热固性塑料的种类及应用范围

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：因酚醛树脂很脆，冲击强度差，必须加入各种纤维或粉末状填料后才能获得具有一定性能要求的酚醛塑料。又称电木粉或胶木粉，酚醛塑料粉是以木粉等为填料加上固化剂、促进剂、润滑剂和着色剂等制成。玻璃布层酚醛塑料又称为玻璃钢。石棉布层压塑料主要用于高温下工作的电气零件。

1.酚醛塑料（PF）

（1）基本特性酚醛塑料是热固性塑料的一个品种，它是以酚醛树脂为基础而制得的。酚醛树脂通常由酚类化合物和醛类化合物缩聚而成。硬化后的酚醛树脂耐矿物油、硫酸和盐酸的作用，但不耐强酸、强碱及硝酸。酚醛树脂本身很脆，呈玻璃态，表面硬度高，刚度大，尺寸稳定，耐热性好，能在150～200℃的温度范围内长期使用，在250℃以下长期加热只会稍微焦化，所以即使在高温下使用也不软化变形，仅在表面发生烧焦现象。它在水润滑条件下具有很小的摩擦因数。其电绝缘性能优良。酚醛树脂可以制成多种酚醛塑料，是一种重要的粘结剂。因酚醛树脂很脆，冲击强度差，必须加入各种纤维或粉末状填料后才能获得具有一定性能要求的酚醛塑料。

（2）种类根据添加剂不同，酚醛塑料大致可分为三类。

1）酚醛塑料粉。又称电木粉或胶木粉，酚醛塑料粉是以木粉等为填料加上固化剂、促进剂、润滑剂和着色剂等制成。广泛用于压制各种工作条件下的电器、高频无线电的绝缘结构零件。其制件的主要缺点是冲击韧性差，不能用于制造承受较大冲击载荷的机械或仪器中的重要零件。

2）纤维状酚醛塑料。在酚醛树脂中加入纤维状填料，使之成为具有很高冲击强度的塑料。根据加入纤维状填料的种类不同又分为棉纤维酚醛塑料、石棉纤维酚醛塑料和玻璃纤维酚醛塑料等。纤维状酚醛塑料可以加热成型成各种复杂的机械零件和电器零件，具有优良的电气绝缘性能、耐热、耐水、耐磨。可用于制作各种线圈架、接线板、电动工具外壳、风扇叶、耐酸泵叶轮、齿轮和凸轮等。

3）层状酚醛塑料。层状酚醛塑料是各种片状填料经过浸渍酚醛树脂溶液制成的。根据填料的不同又可分为纸层酚醛塑料、布层酚醛塑料、石棉布层酚醛塑料和玻璃布层酚醛塑料等。玻璃布层酚醛塑料又称为玻璃钢。这些塑料可以层压或卷绕成板、管、棒材及其他塑料制件。布质及玻璃布酚醛层压塑料具有优良的力学性能、耐油性能和一定的介电性能，用于制造齿轮、轴瓦、导向轮、无声齿轮、轴承及电工结构材料和电气绝缘材料。木质层压塑料适用于作水润滑冷却下的轴承及齿轮等。石棉布层压塑料主要用于高温下工作的电气零件。

（3）成型特点

1）酚醛塑料特别适用于压缩成型，还可采用挤出、层压、注射等方法生产塑料制件。

2）成型性能好，但应注意预热和排气，以去除塑料中的水分和挥发物以及固化过程中产生的水、氨等副产物。

3）模具温度对酚醛塑料的流动性影响较大，一般当温度超过160℃时流动性迅速下降。

4）在硬化时放出大量热，厚壁大型塑件内部温度易过高，发生硬化不匀及过热现象。

酚醛压塑粉的工艺性能和压缩成型工艺条件见表2⁃34，酚醛注塑粉的工艺性能和压缩成型工艺条件见表2⁃35，纤维增强酚醛模塑料的工艺性能和压缩成型工艺条件见表2⁃36，纤维增强酚醛模塑料注射成型工艺条件见表2⁃37。

表2⁃34 酚醛压塑粉的工艺性能和压缩成型工艺条件

（续）

注：酚醛压塑粉的预热温度为105℃±3℃，预热时间为15min。

①流动性试验方法和指标由供需双方商定。若无特殊要求，可参考表中指标（拉西格法，成型压力为30±2MPa）。

②收缩率指标由供需双方商定。若无特殊要求，可参考表中指标。

表2⁃35 酚醛注塑粉的工艺性能和压缩成型工艺条件

注：酚醛注塑料注射成型料筒温度前部80～100℃，后部40～60℃，注射压力80～150MPa，闭模压力100～200MPa。

①流动性试验方法和指标由供需双方商定。若无特殊要求，可参考表中指标（拉西格法，成型压力为7.5MPa）。

②收缩率指标由供需双方商定。若无特殊要求，可参考表中指标。

表2⁃36 纤维增强酚醛模塑料的工艺性能和压缩成型工艺条件

（续）

表2⁃37 纤维增强酚醛模塑料注射成型工艺条件

注：1.FBMZ-7901注射成型：螺距50mm，喷嘴口直径6mm，压缩比1.05。

2.FX-802-Z注射成型：螺距46mm，加料端螺槽深8mm，喷嘴口直径5.75mm。

2.氨基塑料

氨基塑料是由氨基化合物与醛类（主要是甲醛）经缩聚反应而制得的塑料，是一种通用塑料，主要包括脲甲醛、三聚氰胺-甲醛等。

（1）基本特性及主要用途

1）脲甲醛塑料（UF）。脲甲醛塑料是脲甲醛树脂和漂白纸浆等制成的压塑粉。具有优良的电绝缘性和耐电弧性，表面硬度较高，着色性好，可染成各种鲜艳的色彩。其外观光亮，透明如玉，故又称电玉。耐矿物油、耐霉菌的作用，但耐水性较差，在水中长期浸泡后电气绝缘性能下降。脲甲醛塑料大量用于压制日用品及电气照明设备的零件、电话机、收音机、钟表外壳、开关插座及电气绝缘零件，还可作为木材胶合剂，制造胶合板和层压塑料。

脲醛塑料压缩成型工艺条件见表2⁃38，注射成型工艺条件见表2⁃39。

表2⁃38 脲醛塑料压缩成型工艺条件

表2⁃39 脲醛塑料注射成型工艺条件

2）三聚氰胺-甲醛塑料（MF）。三聚氰胺-甲醛塑料由三聚氰胺-甲醛树脂与石棉滑石粉等制成。其耐水性好，电性能优良，耐热性好，采用矿物填料可在150～200℃的温度范围内长期使用，能耐沸水而且耐茶、咖啡等污染性强的物质。能像陶瓷一样方便地去掉茶渍一类的污染物，且有质量小、不易碎的特点。可制成不同色彩且耐光、耐电弧、无毒的塑件，三聚氰胺-甲醛塑料主要用作餐具、航空茶杯及电器开关、灭弧罩、防爆电器的配件、电动工具绝缘件。三聚氰胺-甲醛多作为装饰板的粘合剂。

（2）成型特点氨基塑料常用于压缩、压注成型。压注成型收缩率大，含水分及挥发物多，使用前需预热干燥，成型时有弱酸性分解及水分析出，模具应镀铬防腐，并注意排气。流动性好，硬化速度快。因此，在塑件成型时要注意预热及成型温度要适当，装料、合模及加工速度要快，带嵌件的塑件易产生应力集中，尺寸稳定性差等现象。

三聚氰胺甲醛塑料压缩成型工艺条件见表2⁃40，注射成型工艺条件见表2⁃41。

表2⁃40 三聚氰胺甲醛塑料压缩成型工艺条件

表2⁃41 三聚氰胺甲醛塑料注射成型工艺条件

3.环氧树脂（EP）

（1）基本特性环氧树脂是含有环氧基的高分子化合物。未固化之前，是线型的热塑性树脂。只有在加入固化剂（如胺类和酸酐等）之后，才交联成不熔的体型高聚物，才有作为塑料的实用价值。环氧树脂种类繁多，应用广泛，有许多优良的性能，其最突出的特点是粘结能力很强，是人们熟悉的“万能胶”的主要成分。此外，还耐化学药品、耐热，电气绝缘性能良好，收缩率小，尺寸稳定。与酚醛树脂相比有较好的力学性能。其缺点是耐气候性差，耐冲击性低，质地脆，使用时可根据需要加入适量的填料、稀释剂和增韧剂等。

（2）主要用途环氧树脂可用作金属和非金属材料的粘结剂，用于封装各种电子元件。用环氧树脂配以石英粉等可用来浇铸各种模具。还可以作为各种产品的防腐涂料。

（3）成型特点

1）环氧树脂可涂覆、浇注、层压、压制和压注等成型方法生产制件。

2）环氧树脂的流动性好，硬化速度快，收缩率小，固化速度快。

3）因为环氧树脂热刚性差，硬化收缩小，难于脱模，所以用于浇注时，在浇注前应加脱模剂。

4）硬化时不析出任何副产物，成型时不需排气。

4.不饱和聚酯树脂

不饱和聚酯树脂（Unsaturated Polyester Resin，缩写为UPR）是由二元酸（饱和及不饱和二元酸）同二元醇经过缩聚反应得到的一种线型聚酯树脂，是大分子链上含有结构的不饱和聚合物的总称。在引发剂作用下若用活泼的烯烃与之共聚便可制得体型结构的热固性塑料。根据构成不同可分为片状模塑料（SMC）和团状模塑料（BMC）。

（1）不饱和聚酯树脂的种类不饱和聚酯树脂由于所用原料不同，因此种类繁多，故性能和用途也有较大差异。按化学结构不同可分为顺丁烯二配型和双酚A型等，按性能可分为通用型、耐腐蚀型、光稳定型、韧型、柔型、低收缩型、耐热型、自熄型及透明型等。

不饱和聚酯树脂主要用作玻璃钢，约占不饱和聚酯树脂总量的80%，其余的用作注射料、防腐涂料、清漆和腻子等。聚酯玻璃钢的性能接近金属，相对密度仅为结构钢材的1/5～1/4，为铝合金的2/3，但抗拉强度却比钢材高1倍左右，比铝合金高1～1.5倍。作为结构材料，聚酯玻璃钢广泛应用于航空、汽车、船舶和舰艇等领域，亦可作为建筑材料、化工防腐设备、容器衬里及管道等。

（2）不饱和聚酯树脂的成型工艺性不饱和聚酯树脂成型工艺性好，可适于各种各样的成型方法，以纤维增强不饱和聚酯（FRP）为例，包括手糊成型、喷射成型、胶衣制作、袋压成型、树脂注射成型、冷后成型、金属对模模压成型、注射成型、纤维缠绕成型、挤压成型和连续板成型等。玻璃钢制件制作的主要方法有手糊法、喷射法、缠绕法、模压法和注射成型法等。在这些方法中以手糊加工为主，特别是制造大型壳体如车体、船体等，其加工简单，操作方便。

（3）不饱和聚酯树脂的用途

1）在建筑业中可用于制作波纹板、平板、蜂窝结构件、床板、窗框、浴缸、便桶、洗菜盆、梳妆台、高架水槽和储水槽等。

2）在船舶业中可用于养殖船、渔船、分体艇、登陆艇、救生艇、水翼船和救生圈等的制造。

3）在汽车业中可用于各类车型（旅游车、轻型车、小轿车）的底盘、车顶篷、型材、窗框、计时盘、手柄和导风板等的制造。

4）在航空业中可用于制造雷达罩、天线、辅助翼、转向舵、侧板、燃料筒和仪表盘等。

5）在火车上可用于制造客车车厢、天花板、车厢外板、门、坐椅、寝台、污物筒、绝缘板和燃料槽等。

6）在电器产品中用于可制造各种绝缘板、配电盘、开关、马达罩和通信设备等。

7）在日用品上可制造椅子、桌子、钓鱼竿、弓、标枪杆和撑杆跳杆等。

8）此外也可用其生产头盔、防护衣等防护器材。