хорошими диэлектрическими свойствами. Введение 12-25% алюминиевой пудры или асбеста приводит к повышению прочности пенопласта.
Клеи. Отличительной способностью кремнийорганических клеев является их высокая теплостойкость и термостабильность. Их можно эксплуатировать в пределах температур от -60 до 12000С. Обычно применяют полиметилфенилсилоксановые полимеры в виде растворов, содержащих порошковые или волокнистые наполнители, ускорители отверждения. Их можно модифицировать другими полимерами для придания повышенной эластичности и адгезии (каучуками, эпоксидными и фенолоформальдегидными смолами и др.) Этими клеями склеивают металлы и теплостойкие неметаллические материалы (стекло, керамику, фарфор и др.), некоторые пластмассы (фторопласты, ПЭТФ), а также соединяют тепло- и звукоизоляционные материалы со сталью и сплавами титана. Разрушающее напряжение при сдвиге склеенных металлических изделий составляет 10-28 МПа при 200С и 3-6 МПа при 3000С [1].
Биосовместимые материалы. Основная черта нового столетия – возрастающий интерес к повышению качества и увеличению продолжительности человеческой жизни. Достижение подобной цели, в частности, предполагает разработку и создание материалов для восстановления функций тканей и органов. Использование ксенобиотиков и аллогенных трансплантатов показывает свою ограниченность при применении, а использование искусственных материалов предыдущих поколений не в полной мере удовлетворяет врачей и пациентов. Поэтому проблема разработки материалов, обеспечивающих надежное функционирование эндопротезов, имплантатов и других изделий для медицинской техники, приобретает весьма актуальное значение в связи с неуклонным ростом требований к качеству жизни пациента.