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一、酚醛樹(shù)脂概況
酚醛塑料(簡(jiǎn)寫(xiě)PF)是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的塑料,至今已有80年的歷史。PF塑料在我國(guó)熱固性塑料中占第一位,隨著改性PF塑料的發(fā)展及成型加工工藝上的改革,PF塑料已進(jìn)入工程塑料的行列,擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。
酚醛塑料的品種有:日用、電器、絕緣、高頻、高壓、無(wú)氨、耐酸、耐濕熱、耐磨級(jí)模塑料及注射級(jí)抗沖品種、無(wú)石棉、耐高溫、速固化等品種,形成系列化。
不同的反應(yīng)條件,則生成的PF樹(shù)脂性質(zhì)也不相同。
若苯酚和甲醛按1:0.8克分子比,在鹽酸或草酸溶液中反應(yīng),則生成線(xiàn)型大分子,分子量約為1500左右。這種高聚物分子中由于不含有可反應(yīng)的羥甲基,故在加熱中,不會(huì)交聯(lián)固化,稱(chēng)之謂熱塑性PF樹(shù)脂。
若過(guò)量的甲醛和苯酚進(jìn)行縮聚反應(yīng),在氨或氫氧化鈉堿性的催化作用下,則經(jīng)歷甲、乙、丙三階段,最后生成熱固性PE樹(shù)脂。
PF樹(shù)脂一般采用單釜間歇法,在帶有攪拌器、蒸氣夾套的不銹鋼襯里的反應(yīng)釜中制備。
PF模塑粉的生產(chǎn)常用干法生產(chǎn):即PF樹(shù)脂與各種添加劑混合,然后塑煉成片,粉碎塑煉的片,并批棍合成PF模塑粉。再在熱壓機(jī)上模壓成制品。
PF模塑粉(俗稱(chēng)電木粉)基本配方為:
線(xiàn)型酚醛樹(shù)脂100
木粉100
六次甲基四胺(烏洛托品) 12
氧化鎂 3
硬脂酸鋅 2
苯胺黑 1
若是絕緣模塑粉,將木粉換成云母和石棉粉,共160份;若是抗沖級(jí)模塑粉,將木粉換成棉短絨110份,若是高抗沖級(jí)則換成織物碎塊150份。
模壓溫度140-160℃、壓力6-10兆帕,后處理溫度100-120、 24-48小時(shí)。
酚醛塑料粉的型號(hào)由四部分組成即:
類(lèi)別+填料種類(lèi)+樹(shù)脂含量+樹(shù)脂組成
如D 141表示:電氣類(lèi)別、填料為木粉、樹(shù)脂含量40-45%、樹(shù)脂是由苯酚和甲醛組成。
二、改性酚醛
1、PF增粘樹(shù)脂、涂復(fù)樹(shù)脂、浸漬樹(shù)脂
如熱塑性叔丁酚基101PF樹(shù)脂,在彈性體粘合劑中,主要起增粘作用,是氯丁橡膠粘合劑的重要組分。
PF涂復(fù)樹(shù)脂可以是可溶性PF,也可以是線(xiàn)型PF,主要作為物品防腐和裝飾之用,其烘烤溫度為150-200。有時(shí)為提高其韌性,可添加聚乙烯醇縮丁醛進(jìn)行改性。有時(shí)為提高漆膜強(qiáng)度,用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性。
PF浸漬樹(shù)脂主要用于制造纖維增強(qiáng)材料,增強(qiáng)纖維有玻確纖維、碳纖維、尼龍、石棉、棉紗等。有時(shí)經(jīng)改性三聚氰胺樹(shù)脂和PF樹(shù)脂浸漬處理,再經(jīng)高溫高壓處理制成1毫米厚的熱固性層壓板,或用于作膠合板、纖維板、裝飾板等。
還有用腰果殼油改性PF樹(shù)脂,用于制造磨阻材料,提高或穩(wěn)定磨擦系數(shù)。
2、PF模塑料的改進(jìn)
PF模塑料的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,成為不可缺少的工業(yè)材料之一。但是PF模塑料的成型效率較低,材料損失較大,為此目前已開(kāi)發(fā)出注射級(jí)的PF料,如高鄰位、速固化型PF注射料,其生產(chǎn)效率比模壓成型提高1-2倍。
還有苯乙烯改性PF級(jí)注射料、淺色無(wú)氨 PF注射料等。
3、改性酚醛塑料
難燃性PF塑料:如阻燃PF塑料配方為:
酚醛樹(shù)脂100
木粉38
碳酸鈣12
滑石粉11
添加劑 24
六次甲基四胺13
硬酯酸鋅4
氧化鎂2
醇溶黑 4
導(dǎo)電性PF塑料:一般是PF樹(shù)脂與碳纖維、石墨纖維復(fù)合。能制成各種半導(dǎo)電和導(dǎo)電PF,其體積電阻率在107'歐姆·厘米以下,可解決電磁波干擾問(wèn)題。
無(wú)石棉PF塑料:取代石棉纖維的無(wú)機(jī)物有玻璃纖維、硅酸鹽纖維,如硅酸鎂、氧化鋁、二氧化硅、云母片等。
無(wú)氨P(pán)F塑料:原料由于采用六次甲基四胺為固化劑,易分解產(chǎn)生氮,造成制品中的金屬件腐蝕,故用含二芐基醚的化合物,在成型時(shí)能分解成次甲基鍵及活性甲醛,進(jìn)一步參與交鏈反應(yīng),使之該P(yáng)F不用胺固化劑。
速固化型PF塑料:在甲階PF樹(shù)脂中,加進(jìn)有機(jī)羧酸金屬鹽或有機(jī)羧酸按鹽能加速固化;還有加進(jìn)芳香族羧酸也可加速固化,如:PF樹(shù)脂100、芳香族石油樹(shù)脂150、六次甲基四胺40、木粉170、碳酸鈣25的模塑料配方,其固化速度就很快。
高流動(dòng)性注射級(jí)PF模塑料:一般添加笨酚、水、甲醇、丙酮、帶有結(jié)晶水的氯化鈣、帶有結(jié)晶水的氫氧化鋇、帶有結(jié)晶水的硫酸銅等化合物,可降低材料的粘度,提高流動(dòng)性。有時(shí)加進(jìn)乙二醇、低分子量聚乙烯、鄰苯二甲酸二丁酯、糠醛也能改進(jìn)PF模塑料的流動(dòng)性。
鉬酚醛樹(shù)脂復(fù)合材料:在PF樹(shù)脂中添加12%的相及并用高硅氧(Si02>98%)纖維增強(qiáng),可具有燒蝕隔熱性能,用于火箭、導(dǎo)彈等宇航方面。
其他有:感光性PF樹(shù)醋、淺色PF塑料、精密成型用PF模塑料、PF泡沫塑料等。
三、酚醛樹(shù)脂應(yīng)用舉例
實(shí)例1:丁腈橡膠改性酚醛塑料
PF模塑料用固體丁腈橡膠(NBA)改性,可提高沖擊強(qiáng)度,其基本配方如下:
PF樹(shù)脂100
NBR橡膠25
硅酸鹽填料120
潤(rùn)滑劑3.8
改性后的PF比為未改性的PF其沖擊強(qiáng)度提高50%。.
也有用液體丁腈橡膠的,可提高PF的熱穩(wěn)定性及韌性,并能用于制造摩阻材料。
也有用羧基丁腈橡膠改性的同時(shí)加入纖維的。首先是讓丁腈橡膠接枝上雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂,取30份,另再加進(jìn)100份線(xiàn)型PF,制得改性PF,此時(shí)配方為:
上述改性PF 100
六次甲基四胺12
木粉70
聚乙烯醇纖維 15(其中粗度6絮,長(zhǎng)度1毫米)。
硬脂酸鋅3
實(shí)例2:酚醛泡沫塑料
PF泡沫塑料適宜作建筑材料如隔熱材料,在火燒時(shí),不熔融,無(wú)滴落物,發(fā)煙少,不產(chǎn)生一氧化碳有毒氣體。
配方1: 配方2:
線(xiàn)型P F 100 甲醛苯酚共聚物工00
硼酸 8 微孔穩(wěn)定劑4
氟里昂11 8 羥甲苯基磷酸二苯酯1.5
苯酚磺酸10 十溴聯(lián)苯醚 3.5
硅酮泡沫穩(wěn)定劑 1 氟里昂113 15
80℃發(fā)泡固化,10分鐘 硫酸水溶液10
50℃固化2小時(shí)再室溫放置3天
還有用大片栓皮櫟皮經(jīng)粉碎,過(guò)篩,然后在180℃烘烤,制得軟木粒,加入PF中發(fā)泡,來(lái)代替軟木磚,作絕熱材料用。
實(shí)例3:玻璃纖維增強(qiáng)酚醛
配力為,三聚氰胺酚酸100
無(wú)堿玻璃纖維 88
滑石粉 33
制作過(guò)程為:在改性PF中加入滑石粉攪拌均勻后,加入玻纖,然后在100℃烘箱中鼓風(fēng)10分鐘,再進(jìn)行壓制成型,溫度150℃,壓力45兆帕,時(shí)間15分,即制得增強(qiáng)PF材料。
還有采用有機(jī)硅改性PF,其中有機(jī)硅添加量為20%,然后再加30-40毫米長(zhǎng)度的玻璃纖維,用量為30%,壓制溫度175℃,壓力100兆帕,時(shí)間3分鐘,后處理1501℃,1小時(shí),然后升至170℃, 2小時(shí),最后升至200℃, 1小時(shí)。該產(chǎn)品可作飛機(jī)插頭座零件。
除用玻纖外,還可用維尼龍纖維進(jìn)行增強(qiáng),如采用1.4絮、35毫米長(zhǎng)維綸,采用70份量,六次甲基四胺用13份量時(shí),增強(qiáng)PF效果最好。
也有用棉纖維和二氧化硅粉一并增強(qiáng)PF做軸承材料的。
實(shí)例4:粉煤灰并用碳黑填充酚醛
工藝路線(xiàn)為:
配料→高速捏合→塑煉成片→模壓→制品
基本配方:
PF 100
木粉100
粉煤灰15
碳黑4
烏洛托品13
硬脂酸鋅2
氧化鎂1
粉煤灰與碳黑并用效果較好,能改善PF的熱穩(wěn)定性能,但降低了電性能,只能作為日用PF制品,不適合作電氣PF制品。其中粉煤灰應(yīng)選用高硅鋁比較好,盡量能大于1.5。