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PF材料介绍及参..
PF材料介绍及参数
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PF材料即酚醛树脂,是一种由酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得的聚合物,是三大合成热固性树脂之一。以下是关于PF材料的具体介绍:

·合成方法

热固性酚醛树脂的合成:一般采用碱性催化剂,甲醛与苯酚的比值通常在1到3的范围区间内。先发生加成反应,甲醛与苯酚加成生成多羟甲基苯酚,然后各种羟甲基酚之间再发生缩聚反应,生成含有羟甲基的热固性酚醛树脂。

热塑性酚醛树脂的合成:是过量苯酚与甲醛在酸性条件下反应制得。酸使甲醛形成羟甲基正离子,然后羟甲基正离子进攻苯酚,发生亲电反应,生成邻、对位羟甲基酚,羟甲基酚不稳定,在酸性作用下脱水生成羟苄基正离子,再与苯酚反应,两个酚通过亚甲基桥连在一起,生成二酚基甲烷,二酚基甲烷继续与甲醛反应,使缩聚产物的分子链进一步增长,最终得到线性的酚醛树脂。

·性能特点

良好的耐热性:固化后依靠其芳香环结构和高交联密度的特点而具有优良的耐热性,在200℃时耐热性能良好,经180℃高温长期使用后,仍能保持其结构的完整性及尺寸稳定性。

高残碳率:超过300℃时,酚醛树脂会发生分解,逐步炭化,形成残渣,其残留量高达60%。在800-2500℃的温度下,酚醛树脂在材料的表面上生成了一层炭化物。

低烟低毒:主要由碳、氧、氢组成,燃烧产物的毒性较小。在燃烧过程中容易形成高碳泡沫结构,具有良好的隔热效果,可以防止其内部燃烧。

优异的粘结性:大分子结构中含有大量极性基,而极性的强化能促进其渗透和粘附。将酚醛树脂复合体材料制成成品后,将其转化为交联网结构并进行固化,从而确保了胶接界面的稳定性和持久性。

良好的化学稳定性:对水,弱酸,弱碱有很好的稳定性。遇强酸则会分解,遇强碱则会产生腐蚀。经交联后的酚醛树脂能够抵抗许多化学成分的分解,如汽油,乙二醇,以及各种各样的烃类。

·缺点

质脆:本身易碎,冲击强度差,韧性不足,在受到外力冲击时容易断裂或破损。

颜色受限:未改性的酚醛树脂通常为琥珀色玻璃态,颜色相对单一,在一些对外观颜色有特殊要求的应用中可能受到限制。

加工难度较大:由于其热固性的特点,一旦固化成型后就难以再进行二次加工或变形,且成型过程中对工艺条件要求较高。

·应用领域

电子电器领域:具有优异的电绝缘性能、耐热性和耐水性,被广泛用于制造开关、插座、继电器、变压器等电气绝缘部件。

汽车工业:可用于制造刹车片、离合器片、发动机零部件、内饰材料等。例如,酚醛树脂基复合材料用于汽车刹车片,能提供良好的制动性能和耐磨性。

航空航天领域:其高耐热性、高残碳率和低烟低毒等特性,使其成为航空航天飞行器中耐热和耐烧蚀材料的重要选择,如用于制造火箭发动机的喷管、导弹的弹头罩等。

建筑行业:酚醛树脂泡沫具有良好的耐火性、隔热性能,可作为建筑外墙保温、隔热材料。此外,酚醛树脂还可用于制造层压板,用于家具、建筑装饰等领域。

涂料和胶粘剂领域:水性酚醛树脂具有低挥发性有机化合物排放的优势,符合现代环保要求,可作为建筑涂料和工业涂料中的重要成分。同时,酚醛树脂也是一种重要的胶粘剂,可用于木材、金属、陶瓷等材料的粘接。

·PF注塑参数

酚醛树脂(PF)注塑是一个较为复杂的过程,以下是一些关键的注塑参数:

温度参数

1.料筒温度

一般情况下,料筒前段温度设置在70 - 95℃。这是因为酚醛树脂在这个温度范围可以保持较好的流动性,便于注射。如果温度过高,会导致树脂提前固化,影响注塑过程;温度过低则流动性差,可能无法顺利填充模具型腔。

料筒中段温度通常在75 - 100℃,这个温度区间有助于进一步均匀加热树脂,使树脂分子链更加舒展,有利于后续的注射成型。

料筒后段温度可以在60 - 80℃左右,主要是对原料进行初步加热,使其软化,为后续在前段和中段的充分加热做准备。

2.模具温度

模具温度一般控制在160 - 190℃。较高的模具温度对于酚醛树脂的固化过程非常重要,因为酚醛树脂是热固性材料,合适的模具温度能保证树脂在模具内充分固化,形成具有良好性能的制品。如果模具温度过低,制品可能会出现固化不完全、表面质量差、尺寸不稳定等问题。

压力参数

1.注射压力

注射压力通常在80 - 140MPa之间。酚醛树脂的粘度相对较高,需要一定的注射压力来推动其在模具型腔内流动,填充型腔各个部分。具体的注射压力要根据制品的形状、尺寸和复杂程度进行调整。例如,对于薄壁、复杂结构的制品,需要较高的注射压力来确保树脂能够顺利填充;而对于厚壁、简单形状的制品,可以适当降低注射压力。

2.保压压力

保压压力一般在40 - 80MPa左右。保压阶段对于防止制品出现缩痕、尺寸不稳定等问题非常关键。在这个阶段,通过施加一定的压力,使树脂在冷却固化过程中能够持续补充到型腔中,以补偿树脂收缩。保压时间通常在10 - 30秒,具体时间也需要根据制品的尺寸和形状等因素确定。

时间参数 

1.注射时间

注射时间一般在3 - 10秒。注射时间要根据注射压力、制品的体积和模具的浇口尺寸等因素来确定。注射速度不能过快,否则容易产生喷射、飞边等缺陷;但也不能过慢,否则树脂在料筒中停留时间过长,可能会提前固化。

2.固化时间

固化时间取决于模具温度、制品厚度等因素。一般来说,酚醛树脂制品的固化时间在30 - 90秒之间。较厚的制品需要更长的固化时间,以确保树脂在整个厚度方向上都能充分固化。固化时间不足会导致制品性能下降,如强度不够、容易变形等。

其他参数

1.螺杆转速

螺杆转速通常在30 - 60转/分钟。适当的螺杆转速可以使树脂在料筒内均匀受热和混合,但转速过高可能会导致树脂温度过高,提前固化,或者产生过多的剪切热,影响树脂的性能。

2.背压

压一般设置在0.3 - 0.8MPa。合适的背压有助于提高树脂的塑化质量,使树脂在料筒内更好地混合和均化,但背压过高会增加树脂的内应力,对制品质量产生不利影响。

品邦新材料研究院