Get Adobe Flash player

Полиамидные и полиуретановые смолы

Полиамидные и полиуретановые смолы
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 пентаметилендиамида 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:
NH(CH2)5CO → NH(C2H)5CONH(CH2)5CO капролактам поликапролактам (капрон)
Полиамидные смолы термопластичны, нерастворимы в бензине, бензоле, ацетоне и других активных растворителях, но растворимы в феноле, трикрезоле, 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 резольной 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 (адипиновокислого гексаметилендиамина), имеющей строениеNН2(СН2)6+ NН3ОСO(СН2)4СООН

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

—ОС(СН2)5NHOC(CH2)4CONH(CH2)6—NHOC(CH2)5NH

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 этилцеллозольве. 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): O=C= N—(C H2)6— N = C = О, представляющий собой прозрачную жидкость с температурой кипения 240–243 °С; или ароматического ряда, например, 2,4-толуилендиизоцианат 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).

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

х-НО— R— ОН ++ x-OCN— R1— NCO →→ (-- OROCONHR1NHCO--)x

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 так-же 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 монофенилуретан. Вторая группа N = C = O при последующем смешивании с полиэфирами (реагирует со свободными группами ОН, и монофенилуретан становится полностью блокированным, нетоксичным продуктом и сохраняет стабильность. Если подвергнуть эту композицию нагреву, то при 140–180 °С монофенилуретан 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 диизоцианат) применяется для изготовления полиуретановых эмальлаков. Полиуретановые лаки обладают высокой эластичностью, адгезией, механической прочностью, высокими изоляционными свойствами и относительно высокой нагревостойкостью (класс В). Применяются в качестве эмальлаков в производстве эмалированной проволоки. Одним из ценных свойств полиуретановых 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 гидроксилсодержащих 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 (винифлекс) (15-процентный раствор в циклогексаноне);
  • • 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).