Co jsou syntetické pryskyřice?

Syntetické pryskyřice jsou vysokomolekulární sloučeniny, které se získávají spojením nízkomolekulárních monomerních surovin (jako je ethylen, propylen, vinylchlorid atd.) do makromolekul pomocí polymerace. Běžně používané průmyslové polymerační metody zahrnují blokovou polymeraci, suspenzní polymeraci, emulzní polymeraci, roztokovou polymeraci, suspenzní polymeraci, polymeraci v plynné fázi a tak dále. Zdroje surovin pro výrobu syntetických pryskyřic jsou bohaté. V počátcích byly hlavními produkty uhelný dehet a produkty z karbidu vápníku, ale v současnosti jsou hlavními produkty ropa a zemní plyn, jako je etylen, propylen, benzen, formaldehyd a močovina.

Objemová polymerace je proces polymerace monomerů pod vlivem iniciátoru nebo tepla, světla a záření bez přidání dalších médií. Charakteristickým znakem je, že produkt je čistý, nevyžaduje složitou separaci a čištění, provoz je relativně jednoduchý a míra využití výrobního zařízení je vysoká. Může přímo vyrábět kvalitní produkty, jako jsou trubky a desky, proto se také nazývá bloková polymerace. Nevýhodou je, že viskozita materiálu kontinuálně roste s postupem polymerační reakce, míchání a přenos tepla jsou obtížné a teplotu reaktoru není snadné řídit. Objemová polymerace se často používá při výrobě polyakrylových methylakrylátů (běžně známých jako plexisklo), polystyrenu, nízkohustotního polyethylenu, polypropylenu, polyesterových a polyamidových pryskyřic.

Suspenzní polymerace se týká polymeračního procesu, ve kterém jsou monomery dispergovány do kapiček mechanickým mícháním nebo třepáním a dispergačními činidly, obvykle suspendovanými ve vodě, proto se také nazývá perličková polymerace. Charakteristiky jsou následující: reaktor obsahuje velké množství vody, viskozita materiálu je nízká, snadno se přenáší a reguluje teplo; Po polymeraci musí projít pouze jednoduchou separací, praním, sušením a dalšími procesy, aby se získal pryskyřičný produkt, který lze přímo použít pro lisování a zpracování; produkt je relativně čistý a homogenní. Nevýhodou je, že produkční kapacita reaktoru a čistota produktu nejsou tak dobré jako metoda blokové polymerace a pro výrobu nelze použít kontinuální metodu. Suspenzní polymerace je široce používána v průmyslu.

Emulzní polymerací se rozumí polymerace, při které monomery tvoří emulzi ve vodě mechanickým mícháním nebo třepáním s emulgátorem. Produktem emulzní polymerační reakce je latex, který lze použít přímo, nebo lze latex po praní, sušení a dalších procesech následného zpracování rozložit na práškové nebo jehlovité polymery. Emulzní polymerací vznikají polymery s vyšší molekulovou hmotností při vyšších reakčních rychlostech. Viskozita materiálů je nízká, přenos tepla a míchání jsou jednoduché, výroba se snadno kontroluje a zbytkové monomery se snadno odstraňují. Nevýhodou emulzní polymerace je, že emulgátor přidaný během polymeračního procesu ovlivňuje výkonnost produktu. Aby se získal pevný polymer, průtok prochází procesem koagulace, separace, promývání a tak dále. Výrobní kapacita reaktoru je nižší než u metody objemové polymerace.

Polymerace roztoku se provádí v přítomnosti rozpouštědla a zvolené rozpouštědlo musí rozpouštět jak monomer, tak polymer. Během procesu polymerace je systém homogenním viskózním roztokem a polymerační systém je vždy v homogenní fázi s dlouhou dobou nepřetržitého provozu a snadnou obsluhou. Viskozita systému je však poměrně vysoká. Výhodou je, že homogenní reakce se snadněji řídí a podle toho lze také řídit molekulovou hmotnost a její distribuci. Systém roztokové polymerace je však viskózní, což způsobuje potíže a nerovnoměrný přenos tepla a hmoty.

Při polymeraci suspenze se jako disperzní médium používá samotné rozpouštědlo nebo monomer. Výsledný polymer je nerozpustný v disperzním médiu, ale je dispergován jako částice ve formě suspenze. Některé dřívější dokumenty to připisují heterogenní roztokové polymeraci. Tento typ polymerace se vyznačuje nízkou viskozitou systému, snadným mícháním, snadným odvodem tepla a vyšší koncentrací monomeru lze použít ke zlepšení výkonu zařízení jednotky. V současné době lze tuto metodu použít k výrobě vysokohustotního polyethylenu a polypropylenu.

Při polymeraci v plynné fázi se monomer a katalyzátor v plynné fázi zavádějí do reaktoru v předem stanoveném množství pro syntézu v jednom kroku, aby se získal suchý polymer. Předpokladem pro polymeraci v plynné fázi je, že selektivita katalyzátoru a výtěžek musí být dostatečně vysoké a výsledný produkt nevyžaduje odstranění zbývajícího katalyzátoru, což může výrazně zkrátit proces. S příchodem Zieglerových katalyzátorů s vysoce aktivními nosiči se polymerace v plynné fázi dosud stala hlavním proudem při výrobě polyethylenu nebo polypropylenu. Kromě toho může být také široce používán pro polymeraci mechanismem volných radikálů.

Přírodní pryskyřice zahrnují odpadní produkty živočišných nebo rostlinných organismů. Z přírodních pryskyřic se při výrobě elektroizolačních laků a sloučenin nejvíce používá kalafuna, mnohem méně se používá šelak a kopál. Přírodní rostlinné pryskyřice se získávají odpařováním rostlinných šťáv, které přirozeně vytékají z rostlin, nebo řezáním stonků a kmenů. Mohou být extrahovány z rostlinných materiálů rozpouštědly, jako je alkohol a éter. Rostlinné pryskyřice zahrnují například borovicovou kalafunu, dále pryskyřici získanou z hlíz scammonium (Convolvulus scammony) a fosilizované pryskyřice jantar a kopál. Živočišné pryskyřice jsou vzácné. Jeden z nich, šelak, je výměšek štěnic, které žijí na rostlinách čeledi mimóz v Indii. Některé rostlinné pryskyřice se používají v lékařství; Scammoniová pryskyřice se tedy používá jako projímadlo. Jiné pryskyřice, jako je šelak, jsou součástí leštidel. Existuje mnoho druhů syntetických pryskyřic používaných k výrobě plastů. Kalafuna (harpius) je křehká, průhledná pryskyřice v tenké vrstvě, získávaná z pryskyřice (pryskyřice) jehličnatých stromů, hlavně borovice, oddestilováním tekuté složky – terpentýnového oleje (terpentýnu). Složení oleoresinu se může lišit v závislosti na místních podmínkách a typu oleoresinu. Další metodou extrakce kalafuny je extrakce, která zahrnuje ošetření kusů dřeva, pařezů a větví rozpouštědly, které se pak destilují. Existují také pryskyřice z jiných jehličnatých stromů, jako je cedr, jedle a modřín. Obvykle se jim říká balzámy. Jedlový balzám (kanadský balzám) se vyznačuje velmi vysokým stupněm průhlednosti a normalizovaným indexem lomu. Používá se jako lepidlo pro lepení optických čoček. Z hlediska chemického složení tvoří kalafunu především kyselina abietová (C 20 H 30 O 2) a její izomery, zbytek je nezmýdelnitelný, popel, vlhkost a mechanické nečistoty. Obsah kyselin v kalafuně je 85-90%. Kalafuna je vysoce rozpustná v alkoholu, benzenu, terpentýnu, minerálních a rostlinných olejích. Při zahřátí nad bod tání výrazně vzroste vodivost a tg? Kalafuna se používá v čisté formě k výrobě kabelových odlévacích hmot, impregnačních hmot, umělých kopálů a modifikaci polyesterových pryskyřic. Nejčastěji se kalafuna používá ve formě různých přípravků: harpius ether (glycerolester kalafuny) a rezináty, což jsou soli abietických kyselin (mangan, kobalt, vápník atd.). Zavedení velkého množství kalafuny do složení elektroizolačních laků výrazně snižuje jejich odolnost proti vlhkosti a vodě a podporuje měknutí při zvýšených teplotách. Kalafuna působí dojmem dobrého dielektrika. A mnozí se při čtení výše uvedených charakteristik mýlí. Ale není tomu tak: za prvé je jeho skutečný objemový odpor o tři řády menší než udávané vypočtené hodnoty a za druhé je zcela nestabilní vůči účinkům atmosférické vlhkosti: hydrolyzuje a zmýdelňuje. Proto jej lze použít pouze v uzavřených elektroizolačních konstrukcích, silových kabelech atd. Musíme o tom mluvit, protože někteří technologové omylem nechávají kalafunu na deskách po pájení, aniž by ji smyli, s odkazem na výše uvedené elektroizolační vlastnosti. Nevědět, že produkty jeho hydrolýzy jsou korozivním prostředím, které ničí celou konstrukci. V současné době se kalafuna prakticky nepoužívá v různých radiotocích, ale je nahrazena jejími syntetickými analogy. Například fenolformaldehydové pryskyřice (novolaky). Šelak. Šelak se získává z gum lac, což je pryskyřice vytvořená na větvích tropických rostlin kousnutím zvláštního hmyzu, který při zpracování mízy ve svém těle ji vylučuje ve formě pryskyřice zvané gum lac. Hlavní místa pro výrobu gumy jsou: Indie, Barma, Malajské ostrovy, Indonésie. Šelak se získává ve formě vloček – od světle citronové po tmavě oranžovou, v závislosti na stupni čištění. Z hlediska chemického složení se šelak skládá především z esterů mastných kyselin aleurových (C16 H 32 O 5) a šelonových (C 15 H 20 O 5). Komerční šelak obsahuje šelakovou pryskyřici 83-86%, šelakový vosk 3-6%, vlhkost do 2%, barviva a další nečistoty.
80 °C taje; dlouhodobé zahřívání na 100 -110 °C způsobí, že šelak ztratí schopnost tání a rozpouštění. Šelak se nejlépe rozpouští v alkoholu, čpavku a roztocích louhů, sody a boraxu. Šelak se dobře spojuje s kalafunou, glyftalem, bitumenem a dalšími pryskyřicemi. Šelak se obvykle používá ve formě alkoholových roztoků (laků) různých koncentrací a také ve formě suchého prášku. Při výrobě elektroizolačních laků se šelak používá v omezeném množství; ve formě prášku se používá k výrobě některých značek sběratelského mikanitu. Kopaly. Kopály jsou pryskyřice, obvykle fosilie, rostlinného původu, těžené převážně v tropických zemích a jsou označeny zeměpisnými názvy míst, kde se těží. V SNS se kopály vyskytují na Kavkaze, Dálném východě a v Kaliningradské oblasti na pobřeží Baltského moře (jantar). Kopály jsou pevné látky ve formě kusů různých tvarů, barev a průhlednosti, vyznačující se vysokým bodem tání. Jantar má nejvyšší tvrdost a bod tání ve srovnání s jinými fosilními pryskyřicemi. Jantar je téměř nerozpustný v jakýchkoli rozpouštědlech. Jeho teplota měknutí je 175 -200 °C, bod tání nad 300 °C. Roztavený jantar se rozpouští v terpentýnu, sirouhlíku, benzínu a olejích. Jantar má velmi vysoké dielektrické vlastnosti, zejména vysoký izolační odpor, což z něj činí cenné dielektrikum pro výrobu elektrických měřicích přístrojů. Jantar by měl být označen jako nejlepší přírodní dielektrikum. Stále se používá v elektroměrech a elektretech. Dobrým tavidlem je lihový roztok jantaru, jehož zbytky opravdu není třeba smývat, pokud se desky později nelakují. Jeho zbytky jsou dielektrikum. Pro výrobu takových tavidel je docela možné použít „nekvalitní“, takzvaný technický jantar. Nečistoty nerozpustné v alkoholu se snadno oddělí odstředěním s další filtrací. Kromě mikroporézních filtrů existují také iontoměničové pryskyřice, které zajišťují ještě jemnější čištění. Při výrobě elektroizolačních laků byly kopály dříve velmi hojně využívány pro výrobu vysoce kvalitních olejovo-kopálových laků. Vzhledem k rozvoji průmyslu syntetických pryskyřic ztratily na významu a jejich použití je velmi omezené.

Pevná organická dielektrika

Mezi organická dielektrika patří materiály, které obsahují uhlík. Jak se těží hlavně v Africe a jihovýchodní Asii. Dříve byly pro svou rozpustnost v rostlinných olejích poměrně hojně využívány při výrobě elektroizolačních laků, dnes je prakticky nahrazují syntetické polymery. I Yantar je také fosilní pryskyřice těžená v Rusku, která má velmi vysoké elektrické parametry: měrný odpor organických dielektrik v průmyslu využívá přírodní i syntetické polymery, které se získávají chemickou syntézou. Často se jim říká pryskyřice. Objev syntetických polymerů sehrál velkou roli v rozvoji mnoha průmyslových odvětví, včetně elektrotechniky a radioelektroniky. Většina organických dielektrik jsou vysokomolekulární látky, které obsahují velmi velký počet atomů nebo jednoduchých molekul. Základem mnoha vysokomolekulárních dielektrik jsou polymerní sloučeniny, které se získávají z monomerů (nízkomolekulárních sloučenin) při polymeračních nebo polykondenzačních reakcích. Polymerizace je proces spojování velkého množství monomerů za vzniku nové vysokomolekulární látky (polymeru), aniž by se uvolňovaly vedlejší produkty reakce. Polykondenzace je proces spojování odlišných monomerů za vzniku polymeru a uvolňování vedlejšího produktu reakce. Vlastnosti polymerů jsou dány jejich chemickým složením, vzájemným uspořádáním atomů a strukturou makromolekul. Na základě své struktury se polymerní makromolekuly dělí na lineární (vláknité) a prostorové (síťovité). Lineární polymery jsou kombinací jednotek jedné specifické struktury. Spojením dvou nebo tří chemicky odlišných jednotek vznikají polymery, které se nazývají kombinované nebo kopolymery. Lineární polymery jsou klasifikovány jako termoplastické materiály. Mají tyto vlastnosti: bod měknutí 50. 120°C, relativně vysoký teplotní koeficient objemové roztažnosti TCR, nízkou tepelnou odolnost, při zahřátí se snadno deformují a při ochlazení tvrdnou, mají amorfní strukturu a při zahřátí plynule přecházejí z pevné látky do kapalného nebo tekutého stavu. Elektrické vlastnosti lineárních polymerů závisí na uspořádání atomů nebo konkrétní skupině atomů v řetězci makromolekul. Lineární polymery s asymetrickou atomovou strukturou jsou polární a mají velké dielektrické ztráty. Lineární polymery se symetrickou monomerní strukturou jsou nepolární a mají nízké dielektrické ztráty. Většina materiálů na bázi lineárních polymerů má amorfní strukturu a po zahřátí plynule přechází z pevného do kapalného nebo kapalného stavu. Některé polymery mají tendenci tvořit krystaly, tzn. je schopný krystalizovat. V prostorových polymerech jsou makromolekuly spojeny chemickými vazbami v průřezu. Prostorové polymery jsou klasifikovány jako termosetové materiály. Mají následující vlastnosti: větší tuhost než lineární polymery; při zahřátí nezměknou; není flexibilní; nejsou schopny tvořit filmy a vlákna; nerozpouštějte v rozpouštědlech. Podle jejich tepelných vlastností se polymery dělí na termoplastické a termosetové. Termoplastické materiály (termoplasty) se vyznačují tím, že zahřátím na teplotu odpovídající plastickému stavu nedochází k nevratným změnám jejich vlastností. Jsou tvrdé při poměrně nízkých teplotách, ale při zahřívání se stávají plastickými a snadno se deformují. V současné době tvoří termoplastické materiály přibližně 75 % všech polymerních materiálů spotřebovaných v celosvětovém elektrotechnickém průmyslu.

Polyesterové pryskyřice

Polyesterové pryskyřice se získávají jako výsledek polykondenzační reakce různých vícemocných alkoholů (glykol, glycerin atd.) a vícesytných organických kyselin (ftalové, maleinové atd.) nebo jejich anhydridů. Fyzikálními vlastnostmi se blíží přírodním pryskyřicím (kalafuna, šelak). Z polyesterových pryskyřic jsou nejpoužívanější pryskyřice lavsan (polyethylentetraftalát), glyftalová pryskyřice a polykarbonáty. Mylarová pryskyřice (polyethylentetraftalát, lavsan) se získává polykondenzací kyseliny tereftalové a ethylenglykolu. Jedná se o termoplastické dielektrikum s krystalickou nebo amorfní strukturou. V důsledku polykondenzační reakce kyseliny tereftalové a ethylenglykolu při pomalém ochlazování vzniká neprůhledný krystalický lavsan (krystalická fáze do 7.5°/o). Krystalický lavsan má vysokou teplotu tání 265 °C; vysoká mechanická pevnost v širokém teplotním rozsahu; dobré elektrické izolační vlastnosti; odolný vůči slabým alkáliím, kyselině chlorovodíkové, esterům, olejům, tukům, plísním a houbám; není odolný vůči silným kyselinám dusičné a sírové, fenolu, chlóru; Propustnost světla fólie je stejná jako propustnost skla a má také nízkou hygroskopičnost a propustnost pro plyny. Krystalický lavsan stárne pod vlivem slunečního záření. Lavsan s krystalickou strukturou se používá k výrobě vláken, příze, tkanin a tenkých elektroizolačních fólií. Vlákna a fólie se používají k izolaci vodičů a kabelů. Lavsan kondenzátorová fólie má vysokou elektrickou pevnost a zvýšenou tepelnou odolnost. V důsledku polykondenzační reakce kyseliny tereftalové, ethylenglykolu, glycerinu a tvrdidla (butyltitanátu) za rychlého ochlazení se získá průhledný amorfní lavsan. Amorfní lavsan se používá při výrobě smaltovaných drátů a při výrobě elektroizolačních laků. Filmy lavsanových laků jsou termosetové, tzn. je při zahřívání nezměknou. Glyftalová pryskyřice se získává z nejjednoduššího trojmocného alkoholu glycerolu a přebytečného množství anhydridu kyseliny ftalové při teplotě 150. 200°C v hliníkových kotlích. Jedná se o termosetové pryskyřice s výraznými dipólově-relaxačními ztrátami. Glyftové pryskyřice mají tyto vlastnosti: vysoká tepelná odolnost, do teploty 130°C, vysoká pružnost, dosti vysoká tvrdost, vysoká adhezivní schopnost, rozpustnost v organických rozpouštědlech, měknou při zahřívání, zvýšená hygroskopičnost při neúplné polymeraci, odolnost proti povrchovým výbojům . Používá se jako základ pro lepicí, impregnační a nátěrové laky, jejichž filmy jsou odolné vůči zahřátému minerálnímu oleji; na výrobu laků, plastů, lepidel. Polykarbonáty jsou polyestery kyseliny uhličité. Polykarbonáty mají dobré elektrické a mechanické vlastnosti, relativně vysoký bod měknutí (krystalický polykarbonát měkne při teplotě 140°C), dobrou chemickou odolnost a nízkou hygroskopičnost. Polykarbonáty se používají pro výrobu vrstvených plastů, směsí a fólií pro izolaci v elektrických strojích. Organokřemičité pryskyřice. Organosilikonové polymery (pryskyřice) s prostorovou strukturou jsou termosety. Organosilikonové pryskyřice mají vysokou tepelnou odolnost do teploty +250°C’, vysokou odolnost proti chladu do teploty -60°C; dobré dielektrické vlastnosti, které málo závisí na teplotě; nízká hygroskopičnost; chemická inertnost. V průmyslu se organosilikonové pryskyřice používají k výrobě elektroizolačních materiálů, jako jsou lamináty ze skleněných vláken, slídové izolace, směsi, silikonové laky, nátěrové emaily, gumo-skleněné tkaniny atd. Epoxidové pryskyřice. Epoxidové pryskyřice se získávají chlorací glycerolů dvouatomovými nebo vícemocnými fenoly v alkalickém prostředí. Struktura epoxidových pryskyřic obsahuje minimálně dvě epoxidové skupiny, jejichž vazbou tvrdnou. Epoxidové pryskyřice jsou ve své čisté formě termoplastické kapalné materiály s nízkou teplotou tání, které se snadno rozpouštějí v mnoha organických rozpouštědlech (aceton, toluen, chlorované uhlovodíky atd.), nerozpustné ve vodě, mírně rozpustné v alkoholech a mohou být skladovány po dlouhou dobu. času, aniž by se změnily jejich vlastnosti. Po přidání tvrdidel epoxidové pryskyřice rychle vytvrdnou a získají prostorovou strukturu.
t jako výsledek polymerační reakce bez uvolňování vedlejších produktů (vody a dalších nízkomolekulárních látek). Vytvrzené epoxidové pryskyřice jsou termosety a mohou tvořit silnou vrstvu monolitické vodotěsné izolace. V závislosti na typu tvrdidla mohou epoxidové pryskyřice vytvrzovat při pokojové teplotě („studené vytvrzování“) nebo za použití tepla od 80 do 150 °C, jakož i při atmosférickém nebo zvýšeném tlaku. Pro studené se používají látky obsahující dusík a pro vytvrzování zahřátím anhydridy organických kyselin. Volba tvrdidla ovlivňuje vlastnosti vytvrzené epoxidové pryskyřice. Vytvrzené epoxidové pryskyřice mají relativně malé smrštění, přibližně 0,5. 2 %; vysoká přilnavost k plastům, sklu, porcelánu, kovům; tepelná odolnost vyšší než u silikonových pryskyřic; mechanické vlastnosti vyšší než u silikonových pryskyřic, které stojí méně než silikonové pryskyřice. Používá se pro výrobu laků, lepidel a licích hmot. Mnohé epoxidové pryskyřice jsou toxické a mohou způsobit kožní onemocnění, při práci s nimi je třeba dodržovat bezpečnostní opatření. Vytvrzené epoxidové pryskyřice již nemají žádné škodlivé účinky na lidský organismus.

10179 celkem zobrazení, 0 zobrazení dnes