酚醛树脂是配制酚醛塑料的主要组分,树脂品种很多,用不同树脂及其配方配制的树脂体系有不同的性能及用途,且可与各种填充料和增强材料配制成各种塑料,用于相应的成型工艺加工各类制品。
1.通用酚醛树脂
用苯酚和甲醛单体配成不同配方的混合物,经不同反应工艺后可制成热固性PF树脂和热塑性PF树脂,前者为无色或微红色脆性固体,后者为棕色粘稠体或半固体。这两种树脂都可配制成PF模塑料,用于加工通用性能的模塑、层压、缠绕、浇注制品或作粘结剂、涂料和其他树脂的改性剂。
2.水溶性酚醛树脂
这种树脂为红褐色粘性液体,配制塑料时可直接用水来溶解,代替了有机溶剂,污染小,成本低,用适当的固化剂可配制成电绝缘材料,主要用于浸渍玻璃布、棉布、纸张作粘结剂加工层压板、纤维板、胶木板、刨花板及各种涂料组分。
3.尼龙改性酚醛树脂
用羟甲基尼龙66或尼龙6与苯酚、甲醛配制成的尼龙改性热固性或热塑性酚醛树脂,除具有酚醛的特点外还具有良好的流动性、冲击强度及弯曲强度,外观为淡奶黄色至微黄色固体。热固性尼龙改性PF树脂主要用于配制玻璃纤维增强PF模塑料,强度高、耐热、耐磨性好,拉伸强度为130~140MPa,弯曲强度为240~320MPa,压缩强度为210~220MPa,冲击强度为150~170kJ/m2,介质损耗因数(1MHz)为2.27×10-2,介电常数(MHz)为6.06,热导率0.53~0.63W/(m·K)。热塑性PF料可作涂料和粘结剂,可作印刷品、纸制品、皮革表面上光剂,其韧性、附着力和耐磨性好,且光滑度优于天然树脂。
4.双氰胺酚醛树脂
用双氰胺与苯酚、甲醛组成的热固性改性PF树脂,主要用于配制玻璃纤维增强PF模塑料,用于模塑、层压加工。如FX-511高强度玻璃纤维增强PF模塑料(用S-71型玻璃纤维,含量(质量分数)为60%的絮状纤维塑料)具有优异的力学性能,流动性好,可加工薄壁耐冲击制品,常作兵器及高强度结构件。
5.醚型酚醛树脂
如用苯酚、甲醛单体在缩聚反应终点时加入乙醇溶解而成的MF-601树脂,外观为棕色半固体状,树脂在<110℃下较稳定,>160℃时可迅速固化,适用作玻璃纤维增强PF,尤其适用作各种增强注射料。
6.磷酚醛树脂
树脂为含磷对酚基化合物与甲醛生成的热固性树脂,有阻燃性,耐烧蚀,可配制阻燃、耐烧蚀的模塑料和耐烧蚀涂料。
7.硼酚醛树脂
它是用苯酚与硼酸的反应物再和多聚甲醛反应生成的浅黄绿色透明液体树脂,常用作浸渍玻璃纤维配制层压、模压、缠绕等成型加工用模塑料。与普通PF树脂相比,具有高耐热性、耐热氧化性、瞬间耐高温性及防中子辐射性好,但固化速度慢,其增强塑料力学性能、电绝缘性、耐烧蚀和耐磨性优良,吸湿性差(常用双酚-A改性,提高耐潮湿性),其耐烧蚀性比钡酚醛高硅氧纤维材料好,常用作火箭、导弹、宇宙飞船上用的耐烧蚀材料,还可作砂轮粘结剂。
8.双酚-A型硼酚醛树脂
用双酚-A、甲醛、硼酸和硼砂生成的黄色半透明热固性PF树脂,克服了硼酚醛易吸湿、力学性能及电性能差的缺点,主要用于配制玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维和高硅氧玻璃纤维增强PF模塑料,用于模压、层压、缠绕成型加工火箭、宇航飞船耐烧蚀外壳及零件,也可作砂轮粘结剂。
9.钼酚醛树脂
用金属钼氧化物、苯酚和甲醛生成热塑性PF树脂,具有耐烧蚀、耐冲刷的性能,力学性能及加工性好,常作玻璃纤维增强模塑料和层压塑料,可作火箭、导弹、反坦克导弹用的耐烧蚀、隔热、吸热材料及涂料。
10.低压成型酚醛树脂
低压成型酚醛树脂,又称钡酚醛树脂,它粘度低,挥发物少,常温下稳定,高温时可快速固化,粘接性好,成型压力小,常用于配制玻璃纤维(无捻粗砂)或玻璃布带增强塑料,具有较好的强度、电绝缘性能和耐烧蚀性,可作缠绕、层压加工大型复杂的玻璃纤维增强塑料制品。此外,它还常用于配制浸渍石墨、金刚砂等材料制作砂轮片、耐磨、耐热的轴封制品,也常用作玻璃、金属和木材的粘结剂。
其主要生产厂商有江西前卫化工厂、五三研究所、天津树脂厂和北京251厂等。
北京251厂产低压成型玻璃纤维增强PF塑料性能:密度为1.74~1.85g/cm3;弯曲强度为350MPa;拉伸强度为260MPa;冲击强度为220kJ/m2;剪切强度为28MPa;表面电阻率>1013Ω;体积电阻率>1013Ω·cm。(www.xing528.com)
11.芳烷基化合物改性酚醛树脂
用芳烷基卤化物等与苯酚反应制成的耐高温树脂,又称新酚树脂,具有优异的力学性能及耐高温强度;其热稳定性好,连续使用温度为200~250℃;绝缘性好,绝缘耐热性达F级、H级、C级;耐磨,耐辐射,耐烧蚀;吸水性小,尺寸稳定性好;耐溶剂、油、酸和碱,可溶于丁酮、丙酮、乙醇等低毒性溶剂;加工性好。
可用于配制耐高温模塑粉及玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维增强模压塑料和层压塑料,也可作普通PF树脂改性剂,提高耐热性。
其层压工艺条件:预热116℃×20min;成型温度为130℃;成型压力为7MPa;保温(180±5)℃×12min。
其模压工艺条件:预热100℃×15min;模压温度为140℃;压力为30~40MPa;保温175℃×3min。
其层压及模压制品均需热处理,处理温度高于使用温度,时间为5~24h。
12.环氧改性酚醛树脂
用环氧树脂(如E-44)与酚醛树脂或甲酚、甲醛树脂可组成环氧改性PF树脂,具有较高的强度,且热稳定性、尺寸稳定性和流动性好,常用聚乙烯醇缩丁醛或羟甲基尼龙、玻璃纤维配制成增强PF模塑料,可用于模塑和层压加工。
13.丁腈橡胶改性酚醛树脂
按不同配方可分为如下不同改性品种:
(1)尼龙/橡胶改性酚醛树脂 用苯酚、甲醛与多元尼龙、丁腈橡胶配制而成的改性PF树脂,具有较高的冲击强度和弯曲强度,配制成增强料后弯曲强度可提高53%,冲击强度可提高35%,可作模压料制造飞机用的滑轮。
(2)丁腈橡胶共聚改性酚醛树脂 可提高冲击强度及软化温度,缩短固化时间,可模压加工制动片等摩擦材料。
(3)丁腈橡胶改性聚乙烯醇缩丁醛改性酚醛树脂 常用苯酚、甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、三元共聚尼龙、丁腈橡胶、玻璃纤维等配制成增强改性PF塑料(简称FBMZ-7901),具有较高的弯曲强度、冲击强度及耐热性,可供模压、挤塑、注射成型加工航空电动机、电气绝缘用的高性能结构件。
14.聚砜/橡胶增韧剂改性酚醛树脂
用苯酚、多聚甲醛、聚砜、橡胶(增韧剂A)组成的改性PF树脂具有优异的强度、抗冲击性、耐热难燃性(马丁温度>300℃)、电绝缘性和尺寸稳定性,常用其配制玻璃纤维增强塑料,如FX-502可模压加工综合性能优异的结构件。
15.其他酚醛树脂
(1)有机硅改性钡酚醛树脂 它兼备有机硅与酚醛的特性,具有优良的耐烧蚀性,用作火箭发动机烧蚀、隔热材料。
(2)浸渍用酚醛树脂 它可溶于乙醇等溶剂,溶解性好,可加热加压或室温固化,可制作防腐蚀层压板。
(3)铸造用酚醛树脂 它可溶于乙醇,软化温度低(80~110℃),在加热或室温下固化,用于制作铸造用砂型粘结剂。
(4)开环聚合酚醛树脂 有ALPF3-EGF等品种,成本低,工艺性好,连续使用温度为155~180℃,用作耐热、电绝缘材料和玻璃纤维增强层压板。
总之,酚醛及改性酚醛树脂的品种很多,市场上供应的各类酚醛模塑料及制品都用不同树脂配制,各有不同性能、用途及相应的成型方法,选料时需注意区分,酌情选用。
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