Поливинилформальэтилалевая смола (винифлекс)

Винифлекс — термопластичная смола, образуемая ацетализацией поливинилового спирта формальдегидом и этанолом; сочетает гибкость, диэлектрическую прочность и адгезию к металлам, применяясь в электроизоляционных лаках, клеях, эмалях и композитах.

1. Введение

Винифлекс (ГОСТ 18992-80) — продукт частичной ацетализации поливинилового спирта (ПВС) формальдегидом в присутствии этанола, благодаря чему возникает поливинилформальэтилал с регулируемым содержанием ацеталя (60–85 %) и остаточных гидроксилов (8–12 %).

2. Синтез и состав

• Исходный ПВС растворяют в воде/этаноле при 80 °C.
• В присутствии катализатора (НСℓ, H₂SO₄) вводят формальдегид; образуется поливинилформаль с этилацетальными фрагментами.
• Реакцию прерывают щёлочью, осаждают смолу, сушат при 60–70 °C под вакуумом.
• Средняя молекулярная масса:  ⁣Mw=80 000−120 000

3. Физико-химические свойства

• Температура размягчения (ДСC): 105–120 °C.
• Диэлектрическая прочность: 22–25 кВ/0,1 мм плёнки.
• tg δ при 1 кГц и 20 °C — 0,005–0,01.
• Растворяется в метилэтилкетоне, этилацетате, бутилацетате; нерастворима в воде и алифатических углеводородах.
• Плёнки прозрачные, эластичные, устойчивы к влажности и бензину.

4. Механизмы функциональности

1. Сшитая ацетальная сетка обеспечивает высокую εr​ и низкие диэлектрические потери.
2. Остаточные –OH группы создают водородные связи с оксидными плёнками металлов → сильная адгезия.
3. Этиловые боковые цепи снижают внутренние напряжения, повышая гибкость покрытия.

5. Промышленные применения

• Электроизоляционные лаки для обмоточной меди (класс F / 155 °C).
• Бандажные клеи для трансформаторных и генераторных катушек.
• Защитные эмали алюминиевых и магниевых деталей авиадвигателей.
• Связующее в углепластиках, работающих при 120–140 °C.
• Антикоррозионные праймеры под порошковые эпокси-полиэфирные покрытия.

6. Технологические особенности

• Оптимальная вязкость лаков — 25–35 с (ВЗ-4, 20 °C).
• Содержание твёрдого остатка 18–22 % обеспечивает равномерную плёнку 15–20 мкм за один проход.
• Термоотверждение: 2 ч при 120 °C или 1 ч при 150 °C; ускорители — BF₃-амины для повышения сетки.
• Совместим с фенолоформальдегидными и меламиноформальдегидными смолами для повышения термостойкости.

7. Экологические и эксплуатационные аспекты

• Сама смола нетоксична; основная опасность — растворители (MEK, ацетаты) → требуется вентиляция и ЛОС-фильтры.
• Плёнки трудносгораемы, при температуре > 300 °C выделяют СО, СО₂, незначительные количества HCHO.
• Утилизация — сжигание в печах с дожиганием паров, либо переработка как строительный наполнитель.

8. Инновации и перспективы

1. Низко-ЛОС формулы: использование пропиленкарбоната и сверхкритического СО₂ как разбавителей снижает выбросы растворителей на 60 %.
2. Нанокомпозиты: введение 1–2 % наноглин увеличивает диэлектрическую крепость до 30 кВ/0,1 мм.
3. Фотоперекрестные модификации акрилатными группами позволяют ультрафиолетовое отверждение за < 30 с.

9. Заключение

Винифлекс объединяет высокие электроизоляционные характеристики с хорошей технологичностью, оставаясь популярным связующим в электротехнике и лако-красочной промышленности. Развитие безрастворительных и наномодифицированных систем расширяет его возможности в условиях ужесточающихся экологических требований.