热固性塑料是指在一定的温度和压力下熔融,保持一定的时间而固化,固化后成为不能熔融、不能溶化的刚硬材料。热固性塑料所用热固性树脂一般采用缩聚法合成,在交联固化中要释放低分子产物。20世纪20年代开始,热固性塑料的成型加工采用压缩模塑(又称压制或热压模塑)和压注模塑(又称传递或压铸模塑),生产中注塑周期长,劳动强度高,生产率低。到了20世纪60年代,热固性塑料出现了注射成型工艺,能实现生产自动化,适合大批量生产。现代的注射成型的热固性塑料的比例已经超过传统模塑成型,并能采用温热流道技术,实现无流道凝料注射。下面侧重介绍能注射成型的几种热固性塑料。
注射级热固性塑料需专门配制,对原料的要求很高,要求拉西格法流动性大于200mm,有较好流动性,还要有较宽的塑化温度范围。物料应在较低温度下能塑化,在机筒内塑化和停留时间内,不能发生固化反应,在机筒温度下保持流动状态的时间应在10min以上。需要物料的稳定性好,必要时可加入稳定剂,以抑制低温时的交联反应,而熔料进入模具型腔后,要迅速固化,以缩短成型周期。
(1)酚醛塑料(PF) PF是使用最早、产量最高的热固性塑料。其成本低,易模塑,有低的蠕变和良好刚性;耐酸和溶剂,但不耐碱;仅能着暗色,冲击强度差。
以酚醛树脂为基体的酚醛塑料品种很多。酚醛模塑料的主要类别及用途可参照标准GB/T1404。木粉充填的酚醛塑料,俗称胶木,成本低且易成型适用于制造普通的低压电气开关。石棉纤维增强的酚醛塑料用于化工防腐和摩擦制动。玻璃纤维填充的酚醛玻璃钢制品,强度高并有良好的耐热性和耐蚀性。近年来开发的新品种有快速固化的酚醛塑料、浅色无氨酚醛塑料和阻燃耐电弧酚醛塑料等。用苯乙烯和二甲苯改性的酚醛塑料,具有良好的防霉抗潮性能和较好的力学性能。
注射模塑的酚醛塑料粉有多种牌号。这类物料的拉西格法的流动性为130~200mm。其中树脂含量为45%~55%,充填木粉、矿物粉或石棉。固化制品的弯曲强度为60~70MPa。有的用于低电压,有的用于注塑耐热或耐电弧电器的绝缘结构件。也有已挤出造粒的注射物料,这类物料的模塑成型收缩率为0.6%~1.3%,该项指标可以由供需双方商定。模具温度为160℃,动模比定模高10~15℃,机筒前部温度为80~100℃,机筒后部温度为40~60℃,注射压力为80~150MPa。玻璃纤维增强酚醛注塑料用酚醛树脂胶液浸渍玻璃纤维,经烘干成型后切粒。粒料有3~6月的贮存期。模塑成型收缩率为1.0%左右,模具温度为165~180℃,注射压力为80~150MPa。固化制品的弯曲强度为80~120MPa。
(2)环氧塑料(EF) EF是以环氧树脂为基体的各种复合材料。其有良好的力学、化学阻抗和电绝缘性能,工作温度可达130℃,耐盐水且耐候性好,成型收缩率小,易模塑成型各种电工和机械零件。环氧树脂与金属、无机材料和各种纤维有突出的粘结性能,因此可用于微电子器件的塑封或制造覆铜箔的印制电路板。
通常将环氧树脂与潜伏式固化剂等配成胶液,用于浸渍填料或增强材料,经烘干造粒用热固性塑料注射机成型。注射成型的制品主要用于电气和汽车业,如生产有耐热要求的绝缘件和结构件。生产时,机筒温度从40℃逐渐升温至喷嘴的温度90℃。模具温度为150~200℃。
脲、三聚氰胺与甲醛等经缩聚反应,生成含有氨基或酰胺基的树脂,称为氨基树脂AF。添加助剂后称为氨基塑料。其主要用作黏合剂,其次是用于涂料和纤维,少量用于塑料制品生产。应用最多是脲醛塑料(UF)和三聚氰胺甲醛塑料(MF)。(www.xing528.com)
(3)脲醛塑料(UF) UF是以脲甲醛树脂为基体,纤维素为填料,有多种添加剂的塑料。其可制成半透明和不透明塑料,色泽如玉,俗称电玉塑料。UF容易着色,难燃,电绝缘性比PF好,使用温度为100℃,但抗冲击能力差,吸水率高,易吸潮变形开裂。UF用于制作瓶盖、纽扣、日用品和电工零件,结构复杂的UF制品用注射方法成型。生产时,机筒温度从45℃逐渐升温至喷嘴的温度110℃。模具温度为140~150℃。
(4)三聚氰胺甲醛塑料(MF) MF是以三聚氰胺甲醛树脂为基体,纤维素为填料,有多种添加剂的塑料。其耐水性和耐热性比UF好,使用温度可达150℃,能够自熄并耐电弧,刚硬且表面有玻璃质感,无毒且不易沾染,但尺寸稳定性和冲击强度低。MF可于制造杯盘餐具、日用品和电器零件。注射模塑时将三聚氰胺甲醛树脂加入添加剂后用溶剂配制成胶液(一般还要再浸渍纤维素等填料)。若是玻璃纤维增强MF,要再浸渍玻璃纤维,然后干燥筛制成塑料粉或者再造粒注射料。生产时,机筒温度从60℃逐渐升温至喷嘴的温度110℃。模具温度为165~170℃。
(5)聚氨酯泡沫塑料(PUR,PU) 聚氨酯由异氰酸脂与多元醇反应合成。聚氨酯有热塑性弹性体的品种(TPUR,TPU)。聚氨酯泡沫塑料制品的密度为6~1220kg/m3。采用的原料和添加剂不同,生产方法或工艺条件不同,可获得性能相差很大的聚氨酯制品。聚氨酯软质泡沫塑料的交联结构最低,硬质泡沫塑料有高度交联结构。
聚氨酯可以制成低密度的泡沫制品,密度为10~80kg/m3。软质的低密度泡沫,产品为用开口泡沫塑料,开孔率达95%,具有高的断裂伸长率和回弹,有装饰型、回弹型和阻燃型品种,用于包装、家具和交通工具上的坐垫与靠垫。其生产方法有块状连续法和模塑法。块状聚氨酯泡沫塑料经计量混合搅拌,在移动槽中冷却,批量生产后切割。模塑聚氨酯泡沫塑料制品是间歇生产,在闭合模具中发泡成型,数分钟后脱模。硬质的低密度泡沫塑料有细小均匀泡孔,热导率很低,主要用作建筑物的绝热材料,一般现场浇注发泡成型,也有连续化生产,用于保温冷藏、防振和包装。
密度为250~1000kg/m3的聚氨酯泡沫塑料有较高的硬度和较低的回弹,可制成高密度的半硬质泡沫塑料、整皮模塑泡沫塑料或硬质泡沫塑料的制品。它们几乎都是以模塑方法生产。半硬质的高密度泡沫塑料在受到冲击载荷时可以吸收高能量,用于制作汽车和包装的吸振件。整皮模塑泡沫塑料制品(又称为结构泡沫制品)在模塑时发泡剂过量充模,又因模具的冷却形成高密度皮层,可用于制造汽车的内饰件,如方向盘、把手、仪表板等。硬质的高密度泡沫塑料为刚性材料,模塑的制品具有闭孔结构,压缩强度为0.11MPa左右,用于制造汽车的顶篷衬里、门板内衬,以及耐热和高抗冲的机壳和仪器罩。
大量的结构泡沫制品用反应注射RIM加工。结构泡沫制品具有皮层-微孔芯-皮层的结构。反应注射工艺是将液体反应性组分通过混合头撞击混合,再注入闭合模具来生产制品。RIM能生产各种弹性或刚性的整皮模塑泡沫制品,用于制造汽车保险杠、散热器格栅和内饰件,以及各种器械的外包覆层。反应注射还用来生产聚氨酯非发泡的弹性体制品,并有短纤维或填料增强品种。制品具有较高的弯曲强度和硬度,可用于制造薄壁构件和汽车结构件,如防护板和挡泥板等。
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