IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

One definition of resin is “any class of solid, semi-solid, or liquid organic material, generally the product of natural or synthetic origin with a high molecular weight and with no melting point.” The 10 basic thermosetting resins all possess a commonality in that they will, upon exposure to elevated temperature from ambient to upwards of 450°F, undergo an irreversible chemical reaction often referred to as polymerization or cure. Each family member has its own set of individual chemical characteristics based upon their molecular makeup and their ability to either homopolymerize, copolymerize, or both [8].

This transformation process represents the line of demarcation separating the thermosets from the thermoplastic polymers. Crystalline thermoplastic polymers are capable of a degree of crystalline crosslinking but there is little, if any, of the chemical cross-linking that occurs during the thermosetting reaction. The important beneficial factor here lies in the inherent enhancement of thermoset resins in their physical, electrical, thermal, and chemical properties due to that chemical cross-linking polymerization reaction which, in turn, also contributes to their ability to maintain and retain these enhanced properties when exposed to severe environmental conditions.

Resin Forms: 1. Liquid: Naked for coatings. 2. Liquid: Catalyzed for castings, foundry resins, and encapsulation. 3. Liquid: In molding compounds. 4. Solid: Flakes, granules, powders in molding compounds, and/or foundry resins.

Resin systems. Thermosetting resin systems are the backbone of a large, versatile, and important family of molding compounds which provides the industrial, military, and commercial markets with plastic molding materials exhibiting exceptional electrical, mechanical, thermal, and chemical properties. These important property values enable the product designer, manufacturing engineer, and research and design engineer to select from a wide choice of products, and enable them to choose the most suitable molding compound to meet their specific needs and requirements. These versatile materials are covered by military, industrial, and commercial specifications that are designed to ensure the quality of the molded articles utilizing thermosetting molding compounds [2].

The most sophisticated work on saturated polyesters is usually traced to W. H. Carothers, who, from 1928 to 1935 with DuPont, studied polyhydroxy condensates of carbolic acids. Unable to achieve suitable heat and chemical resistance from these esters, he turned to polyamide-carboxylic acid reaction products, which later became nylon. Carother’s concepts on saturated polyesters yielded several other polyester products such as Terylene which became patented and introduced in the United States as dacron and mylar. In 1937 Carlton Ellis found that unsaturated polyesters, which are condensation products of unsaturated dicarboxylic acids and dihydroxy alcohols, would freely co-polymerize with monomers which contained double bond unsaturation, yielding rigid thermosetting resins. The allylic resins became commercial resins suitable for compounding into a broad range of products with exceptional electrical, mechanical, thermal, and chemical properties.

Molding compounds using either the DAP or the DAIP resin systems are available in free-flowing granular form and also in high-bulk factor flake form. The resins are in a white powder form, which makes it possible to provide a broad opaque color range [1]. Both compounds in their granular form are readily molded, preformed, or preplasticated automatically, whereas the high-bulk factor compounds generally require auxiliary equipment for such operations.

Compounds of either DAP or DAIP resin systems utilize a variety of reinforcement materials ranging from the granular compounds with mineral, glass, and synthetic fibers to the highstrength, high-bulk factor types employing long fibers of cotton flock, glass, acrylic, and polyethylene terephthalate.

Aminos(Urea Melamine): Urea formaldehyde resins came into being through work done by Fritz Pollack and Kurt Ritter along with Carleton Ellis in the 1920s. This was followed up by the introduction of a white urea compound, by Dr. A. M. Howald, named Plaskon and was sold by Toledo Synthetic Products Company which, in turn, became a part of Allied Chemical Company [3].

The urea molding compounds are available as freeflowing granular products that are readily preformable and can be preheated and preplasticated prior to molding. They mold very easily in all thermosetting molding methods. The melamine compounds are available as both free-flowing granular products and as high-strength, high-bulk factor materials. The bulky materials require auxiliary equipment for preforming or preplasticating.

The reinforcements are available as purified cellulose fibers, minerals, chopped cotton flock, wood flour, and glass fibers (short and long) [5].

Epoxies: The Shell Chemical Corporation introduced the epoxy resin systems into the United States in 1941, and their good property profile has been utilized in a wide range of applications. The molding compounds are available in extreme soft flows and long gelation times, which make them very adaptable for encapsulation molding techniques in the encapsulation of electronic components such as integrated circuits, resistors, diode capacitors, relays, and bobbins [12].The compounds also found a market in the commercial and military industrial areas for connector bodies, potting shells, printed circuit boards, coils, and bobbins with the higher-strength and higher filler and pressure compounds that compete with the phenolics and DAPs.

The molding compounds are available in a free-flowing granular form suitable for automatic preforming or preplasticating, and are readily moldable in all thermosetting molding techniques. The higher-impact, bulkier compounds but require special auxiliary equipment for either preforming or preplasticating. [3].

The standard compounds are available with mineral fillers and also with short and long glass fibers. The low-pressure encapsulation compounds have fused or chrystalline silica reinforcements and are in a free-flowing granulate state.

Due to retention of their excellent electrical, mechanical, and chemical properties at elevated temperature and very high moisture resistance, the high-pressure spec. molding compounds have found their market niche in high-performance military and commercial applications such as connectors, potting shells, relays, printed circuit boards, switches, coils, and bobbins [11].The low-pressure encapsulation compounds, which exhibit the same high-performance characteristics as the high-pressure compounds, have become the primary insulating medium for the encapsulation of components such as integrated circuits, resistors, coils, diodes, capacitors, relays, and bobbins.

Phenolics: Phenolic resins came into being when Dr. Leo Baekeland, in the early 1900s, discovered that a successful reaction between phenol and formaldehyde in a heated pressure kettle produced an liquid thermosetting resin. This resin became the foundation of the entire thermosetting molding compound industry, and an entire family of thermosetting resins and compounds were developed over the next several decades. Phenolic molding compounds became the primary insulating material for a wide and diversified range of applications for industrial, commercial, and military applications [4].

The novolac-based molding compounds are available as free-flowing granular powders or pellets in their general purpose grades and in a variety of large pellets and flakes in the high-strength bulky grades. The general purpose grades are easily preformed and preplasticated while the bulky products often require auxiliary equipment for such operations. The resole-based compounds are generally only available as granular powder or small pellets. Both resin system compounds are easily molded in all thermosetting molding procedures.

Both the resole and novolac compounds use a broad array of reinforcements to meet the demands of the market place: wood flour, cotton flock, minerals, chopped fabric, Teflon, glass fibers (long and short), nylon, rubber, and kevlar. Asbestos, which had been a widely used filler in many thermosetting compounds, has been replaced over the past 20 years with glass fiber–reinforced phenolic compounds in many applications [10].

Thermoset polyesters: Polyester-based thermosetting molding compounds have been an important component of the thermosetting molding industry for many years but the past decade has seen a marked increase in their use in many market areas. This increase has come about because of their low cost, wide range of colors, high strength/weight ratio, and, more importantly, because of the introduction of molding equipment capable of injection molding these bulky, dough-like compounds by using stuffing mechanisms that augment the passage of the compound from the hopper into the barrel for delivery into the mold. Lower molding costs and reduced finishing costs are among the benefits derived with the use of these versatile molding compounds with the injection molding process.

Thermoset polyester molding compounds are available in several physical forms: free-flowing granules, pelletized (PMG), putty or rope-type extrudates, sheet molding compound (SMC), high-bulk molding compound (BMC), and thick molding compound (TMC) forms [7]. The molding compounds, regardless of reinforcement type, are all readily moldable in all thermosetting processes. When compression or transfer molded, the preforming and preplasticating operation will necessitate the use of auxiliary equipment, especially the bulky dough-like material. The types of reinforcements available are minerals, long and short glass fibers, and organic fibers.

Silicones: The silicone family consists of three forms, as shown in: Fluids. The fluids are linear chains of dimethyl siloxane whose molecular weights determine their viscosity. They are supplied as both neat fluids and as water emulsions, and as nonreactive and reactive fluids. The resins are highly branched polymers that cure to solids. They resemble glass but are somewhat softer and usually soluble in solvent until cured. Their degree of hardness when cured depends on the extent of crosslinking. The elastomers are prepared from linear silicone oils or gums and reinforced with a filler and then vulcanized (cured or crosslinked). The base resin for silicone molding compounds are the result of reacting silicone monomer with methylchloride to produce methyl chlorosilane.

Silicone fluids, resins, and elastomers have been in use for over 50 years, originating with the discovery by E Rochow in 1940 in what was designated as the “direst process” in which elemental silicon was obtained by the reduction of silicon dioxide in an electric furnace. The resultant silicon was then pulverized and reacted with gaseous methyl chloride in the presence of a copper catalyst [6].

The molding compound will consist of 20 to 25% resin (phenyl and methyl siloxanes), 75% filler (glass fiber and fused silica mix), a lead-based catalyst pigment, and lubricants. The compounds are free-flowing granular in form and are available in opaque colors (mostly red). They are readily moldable in compression, transfer, and injection molding processes [9].

The reinforcements available are quartz, “E” type glass fibers, and fused silica.

References:

1. B. J. Shupp, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 10-18.

2. M. A. Chaudhari, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 61-78.

3. R. E. Wright, Chap. 1 in Molded Thermosets, Hanser Verlag, Munich, 1991. P. 159-198.

4. J. Gannon, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 247-269.

5. W. Ayles, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 101-118.

6. W. McNeil, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 22-30.

7. R. Ray Patrylak, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 33-37.

8. H. R. Gillis, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 156-178.

9. R. Bruce Frye, Plastics Handbook, Modern Plastics Magazine, McGraw-Hill, New York, 1994. P. 98-105.

10. Charles A. Harper, Chap. 4 in Handbook of Plastics, Elastomers, and Composites, McGraw-Hill, New York, 1996. P. 25-40.

11. Harry Raech, Jr., Chap. 1 in Allylic Resins and Monomers, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1965. P. 13-18.

12. Modern plastics handbook / Modern Plastics, Charles A. Harper (editor in chief), New York, 1999. P. 47-57.

Реактопласты

Одно из определений смола “любого класса твердых, полутвердых или жидких органических материалов, как правило, продукт природного или синтетического происхождения с высокой молекулярной массой и температурой плавления.” 10 основных термореактивных смол имеют общность в том, что они, под воздействием повышенной температуры от окружающей среды до 450°с, претерпевают необратимые химические реакции часто называют полимеризацией или затвердевание. Каждый член семьи имеет свой собственный набор индивидуальных химические свойства на основе их молекулярного состава и их способности либо гомополимеризовать, сополимеризовать , или оба.

Этот процесс трансформации представляет собой демаркационные линии, отделяющей термореактивные материалы из термопластичных полимеров. Кристаллические термопластичные полимеры способны степенью кристаллического сшивающие но мало, если таковые имеются, химических поперечных связей, которое происходит в ходе термореактивной реакции. Важным благоприятным фактором здесь является изначальное повышение термоотверждающимися смолами в их физические, электрические, тепловые и химические свойства благодаря тому, что химические сшивки реакции полимеризации, которые, в свою очередь, также способствует их способность поддерживать и сохранять эти свойства при воздействии суровых условий окружающей среды.

Формы смол: 1. Жидкости: Без герметичной оболочки для покрытия. 2. Жидкости: Катализируемое для отливок, литейных смол и инкапсуляция. 3. Жидкости: В формовочных смесях. 4. Твердый: Хлопья, гранулы, порошки в формовочных смесях, и/или литейных смолах.

Смолянная система. Термореактивные связующие являются основой большой, разносторонний и важной семьей из формовочных смесей, которая обеспечивает промышленные, военные и коммерческие рынки, пластик формовочный материал обладающий исключительными электрическими, механическими, тепловыми и химическими свойствами. Эти важные значения свойств позволяют конструктору продукта, инженер-технологу, научно-исследовательскому и конструкторскому инженеру, выбрать из широкого выбора продуктов, и дать им возможность выбрать наиболее подходящий компаунд для удовлетворения их конкретных потребностей и требований. Эти универсальные материалы покрываются военных, промышленных и коммерческих спецификаций, которые предназначены для обеспечения качества формованных изделий с использованием термореактивных формовочных смесей.

Самые сложные работы на насыщенных полиэфирах обычно возводят к У. Каротерсом, которые, с 1928 по 1935 с DuPont, изучив полигидроксильные конденсаторы карболовой кислоты. Можете добиться соответствующей термической и химической стойкостью эти эфиры, он повернулся к полиамид-карбоновой кислоты продуктов реакции, который позже стал нейлон. Понятия Carother на насыщенные полиэфиры получены несколько другие полиэфирные продукты, такие как полиэстер, который стал запатентован и внедрен в Соединенных Штатах, дакрона и майлара. В 1937 г. Карлтон Эллис обнаружили, что ненасыщенные полиэфиры, которые являются продукты конденсации ненасыщенных дикарбоновых кислот и спиртов дигидрокси, способны к сополимеризации с мономерами которых содержится двойная связь ненасыщенности, уступая жестким термореактивным смолам. Аллиловами смолами стали коммерческими смолами подходящими для компаундирования в широкий ассортимент продукции с исключительно электрические, механические, тепловые и химические свойства.

Формовочные смеси с помощью DAP или DAIP систем смолы доступны в свободной гранулированной форме, а также в высокий объемный коэффициент формы хлопьев. Смолы в виде белого порошка, что дает возможность обеспечить широкий спектр непрозрачных цветов. Оба соединения в форме гранул, легко лепится, таблетированный, или автоматически предпластификата, в то время как высокий объемный соединений фактор, как правило, требуют дополнительного оборудования для таких операций.

Соединений либо DAP или DAIP смолы системы используют различные усиливающие материалы, начиная от зернистых смесей с минеральными, стекла, и синтетических волокон для высокопрочных, высокий объемный коэффициент видов использования длинных волокон хлопка стадо, стекла, акрила и полиэтилентерефталата.

Аминокислот (Мочевины, Меламина) Мочевина формальдегидной смолы появилась на свет благодаря работе Фрица Полакт и Курт Риттер вместе с Карлтон Эллис в 1920-х годах. За этим последовало введение смеси белого мочевина, А. М. Howald был, им Plaskon и был продан синтетических продуктов компании Толедо, который, в свою очередь, вошла в состав союзников химической компании.

Соединения мочевины отливая доступны в сыпучем состоянии зернистых продуктов, которые легко заготавливается и может быть подогрет и предворительно пластицированный до формования. Они очень легко плесень во всех термореактивных методами формования. Соединения меламина доступны как сыпучих, гранулированных продуктов и как высокопрочный, высокий коэффициент уплотнения материалов. Громоздкие материалы требуют дополнительного оборудования для брикетирования или предварительного пластицированния.

Подкрепление доступны как очищенные целлюлозные волокна, минеральные вещества, измельченного хлопкового очеса, древесной муки, и стеклянные волокна (короткие и длинные).

Эпоксиды: Химическая Корпорация внедрила систему эпоксидной смолы в Соединенные Штаты в 1941 году, и их хорошие свойства профиля был использован в широком диапазоне применений. В формовочных смесей доступны в экстремальных мягкие потоки и длительным временем гелеобразования, что делает их особенно пригодными для заключения молдинг методов инкапсуляции электронных компонентов, таких как интегральные микросхемы, резисторы, конденсаторы, диоды, реле и катушек. Соединения также нашел свое место на рынке в хозяйственном и военно-промышленной областях, для корпуса разъемов, герметизации оболочек, печатные платы, катушки и бобины с повышенной прочности и выше наполнитель и давления вещества, которые конкурируют с фенольные смолы и DAPs.

В формовочных смесей доступны в свободной гранулированной форме, пригодной для автоматической таблетировать или предварительно пластицировать, и легко формуемый во всех термореактивных формовки. Высшей отдачей, громоздкие соединения, но требуют специального дополнительного оборудования для брикетирования или предварительного пластицированния.

Стандартных соединений доступны с минеральными наполнителями, а также с короткими и длинными стеклянными волокнами. Низкого давления герметизации соединений плавленого кремнезема или хрусталик подкрепления и в свойствах сыпучих гранулятов.

Из-за удержания их превосходными электрическими, механическими и химическими свойствами при повышенной температуре и очень высокой влагостойкостью, высокого давления стандарта формовочных смесей нашли свою нишу рынка в высокопроизводительных военных и коммерческих приложений, таких как соединители, герметичные оболочки, реле, печатные платы, переключатели, катушки и бобины. Низкого давления герметизация соединений, которые демонстрируют такую же высокую производительность, как и высокого давления, соединений, стали основной изоляционной среды для герметизации компонентов, таких как интегральные микросхемы, резисторы, катушки индуктивности, диоды, конденсаторы, реле и катушек.

Фенолы: Фенольные смолы появилась на свет когда Доктор Лео Бакеланд, в начале 1900-х годов, обнаружил, что реакции между фенолом и формальдегидом в нагретый чайник давления производится жидкие термореактивные смолы. Эта смола стала основой всей термореактивной формовочной смеси промышленности, и всей семьи из термореактивной смолы и соединения были разработаны в течение ближайших нескольких десятилетий. Соединений фенольных литье стали основной теплоизоляционный материал для широкого и разнообразного ассортимента приложений для промышленных, коммерческих и военных применений.

В новолачной основе компаундов доступны как сыпучий гранулированный порошок или гранулы в их общей оценки целей и в различных крупных гранул и хлопьев в высокопрочных крупногабаритных марок. Генеральный классов цель легко таблетированные и предварительно пластицированные в то время как громоздкие продукты часто требуют дополнительного оборудования для таких операций. Резоль на основе соединений, как правило, доступны только в качестве зернистого порошка или небольших гранул. Обе смолы соединений системы легко формуется во всех термореактивных процедуры формования.

Как новолачные и резоль соединений использовать широкий спектр подкрепление, чтобы соответствовать требованиям рынка: древесная мука, хлопок, флок, минералов, измельченных тканей, тефлона, стекловолокна (длинные и короткие), нейлон, резина и кевлар. Асбест, который был широко использован наполнитель во многих термореактивных соединений, было заменено за последние 20 лет с армированного стекловолокном фенольных соединений во многих приложениях.

Термореактивные полиэфиры: Полиэстер на основе термореактивных формовочных смесей являются важным компонентом промышленности термореактивные литья в течение многих лет, но в последнее десятилетие наблюдается заметное увеличение их использования во многих областях рынка. Этот рост стал возможен, потому что их низкая стоимость, широкий диапазон цветов, высокая прочность/вес соотношение, и, что более важно, из-за введения формовочного оборудования, способного инжекционного метода литья эти громоздкие, тестообразной смеси с помощью вброса механизмы, расширяющие проход смеси из бункера в контейнер для доставки в форму. Снижение затрат формования и снижение затрат являются одними из преимуществ, получаемых при помощи этих универсальных формовочных смесей с помощью процесса литья под давлением.

Термореактивные полиэфирные формовочные смеси выпускаются в нескольких физической формы: сыпучие гранулы, гранулированная (ПМГ), шпатлевки или веревку-типа экструдаты, лист литье соединения (SMC), высокий объемный формовочной смеси (ВМС), а толстые формовочной смеси (ТМЦ) формы. В формовочных смесей, вне зависимости от типа армирования, все легко формуемой во всех процессах термореактивные. При сдавлении или передачи формованных, в поведении и деятельности предворительного пластицированния потребуется использования дополнительного оборудования, особенно крупногабаритного тесто-как материал. Типы доступного подкрепления минералы, длинных и коротких стеклянных волокон и органических волокон.

Силиконы: Силиконовая семья состоит из трех форм, как показано в жидкости. Жидкости являются линейными цепями диметил силоксан, чьи молекулярных весов определить их вязкость. Они поставляются как аккуратно жидкостей и водных эмульсий, и как инертный и химически активных жидкостей. Смолы сильно разветвленные полимеры, которые вылечить твердые тела. Они напоминают стекло, но несколько мягче и, как правило, растворимый в растворителе, пока неотвердеет. Степень их твердости после отверждения зависит от степени сшивки. Эластомеры получают из линейных силиконовых масел или десны и усиленные с наполнителем и затем вулканизуются (отвердение или сшивание). Базовая смола для соединения силикона прессформы являются результатом реагирования силиконовый мономер с метоэтилхлорида для производства метил хлоросилана.

Силиконовые жидкости, смолы и эластомеры используются уже более 50 лет, берущей начало с открытия электронной Рохов в 1940 году, в каком был обозначен как “тяжелый процесс”, в котором элементарный кремний был получен путем восстановления двуокиси кремния в электрической печи. Тогда равнодействующая кремния измельчают и реагировал с газообразным хлористым метилом в присутствии медного катализатора.

Смесь прессформы будет состоять из 20 до 25% смолы (фенил и метил-силоксаны), 75% наполнителя (стеклянные волокна плавленого кварца микс), свинец-катализатор на основе пигмента и смазки. Соединений сыпучий гранулированный в форму и выпускаются в непрозрачных цветов (в основном красный). Они легко податливый на сжатие, передача и литьевых процессов. Имеющиеся подкрепления кварц, “Е” тип стеклянных волокон, и сплавленного кремнезема.

Код для цитирования: Скопировать