ФЕНОПЛАСТЫ

СВОЙСТВА СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ Механические свойства

Как известно, механическую прочность слоистым пластикам придают армирующие наполнители. Слоистые пластики, в кото­рых волокна наполнителя расположены параллельно друг другу, имеют четко выраженную анизотропию механических свойств. Так, в направлении расположения волокон у пластиков отмечается очень высокая прочность при растяжении, в то время как проч­ность при растяжении в направлении, перпендикулярном волок­нам, — незначительная. Это различие легко объяснимо, поскольку при нагружении в направлении, перпендикулярном волокнам, действующее усилие теоретически должно передаваться от по­лотна к полотну (от слоя к слою) через связующее (смолу). В этой цепи смола является наиболее слабым звеном, поэтому прочность слоистого пластика при растяжении теоретически ненамного пре­вышает прочность чистой смолы при растяжении. При нагружении в направлении расположения волокон наполнителя прочностные показатели слоистого материала гораздо выше.

Детальное исследование механических свойств слоистых плит показало, что эти свойства также не везде одинаковы. В пло­скости плит из гетинакса различия в прочности вызваны преиму­щественной ориентацией целлюлозных волокон в бумажном по­лотне. Для уменьшения анизотропии перед прессованием отдель­ные листы бумаги накладывают друг на друга крест-накрест [12]. В плоскости текстолитовых плит могут также наблюдаться раз­личия в прочности вследствие разного качества нитей основы и утка ткани или неодинакового числа нитей в основе и утке в рас­чете на единицу длины. Аналогичная картина характерна и для слоистых пластиков с наполнителем — стеклотканью из филамент - ных стеклонитей.

В отличие от изделий с послойным наполнением пластики, в которых наполнителем служат стекломаты, практически изо­тропны. Подробно о механических свойствах фенольных слоистых пластиков сообщается в работах [16, 20, 21].

Механические свойства слоистых пластиков, как и всех мате­риалов на основе органических веществ, зависят от темпера­туры [22]. Обычно прочностные показатели с повышением темпе-

Ратуры снижаются, тогда как способность к формованию не­сколько увеличивается. На рис. 6.14 ц 6.15 показано, как влияет температура на свойства гетинакса и текстолита [23].

На прочностные показатели слоистых пластиков помимо тем­пературы большое влияние оказывает продолжительность термо­обработки. На рис. (5.16 показана зависимость ударной вязкости о надрезом гетинакса от продолжительности термообработки при

Различных температурах. При 110 °С после определенной вы­держки устанавливается практически стабильное значенйе, удар - ной вязкости с надрезом, тогда как при более высоких темпера­турах ударная вязкость с надрезом постепенно снижается. На рис. 6.17 показано, как изменяется прочность стеклогетинакса лри изгибе с увеличением продолжительности термообработки.

Рис. 6.20. Зависимость прочности при изгибе в направлении, перпен­дикулярном слоям (2), и прочность при растяжении (2) ртеклогетинакса (типа| 2061) от содержания стек­лянного волокна.

Механические свойства слоистых пластиков зависят также от типа и количества используемого наполнителя. Так, текстолит .имеет более высокие прочностные показатели, чем гетинакс. Ниже будут сопоставлены показатели (минимальные) стандартизован­ных слоистых пластиков (см. табл. 6.9), и по этим данным можно проследить влияние разных типов наполнителей на свойства
слоистых пластиков. На рис. 6.18—6.20 показано влияние содер­жания стеклянного волокна на механические свойства стекло - гетинакса [24].

Электрические свойства

В электротехнической промышленности используют слоистые пластики, которые обладают высокой механической прочностью в сочетании с хорошими электрическими свойствами. Минималь­ные требования, предъявляемые к электрическим свойствам стан­дартизованных слоистых пластиков, приведены в табл. 6.9.

Электрические свойства слоистых пластиков на основе фе­нольной смолы зависят от температуры. Так, сопротивление изо­ляции с повышением температуры линейно уменьшается. На рис. 6.21 показана зависимость диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь фенольного слоистого пластика от температуры [25]. Диэлектрическая проницаемость с повышением температуры возрастает до предельного значения. Между тангенсом угла диэлектрических потерь и температурой такой зависимости не наблюдается.

Электрическая прочность слоистых пластиков также зависит от температуры. Рис. 6.22 иллюстрирует связь между темпера­турой и электрической прочностью, а также влияние частоты на

Электрическую прочность [26]. Последняя зависит также от тол­щины материала. Однако между толщиной и электрической проч­ностью нет линейной зависимости, что объясняется неодинаковой степенью отверждения смолы в объеме материала.

Электрические свойства слоистых пластиков зависят от напра­вления укладки слоев. Электрическая прочность в направлении укладки значительно превышает прочность в направлении,

Перпендикулярном слоям. Плиты гетинакса больших размеров склонны к тепловому пробою [19]. Электрическая прочность, следовательно, зависит от продолжительности температурного воздействия.

На рис. 6.23 показано влияние содержания филаментных стеклонитей в стеклогетинаксе на тангенс угла диэлектрических потерь [24]. На этом же рисунке показано, что с увеличением

Рис. 6.23. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от со­держания стеклянного волокна ^ стеклогетинаксе:

1 — выдержка в течение 4 сут при 70 °С и последующая выдержка в течение 4 сут при комнатной температуре и относитель­ной влажности воздуха 80%; 2 — вы­

Держка в течение 1 недели при 160 °С; з — выдержка в течение 8 недель при 160 °С.

Продолжительности термообработки тангенс угла диэлектрических потерь снижается. Это объясняется доотверждением смолы и уда­лением влаги из слоистого пластика.

Теплофизические свойства

Выражение |3 = За (где |3 — термический коэффициент объем­ного теплового расширения, а а — термический коэффициент линейного расширения) неприемлемо для слоистых прессгмате - риалов. В плоскости слоев оба коэффициента линейного расшире­ния (вдоль и поперек волокон) практически одинаковы, тогда как коэффициент теплового расширения в направлении, перпендику­лярном плоскости слоев, — намного больше. В табл. 6.5 приведены значения термических коэффициентов линейного расширения раз­личных слоистых пластиков и некоторых других материалов.

В работе [27] приведены результаты исследования теплового расширения стеклопластиков, содержащих различные смолы, в плоскости слоев и перпендикулярно слоям.

Теплопроводность фенольных слоистых пластиков ниже тепло­проводности металлов и некоторых неметаллов. Ниже приведены значения коэффициента теплопроводности гетинакса, текстолита и других материалов:

Коэффициент теплопро­водности, ккал/(м-Ч’град)

TOC o "1-5" h z Гетинакс................................................................................. 0,25

Текстолит............................................................................... 0,29

Прессованная фенольная смола.... 0,14

Алюминий............................................................................... 197

Медь........................................................................................ 320

Сталь................................................................................. 30—45

Фарфор........................................................................... 0,7—1,1

Бетон плотностью 2000 кг/м3 ............................................... 0,77

Древесное волокно........................................................ ОД—0,2

В работах [23, 29, 30] сообщается о поведении слоистых пресс - материалов при очень высоких температурах. Из-за плохой тепло­проводности термостойкость слоистых пресс-материалов при очень высоких температурах, в частности до 14 400 °С, в стабилизиро­ванной водой электрической дуге выше, чем у металлов.