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].

Пр одолжи, тельность термообработки, ч Рис. 6.16. Зависимость ударной вяз­кости с надрезом гетинакса от про­должительности термообработки при 110 (2), 150 (2) и 170 °С (5).

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

Рис. 6.14. Зависимость прочности Рис. 6.15. Зависимость прочности При изгибе и прогиба текстолита от при изгибе и прогиба гетинакса от температуры. температуры.

Продолжительность термообра­ботки, недели Рис. 6.17. Зависимость прочности при изгибе стеклогетинакса от про­должительности термообработки при 160 °С: 1 — содержание стеклянного волокна 70%; 2 — 30%; 3 — бумага из сульфат­ной целлюлозы (без стеклянного волокна).

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].

О 20 ' 40 60 Содержание стеклянного волокна, °/о

Рис. 6.18. Зависимость ударной вязкости стеклогетинакса (типа 2061) от содержания стеклянного волокна.

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

О 20 40 60 Содержание стеклян­ного бол о к на , % Рис. 6.19. Зависимость прочности при сжатии в направлении, парал­лельном слоям, и максимальной прочности при раскалывании стек - логетинакса (типа 2061) от содер­жания стеклянного волокна.

Содержание стеклянного

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

			1200. *
7		'0,1*
6	—	Щ	$1Ш к
5		0,10	Г * воо - О
Ч		0,08 0,06*%,	13 т - || §5 т - *3 200 -
Г	/ 1	0,04
;	У	Оуог	0
0	1 *—»—1—•—1—1—	0	-ъ

-60-м-20 0 20 ио 60 80 100 / Температурите

Рис. 6.21. Влияние температуры на диэлектрическую проницаемость 8 и тангенс угла диэлектрических по­терь tg 6 слоистого пластика.

20 40 60 Температура, °С

Рис. 6.22. Влияние температуры на электрическую прочность листового гетинакса толщиной 0,2 мм в интер­вале частот от 0 до 0,5 МГц: 50; 5 — 500; 500 000 Гц.

1 — 0 Гц; 2 — 0,5; 3 — 5; 4 6 _ 5000; 7 — 50 000; 8

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

Таблица 6.5. Термические коэффициенты линейного расширения слоистых пластиков и других материалов Материал Интервал Термический коэффициент ли­нейного расширения х 10е, 1/°С Температур, °С В плоскости слоев Перпендику­лярно слоям Текстолит (тонкий) 30—120 45 60 Текстолит (толстый) Гетинакс (олок) 30—120 50 67 40—100 25 140 Гетинакс (брусок) 50—100 25 200 Прессованная фенольная смола 0—100 80 Алюминий 0—100 23 Медь 0—100 14 Мягкая сталь 0—100 11 Кварцевое стекло 0—100 0,6

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.