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熱固性酚醛樹脂電氣絕緣領(lǐng)域中的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2016-03-12  來源:復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)  瀏覽次數(shù):101
       隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技水平的不斷提高,從尖端科技到家用電器對安全性和可靠性提出了越來越高的要求。相應(yīng)妁絕緣材辯應(yīng)有較高的耐熱性,阻燃性并應(yīng)符臺當(dāng)代環(huán)保的要求。筆者最近獲悉,西方某外商明確提出,阻燃絕緣材料不準(zhǔn)使用含鹵阻燃劑.FB耐高溫阻燃熱同性酚醛樹脂(FS樹脂)的研制早已考慮了這些綜臺要求。經(jīng)多種測試及相關(guān)單位科技人員的共同努力,現(xiàn)將FB樹脂的有關(guān)性能匯集于后,以供資鑒。 

1.酚醛樹脂

酚醛樹脂也叫電木,又稱電木粉,英文名稱phenolic resin,簡稱PF,比重1.25~1.30,是酚與醛經(jīng)聚合制得的合成樹脂統(tǒng)稱, 原為無色或黃褐色透明物,因含有游離分子而呈微紅色,市場銷售往往加著色劑而呈紅、黃、黑、綠、棕、藍(lán)等顏色,有顆粒、粉末狀。耐弱酸和弱堿,遇強(qiáng)酸發(fā)生分解,遇強(qiáng)堿發(fā)生腐蝕。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有機(jī)溶劑中。對水、弱酸、弱堿溶液穩(wěn)定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經(jīng)中和、水洗而制成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。主要包括:線型酚醛樹脂、熱固性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。

熱固性酚醛樹脂(或稱一步法酚醛樹脂),可根據(jù)需要制成固體、液體和乳液,都可在熱或(和)酸作用下不用交聯(lián)劑即可交聯(lián)固化。為指導(dǎo)樹脂合成和成型加工,常將其固化過程分為A、B、C三個階段。具有可溶可熔性的預(yù)聚體稱作A階酚醛樹脂;交聯(lián)固化為不溶不熔的最終狀態(tài)稱C階酚醛樹脂;在溶劑中溶脹但又不完全溶解,受熱軟化但不熔化的中間狀態(tài)稱B階酚醛樹脂,熱固性酚醛樹脂存放過程中粘度逐漸增大,最后可變成不溶不熔的C階樹脂。因此,其存放期一般不超過3~6個月。熱固性酚醛樹脂可用于制造各種層壓塑料、壓塑粉、層壓塑料;制造清漆或絕緣、耐腐蝕涂料;制造日用品、裝飾品;制造隔音、隔熱材料等。 常見的高壓電插座、膠粘劑和改性其他高聚物。

2.酚醛樹脂的重要性能

2.1高溫性能

酚醛樹脂最重要的特征就是耐高溫性,即使在非常高的溫度下,也能保持其結(jié)構(gòu)的整體性和尺寸的穩(wěn)定性。正因為這個原因,酚醛樹脂才被應(yīng)用于一些高溫領(lǐng)域,例如耐火材料,摩擦材料,粘結(jié)劑和鑄造行業(yè)。

2.2粘結(jié)強(qiáng)度

酚醛樹脂一個重要的應(yīng)用就是作為粘結(jié)劑。酚醛樹脂是一種多功能,與各種各樣的有機(jī)和無機(jī)填料都能相容的物質(zhì)。設(shè)計正確的酚醛樹脂,潤濕速度特別快。并且在交聯(lián)后可以為磨具、耐火材料,摩擦材料以及電木粉提供所需要的機(jī)械強(qiáng)度,耐熱性能和電性能。

水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂被用來浸漬紙、棉布、玻璃、石棉和其它類似的物質(zhì)為它們提供機(jī)械強(qiáng)度,電性能等。典型的例子包括電絕緣和機(jī)械層壓制造,離合器片和汽車濾清器用濾紙。

2.3高殘?zhí)悸?/p>

在溫度大約為1000℃ 的惰性氣體條件下,酚醛樹脂會產(chǎn)生很高的殘?zhí)迹@有利于維持酚醛樹脂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。酚醛樹脂的這種特性,也是它能用于耐火材料領(lǐng)域的一個重要原因。

2.4低煙低毒

與其他樹脂系統(tǒng)相比,酚醛樹脂系統(tǒng)具有低煙低毒的優(yōu)勢。在燃燒的情況下,用科學(xué)配方生產(chǎn)出的酚醛樹脂系統(tǒng),將會緩慢分解產(chǎn)生氫氣、碳?xì)浠衔铩⑺魵夂吞佳趸?。分解過程中所產(chǎn)生的煙相對少,毒性也相對低。這些特點使酚醛樹脂適用于公共運輸和安全要求非常嚴(yán)格的領(lǐng)域,如礦山,防護(hù)欄和建筑業(yè)等。

2.5抗化學(xué)性

交聯(lián)后的酚醛樹脂可以抵制任何化學(xué)物質(zhì)的分解。例如汽油,石油,醇,乙二醇和各種碳?xì)浠衔铩?/p>

3酚醛樹脂生產(chǎn)工藝

3.1配方 

原料名稱

摩爾比

純度/% 

用量/質(zhì)量份

苯酚

甲醛溶液

氫氧化銨

乙醇

0.2 

0.1 

98 

37 

25 

95 

100 

101 

120 

3.2工藝方法 

(1)將熔化的苯酚加入反應(yīng)釜中開動攪拌打開冷卻水使內(nèi)溫降至500C以下。 

(2加入甲醛溶液保持內(nèi)溫40~500C,攪拌10~15min,加入氫氧化銨。 

(3)在20min內(nèi)升溫至650C,保持20min在60min內(nèi)緩慢升溫至950C 。 

(4)于92~960C保持回流反應(yīng)。當(dāng)出現(xiàn)乳狀渾濁時即為渾濁點 

(5)10min后取樣,冷卻至25~300C分出上層水,若樹脂不粘玻璃杯且拉絲時即為反應(yīng)終點,立即冷卻。 

(6)當(dāng)內(nèi)溫降至750C以下時抽真空脫水真空度達(dá)80kpa 以上,內(nèi)溫控制在55~750C 

(7)當(dāng)脫水量達(dá)到要求且釜內(nèi)樹脂透明開始取樣測聚合度,達(dá)到指標(biāo)規(guī)定時立即加入乙醇(采用真空加料方法)等樹脂完全溶解后倒料。冷卻400C 。

3.3工藝性能

FB樹脂室溫為塊狀或粉狀。其動態(tài)下的熔融吸熱峰為“0~165C,固化放熱峰頂為210℃附近。經(jīng)反復(fù)測試180'C1.5h~3h已完全固化。

由于FB樹脂以團(tuán)體形式供給用戶,可減少運輸費用。在運輸和貯存過程中增加了安全性,且貯存較長時間。在加工成型過程中,無有毒溶劑,并且無氨逸出,也無甲醛逸出,有利于工人的身體健康,符合當(dāng)代環(huán)保要求,加工成型工藝類似于普通酚醛.只要適當(dāng)提高溫度即可.困此.有優(yōu)良的工藝性能。

4.FB樹脂的電性能及其應(yīng)用;

酚醛樹脂中的鈉離子影響電性能,并增加吸濕性。而酚醛樹脂手的氨會對金屬嵌件產(chǎn)生腐蝕作用,特別在高溫高濕條件下更為明顯。在航天產(chǎn)品中.堿金屬雜質(zhì)由于其低電離勢會造成通訊中斷和尾流,易被對方發(fā)現(xiàn),而且降低了耐氧化性能。而FB樹脂中既無氟,也無堿金屬雜質(zhì),這對電子產(chǎn)品和航天產(chǎn)品都是十分有利的。

某單位用FB樹脂制造航天產(chǎn)品,做成玻璃鋼,經(jīng)航天某權(quán)威部門測定。其電性能如表1,機(jī)械性能如表2。

                        表1   FB樹脂的電性能

頻率(GHZ)

3.95

5.53

9.70

15.04

18.04

tgδ

0.046

0.053

0.028

 

 

Σ

3.68

3.60 

3.57

3.50 

3.56

                         

                        表2 FB樹脂的機(jī)械性能

溫度

拉伸強(qiáng)度

拉伸測量

彎曲強(qiáng)度

彎曲測量

壓縮強(qiáng)度

常溫

1.94×102MPa

16.9×103MPa

299MPa

15.6×103MPa

163MPa

250℃

1.50×102MPa

13.4×103MPa

171MPa

9.99×103MPa

88.4MPa

 

因此,認(rèn)為該材科。具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗(石英,聚酰亞胺E=3.6),可作為透波材料使用。具有較好的耐高溫性能,抗彎,抗壓性能尤為突出,可作為結(jié)構(gòu)材料使用。”

5.耐高溫酚醛樹脂在我國的應(yīng)用前景

耐高溫環(huán)氧樹脂 耐高溫環(huán)氧樹脂膠 透明耐高溫環(huán)氧樹脂 乙烯基 乙烯基樹脂 我國自主開發(fā)研制的酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂,以其優(yōu)良的力學(xué)性能在耐高溫強(qiáng)腐蝕場合,形起業(yè)界的高度關(guān)注,以其為材料的產(chǎn)品在國內(nèi)外嚴(yán)酷環(huán)境中經(jīng)受強(qiáng)腐蝕考驗。酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂采用高環(huán)氧值、多官能的酚醛環(huán)氧樹脂,與甲基丙烯酸反應(yīng)而成,主要用于存在溶劑、氧化性介質(zhì),和高溫?zé)煹仁饽透g性環(huán)境,用它制造的玻璃鋼在高溫條件下,樹脂具有高的強(qiáng)度保留率。在各種高溫條件下的重腐蝕場合,酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂制作的玻璃鋼,與金屬材料相比具有重量較、比強(qiáng)度高、耐瞬時超高溫等性能,因此在相關(guān)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。國內(nèi)酸、硫、氯、氮等復(fù)雜強(qiáng)腐蝕環(huán)境,而且長期使用溫度較高,原來采用的不銹鋼制作的尾氣設(shè)備,成本較高但防腐蝕性能不理想,改用酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂材料后,很好地解決了這一問題。

國內(nèi)某大型石化企業(yè)生產(chǎn)過程中,排放的尾氣中含有硫酸廢氣、二氧化硫、氯化物,和氮氧化物等復(fù)雜的強(qiáng)腐蝕介質(zhì),長期使用溫度為150℃、偶爾作用溫度達(dá)180℃。該公司強(qiáng)酸尾氣裝置原來采用進(jìn)口的不銹鋼制作,成本較高但防腐蝕性能不太理想,幾乎每年都要進(jìn)行維修。后改用酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂制作,使用近3年未出現(xiàn)異常。某含濕氯氣裝置的碳鋼內(nèi)襯,要求對金屬槽蓋進(jìn)行防腐處理,長期使用溫度達(dá)130℃、偶爾作用溫度達(dá)150℃,又含有濕氯氣的強(qiáng)腐蝕環(huán)境,原來該廠采用316L號不銹鋼進(jìn)行防腐蝕,但不到1年金屬表面就嚴(yán)重腐蝕,在應(yīng)用酚醛環(huán)氧乙烯基樹脂作內(nèi)襯防腐處理后,使用近2年未發(fā)現(xiàn)表面腐蝕,情況良好。

 

 
 
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