Fenolhars, beter bekend als bakeliet, is een harde en broze thermohardende kunststof. Kunststoffen op basis van fenolhars worden over het algemeen fenolhars genoemd. Het is de belangrijkste soort thermohardende kunststof en wordt veel gebruikt als isolatiemateriaal, voor meubelonderdelen, dagelijkse gebruiksvoorwerpen, handwerk, enzovoort.
Introductie
Fenolisch plastic, algemeen bekend als bakeliet, werd uitgevonden in 1872 en in 1909 in industriële productie genomen. Het is het oudste plastic ter wereld, de algemene naam voor plastics met fenolhars als basismateriaal, en het belangrijkste type thermohardende plastic. Over het algemeen kan het worden onderverdeeld in twee categorieën: niet-gelamineerd fenolisch plastic en gelamineerd fenolisch plastic. Niet-gelamineerde fenolische plastics kunnen worden onderverdeeld in gegoten fenolische plastics en geperste fenolische plastics. Het wordt veel gebruikt als elektrische isolatiematerialen, meubelonderdelen, dagelijkse benodigdheden, handwerk, enz. Daarnaast zijn er asbestfenolische plastics die voornamelijk worden gebruikt voor zuurbestendigheid, gegummeerd papier en gegummeerd doek voor isolatie, fenolische schuimplastics en honingraatplastics voor thermische isolatie en geluidsisolatie, enz.
Basis informatie
Fenolkunststof: kunststof op basis van fenolhars.
Soortelijk gewicht: 1.5-2.0 g/cm³
Vormkrimp: 0.5-1.0%
Vormtemperatuur: 150-170℃
Materiaaleigenschappen: Fenolisch plastic is een hard en bros thermohardend plastic, algemeen bekend als bakelietpoeder. Het heeft een hoge mechanische sterkte, taaiheid en slijtvastheid, dimensionale stabiliteit, corrosiebestendigheid en uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen. Geschikt voor het maken van isolatorcomponenten voor elektrische apparaten en instrumenten, en kan worden gebruikt onder warme en vochtige omstandigheden
Vormprestaties
1. De vormbaarheid is goed, maar de krimp en richting zijn over het algemeen groter dan die van aminoplastics, en ze bevatten vochtvluchtige stoffen. Het moet worden voorverwarmd voor het vormen, en de lucht moet worden afgevoerd tijdens het vormproces. Als het niet wordt voorverwarmd, moeten de matrijstemperatuur en de vormdruk worden verhoogd.
2. De maltemperatuur heeft een grote invloed op de vloeibaarheid. Over het algemeen zal de vloeibaarheid snel afnemen als deze de 160℃ overschrijdt.
3. De uithardingssnelheid is over het algemeen langzamer dan die van aminoplastics, en de warmte die vrijkomt tijdens het uitharden is groot. De interne temperatuur van grote dikwandige kunststof onderdelen is gemakkelijk te hoog, en ongelijkmatige uitharding en oververhitting zijn vatbaar voor optreden.
Verwerking voorverwarmen
Belang
Fenolische kunststoffen worden over het algemeen voorverwarmd met behulp van een hoogfrequente voorverwarmer (hoogfrequente voorverwarmer). De fenolische gietmassa die door de hoogfrequente voorverwarmer wordt verwarmd, kan de vloeibaarheid verbeteren, de spuitgiettijd verkorten, interne spanning in het materiaal elimineren en productvocht elimineren. Het kan de textuur verminderen en de gladheid van het eindproduct verbeteren, de hoeveelheid materiaal besparen en de levensduur van de mal verlengen. Vóór elektronische componenten en elektrisch gieten wordt het gietmassapoeder (cake) voorverwarmd en verzacht om de productkwaliteit, isolatieprestaties en mechanische eigenschappen te verbeteren.
Machineselectie
Selecteer de verwarmingsapparatuur op basis van de vorm van de fenolische gietmassa.
Voorverwarmmachines worden onderverdeeld volgens elektroden: vlakke elektrodetype, rolelektrodetype (trommeltype, draaitafeltype)
- Materiaalselectie in poedervormige, korrelige of onregelmatige cakevorm: type vlakke elektrode
- Materiaalkeuze voor voorgevormde cilinder: rolelektrodetype
- Voor poeder- en korrelvormige materialen kan ook het type roterende schijfelektrode worden gekozen (het gietmateriaal hoeft niet vooraf te worden gevormd om het voorverwarmende effect van de rolelektrode te bereiken).
Effecten van temperatuur en vochtigheid
Effect op mechanische sterkte
Vergelijking van treksterkte en buigsterkte van verschillende gevulde fenolische kunststof onderdelen in een omgeving van 200°C na 1,000 uur: Kunststof onderdelen versterkt met glasvezel worden minimaal beïnvloed door temperatuur. De treksterkte van fenolische kunststof onderdelen gevuld met houtpoeder neemt snel af bij 90 tot 100°C, terwijl die van asbestvuller niet veel verandert.
De waterzuurstofgroep in fenolisch plastic heeft een sterke affiniteit met water en absorbeert gemakkelijk vocht. Plastic onderdelen zetten uit in volume na het absorberen van vocht, wat interne spanning veroorzaakt en kromtrekken en vervorming veroorzaakt. Over het algemeen is de vochtabsorptie 3% en wordt de buigsterkte met ongeveer 25% verminderd. Naarmate het vochtgehalte toeneemt, neemt de slagvastheid geleidelijk toe, terwijl de treksterkte en buigsterkte aanzienlijk afnemen.
Effect op elektrische eigenschappen
De elektrische eigenschappen van fenolische kunststoffen variëren sterk afhankelijk van het hars- en vulstofgehalte. Wanneer ze worden beïnvloed door vochtigheid en temperatuur, veranderen de isolatieprestaties nog meer.
De elektrische isolatie-eigenschappen van fenolhars zijn consistent met de neiging van mechanische sterkte om af te nemen. Het isolerend vermogen van kunststoffen kan indirect de mechanische sterkte weerspiegelen. De volumeweerstand van kunststoffen volgt deze regel echter niet. Vaak is de mechanische sterkte met 50% verminderd, maar de volumeweerstand vertoont nog geen neerwaartse trend. Tests hebben aangetoond dat fenolische kunststofonderdelen met asbest- en glasvezelvullers gedurende lange tijd stabiele elektrische en mechanische eigenschappen kunnen behouden bij hoge temperaturen boven de 150 °C.
De vochtopname van fenolische kunststoffen is direct gerelateerd aan het type vulmiddel. Dompel verschillende fenolische kunststof onderdelen in water van 24°C. De wateropnamehoeveelheden zijn: 1.2% voor asbestvulmiddel, 5.4% voor korte vezelvulmiddel, 6.8% voor lapjesvulmiddel en 8.4% voor houtpoedervulmiddel. Wanneer het vochtgehalte tussen de 2 en 3% ligt, veranderen de elektrische eigenschappen niet veel. Als het boven de 5% uitkomt, nemen de elektrische eigenschappen snel af.
Effect op de dimensionale stabiliteit
Hoewel fenolische kunststof onderdelen een goede dimensionale stabiliteit en minimale kruip hebben, is dit alleen in vergelijking met andere kunststoffen. Het zal echter ook enkele dimensionale veranderingen ondergaan na te zijn beïnvloed door vochtigheid en temperatuur. Voor mechanische onderdelen met hoge precisie is het noodzakelijk om de relatie tussen de gebruiksomgeving en dimensionale veranderingen te begrijpen.
De krimp is ernstiger in de winter met lage temperaturen en een droge winter, en de krimp is minder of zelfs uitgebreid in de hete en vochtige zomer. Dit fenomeen wordt het ademen van kunststof onderdelen genoemd. Het ademen van fenolische kunststof onderdelen is nauw verwant aan de afvoer van vocht uit het kunststof of de opname van vocht van buitenaf. Onder warme en vochtige omstandigheden met een relatieve vochtigheid van 100% en een temperatuur van 50°C, is de tijd die het kost voordat de grootte van het kunststof onderdeel in evenwicht is, slechts de helft van die van kamertemperatuur. Kunststoffen die zijn gegoten uit materialen met een vochtgehalte van 0.1% hebben een slechte maatvastheid. Wanneer de temperatuur 150°C bereikt, is de krimp van fenolische kunststof onderdelen meestal in evenwicht. Wanneer de temperatuur verder stijgt, zullen de kunststof onderdelen blijven krimpen.
Corrosieweerstand
Zuivere fenolhars zonder vulstoffen is vrijwel immuun voor aanvallen van anorganische zuren, onoplosbaar in de meeste koolwaterstoffen en chloriden, en onoplosbaar in ketonen en ethanol. Maar het is niet bestand tegen corrosie zoals geconcentreerd zwavelzuur, salpeterzuur, chroomzuur op hoge temperatuur, rokend zwavelzuur, alkali en oxidanten. Fenolkunststof heeft ook de bovenstaande kenmerken, maar bij het bestuderen van de corrosiebestendigheid moet ook rekening worden gehouden met de corrosiebestendigheid van de vulstof.
Prestaties van verschillende vulstoffen fenolische kunststoffen (PF)
| Prestaties | Gegoten producten | Vulling van houtpoeder | Voddenvulling | Minerale poedervulling |
| (geen vulstoffen) | ||||
| relatieve dichtheid | 1.34 | 1.35 1.4 ~ | 1.34 1.38 ~ | 1.9 2.0 ~ |
| Treksterkte / MPa | 28 70 ~ | 35 56 ~ | 35 56 ~ | 21 56 ~ |
| Buigsterkte/MPa | 49 84 ~ | 56 84 ~ | 56 84 ~ | 56 84 ~ |
| Schuifsterkte/MPa | 42 56 ~ | 56 70 ~ | 70 105 ~ | 28 105 ~ |
| Druksterkte/MPa | 70 175 ~ | 105 245 ~ | 140 224 ~ | 140 224 ~ |
| Gekerfde slagvastheid/(Kj/m) | 1 3.25 ~ | 0.54 2.7 ~ | 1.66 16.6 ~ | 1.36 8.15 ~ |
| Lineaire uitzettingscoëfficiënt/(×10K) | 3 8 ~ | 3 6 ~ | 2 6 ~ | 2 6 ~ |
| Diëlektrische constante | 4 | 5 15 ~ | 5 10 ~ | 5 10 ~ |
| Diëlektrische sterkte/(kV/mm) | 8 12 ~ | 4 12 ~ | 4 10 ~ | 4 10 ~ |
| Volumeweerstand/Ω·cm | 1012 1014 ~ | 109 1012 ~ | 108 1010 ~ | 109 1012 ~ |
Gewijzigd
De belangrijkste nadelen van fenolharsen zijn brosheid, slechte boogweerstand en diëlektrische eigenschappen die veranderen met de frequentie. Daarom worden in productieprocessen modificatiemethoden gebruikt om de tekortkomingen van fenolharsen te compenseren. De prestaties van fenolharsen kunnen worden verbeterd door ze te mengen met andere soorten polymeren. Veelgebruikte polymeerverbindingen zijn onder andere polyamidehars , polyvinylchloridehars , nitrilrubber en polypropyleenhars . Na menging met polyvinylchloride kunnen bijvoorbeeld de mechanische sterkte, hittebestendigheid, diëlektrische eigenschappen, zuurbestendigheid en waterbestendigheid worden verbeterd, en de kleurbaarheid wordt ook verbeterd. Bakelietpoeder op basis van fenolhars en nitrilrubber kan de slagvastheid van onderdelen aanzienlijk verbeteren. Bakelietpoeder, gemaakt van een mengsel van fenolhars, polyamidehars en anorganische vulstoffen (zoals mica en veldspaat), heeft hogere diëlektrische eigenschappen en de producten ervan kunnen worden gebruikt onder hoge temperaturen, hoge frequenties en hoge drukken.
u gebruikt
Fenolharsen worden veel gebruikt als isolatiemateriaal voor elektrische installaties, meubelonderdelen, dagelijkse gebruiksvoorwerpen, handwerk, enz. Daarnaast worden ze ook gebruikt als zuurbestendig asbestfenolhars, met rubber bekleed papier en tape voor isolatie, fenolschuim en honingraatplastic voor isolatie en geluidsisolatie, enz.
Fenolisch gelamineerd plastic is gemaakt van plaatvullers geïmpregneerd met fenolharsoplossing en kan worden gemaakt tot verschillende profielen en platen. Afhankelijk van de gebruikte vulstof zijn er verschillende gelamineerde kunststoffen zoals papier, doek, hout, asbest en glasdoek. Fenolisch gelamineerde kunststoffen van doek en glasdoek hebben uitstekende mechanische eigenschappen, oliebestendigheid en bepaalde diëlektrische eigenschappen. Ze worden gebruikt om tandwielen, lagerbussen, geleidewielen, stille tandwielen, lagers en elektrische structuurmaterialen, elektrische isolatiematerialen en houten lagen te vervaardigen. Gecomprimeerd plastic is geschikt voor lagers en tandwielen onder water smering en koeling. Asbestisch gelamineerd plastic wordt voornamelijk gebruikt voor onderdelen die werken bij hoge temperaturen.
Fenolvezelig geperst plastic kan worden verhit en gevormd tot verschillende complexe mechanische onderdelen en elektrische onderdelen. Het heeft uitstekende elektrische isolatie-eigenschappen, hittebestendigheid, waterbestendigheid en slijtvastheid. Het kan verschillende spoelframes, bedradingsborden, behuizingen van elektrisch gereedschap, ventilatorbladen, zuurbestendige pompwaaiers, tandwielen, nokkenassen, enz. produceren.
Prestaties
Vormkrimp
De krimp van fenolhars bij het vormen wordt door veel factoren bepaald, zoals de samenstelling van de hars, het type vulstof, het vochtgehalte, de vormomstandigheden, enz.
| Filler | Krimp% |
| glasvezel | 0.05 0.2 ~ |
| Asbest+Mica | 0.2 0.4 ~ |
| asbest | 0.3 0.5 ~ |
| Houtpoeder + asbest | 0.5 0.6 ~ |
| Houtmeel, papierresten, lapjes stof | 0.6 0.8 ~ |
| synthetische stof | 1 1.4 ~ |
Hittebestendig
Vanuit een praktisch oogpunt zijn de gebruikstemperaturen van fenolische kunststoffen met verschillende vulstoffen: 160°C voor anorganische vulstoffen; 140°C voor organische vulstoffen; de hoogste gebruikstemperaturen voor glasvezel- en asbestvulstoffen zijn 170~180°C.
Analyse van de huidige situatie
Vanwege de uitstekende hittebestendigheid en goede kostenprestatie heeft fenolisch plastic nog steeds voordelen die andere algemene kunststoffen niet kunnen evenaren. Omdat China een belangrijke producent van elektronische en elektrische producten en kookgerei in de wereld is geworden, worden er elk jaar grote aantallen producten geëxporteerd, wat de snelle groei van de productie van fenolisch plastic heeft aangewakkerd. Het productievolume van fenolisch plastic in China behoort tot de top ter wereld en de binnenlandse marktconsumptie is goed voor de helft van de wereldmarkt.
Er zijn meer dan 40 fabrikanten van fenolharspoeder in China. De belangrijkste bedrijven met een grote productie en uitgebreidere productspecificaties zijn onder andere Shanghai Eurasian Synthetic Materials Company, Shanghai Shuangshu Plastic Factory en Wenzhou South China Chemical Company. Er zijn bijna 10,000 afnemers van diverse soorten fenolharsproducten , voornamelijk actief in de sectoren printplaten en hittebestendige accessoires voor diverse elektronische en elektrische producten, handgrepen voor kookgerei, remblokken en hittebestendige kunststofaccessoires voor auto's, glasvezelproducten en andere gebieden. Volgens de statistieken van de National Phenolic Resin and Plastics Industry Collaboration Group bedroeg de Chinese productie van fenolhars in 2001 180,000 ton, waarvan 30% spuitgietkunststoffen waren. De productie van fenolhars in 2002 was nagenoeg gelijk aan die van 2001. In 2002 werd 27,872 ton fenolhars en -kunststoffen geëxporteerd, een stijging van 42% ten opzichte van het voorgaande jaar; 94,464 ton werd geïmporteerd, een stijging van 18.8% ten opzichte van het voorgaande jaar. De Chinese marktconsumptie van fenolhars bedroeg in 2002 ongeveer 250,000 ton, met een groeipercentage van 3%.
Met de economische ontwikkeling worden er voortdurend veel nieuwe toepassingsgebieden van fenolharsen en kunststoffen ontwikkeld. Experimenten hebben aangetoond dat fenolhars- en kunststofproducten niet alleen een goede hittebestendigheid en vlamvertragende eigenschappen hebben, maar ook minder giftige rook produceren na verbranding. De belangrijkste doodsoorzaak bij stadsbranden is de giftige rook die ontstaat door het verbranden van chemische bouwmaterialen in gebouwen. Met de toenemende ontwikkeling van tunnelverkeer en het toenemende aantal hoogbouw, zijn fenolkunststoffen bijzonder geschikt voor toepassingen met strenge brandveiligheidseisen. Kunststofproducten in stedelijke metrovoertuigen en hoogbouwmaterialen maken steeds vaker gebruik van verschillende soorten fenolkunststofcomposietmaterialen.
Hoewel fenolische kunststoffen een slechte slagvastheid hebben, heeft de zich voortdurend ontwikkelende verbeteringsmodificatietechnologie dit defect verbeterd. Volgens de laatste onderzoeksresultaten van wetenschappelijke onderzoeksinstituten kan modificatie met nitrilrubber de slagvastheid van fenolische kunststoffen aanzienlijk verbeteren. Wanneer de hoeveelheid nitrilrubber slechts 2% is, kan de slagvastheid van fenolisch plastic met 100% worden verhoogd. Naarmate de hoeveelheid nitrilrubber toeneemt, neemt de slagvastheid van fenolische kunststoffen verder toe, terwijl het verwekingspunt toeneemt en de geltijd korter wordt.
De huidige moeilijkheid waarmee de fenolhars- en kunststofindustrieën worden geconfronteerd, is de krappe aanvoer van grondstof fenol en de scherpe prijsstijgingen. De prijs van fenol is gestegen van 6,500 yuan (tonprijs, dezelfde hieronder) een maand geleden tot ongeveer 9,000 yuan. Dit komt vooral doordat de fenolproductie in China slechts aan 50% van de vraag kan voldoen en import een groot deel uitmaakt. China heeft antidumpingmaatregelen geïmplementeerd op geïmporteerd fenol, waardoor de import zal afnemen en de prijs van fenol sterk zal stijgen. Op 18 juli 2012, tijdens de conferentie over fenolhars en kunststofindustrieën in Chun'an, Zhejiang, waren de deelnemende bedrijven unaniem van mening dat productie tegen de huidige fenolprijs van 2013 tot verliezen in de hele sector zou leiden.
Experimenteel deel
Experimentele grondstoffen
Thermoplastische fenolhars (novolak): merknummer 2123,
Thermohardende fenolhars (resol): merknummer 2124,
Gehakte alkalivrije glasvezel: lengte, 1~6mm, diameter, 1~3μm, geproduceerd door Zhejiang Jushi Group,
Andere additieven zijn industriële producten.
Injectie-kunststofformule
| Samenstelling: | Verhouding/% (massa) |
| Thermoplastische fenolhars | 5 15 ~ |
| Thermohardende fenolhars | 25 35 ~ |
| Samengesteld uithardingsmiddel | 2 5 ~ |
| Glasvezel | 40 50 ~ |
| Mineraal poeder | 5 15 ~ |
| Andere toevoegingen | 2 5 ~ |
Karakterisering van de prestaties van injectiekunststof
1. Hoge uitstraling en thermische stabiliteit
Het testmonster (120×15×10mm) werd 200 uur in een oven geplaatst op 3°C, daarna werd de temperatuur verhoogd tot 250°C, 1 uur aangehouden, de temperatuur werd verder verhoogd tot 300°C, 2 uur aangehouden, en de temperatuur werd verder verhoogd tot 370°C gedurende 1 uur., neem het monster eruit en bekijk het oppervlak van het monster. Als er geen blaasvorming, scheuren of buigvervorming is, betekent dit dat het monster de uiterlijke thermische stabiliteitstest binnen deze temperatuurtijd heeft doorstaan, en vice versa.
2. De mechanische eigenschappen, thermische eigenschappen en elektrische eigenschappen van spuitgegoten producten worden getest volgens de Chinese norm GB1404-95 voor fenolische vormmassa's.
