电木
用于制造电器材料的酚醛塑料
电木,(英文名:bakelite)酚醛塑料的俗名。酚醛塑料是以酚醛树脂为基础的热固性塑料。由于在用酚醛树脂制作时需加入木粉等填料,能提高韧性,是较好的电绝缘材料,故俗称电木或胶木。
早在1872年,德国科学家A.V.拜尔发现苯酚和甲醛在酸存在下,能产生一种树脂状物质,这一发现为塑料诞生的起始。1907年, 美籍比利时人L. H.贝克兰在前人研究的基础上,深入研究了苯酚与甲醛的反应,发明了酚醛塑料的生产方法,生产出了最早的合成塑料。1907-1909年,他进行了少量生产,1910年,他建成世界上第一个生产合成塑料的工厂,日产量为180公斤,主要用于电绝缘器材。第一次世界大战以后,他又在英、法、意、加拿大日本等国开设分厂,为油漆、釉料、航空以及其他工业的发展提供了条件。
发展沿革
早在1872年,德国科学家A.V.拜尔发现苯酚和甲醛在酸存在下,能产生一种树脂状物质,这一发现为塑料诞生的起始。
1907年, 美籍比利时人L. H.贝克兰在前人研究的基础上,深入研究了苯酚与甲醛的反应,发明了酚醛塑料的生产方法,生产出了最早的合成塑料。1907-1909年,他进行了少量生产,1910年,他建成世界上第一个生产合成塑料的工厂,日产量为180公斤,主要用于电绝缘器材。第一次世界大战以后,他又在英、法、意、加拿大日本等国开设分厂,为油漆、釉料、航空以及其他工业的发展提供了条件。
酚醛塑料从1910年就开始生产,到现在已经有六十多年的历史了。
分类
1、酚醛压塑粉,俗称电木粉或胶木粉, 在酚醛塑料中占有相当的比例。它主要用来成型骨架、接插件管座、开关、天线绝缘子、壳罩等电气元件。
2、纤维状酚醛塑料,由酚醛压塑粉制成的塑件, 主要缺点是冲击强度差,因而不能用来制造承受冲击力大的仪器和机器的重要零件。而加入纤维状填料的塑料,具有很高的冲击强度。加入棉纤维的酚醛塑料,主要用于制造手轮、滚轮、外壳等机械零件;石棉纤维酚醛塑料主要用于制造绝緣零件(低压和高压整流子)和制动零件(制动块、摩擦垫片、离合器等) ;玻璃纤维酚醛塑料的机械强度最大,可用来制造骨架、支架、接线板、绝缘柱、开关、齿轮、凸轮、天线外罩等。
3、层状酚醛塑料,它用浸渍过酚醛树脂溶液的片状填料制成,可以制造层压板、卷绕制品及异形制品。由于填料和塑件类型的不同,层状酚醛塑料又可分为纸层塑料、布层塑,料、石棉布层塑料和玻璃布层塑料。它们可以制成板、棒、管以及一些异形制品。
生产工艺
模压成型时酚醛塑料的主要成型方法,其次是层压,随着热固性塑料专用注塑机的开发成功,酚醛塑料也可用注射成型。成型方法对PF制品的收缩率大小影响顺序为注塑\u003e传递成型\u003e压制成型。
(1) 压制
采用酚醛模塑料进行压制成型,温度取150 ~ 190C,压力取10 ~ 30MPa。设定原则是厚壁制品取上限,薄壁制品取下限;形状简单制品取下限,形状复杂取上限。
(2)层压
层压成型是以甲阶热固性PF为黏合剂,以石棉布、牛皮纸、玻璃布、木材片以及绝缘纸等片状填料为基材,放人到层压机内通过加热加压成制品的方法。酚醛层压塑料的制品可以是层压板、管材、简单断面型材或其他制品。
制备板材常用的方法是:将石棉布、牛皮纸、玻璃布等浸于PF溶液中,要求所浸的布含有规定数量的树脂,一般为25% ~46%。浸渍时布必须为树脂浸透,然后干燥。再将浸渍、干燥好的胶布,通过裁切、叠料、装进模中、热压、脱模、加工和热处理等工序制成酚醛层压板材。
酚醛层压塑料的特点是力学性能好、吸水小、尺寸稳定性好、耐热性能优良、价格低廉且可根据不同的性能要求选择不同的填料和配方来满足不同用途的需要。
(3)注射
为防止物料在机简内固化,机简温度控制要精确。一般进料温度取30 ~ 70C,机简后段温度取75~95 C,喷嘴温度取85 ~ 100,喷出料温为120~ 130C,模具温度为150 ~ 220C;注射压力100 ~ 170MPa。
(4)发泡
在热塑性PF或甲阶热固性PF中,加入泡沫剂(如NH,二氧化硫, CaHSO, 等)和固化剂等,经发泡固化后,即可得到酚醛泡沫塑料
酚醛泡沫塑料的优点是质量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐热性高、阻燃性好、价格低等,缺点是脆性较大。
性能参数
电木的相对密度1. 25~1.30,折射率1. 61~1. 66,硬度3,并比赛璐珞强韧;缺点是其澄明材料会随时间老化,变黄。
特点
通过一系列的实验,最后培克兰发现,这种新物质不仅能防酸、防碱、不怕腐蚀,而且在加热后非常容易成型,便于制造各种生活物品,同时它又具有另一种重要性能,就是不导电。酚醛塑料是一种结实耐用的材料,硬度大,耐磨性好,具有较高的抗压强度;表面光滑有光泽,形状稳定,受热不易变形,耐寒性好;不易燃烧,化学稳定性好;具有优良的电绝缘性能;脆性大,不耐冲击力,怕摔。它的识别特征是:表面坚硬光滑,质脆.断面结构粗糙,均为黑色或棕色不透明体,沸水浸泡不变软,不溶于任何溶剂,加热不熔融;难燃,离火后自熄,火焰黄色,碳化,表面起泡,不软化,不滴落,有苯酚、甲醛臭味。
应用领域
一种最常使用的酚醛塑料,因绝缘性良好,广泛用于电器材料中。电木可制成具不同色彩的澄明玻璃状,用于模拟各种半透明~不透明宝石。尤多见于仿制琥珀。
酚醛塑料是老牌“电器材料”。电木之所以叫酚醛塑料,是因为它是用苯酚和甲醛作原料制成的。工厂里,把苯酚和甲醛水溶液倒进反应釜,加入适量的酸或碱作催化剂,加热到97℃左右,即可制得块状的酚醛树脂。苯酚在邻、对位都容易起反应,它能够跟甲醛形成线型和网型的均聚物,即交联而成酚醛树脂。由于酚醛树脂是网状高聚物,因此电木是热固性塑料。电木制品成型后,受热不会变软,但它比较脆,加工不方便,而且废料不能回炉再用。
为了方便加工,现在工厂采取控制温度的方法,使反应在交联之前停止,从而制得半成品甲阶树脂和乙阶树脂。前者的分子远离交联点,易熔融或溶解;后者的分子接近交联点,难溶解,可软化。使用时只要升温,半成品就继续反应而固化。通常是把半成品粉碎后,再加入木粉、颜料等,混匀,倒进模具,加热、加压,就可制得各种形状的电木制品。如果把玻璃布或纸板等浸入甲阶树脂溶液,再取出烘干、叠齐,放在压机里紧压,便制成非常结实而耐磨的层压塑料,可用来制造轴承、齿轮和耐高压的电器。
发展趋势
近年发现,甲阶酚醛清漆环氧树脂混合后,通过紫外光照射,可形成高硬度的网状聚合物。它的耐热性和机械强度均优于一般电木。日本最近把甲阶树脂溶液和丙二醇,通过细孔喷嘴而喷制成酚醛纤维。这种新型纤维组成的布可防火、绝缘、耐腐蚀。现代中国航空工业集团有限公司和航海工业,上用的酚醛泡沫塑料,质硬、不燃、保温、隔音,抗压可达50公斤/平方厘米。酚类和醛类各有多种。选用不同的酚和醛,能制得性能各异的酚醛树脂。如用双酚A和糖醛制成的没药树,瞬时耐高温可达1000℃,它是制造火箭防热外壳的好材料。宇宙火箭与空气摩擦时,表面温度高达2500C以上,如果用一般金属做外壳,会被高温熔化;然而改用新型耐高温电木做外壳,它的表面受热分解后生成一层密实的碳,能起隔热作用。另外,电木比一般金属轻,可减轻火箭的重量。
近十年来,西欧的一些国家对提高酚醛树脂的耐热、抗燃和电性能方面的研究十分活跃,新的酚醛塑料品种陆续问世。酚醛树脂产量以6 %的速度稳步增长,酚醛泡沫则以50-100%的速度增长。在西德,酚醛树脂已占据了全国热固性塑料市场的半边天。
参考资料
目录
概述
发展沿革
分类
生产工艺
性能参数
特点
应用领域
发展趋势
参考资料