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热固性酚醛树脂电气绝缘领域中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-03-12  来源:复材应用技术网  浏览次数:93
       随着国民经济的发展和科技水平的不断提高,从尖端科技到家用电器对安全性和可靠性提出了越来越高的要求。相应妁绝缘材辩应有较高的耐热性,阻燃性并应符台当代环保的要求。笔者最近获悉,西方某外商明确提出,阻燃绝缘材料不准使用含卤阻燃剂.FB耐高温阻燃热同性酚醛树脂(FS树脂)的研制早已考虑了这些综台要求。经多种测试及相关单位科技人员的共同努力,现将FB树脂的有关性能汇集于后,以供资鉴。 

1.酚醛树脂

酚醛树脂也叫电木,又称电木粉,英文名称phenolic resin,简称PF,比重1.25~1.30,是酚与醛经聚合制得的合成树脂统称, 原为无色或黄褐色透明物,因含有游离分子而呈微红色,市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色,有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱,遇强酸发生分解,遇强碱发生腐蚀。不溶于水,溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。对水、弱酸、弱碱溶液稳定。由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚、经中和、水洗而制成的树脂。因选用催化剂的不同,可分为热固性和热塑性两类。主要包括:线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂和油溶性酚醛树脂。

热固性酚醛树脂(或称一步法酚醛树脂),可根据需要制成固体、液体和乳液,都可在热或(和)酸作用下不用交联剂即可交联固化。为指导树脂合成和成型加工,常将其固化过程分为A、B、C三个阶段。具有可溶可熔性的预聚体称作A阶酚醛树脂;交联固化为不溶不熔的最终状态称C阶酚醛树脂;在溶剂中溶胀但又不完全溶解,受热软化但不熔化的中间状态称B阶酚醛树脂,热固性酚醛树脂存放过程中粘度逐渐增大,最后可变成不溶不熔的C阶树脂。因此,其存放期一般不超过3~6个月。热固性酚醛树脂可用于制造各种层压塑料、压塑粉、层压塑料;制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料;制造日用品、装饰品;制造隔音、隔热材料等。 常见的高压电插座、胶粘剂和改性其他高聚物。

2.酚醛树脂的重要性能

2.1高温性能

酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性,即使在非常高的温度下,也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。正因为这个原因,酚醛树脂才被应用于一些高温领域,例如耐火材料,摩擦材料,粘结剂和铸造行业。

2.2粘结强度

酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能,与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。设计正确的酚醛树脂,润湿速度特别快。并且在交联后可以为磨具、耐火材料,摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度,耐热性能和电性能。

水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度,电性能等。典型的例子包括电绝缘和机械层压制造,离合器片和汽车滤清器用滤纸。

2.3高残碳率

在温度大约为1000℃ 的惰性气体条件下,酚醛树脂会产生很高的残碳,这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。酚醛树脂的这种特性,也是它能用于耐火材料领域的一个重要原因。

2.4低烟低毒

与其他树脂系统相比,酚醛树脂系统具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下,用科学配方生产出的酚醛树脂系统,将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少,毒性也相对低。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域,如矿山,防护栏和建筑业等。

2.5抗化学性

交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油,石油,醇,乙二醇和各种碳氢化合物。

3酚醛树脂生产工艺

3.1配方 

原料名称

摩尔比

纯度/% 

用量/质量份

苯酚

甲醛溶液

氢氧化铵

乙醇

0.2 

0.1 

98 

37 

25 

95 

100 

101 

120 

3.2工艺方法 

(1)将熔化的苯酚加入反应釜中开动搅拌打开冷却水使内温降至500C以下。 

(2加入甲醛溶液保持内温40~500C,搅拌10~15min,加入氢氧化铵。 

(3)在20min内升温至650C,保持20min在60min内缓慢升温至950C 。 

(4)于92~960C保持回流反应。当出现乳状浑浊时即为浑浊点 

(5)10min后取样,冷却至25~300C分出上层水,若树脂不粘玻璃杯且拉丝时即为反应终点,立即冷却。 

(6)当内温降至750C以下时抽真空脱水真空度达80kpa 以上,内温控制在55~750C 

(7)当脱水量达到要求且釜内树脂透明开始取样测聚合度,达到指标规定时立即加入乙醇(采用真空加料方法)等树脂完全溶解后倒料。冷却400C 。

3.3工艺性能

FB树脂室温为块状或粉状。其动态下的熔融吸热峰为“0~165C,固化放热峰顶为210℃附近。经反复测试180'C1.5h~3h已完全固化。

由于FB树脂以团体形式供给用户,可减少运输费用。在运输和贮存过程中增加了安全性,且贮存较长时间。在加工成型过程中,无有毒溶剂,并且无氨逸出,也无甲醛逸出,有利于工人的身体健康,符合当代环保要求,加工成型工艺类似于普通酚醛.只要适当提高温度即可.困此.有优良的工艺性能。

4.FB树脂的电性能及其应用;

酚醛树脂中的钠离子影响电性能,并增加吸湿性。而酚醛树脂手的氨会对金属嵌件产生腐蚀作用,特别在高温高湿条件下更为明显。在航天产品中.碱金属杂质由于其低电离势会造成通讯中断和尾流,易被对方发现,而且降低了耐氧化性能。而FB树脂中既无氟,也无碱金属杂质,这对电子产品和航天产品都是十分有利的。

某单位用FB树脂制造航天产品,做成玻璃钢,经航天某权威部门测定。其电性能如表1,机械性能如表2。

                        表1   FB树脂的电性能

频率(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树脂的机械性能

温度

拉伸强度

拉伸测量

弯曲强度

弯曲测量

压缩强度

常温

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,认为该材科。具有较低的介电常数和介质损耗(石英,聚酰亚胺E=3.6),可作为透波材料使用。具有较好的耐高温性能,抗弯,抗压性能尤为突出,可作为结构材料使用。”

5.耐高温酚醛树脂在我国的应用前景

耐高温环氧树脂 耐高温环氧树脂胶 透明耐高温环氧树脂 乙烯基 乙烯基树脂 我国自主开发研制的酚醛环氧乙烯基树脂,以其优良的力学性能在耐高温强腐蚀场合,形起业界的高度关注,以其为材料的产品在国内外严酷环境中经受强腐蚀考验。酚醛环氧乙烯基树脂采用高环氧值、多官能的酚醛环氧树脂,与甲基丙烯酸反应而成,主要用于存在溶剂、氧化性介质,和高温烟等殊耐腐蚀性环境,用它制造的玻璃钢在高温条件下,树脂具有高的强度保留率。在各种高温条件下的重腐蚀场合,酚醛环氧乙烯基酯树脂制作的玻璃钢,与金属材料相比具有重量较、比强度高、耐瞬时超高温等性能,因此在相关领域中得到应用。国内酸、硫、氯、氮等复杂强腐蚀环境,而且长期使用温度较高,原来采用的不锈钢制作的尾气设备,成本较高但防腐蚀性能不理想,改用酚醛环氧乙烯基树脂材料后,很好地解决了这一问题。

国内某大型石化企业生产过程中,排放的尾气中含有硫酸废气、二氧化硫、氯化物,和氮氧化物等复杂的强腐蚀介质,长期使用温度为150℃、偶尔作用温度达180℃。该公司强酸尾气装置原来采用进口的不锈钢制作,成本较高但防腐蚀性能不太理想,几乎每年都要进行维修。后改用酚醛环氧乙烯基树脂制作,使用近3年未出现异常。某含湿氯气装置的碳钢内衬,要求对金属槽盖进行防腐处理,长期使用温度达130℃、偶尔作用温度达150℃,又含有湿氯气的强腐蚀环境,原来该厂采用316L号不锈钢进行防腐蚀,但不到1年金属表面就严重腐蚀,在应用酚醛环氧乙烯基树脂作内衬防腐处理后,使用近2年未发现表面腐蚀,情况良好。

 

 
 
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