酚醛层压塑料的性能与成型工艺探析

用热固性树脂浸渍或涂覆于棉布、玻璃纤维布石棉毡、纸张等片状增强材料或填充料，经干燥后可供层压加工用的半成品称为层压塑料，用这类塑料经层压加工后制成的板、棒、管等制品称为层压制品。

层压塑料由树脂及助剂、基材、填料组成，热固性层压塑料的常用树脂有PF、EP、UP、AF、PI、SI等，其中通用性层压制品常用树脂有PF、UP、AF等，高性能制品常用树脂有EP、PI、SI等。塑料中树脂含量一般为30%～45%（质量分数），对纸张及石棉材质的基材为40%～60%（质量分数），树脂在塑料中起粘结作用。

基材是指层压塑料的结构材料，在塑料中起骨架的作用，常用材料有纸张（如牛皮纸、绝缘纸等）、棉布、植物（如木材片材、木粉、甘蔗皮、稻壳等）、玻璃纤维及织物、高性能纤维及织物（如碳纤维、芳纶纤维、超高相对分子质量PE纤维、陶瓷纤维、硼纤维、碳化硅纤维、石棉毡等）。此外，在抗静电、导电、耐磨、耐烧蚀层压制品中还采用金属纤维等作基材。

为了改善层压制品的性能（如耐湿性、收缩率等）及降低成本，常在塑料中加入CaCO₃、滑石粉、石英粉、硅藻土、氧化铝、氧化锌等粉料作填充料。

用不同树脂、基材和填料配方组成的层压塑料可加工不同性能和用途的各种层压制品。本节主要介绍酚醛层压塑料及制品。

1.酚醛层压塑料及制品的性能

（1）酚醛层压塑料的特点 酚醛层压塑料制品具有密度小、吸水小、拉伸及压缩强度比模压制品大、电绝缘性好、热导率低、摩擦因数小、机械加工性好等优点，布基层压板还具有良好的抗冲击、抗扭转、吸收振动、弯曲强度高等特点，可作耐较大振动的零件。此外，酚醛层压塑料价格便宜，因此应用很广，规格品种也很多。

（2）酚醛层压塑料的分类 酚醛层压塑料及制品可按树脂、基材和制品进行分类。

1）按树脂品种的分类。常用树脂有苯酚/甲醛树脂（水溶性及醇溶性树脂常用作纸基、布基层压料）；酚醛/环氧树脂（常用作玻璃纤维增强层压料）；环氧改性酚醛/聚乙烯醇缩丁醛树脂常用作强度高、耐热性好的增强压层制品。此外，还有氨酚醛树脂、钡酚醛树脂等也常用于配制层压塑料。

2）按基材品种的分类。用不同基材配制的层压制品有不同的性能，见表11-35。

表11-35 各种基材层压制品的特性及用途

3）按制品形式的分类。酚醛塑料层压制品有板材、管材、棒材等品种，各品种有不同配方层压的制品，各有不同的性能、用途和各种规格。如层压板有胶合板、纸基板、布基板、玻璃纤维板和覆铜板等，大多数层压制品可作电气及机械结构件。玻璃布管可作电气绝缘件、化工管道及在变压器油中使用的管件；棉质管可作轴承、电动机、电气用结构件；纸管可作绝缘件及耐油件。棒材可作机电产品结构件及耐油零件。部分酚醛层压制品的类型、主要牌号、特性及用途见表11-36。由于各类制品规格品种很多，故具体性能数据还得查阅各生产厂的产品说明书。

表11-36 部分酚醛层压制品的类型、主要牌号、特性及用途

（续）

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2.层压成型工艺

（1）层压板成型工艺 通常采用多层压机压制层压板，主要工序有叠料、进料、热压、冷却、出料、修整和热处理等，如图11-5～图11-7所示。

图11-5 胶合板层压工艺流程

图11-6 增强层压板工艺流程

图11-7 覆铜板层压工艺流程

1）叠料。首先将浸渍树脂的底材（一定厚度）裁切成规定尺寸的片材，按预定的排列方向叠成单元板坯，然后将每单元板坯逐一对齐叠装在压机内即可待压成型。胶合板、增强层压板、覆铜板等制品的单元板坯叠装顺序见表11-37。

表11-37 加工两块层压板叠装单元顺序

2）层压加工。将每单元分层推入压机的热板中，一个叠合板用上、下两块热板（用蒸气或蒸汽_-电加热），中层用双层热板（中间板）。层压板加工一般不用模具，覆铜板用模框控制尺寸，叠装后即可加压加热。可分为预热预压（发生熔化）、保温、保压（发生固化）、升温升压（进行固化）、恒温保压（直至完全固化）、保压降温（冷却至60℃）等过程。几种层压板的成型工艺条件见表11-38。

表11-38 层压板成型工艺条件

3）修整及热处理。用剪切、锯切等机械加工方法修去毛边达到制品尺寸，然后按不同树脂品种进行热处理，使制品充分固化。

（2）管、棒制品层压工艺 管、棒制品常用酚醛树脂或酚醛环氧树脂浸渍的平纹玻璃布或纸张、棉布在卷绕机中加温加压卷绕而成。当卷绕到一定壁厚（或直径）后，从卷绕机上取下，连同芯棒（棒状制品无芯棒）一起送入烘箱中加热固化，在室温下冷却后，即制成管材及棒材制品。酚醛树脂管、棒制品的卷绕温度为80～120℃，固化工艺为170℃×2h。

管、棒制品可经机加工后制作机械零件（如轴环、轴套、垫圈）、绝缘套管、线圈骨架及化工输液管等。