Природные смолы и целлюлозы

Природные смолы и целлюлозы

К природным (естественным) смолам принадлижат продукты жизнидеятельности животных или растительных организмов.Из естественных смол в производстве электроизоляционных лаков и компаундов наиболее широко применяется канифоль, значительно меньше шеллак и копалы.

Канифоль (гарпиус)— хрупкая  прозрачная в тонком слое смола, получаемая из смолы (живицы) хвойных деревьев, преимущественно сосны, способом отгонки  жидких составных частей — терпентинного  масла (скипидара).

По химическому составу канифоль состоит главным образом из абиетиновой кислоты (С ₂₀ Н ₃₀ О ₂ ) и ее изомеров, остальное — неомыляемые, зола, влага и механические примеси. Содержание кислот в канифоли составляет 85 –90%. Канифоль хорошо растворима в спирте, бензоле, скипидаре, минеральных и растительных маслах.

Электрическиесвойстваканифоли:

p _v =10 ¹⁵ x 15 ¹⁷ Омxсм;Е _пр =10 …15кВ/мм.

Канифоль  применяется в чистом виде для  изготовления заливочных кабельных  масс, пропиточных компаундов, искусственных  копалов и модификации полиэфирных смол. Чаще всего канифоль применяется в виде различных препаратов: эфира гарпиуса (глицериновый эфир канифоли) и резинатов, представляющих собой соли абиетиновых кислот (марганцовые, кобальтовые, кальциевые и др.). Введение в состав электроизоляционных лаков больших количеств канифоли значительно снижает их влаго-и водостойкость и способствует размягчению при повышенных температурах.

О канифоли создается впечатление, как о хорошем диэлектрике. И  многие заблуждаются, читая вышеуказанные  характеристики. Но это не так: вопервых, ее реальное объемное сопротивление на три порядка меньше указанных расчетных значений, вовторых, она совершенно не устойчива к воздействию атмосферной влаги: гидролизуется и омыляется. Поэтому она может использоваться только в герметичных электроизоляционных конструкциях, в силовых кабелях и т.д.

Об этом приходится говорить, поскольку некоторые технологи, заблуждаясь, оставляют канифоль на платах после пайки, не смывая ее, ссылаясь на вышеуказанные электроизоляционные  характеристики. Не зная, что продукты ее гидролиза — коррозионная среда, разрушающая всю конструкцию. В настоящее время канифоль практически не используется в составе различных радиофлюсов, а заменяется ее синтетическими аналогами. Например, фенолформальдегидными смолами (новолаками).

Шеллак 

Шеллак  получают из гуммилака, представляющего  собой смолу, образующуюся на ветвях тропических растений вследствие укуса  особого насекомого, которое, перерабатывая  сок в своем организме, выделяет его в виде смолы, называемой гуммилаком.

Торговый шеллак содержит шеллачной  смолы 83 –86%, шеллачного воска 3 –6%, влаги  до 2%, красящие вещества и другие примеси.

При нагревании (до 35 °С) шеллак становится пластичным и при 80 °С плавится; продолжительный нагрев при 100 –110 °С приводит шеллак к потере способности плавиться и растворяться. Растворяется шеллак лучше всего в спирте, аммиаке, в растворах едких щелочей, соды, буры. Шеллак хорошо сплавляется с канифолью, глифталями, битумами и другими смолами.

Электрические свойства:

p =1015 1016 Ом см,е =3,5,

E =20 …30 кВ/мм,tg б =0,01

Шеллак  обычно применяется в виде спиртовых  растворов (лаков) различной концентрации, а также в виде сухого порошка.

В производстве электроизоляционных  лаков шеллак применяется в ограниченном количестве; в виде порошка идет для изготовления некоторых марок коллекторного миканита.

Копалы 

Копалы  представляют собой смолы, обычно ископаемые, растительного происхождения, добываемые главным образом в тропических  странах, и обозначаются географическими  названиями мест, где они добываются. В СНГ копалы имеются на Кавказе, на Дальнем Востоке и в Калининградской области на побережье Балтийского моря (янтарь).

Копалы  представляют собой твердые вещества в виде кусков различной формы, цвета  и прозрачности, отличающиеся высокой  температурой плавления.

Электрические свойства янтаря следующие:

р=10¹⁹ Ом/см; е =2,8;tg б =0,001.

Янтарь  обладает наивысшей твердостью и температурой плавления по сравнению с другими ископаемыми смолами. Янтарь почти нерастворим ни в каких растворителях. Температура его размягчения 175 –200 °С, температура плавления — выше 300 °С. Расплавленный янтарь растворяется в скипидаре, сероуглероде, бензине и маслах. Янтарь имеет очень высокие диэлектрические свойства, особенно высокое сопротивление изоляции, что делает его ценным диэлектриком для изготовления электроизмерительных приборов.

Электрические свойства янтаря следующие:

р=10¹⁹ Ом/см; е =2,8;tg б =0,001.

Янтарь нужно выделить как  самый лучший природный диэлектрик. Его до сих пор используют в  электрометрах и электретах. Спиртовой  раствор янтаря — хороший флюс, остатки которого действительно  не нужно смывать, если платы потом  не лакируют. Его остатки — диэлектрик. В производстве электроизоляционных лаков копалы ранее очень широко применялись для изготовления высококачественных масляно-копаловых лаков. В связи с развитием промышленности синтетических смол они потеряли свое значение, и применение их очень ограничено.

Эфиры целлюлозы и их применение

Важным видом химической переработки  целлюлозы является получение простых и сложных эфиров, что возможно благодаря наличию в элементарном звене макромолекулы целлюлозы гидроксильных групп (в каждом глюкозном остатке содержатся три гидроксильные группы). Благодаря ценным свойствам эфиры целлюлозы применяются для производства волокон, пленок, пластмасс, лаков, клеев, бездымного пороха и некоторых других продуктов. Сама целлюлоза, не обладая пластичностью, не может быть связующим в производстве пластических масс, тогда как эфирам целлюлозы в определенных  условиях свойственна  пластичность. 

Уксуснокислый эфир целлюлозы получается при действии на целлюлозу уксусным ангидридом в  присутствии хлорной или серной кислоты (катализатор) и в среде бензола. Из этих эфнров изготовляют волокна, изоляционную и кинопленки, лаки и пластмассы (целлон). Целлон по сравнению с целлулоидом более стоек к действию тепла и света.

Ацетобутиратцеллюлоза получается при взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом и масляной кислотой. Этот материал более тепло- и влагостоек и обладает лучшими диэлектрическими свойствами, чем ацетилцеллюлоза. Он применяется в производстве пластмасс и лаков.

При воздействии на целлюлозу хлористым этилом образуется этилцеллюлоза. являющаяся основой пленок и пластмасс, обладающих прочностью, гибкостью и морозостойкостью. Этил-целлюлоза сохраняет пластичность даже при температуре -40°С. Кроме того, она более влагостойка и имеет более высокие диэлектрические свойства, чем пластмасса на основе сложных эфнров целлюлозы.

При добавлении к эфирам целлюлозы пластификаторов, наполнителей, красителей получаются термопластичные материалы, называемые этрола м'н, обладающие хорошими физико-механическими и диэлектрическими свойствами. Этилцеллюлоз-ный этрол морозостоек. Из этролов изготовляют штурвалы и различные другие детали управления автомобилей и самолетов (ручки, панели, шитки приборов и т. д.) и детали холодильников.

Нитро- и ацетил целлюлозные лаки сохнут быстрее, чем масляные лаки, они образуют красивую, хорошо полирующуюся, эластичную пленку, которая сопротивляется не только атмосферному воздействию  воды, но и бензина, слабых кислот и щелочей. Такие лаки употребляются для покрытия изделий из камня, стекла, пластмасс, картона, дерева и металла. Пленка лака улучшает внешний вид изделий и надежно предохраняет металл от коррозии. Неогнеопасные, прозрачные ацетилцеллюлозные лаки широко применяются в электротехнической промышленности и для сохранения антикварных вещей.