2-8. ЭМАЛЬ-ЛАКИ НА ПОЛИУРЕТАНОВЫХ И ЭПОКСИДНЫХ СМОЛАХ
Пленки полиуретановых лаков обладают высокими механическими и электроизоляционными свойствами и способностью расплавляться в жидком олове или его сплавах; при этом эмалированный провод обслуживается без зачистки от изоляции и применения флюсов. Полиуретаны являются продуктами взаимодействия диизоцианатов с гидроксилсодержащими соединениями. В общем виде реакция получения полиуретанов может быть представлена следующим образом:
xHOROH+xOCNiR'NCO→(—OROCONHR'NHCO—).
Для изготовления полиуретанов наиболее целесообразным является применение ароматического диизоцианата—толуилендиизоцианата, который получается взаимодействием голуилендиамина с фосгеном и производство которого освоено нашей химической промышленностью.
Для получения эмаль-лаков весьма желательными являются соединения с пространственной структурой, образующие твердую и нерастворимую эмалевую пленку. Поэтому в качестве исходных гидроксилсодержащих продуктов должны быть взяты соединения, содержащие не менее трех гидроксильных групп (глицерин, гексантриол, пентаэритрит и т. п.). Для получения полиуретанов эти соединения предварительно этерифицируются двухосновными карбоновыми кислотами: адипиновой, фталевой и т. п., причем реакция этерификации проводится таким образом, что получающиеся полиэфиры содержат свободные гидроксильные группы, способные к дальнейшим реакциям с диизоцианатами и образованию трехмерных соединений.
Изоцианаты являются весьма реакционноспособными веществами; при смешении их с полиэфирами даже при комнатной температуре через некоторое время между ними происходит реакция. Для изготовления эмаль-лаков, которые должны быть стабильными при транспортировке и длительном хранении, должны применяться стабилизированные (так называемые «замаскированные») диизоцианаты, при использовании которых получаются лаки горячей сушки. Стабилизированные диизоцианаты получаются при реакциях с фенолами, крезолами и пр. по схеме:
В этом случае активная группа — N=C=O блокируется фенолом и, таким образом, диизоцианат переходит в монофенилуретан, теряя при обычной температуре свою реакционную способность. Вторая активная группа — N = C = O при смешении с полиэфиром реагирует со свободными группами ОН, в результате чего монофенилуретан становится полностью блокированным и весьма устойчивым при нормальной температуре; кроме того, блокированные диизоцианаты являются нетоксичными.
При повышенных температурах (180 °C и выше) монофенилуретан разлагается на исходные вещества — фенол и диизиционат, что и используется при эмалировании, так как диизоцианат вступает в более глубокую реакцию со вторым компонентом лака — полиэфиром, образуя нерастворимые эластичные эмаль-пленки.
Полиуретановый эмаль-лак разработан в НИИКП канд. техн. наук И. М. Майофис и сотрудниками ГИПИ-4. В процессе этой работы были опробованы различные полиэфиры, причем практически наиболее удобным явилось применение полиэфира 976, разработанного ГИПИ-4 и выпускаемого отечественными лакокрасочными заводами. Растворителем полиуретанового лака пока является циклогексанол, который является также растворителем лака 976. Как показала проведенная работа, для эмаль-лаков могут быть использованы и другие растворители, например смесь циклогексанола, ксилола и бутилацетата. Для улучшения растекаемости лака и повышения качества поверхности эмалевого покрытия в лак добавляется небольшое количество (5—6%) поливинилацеталевой смолы. Почти аналогичный эффект дает такая же добавка полиамидной смолы.
Эпоксидные смолы получаются в результате взаимодействия эпихлоргидрина
и многоатомных фенолов, из которых наибольшее применение до последнего времени находит дифенилолпропан
Обозначим эту молекулу сокращенно НО—R—ОН. В результате ряда реакций конденсации и полимеризации получаются эпоксиды примерно следующего строения:
Концевые группы
называются эпоксигруппами, откуда эти смолы и получили название эпоксидных.
Чем больше отношение числа молекул эпихлоргидрина к числу молекул дифенилолпропана, тем меньше молекулярная масса эпоксидных соединений. Так, если в приведенной выше химической формуле п<1, получаются жидкие низкомолекулярные смолы; при п>1 получаются твердые смолы, которые размягчаются при нагревании.
Эпоксигруппы химически весьма активны и при добавлении к эпоксидным смолам ряда веществ (отвердителей) легко вступают с ними в реакцию, в результате чего образуются твердые и прочные полимеры без значительного выделения летучих веществ. Поэтому эпоксидные смолы широко используются для получения заливочных, пропиточных, герметизирующих и других составов. За рубежом эпоксидные смолы применяются и для изготовления эмалированных проводов. Такие провода по нагревостойкости относятся к классу В и отличаются повышенной стойкостью к кратковременным перегревам (при коротких замыканиях), превосходя в этом отношении эмалированные провода на поливинилацеталевых и полиэфирных лаках.
Повышения нагревостойкости эмалированных проводов на эпоксидных лаках можно достигнуть дополнительным покрытием их полиэфирными лаками. В США такие провода выпускаются под названием термалез В.
