Печать
Опубликовано: 02 апреля 2014 02 апреля 2014
Просмотров: 3506 3506

  Для получения высококачественной термореактивной изоляции (монолитной, отвержденной) необходимо обеспечить условия для своевременного начала образования в связующем пространственной структуры (начала отверждения), согласованного с моментом подачи давления и температурным режимом.

 При разработке новых термореактивных материалов или их совершенствовании необходимо знание кинетики процесса отверждения и определение основных параметров: температуры начала отверждения (Тнач.отв.) и скорости процесса.

 Термоотверждение смол - многофазный процесс, который связан с существенными химическими и физическими изменениями. Они включают в себя увеличение молекулярной массы и вязкости, уменьшение свободы движения диполей и ионов, перехода от жидкого состояния к твердому.

 Можно выделить три условных стадии отверждения термореактивных составов: начальную стадию (жидкие исходные смолы), промежуточную (при наступлении гелеобразования или стеклования) и конечную (полностью сшитые полимеры).

 Отверждения термореактивных составов рассмотрим на примере эпоксидной и модифицированной эпоксидной (эпоксиноволачной) смолы. Переход в отверждённое состояние происходит в результате реакции полимеризации, т.е. без выделения воды и других низкомолекулярных веществ.

 Эпоксидные смолы характеризуются наличием в их молекуле эпоксидных групп (нескольких трёхчленных кислородсодержащих колец), обладающих исключительно высокой реакционной способностью. Эпоксигруппы неустойчивы и легко взаимодействуют с соединениями (отвердителями), имеющими подвижный атом водорода (амины, кислоты, фенолы, спирты). В результате чего образуются сильно сшитые пространственные полимеры.

 В качестве отвердителей эпоксидных смол применяются фенолформальдегидные и новолачные смолы. Основным химическим процессом при нагревании эпоксидной и новолачной смол является взаимодействие эпоксидных групп и фенольных гидроксилов. При этом образуются блок-сополимеры эпоксидной и новолачной смол. Полимеризация идёт также по эпоксидным группам, и скорость этой реакции растёт с ростом температуры. Было установлено, что нагревание новолачной смолы свыше 200ºС приводит к её отверждению в результате конденсации фенольных гидроксилов и образованию при этом простой эфирной связи.

 Можно предположить, что при отверждении эпоксиноволачных композиций при 160-2000С в отсутствии катализаторов возможно протекание следующих реакций:

 Исходные  смолы:

 

Схему отверждения (сшивки) можно представить в виде двух основ­ных реакций. Присоединение эпоксидных групп к фенольному гидроксилу фенолформальдегидной смолы:

Далее идет взаимодействие эпоксидной группы со вторичной гидроксильной группой, образующейся по реакции (I).

 

   

 Таким образом, процесс отверждения эпоксидных составов сопровождается явлением конверсии эпокси- и ОН-групп и поперечного сшивания молекул в трехмерную структуру.

 Итак, процесс отверждения представляет собой совокупность химических реакций, последовательность протекания которых зависит от времени, температуры и других факторов. В производственных условиях процесс желательно провести за наименьшее время. Но слишком быстрое повышение температуры может повлечь за собой удаление более летучего не прореагировавшего исходного компонента, что ведет к нарушению эквимолекулярного соотношения функциональных групп в реакционной смеси. Возникновение новых функциональных групп в макромолекулах и изменение строения концевых групп может вызвать прекращение дальнейшего процесса поликонденсации, а изменение промежуточных звеньев  - новое направление реакции и появление фракций, отличающихся по составу от запланированной смеси. Поэтому знание кинетических характеристик процесса отверждения необходимо для прогнозирования режима термоопресования при изготовлении изоляции электрических машин на основе пропитанных лент.

 

Вас также может заинтересовать: