Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Мо че вик оф ор м а л ьд ег и д н ы е 1,35—1,45 373—393 34,3-49,0 10—15
Мел а м и н о форм а л ь д е г и д иые 1,6 —1,8 403 49,0 12
Ан ил и нофор м ал ьдегидн ые 1,22 363 68,6 15—30
Полиамиды и их свойства. Наиболее типичным представителем этой группы полимеров является капрон. Капрон можно рассматривать как продукт конденсации аминокапроновой кислоты ]МН2— —СН2— (СН2)4—СООН. Аминокапроновая кислота относится к органическим соединениям со смешанными функциями и содержит кроме кислотной группы —СООН аминогруппу —ЫН2, обладающую основными свойствами. Помимо возможного взаимодействия между отдельными молекулами этого соединения, капроновая кислота реагирует в пределах одной молекулы («голова с хвостом»), образуя гетероцикл — капролактам (см. гл. 14):
/СН2—СН2—14—н
н2с .|
сн2—си2—с=о
капролактам
0 ЦІ!
1 Г
N.....С —N1—СН,—
.....-.
п !
СН..ІОН
-М—С-М—сн„-О 1-І
о н
\'- с I'
—ы—с—ім-
II I
о н
487.
Разрыв связей в гетероцикле приводит к образованию полимера с гетероцепным строением:
-Ы-(СНа)б-С-
капрон
Исходным продуктом при синтезе является капролактам, получаемый из фенола.
Капрон — ценный материал для изготовления машино- и приборостроительных деталей, а также для производства высокопрочного волокна. Капрон химически инертен и только сильные кислоты действуют на него. Масла и бензин его не растворяют, и поэтому он удобен в машиностроении для создания бесшумных зубчатых передач. Наряду с этим он обладает хорошими диэлектрическими свойствами.
Некоторые свойства капрона
Плотность, г/см3........... 1,14
Термостойкость, К.......... 328—333
Предел прочности на разрыв, МН/м2 .... 49—78,4
Пробивное напряжение, кВ/мм...... 16,0
Олигомеры. Олигомерами называются среднемолекулярные вещества с коэффициентом полимеризации 60—80, хорошо отверж-дающиеся и переходящие в неплавкие и нерастворимые полимерные вещества. Они представляют собой вязкие жидкости, хорошо смешивающиеся с любыми наполнителями, а затем могут отверждаться в монолит, принимая любую форму. Время отверждения можно регулировать в широких пределах, меняя отношение масс смолы-олигомера, пластификатора или растворителя и отвер-дителя, а также температуру.
Все эти качества делают олигомеры весьма удобными в технологии машиностроения.
Наиболее распространенными олигомерами являются эпоксидные смолы, получившие свое название от эпигрупп, входящих в их состав.
Для получения эпоксидных смол берутся два продукта: эпи-хлоргидрин СН,-СН-СН.С1
\/. '
О
бесцветная прозрачная жидкость, растворимая в органических растворителях, с т. кип. 391 К, пл. 1,175—1,185 г/см^ и диокси-дифенилпропан
СН,
НО-
-^-О-^-ОН
сня
— белый кристаллический порошок с т. пл. 428К.
488
Синтез эпоксидной смолы представляет собой процесс поликонденсации, развивающийся в щелочной среде по стадиям:
СНа
1) СН2-С1-СН-СН2 + НО-/~Л--С--/ \-ОН + СНа-СН-СНоС1-.-
сн2а—сн—.сн2—о-оы
сн3
-/ \—с—/ \—0—СН2—СН—СН2С1
\==/ I \-=/ I
сн3 он
В щелочной среде (ЫаОН) вновь образуются эпоксидные группы (показано с одной стороны молекулы)
2) —О-
Л
сн.,
-с-/~Л
СН3
СН3
-О—СНа—СН—СШС1 Ыа!-10Н ОЙ '
—О—СНо—СН—СН- + ЫаС1 + Н,0 \—/ I \=/ V
сня
далее процесс продолжается через эпоксидные группы по первой стадии. Эпоксидная смола — олигомер линейного типа с элементарным звеном следующего состава (п — 50—60):
СНЯ
у_с-^ у_о—сн2—сн-сн2-~~ ^" ~~ он
сн3
Как видно, в составе олигомера сохраняются гидроксильные группы и частично эпигруппы, обладающие высокой реакционной способностью, что и используется при отверждении эпоксидных смол.
В качестве отвердителей можно применять различные активные вещества: фенолы, спирты, амины, карбоновые кислоты и их ангидриды. Наиболее часто используют амины (этилендиамин) и ангидриды кислот — фталевый ангидрид
После отверждения получаем прозрачную смолу, неплавкую и нерастворимую, с высокими механическими свойствами. Эти свой
489
ства могут быть улучшены различными наполнителями (стеклопластики) (табл. 15.7).
Табл п ца 15.7. Некоторые свойства стеклопластиков на основе эпоксидных смол
П ол и мери ый материал Плотность, г/см3 Термостойкость,
к Сопротивление на изгиб, МН/м2 Пробивное пап [) я жени е, к В / м м
Отвержденная смола ЭД5 (полиэтилен полиамин)
Стекловолокнит ЭД5 (отвердитель тот ж?) 1,2—1,25 1,9 353 473 98,5 530,0 27,4 24,0
Эпоксидные смолы являются основой эпоксидных клеев, применяющихся для склейки металлов и других материалов. Клеи бывают холодного и горячего отверждения и применяются в зависимости от производственных условий.
Прочность клеевых соединений довольно высокая (МН/м2):
Сталь/сталь............ 350
Алюминий/алюминий......... 440
Сталь/алюминий.......... 440
Медь/никель............ 350
Медь/медь ...... ....... 240
Модифицированные эпоксидные смолы дают еще более высокую прочность.
15.5. ЭЛЕМЕНТОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ, ИХ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ
Основным недостатком органических полимерных материалов является их небольшая термостойкость. Полимеры, в основной цепи которых нет углеродных атомов, обладают гораздо более высокой термостойкостью.
