Полимеры, получаемые поликонденсацией.

В зависимости от особенностей проведения реакции поликонденсации могут быть получены полимеры, как с линейной, так и с пространственной структурой. Так как при поликонденсации выделяются побочные продукты (см. 3.12), которые не всегда могут быть удалены из полимера, диэлектрические характеристики поликонденсационных полимеров несколько ниже, чем у получаемых с помощью реакции полимеризации. Основными поликонденсационными полимерами являются фенолформальдегидные смолы (ФФС), эпоксидные и кремнийорганические смолы (рис. 3.13).

Фенолформальдегидные смолы – продукты полимеризации фенола H₅C₆OH с формальдегидом H₂CO. При проведении реакции с избытком фенола в кислотной среде можно получить термопластичные смолы, называемые новолаком, а с избытком формальдегида в щелочной среде - термореактивные смолы, называемые бакелитом. Эти материалы являются сильно полярными диэлектриками из-за наличия гидроксильной группы OH. Новолак используется для производства лаков и пластмасс, а бакелит – для пропитки различных материалов.

Эпоксидные смолы – продукт поликонденсации многоатомных соединений, включающих эпоксигруппу: кольца

В исходном состоянии эпоксидные смолы представляют собой вязкие жидкости, переходящие под действием особых веществ – отвердителей – в твердое состояние. В результате они становятся термореактивными материалами. В процессе отверждения, происходящем без выделения побочных продуктов, эпоксидные смолы приобретают пространственное строение. Выбор отвердителя сильно влияет на такие свойства смол, как эластичность, нагревостойкость и др. При изготовлении изделий важно избегать как недоотверждения, которое проявляется в повышенных диэлектрических потерях и недостаточной жесткости, так и переотверждения, сопровождающегося потерей эластичности.

Достоинства эпоксидов состоят в очень малой усадке (0,2 – 0,5 %), адгезии к различным материалам, механической прочности, химической стойкости, совместимости с другими видами смол (ФФС, кремнийорганическими), большом выборе отвердителей и других добавок. Данные качества делают эти материалы незаменимыми во многих отраслях техники.

Если же учесть высокие диэлектрические и влагозащитные свойства эпоксидов, становится понятным, почему именно они стали основным герметизирующим материалом радиокомпонентов и микроэлектронной аппаратуры (см. также 3.10.3) и связующим главного слоистого пластика РЭА – стеклотекстолита (см. далее).

Наконец, отверждённые эпоксидные смолы оптически прозрачны и широко применяются в оптоэлектронных приборах (фотоприёмниках, светодиодах, оптопарах).

Кремнийорганические смолы представляют собой неорганические цепи, состоящие из атомов кремния и кислорода и обрамлённые органическими радикалами. Основа строения – силоксановая цепочка:

	¦ ¦ ¦ – Si – O – Si – O – Si – ¦ ¦ ¦

 

 

R R R ¦ ¦ ¦ – Si – O – Si – O – Si – ¦ ¦ ¦ R R R

Эти материалы могут быть как термопластичными и иметь линейную структуру молекул,

 

так и термореактивными с пространственной структурой типа

 

 

где под R подразумеваются органические радикалы: этил – С₂Н₅, метил – СH₃, фенил – C₆H₅.

Свойства кремнийорганических соединений зависят от характера силоксановой связи и наличия органических радикалов у атома кремния. Химическая связь кремний-кислород термически более устойчива, чем углерод-углеродная связь, что определяет более высокую нагревостойкость кремнийорганических полимеров по сравнению с большинством органических. Органические радикалы у атомов кремния снижают термическую стойкость материалов, но одновременно придают им водостойкость и эластичность, характерные для органических веществ.

Благодаря высокой нагревостойкости кремнийорганические соединения используются в сочетании с нагревостойкими неорганическими материалами (слюдой, стекловолокном) в виде миканитов, стеклотканей, пластмасс. Кроме того, кремнийорганические полимеры применяются в лаках, компаундах, пластмассах. Вследствие того, что кремнийорганические соединения практически не смачиваются водой, они используются для гидрофобизации, т.е. придания водоотталкивающих свойств пластмассам, керамике и другим материалам. К недостаткам этих смол относятся их сравнительная дороговизна, низкая механическая прочность, плохая адгезия к большинству других материалов.

Параметры термореактивных полимеров без наполнителей приведены в таблице 3.8.

Таблица 3.8. Основные параметры термореактивных полимеров.

Параметры	Фенолформальдегидные смолы	Эпоксидные смолы	Кремнийорганические смолы
ρV, Ом·м	109–1010	1012–1013	1012–1014
e (50 Гц)	5,0–6,5	3,0–4,0	3,5–5,0
tg δ (50 Гц)	0,06–0,1	0,01–0,03	0,01–0,03
ЕПР, МВ/м	12–16	20–80	15–25
Нагревостойкость, °С	105–120	120–140	180–220