⑴ 酚醛樹脂怎樣發泡
1 前言
酚醛泡沫是由酚醛樹脂通過發泡而得到的一種泡沫塑料。與早期占市場主導地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比,在阻燃方面它具有特殊的優良勝能。其重量輕,剛性大,尺寸穩定性好,耐化學腐蝕,耐熱性好,難燃,自熄,低煙霧,耐火焰穿透,遇火無灑落物,價格低廉,是電器、儀表、建築、石油化工等行業較為理想的絕緣隔熱保溫材料,因而受到人們的廣泛重視。目前,酚醛泡沫已成為泡沫塑料中發展最快的品種之一。消費量不斷增長,應用范圍不斷擴大,國內外研究和開發都相當活躍。然而,酚醛泡沫最大的弱點是脆性大,開孔率高,因此提高它的韌性是改善酚醛泡沫性能的關鍵技術。本文主要就酚醛泡沫的制備中所用發泡助劑、發泡機理和泡沫增韌的新進展作一介紹。
2 發泡助劑
2.1 催化劑/固化劑
酚醛泡沫一般是在室溫或低熱條件下制備,因此需以酸作催化劑。當酸作催化劑時,酸能加速樹脂分子間的縮聚反應,反應放出的熱量促使發泡劑急劇氣化,而使乳化樹脂膨起,同時樹脂固化。反應的催化劑也是樹脂的固化劑。在環境溫度下固化劑的類型和數量對獲得優質泡沫是極其重要的。固化劑的選擇應使聚合物的固化速度與發泡速度匹配。因此,要求所用的固化劑能夠使固化速度在很寬的范圍內變化,固化反應本身又能在比較低的溫度下進行。
固化劑分無機酸和有機酸,無機酸如硫酸、鹽酸、磷酸等。有機酸有草酸、已二酸、苯硝酸、酚硝酸、甲苯磺酸,苯磺酸,石油磺酸等。無機酸價格低,但固化速度太快,對金屬有很強的腐蝕作用,因此防腐成為酚醛泡沫使用中的一大難題。研究表明,可利用甲醇、乙醇、丙醇等稀釋無機酸達到緩蝕,也可加入抗腐蝕劑如氧化鈣、氧化鐵、碳酸鈣、無水硼砂、鹼金屬和鹼土金屬碳酸鹽及鋅、鋁等。有人已考慮用鹼中和劑來處理泡沫,但這種方法的有效性尚末得到證實。有關這方面的研究還在進行中。文獻曾報導,使用酸性的萘磺酸酚醛既起催化作用又參與酚醛的縮合反應,降低了酸的滲透性,對金屬的腐蝕性也就很小。文獻中還提到其它降低泡沫材料腐蝕性方法,如以鹽酸作固化劑時首先用真空法除去成型產品中易揮發物,再用NH3除去殘存的酸或在80-130℃條件下熱處理,或在樹脂配方添加中和劑等,這些方法使生產工藝復雜化,並增加成本。
現在採用芳族磺酸為基礎的固化劑很普遍。這是因為它腐蝕性小,並具有增塑作用。還有將有機酸和無機酸混合使用。為保證分散均勻,使用時應將固態有機磺酸配成高濃度的水溶液,一般溶液的濃度在40-65%為宜。
2.2 發泡劑
發泡劑是塑料發泡成型中發泡動力的來源塑料發泡方法一般分為機械發泡、物理發泡和化學發泡。機械發泡是藉助於機械的強烈攪拌,使氣體均勻地混入樹脂中形成氣泡。物理發泡則是藉助於溶解在樹脂中的發泡劑物理狀態的改變,形成大量的氣泡。以上兩種發泡完全是物理過程,沒有發生任何化學變化。化學發泡是發泡過程中使化學發泡劑發生化學變化,從而分解並產生大量氣體,使發泡過程進行。發泡劑的種類和用量對發泡效果具有重要影響。它直接影響泡沫密度,進而影響到產物的物理、機搬勝能。此外,使用發泡劑使泡沫具有大量球狀微孔,泡沫耐燃性及韌性提高。
根據酚醛樹脂發泡反應機理,大多數以物理發泡方法進行。物理發泡劑分惰性氣體和低沸點液體兩類。酚醛泡沫常用的發泡劑為各種沸點在30-60℃之間的揮發性液體,如氟利昂、氯化烴、正戊烷等。現在的科研和工廠生產中使用的發泡劑絕大多數仍然是氟氯烴化合物,其中以氟利昂一11與氟利昂-21的1:4(mol)混和物使用最廣泛。氟氯烴發泡劑效果非常好,但氟氯烴會破壞大氣的臭氧層,所以已限制使用且開始選擇代用品。在近期的專利中為減少對大氣臭氧層的危害,選擇了危害小的氟氯烴,如 CF32CF2CHC12、HCF2CF2CEt,被稱為不耗臭氧的發泡劑。還有人採用減少氟化物發泡劑的使用量,加入部分代用品,如 F-11和戊烷混合使用。在新的代用品中最有前途的當屬惰性氣體發泡劑二氧化碳、氮氣等。它們無毒、無污染,臭氧消耗系數(ODP)為零,溫室效應系數(GwP)很小,不燃,價廉易得,是氟利昂替代品研究的熱點,但難度較高。可喜的是有文獻報道,日本的Asahi化工公司的研究者用CO2代替氟氯烴作生產酚醛泡沫材料的發泡劑,效果良好。它們由酚醛共聚樹脂(含有羥甲基脲)與發泡劑CO2及催化劑混合物製得的酚醒泡沫材料。其密閉氣孔含量為96.0%,氣孔直徑為190μm,熱導率(JISA1412)為0.0231Kcal/m.h.℃,C O2含量為5.2%,脆度(JIS A9511)為11%。氯化烴中以二氯甲烷最常用,其化學性質較為穩定、發氣量也高於氟氯烴,故近年已有許多廠家用之代替氟氯烴或二者並用。在塑料發泡工業中有選用低沸點脂肪族烷烴G4-G7混合物如正戊烷作為發泡劑,但其效果不理想,還有易燃的危險。有時通過幾種發泡劑並用的辦法來解決發泡劑汽化溫度與樹脂固化反應速度相匹配的問題,這樣發泡劑在汽化時,樹脂已具有了適當的粘度,從而有利於泡孔結構的形成和穩定。
化學發泡劑也有應用,如發泡劑H(N,N一二亞硝基五次甲基四胺),它遇酸會強烈分解,釋放出氮氣,從而使樹脂發泡。
2.3 表面活性劑
表面活性劑的分子中含有親水結構和疏水結構,具有界面走向和降低液體樹脂的表面張力的作用,使泡沫塑料中親水性和疏水性相差很大的原料乳化成為均勻體系,各組分充分接觸,使各種反應能較平衡地進行。表面活性劑的用量雖小,只為樹脂的2-6%,但它對發泡工藝和產品性能影響很大。它可以保證發泡過程中各組份充分混合均勻,形成均勻微細多泡孔結構和穩定的閉孔率,還可以加快反應過程,縮短固化時間,對泡沫製品的抗壓強度,泡孔尺寸等均有較大的影響。
泡沫塑料發泡成型通常分三個階段。第一階段是在發泡基體的熔體或液體中形成大量均勻細密的氣泡核,然後再膨脹成具有要求泡體結構的泡體,最後通過加熱,固化定型,得到泡沫塑料製品。發泡第一階段是要製得以發泡劑為分散相、樹脂為連續相的乳狀液,在樹脂中形成大量分布均勻、粒徑微小的發泡劑液滴(氣泡核)。如單純以高速攪拌將發泡劑分散到樹脂中,這種分散體系極不穩定,容易破壞。表面活性劑能降低界面張力,使分散體系在熱力學上穩定。這時表面活性劑起到了乳化劑或勻泡劑的作用。當在高速攪拌下,往酚醛樹脂與發泡劑的乳狀液中加入固化劑時,酚醛發泡成型進入了第二階段。在固化劑作用下甲階樹脂發生縮合反應,轉化為乙階樹脂階段,最後固化為丙階樹脂,同時樹脂縮合釋放出的大量反應熱使發泡劑液滴氣化,發泡料在變稠的同時,體積迅速增大,原先的乳狀液已轉變成泡沫,此泡沫是不穩定的,已形成的氣泡可以繼續膨脹,也可能合並、塌陷或破裂。在酚醛泡沫沒有固化定型前表面活性劑起著穩定泡沫的作用。
酚醛泡沫塑料各組分之間的相容性較差,所以選用表面活性劑更要考慮其乳化性能。良好的乳化性能可以提高各組分混合的均勻程度,有利於形成均勻微細的泡孔結構,而且可以加快反應過程,縮短固化時間。此外表面活性劑還必須對固化劑的強酸性保持穩定。盡管能用於酚醛泡沫塑料的表面活性劑種類很多,但非離子型表面活性劑效果最好,較常用的有①脂肪醇聚氧乙烯、聚氧丙烯醚類;②烷基酚聚氧乙烯醚類,如壬基酚與環氧乙烷的加成物;③聚硅氧烷、聚氧乙烯、聚氧丙烯的嵌段共聚物,這類表面活性劑不僅有良好的泡沫穩定性能,而且有極強的乳化作用。
近年來也有研究者採用多種表面活性劑混合物來得到具有特定性能的泡沫,如池田義宏等用硅酮與十二烷基苯磺酸鈉混合的表面活性劑製成高吸水性泡沫。
3 泡沫增韌研究
酚醛樹脂結構上的薄弱環節是酚羥基和亞甲基易氧化。其泡沫延伸率低,質脆,硬度大,不耐彎曲。這大大限制了酚醛泡沫的應用,所以對泡沫的增韌是十分必要的。酚醛泡沫的增韌,可以通過以下幾種途徑實現:①在體系加入外增韌劑,通過共混的方式達到增韌的目的;②通過甲階酚醛樹脂與增韌劑的化學反應,達到增韌的目的;③用部分帶有韌性鏈的改性苯酚代替苯酚合成樹脂。
3.1 加入外增韌劑
這一改性方式要求樹脂和增韌體系須具有一定的混溶性,才能改善其脆性,提高韌性和抗壓性能,可根據溶解度參數δ預測有機化合物之間的混溶性。這種改性方式的實施一般是按如下步驟進行。首先合成普通的甲階酚醛樹脂,然後在體系內加入改性劑,脫水,發泡。這類改性劑常用的有三類。
第一類是橡膠彈性體改性劑。橡膠增韌酚醛樹脂屬物理摻混改性,但由於彈性體通常帶有活性的端基(如羧基、羥基等)和雙鍵,能與甲階酚醛樹脂中的羥甲基發生不同程度的接校或嵌段共聚反應。在樹脂固化及發泡過程中這些橡膠類彈性體段一般能從基體中析出,在物理上形成海島兩相結構。這種橡膠增韌的熱固性樹脂及泡沫的斷裂韌性比起未增韌的樹脂及泡沫有較大幅度的提高。常用的橡膠有丁腈、丁苯、天然橡膠和端羧基丁腈橡膠及其他含有活性基團的橡膠。增韌的效果還與共混比例等有關,橡膠量太少達不到效果,但若橡膠含量較高,影響耐熱性,同時也會影響酚醛橡膠間的相容性。橡膠的加入量一般宜控制在5-20%之間。
第二類是熱塑性樹脂。用於酚醛泡沫改性的有聚乙烯醇,聚乙二醇等。聚乙烯醇分子中的羥基有可能與酚醛縮聚物中的羥甲基發生化學反應,形成接枝共聚物。聚乙烯醇改性酚醛樹脂可提高泡沫的壓縮強度。據文獻報道,泡沫壓縮強度與聚乙烯醇的加入量有關。加入聚乙烯醇的量太少,壓縮強度提高不明顯;加入過多量的聚乙烯醇會導致粘鍋,使反應難以繼續進行。聚乙烯醇的加入量為苯酚重量的l.5-3%較為合適。
聚乙二醇也是酚醛樹脂有效的增韌劑。聚乙二醇中的一OH可能與樹脂中的一OH結合,但在鹼性條件下反應較困難。聚乙二醇中的一OH與樹脂中的一OH也可能形成部分氫鍵,使樹脂中導入長的柔性醚鏈,從而起到增韌的效果。葛東彪等人用不同分子量的聚乙二醇系列來增韌泡沫,發現改性效果隨著聚乙二醇分子量的增大而增大,分子量為1000時達到峰值,而後隨著聚乙二醇分子量的增大減小。所給出的結論是:先隨著分子量的增大,酚醛樹脂中導入的聚醚柔性鏈比較長,有利於拉伸強度和斷裂伸長率增大;但聚乙二醇分子量大於1000時,由於加人聚乙二醇的質量是一定的,其分子鏈兩端羥基所佔的比例相對減小,使得羥基和酚醛樹脂的羥甲基反應的機率減小,影響了聚乙二醇的改性效果。分子量適中的聚乙二醇1000和800改性的泡沫韌性最好。
聚乙二醇增韌改性的酚醛泡沫與純酚醛泡沫相比,不僅尺寸穩定性好、壓縮強度高、表觀密度適中,而且泡孔閉孔率較高、大小均勻、緻密,且易加工切割,斷面無或少碎屑。此外氯化聚乙烯(CPE)、聚氯乙烯(PVC)增韌樹脂及泡沫也有報道。
第三類是小分子物質如乙二醇。乙二醇增韌泡沫是合成酚醛樹脂後,按一定比例加入乙二醇混合均勻,依次加入穩定劑、發泡劑、均泡劑,攪拌均勻,然後加入固化劑,劇烈攪拌,迅速倒入准備好的模具中團模發泡,待其固化完全後脫模即可。
有人根據純酚醛泡沫與乙二醇改性酚醛泡沫(乙二醇含量為苯酚量15%)的紅外光譜圖的差別,推測乙二醇可能在酸催化作用下,部分或全部生成了甘油醇類的衍生物,參與了主反應。乙二醇的加入能在一定程度上改善酚醛泡沫的性能,提高其壓縮強度,改善其脆性,而又不太多地損失其阻燃性,最佳用量為10-15份/100份樹脂。此時其氧指數為37-38,壓縮強度為0.40MPa,密度為0.059g/cm3,如表1所示。
表1 泡沫性能與乙二醇加入量
A B C D E F
乙二醇/w% 25 20 15 10 5 0
密度/g.cm-3 0.064 0.06 0.059 0.058 0.056 0.062
壓縮強度/MPa 0.30 0.35 0.40 0.37 0.38 0.31
氧指數 35 37 37 38 38 40
添加短切玻纖也是外增韌的一種方法。短切玻纖屬於無機材料,常溫下無色、無味、無毒,易與酚醛樹脂混勻。短切玻纖經用偶聯劑處理後,與酚醛樹脂共混,然後發泡製成酚醛泡沫塑料。短切玻纖含量對改性酚醛泡沫塑料主要性能的影響見表2。
表2 短切破纖含量與酚醛泡沫性能
短切玻纖/w% 0 3 4 5 6 8 10
容重/kg.cm-3 60 60 60 60 62 68 80
脆性質量損失/% 40.0 28.0 25.0 22.0 21.0 17.7 15.0
氧指數 45 45 46 48 48 50 50
壓縮強度/MPa 0.20 0.25 0.26 0.28 0.31 0.39 0.43
由表2可知,隨著短切玻纖含量的增加,酚醛泡沫塑料的壓縮強度明顯提高,容重增加,脆性降低,氧指數升高,但共混物的粘度隨著短切玻纖含量的增加而升高,使發泡工藝難以控制,因此短切玻纖的含量一般控制在10%以下。文獻也報道了鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲苯酯等有機物質用於泡沫增韌。
3.2 化學增韌甲階酚醒樹脂
化學增韌改性方法是在合成甲階樹脂時加入改性劑,通過酚羥基和羥甲基的化學反應接枝上柔性鏈,從而得到內增韌的改性甲階樹脂,這種改性方法較共混方法的效果要好。
聚氨酯改性酚醛泡沫是一種很好的化學增韌方法,在日本、美國已進行了系列研究,取得了較好的成果。從採用的方法看有如下2種方式:①以糠醇樹脂、芳胺多元醇等作為聚氨酯組分中的多羥基化合物,將酚醛樹脂、多異氰酸酯(MDI、PAPI)和上述各種多元醇混合,加入發泡劑等助劑進行復合發泡。②聚醚、聚酯多元醇和異氰酸酯合成末端為一NCO基團的預聚體,再與酚醛樹脂、發泡助劑混合,進行復合發泡。
在聚氨酯改性酚醛泡沫制備過程中,無論採用何種改性方法,其反應機理是一致的。主要有兩種反應發生,①異氰酸酯基團和組分中的多羥基化合物的羥基進行交聯或擴鏈反應;②異氰酸酯基團和甲階酚醛樹脂中的羥甲基進行交聯反應。兩種反應的結果是在酚醛剛性分子結構中引入了柔韌性鏈段,從根本上改變了酚醛樹脂的剛性分子結構,從而提高了泡沫製品的韌性,降低了脆性;同時引入了聚氨酯的特性,如提高閉孔率,降低吸水性,加快固化反應速度,成型快,也提高了製品的強度。
以TDI與分子量為1000的聚乙二醇反應,合成帶有一NCO基團的預聚體改性酚醛泡沫,其性能如表3所示。
表3 TDI改性聚乙二醇增韌酚醛泡沫性能
壓縮強度/MPa 密度/kg.cm-3 吸水率/% 氧指數
0.288 0.1771 14.39 38.3
3.3 用部分帶有韌性鏈的改性苯酚代替苯酚合成樹脂
第三類改性方法是用含有與苯酚相類似官能團的韌性物質部分代替苯酚與甲醛縮合,從而達到增韌的目的。有文獻報道用間苯二酚、鄰甲酚、對甲酚、對苯二酚等改性。加入量控制在0.2-10%,可降低泡沫脆性,提高製品的強度和韌性。烷基酚和腰果殼油改性也都有報道。腰果殼油主要結構是在苯酚的間位上帶一個15個碳的單烯或雙烯烴長鏈,因此腰果殼油既有酚類化合物的特徵,又有脂肪族化合物的柔性,用其改性酚醛泡沫,韌性有明顯改善。
用桐油和亞麻油改性苯酚也有人嘗試,桐油中的共軛三烯在酸催化下與苯酚發生陽離子烷基化反應,其中殘留的雙鍵由於空阻效應,參加反應的機率很小。反應產物在鹼催化下進一步與甲醛反應,生成了桐油改性甲階酚醛樹脂。亞麻油是十八碳三烯酸甘油脂,其分子結構中都有三個雙鍵。在催化劑的作用下,苯酚的鄰、對位上的碳原子在亞麻油的雙鍵上發生烷基化反應,合成改性酚,然後改性酚與甲醛共聚,柔順的烷基鏈將脆性的酚醛分子鏈連結起未,有效地改善了酚醛泡沫脆性。桐油改性苯酚如圖所示。
4 結束語
近幾年來,國內外對酚醛泡沫原材料、發泡技術、工藝過程都進行了大量研究工作。泡沫制備工藝日臻完善,並已進入了工業化生產階段。隨著人們對材料耐火性及難燃性要求越來越高,泡沫改性研究的不斷深入和泡沫韌性不斷的提高,酚醛泡沫塑料的應用將更加廣泛。
⑵ 塑料的主要成型加工方法有哪些
塑料的加工是一個復雜的過程,大體分來主要有以下幾種加工方式:
預壓為改善製品質量和提高模塑效率等,將粉料或纖維狀模塑料預先壓成一定形狀的操作。
預熱為改善模塑料的加工性能和縮短成型周期等,把模塑料在成型前先行加熱的操作。
模壓在模具內加入所需量的塑料,閉模、排氣,在模塑溫度和壓力下保持一段時間,然後脫模清模的操作。
壓縮模塑用的主要設備是壓機和塑模。壓機用得最多的是自給式液壓機,噸位從幾十噸至幾百噸不等。有下壓式壓機和上壓式壓機。用於壓縮模塑的模具稱為壓制模具,分為三類;溢料式模具、半溢料式模具不溢式模具。
壓縮模塑的主要優點是可模壓較大平面的製品和能大量生產,其缺點是生產周期長,效率低。
2.層壓成型。用或不用粘結劑,借加熱、加壓把相同或不相同材料的兩層或多層結合為整體的方法。
層壓成型常用層壓機操作,這種壓機的動壓板和定壓板之間裝有多層可浮動熱壓板。
層壓成型常用的增強材料有棉布、玻璃布、紙張、石棉布等,樹脂有酚醛、環氧、不飽和聚酯以及某些熱塑性樹脂。
3.冷壓模塑。冷壓模塑又叫冷壓燒結成型,和普通壓縮模塑的不同點是在常溫下使物料加壓模塑。脫模後的模塑品可再行加熱或藉助化學作用使其固化。該法多用於聚四氟乙烯的成型,也用於某些耐高溫塑料(如聚醯亞胺等)。一般工藝過程為制坯-燒結-冷卻三個步驟。
4.傳遞模塑。傳遞模塑是熱固性塑料的一種成型方式,模塑時先將模塑料在加熱室加熱軟化,然後壓入巳被加熱的模腔內固化成型。傳遞模塑按設備不同有工種形式:①活板式;②罐式;③柱塞式。
傳遞模塑對塑料的要求是:在未達到固化溫度前,塑料應具有較大的流動性,達到固化溫度後,又須具有較快的固化速率。能符合這種要求的有酚醛、三聚氰胺甲醛和環氧樹脂等。
傳遞模塑具有以下優點:①製品廢邊少,可減少後加工量;②能模塑帶有精細或易碎嵌件和穿孔的製品,並且能保持嵌件和孔眼位置的正確;③製品性能均勻,尺寸准確,質量高;④模具的磨損較小。缺點是:⑤模具的製造成本較壓縮模高;⑥塑料損耗大;⑦纖維增強塑料因纖維定向而產生各向異性;⑧圍繞在嵌件四周的塑料,有時會因熔按不牢而使製品的強度降低。
5.低壓成型。使用成型壓力等於或低於1.4兆帕的摸壓或層壓方法。
低壓成型方法用於製造增強塑料製品。增強材料如玻璃纖維、紡織物、石棉、紙、碳纖維等。常用的樹脂絕大多數是熱固性的,如酚醛、環氧、氨基、不飽和聚酯、有機硅等樹脂。
低壓成型包括袋壓法、噴射法。
(1)袋壓成型。藉助彈性袋(或其它彈性隔膜)接受流體壓力而使介於剛性模和彈性袋之間的增強塑料均勻受壓而成為製件的一種方法。按造成流體壓力的方法不同,一般可分為加壓袋成型、真空袋壓成型和熱壓釜成型等。
(2)噴射成型。成型增強塑料製品時,用噴槍將短切纖維和樹脂等同時噴在模具上積層並固化為製品的方法。
6.擠出成型。擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑,它是在擠出機中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態連續通過口模成型的方法。
擠出法主要用於熱塑性塑料的成型,也可用於某些熱固性塑料。擠出的製品都是連續的型材,如管、棒、絲、板、薄膜、電線電纜包覆層等。此外,還可用於塑料的混合、塑化造粒、著色、摻合等。
擠出成型機由擠出裝置、傳動機構和加熱、冷卻系統等主要部分組成。擠出機有螺桿式(單螺桿和多螺桿)和柱塞式兩種類型。前者的擠出工藝是連續式,後者是間歇式。
單螺桿擠出機的基本結構主要包括傳動裝置、加料裝置、料筒、螺桿、機頭和口模等部分。
擠出機的輔助設備有物料的前處理設備(如物料輸送與乾燥)、擠出物處理設備(定型、冷卻、牽引、切料或輥卷)和生產條件控制設備等三大類。
7.擠拉成型。擠拉成型是熱固性纖維增強塑料的成型方法之一。用於生產斷面形狀固定不變,長度不受限制的型材。成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續纖維經加熱模拉出,然後再通過加熱室使樹脂進一步固化而制備具有單向高強度連續增強塑料型材。
通常用於擠拉成型的樹脂有不飽和聚酯、環氧和有機硅三種。其中不飽和聚酯樹脂用得最多。
擠拉成型機通常由纖維排布裝置、樹脂槽、預成型裝置、口模及加熱裝置、牽引裝置和切割設備等組成.
8.注射成型。注射成型(注塑)是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱料筒中均勻塑化,而後由柱塞或移動螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法。
注射成型幾乎適用於所有的熱塑性塑料。近年來,注射成型也成功地用於成型某些熱固性塑料。注射成型的成型周期短(幾秒到幾分鍾),成型製品質量可由幾克到幾十千克,能一次成型外形復雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的模塑品。因此,該方法適應性強,生產效率高。
注射成型用的注射機分為柱塞式注射機和螺桿式注射機兩大類,由注射系統、鎖模系統和塑模三大部分組成;其成型方法可分為:
(1)排氣式注射成型。排氣式注射成型應用的排氣式注射機,在料筒中部設有排氣口,亦與真空系統相連接,當塑料塑化時,真空泵可將塑料中合有的水汽、單體、揮發性物質及空氣經排氣口抽走;原料不必預乾燥,從而提高生產效率,提高產品質量。特別適用於聚碳酸酯、尼龍、有機玻璃、纖維素等易吸濕的材料成型。
(2)流動注射成型。流動注射成型可用普通移動螺桿式注射機。即塑料經不斷塑化並擠入有一定溫度的模具型腔內,塑料充滿型腔後,螺桿停止轉動,借螺桿的推力使模內物料在壓力下保持適當時間,然後冷卻定型。流動注射成型克服了生產大型製品的設備限制,製件質量可超過注射機的最大注射量。其特點是塑化的物件不是貯存在料筒內,而是不斷擠入模具中,因此它是擠出和注射相結合的一種方法。
(3)共注射成型。共注射成型是採用具有兩個或兩個以上注射單元的注射機,將不同品種或不同色澤的塑料,同時或先後注入模具內的方法。用這種方法能生產多種色彩和(或)多種塑料的復合製品,有代表性的共注射成型是雙色注射和多色注射。
(4)無流道注射成型。模具中不設置分流道,而由注射機的延伸式噴嘴直接將熔融料分注到各個模腔中的成型方法。在注射過程中,流道內的塑料保持熔融流動狀態,在脫模時不與製品一同脫出,因此製件沒有流道殘留物。這種成型方法不僅節省原料,降低成本,而且減少工序,可以達到全自動生產。
(5)反應注射成型。反應注射成型的原理是將反應原材料經計量裝置計量後泵入混合頭,在混合頭中碰撞混合,然後高速注射到密閉的模具中,快速固化,脫模,取出製品。它適於加工聚氨酯、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂等一些熱固性塑料和彈性體。目前主要用於聚氨酯的加工。
(6)熱固性塑料的注射成型。粒狀或團狀熱固性塑料,在嚴格控制溫度的料筒內,通過螺桿的作用,塑化成粘塑狀態,在較高的注射壓力下,物料進入一定溫度范圍的模具內交聯固化。熱固性塑料注射成型除有物理狀態變化外,還有化學變化。因此與熱塑性塑料注射成型比,在成型設備及加工工藝上存在著很大的差別。熱固性塑料的注射成型應用最多的是酚醛塑料。
9.吹塑成型。借氣體壓力使閉合在模具中的熱型坯吹脹成為中空製品,或管型坯無模吹脹成管膜的一種方法。該方法主要用於各種包裝容器和管式膜的製造。凡是熔體指數為0.04~1.12的都是比較優良的中空吹塑材料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、熱塑性聚酯、聚碳酸酯、聚醯胺、醋酸纖維素和聚縮醛樹脂等,其中以聚乙烯應用得最多。
(1)注射吹塑成型。系用注射成型法先將塑料製成有底型坯,接著再將型坯移到吹塑模中吹製成中空製品。
(2)擠出吹塑成型。系用擠出法先將塑料製成有底型坯,接著再將型坯移到吹塑模中吹製成中空製品。
注射吹塑成型和擠出吹塑成型的不同之處是製造型坯的方法不同,吹塑過程基本上是相同的。
吹塑設備除注射機和擠出機外,主要是吹塑用的模具。吹塑模具通常由兩瓣合成,其中設有冷卻劑通道,分型面上小孔可插入充壓氣吹管。
(3)拉伸吹塑成型。拉伸吹塑成型是雙軸定向拉伸的一種吹塑成型,其方法是先將型還進行縱向拉伸,然後用壓縮空氣進行吹脹達到橫向拉伸。拉伸吹塑成型可使製品的透明性、沖擊強度、表面硬度和剛性有很大的提高,適用於聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。
拉伸吹塑成型包括:注射型坯定向拉伸吹塑,擠出型坯定向拉伸吹塑,多層定向拉伸吹塑,壓縮成型定向拉伸吹塑等。
(4)吹塑薄膜法。成型熱塑性薄膜的一種方法。系用擠出法先將塑料擠成管,而後藉助向管內吹入的空氣使其連續膨脹到一定尺寸的管式膜,冷卻後折疊卷繞成雙層平膜。
塑料薄膜可用許多方法製造,如吹塑、擠出、流延、壓延、澆鑄等,但以吹塑法應用最廣泛。
該方法適宜於聚乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺等薄膜的製造。
10.澆鑄。在不加壓或稍加壓的情況下,將液態單體、樹脂或其混合物注入模內並使其成為固態製品的方法。澆鑄法分為靜態澆鑄、嵌鑄、離心澆鑄、搪塑、旋轉鑄塑、滾塑和流延鑄塑等。
(1)靜態澆鑄。靜態澆鑄是澆鑄成型中較為簡便和使用較為廣泛的二種方法。這種方法常用液狀單體,部分聚合或縮聚的漿狀物、聚合物與單體的溶液,配入助劑(如引發劑、固化劑、促進劑等),或熱塑性樹脂熔體鑄入模腔而成型。
(2)嵌鑄。嵌鑄又稱封入成型,是將各種樣品、零件等包封到塑料中間的一種成型技術。即將被嵌物件置於模具中,注入單體、預聚物或聚合物等液體,然後使其聚合或固化(或硬化),脫模。這種技術已廣泛用於電子工業。用於這類成型工藝的塑料品種有腮甲醛、不飽和聚酯、有機玻璃和環氧樹脂等。
(3)離心澆鑄。離心澆鑄是利用離心力成型管狀或空心筒狀製品的方法。通過擠出機或專用漏斗將定量的液態樹脂或樹脂分散體注入旋轉並加熱的容器(即模具)中,使其繞單軸高速旋轉(每分鍾幾十轉到兩千轉),此時放入的物料即被離心力迫使分布在模具的近壁部位。在旋轉的同時,放入的物料發生固化,隨後視需要經過冷卻或後處理即能取得製品。在成型增強塑料製品時還可同時加入增強性的填料。
離心澆鑄通常用的都是熔體粘度較小、熱穩定性較好的熱塑性塑料,如聚醯胺、聚乙烯等。
(4)搪塑。搪塑是模塑中空製品的一種方法。模塑時將塑料糊倒人開口的中空模內,直至達到規定的容量。模具在裝料前或裝料後應進行加熱,以便使物料在模具內壁變成凝膠。當凝膠達到預定厚度時,倒出過量的液體物料,並再行加熱使之熔融,冷卻後即可自模具內剝出製品。搪塑用的塑料主要是聚氯乙烯。
(5)旋轉鑄塑。該法是將液態物料裝入密閉的模具中而使它以較低速度(每分鍾幾轉到幾十轉)繞單軸或多軸旋轉,這樣,物料即能借重力而分布在模具的內壁上,再通過加熱或冷卻達到固化或硬化後,即可從模具中取得製品。繞單軸旋轉的用於生產圓筒形製品,繞雙軸或靠振動運動的則用於生產密閉製品。
(6)滾塑(旋轉成型)。類似於旋轉鑄塑的一種成型方法,不同的是其所用的物料不是液體,而是燒結性乾粉料。其過程是把粉料裝入模具中而使它繞兩個互相垂直的軸旋轉、受熱並均勻地在模具內壁上熔結為一體,而後再經冷卻就能從模具中取得空心製品。
滾塑使用的有聚乙烯、改性聚苯乙烯、聚醯胺、聚碳酸酯和纖維素塑料等。
(7)流延鑄塑。製取薄膜的一種方法。製造時,先將液態樹脂或樹脂分散體流布在運行的載體(一般為金屬帶)上,隨後用適當方法將其固化(或硬化),最後即可從載體上剝取薄膜。
用於生產流延薄膜的塑料有:三乙酸纖維素、聚乙烯醇、氯乙烯和乙酸乙烯的共聚物等,此外某些工程塑料如聚碳酸酯等也可用來生產流延薄膜。
11.手糊成型。手糊成型又稱手工裱糊成型、接觸成型,是製造增強塑料製品的方法之一。該法是在塗好脫模劑的模具上,用手工一邊鋪設增強材料一邊塗刷樹脂直到所需厚度為止,然後通過固化和脫模而取得製品。手糊成型中採用的合成樹脂主要是環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。增強材料有玻璃布、無捻粗紗方格布、玻璃氈等。
12.纖維纏繞成型。在控制張力和預定線型的條件下,以浸有樹脂膠液的連續絲纏繞到芯模或模具上來成型增強塑料製品。這種方法只適於製造圓柱形和球形等回轉體。常用的樹脂有酚醛樹脂、環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等。玻璃纖維是纏繞成型常用的增強材料,它有兩種:有捻纖維和無捻纖維。
13.壓延。將熱塑性塑料通過一系列加熱的壓輥,而使其在擠壓和展延作用下連結成為薄膜或片材的一種成型方法。壓廷產品有薄膜、片材、人造革和其它塗層製品等。壓延成型所採用的原材料主要是聚氯乙烯、纖維素、改性聚苯乙烯等。
壓延設備包括壓延機和其它輔機。壓延機通常以輥筒數目及其排列方式分類。根據輥筒數目不同,壓延機有雙輥、三輥、四輥、五輥、甚至六輥,以三輥或四輥壓延機用得最多。
14.塗覆。為了防腐、絕緣、裝飾等目的,以液體或粉末形式在織物、紙張、金屬箔或板等物體表面上塗蓋塑料薄層(例如.0.3毫米以下)的方法。
塗覆法最常用的塑料一般是熱塑性塑料,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚醯胺、聚乙烯醇、聚三氟氯乙烯等。
塗覆工藝有熱熔敷、流化噴塗、火焰噴塗、靜電噴塗和等離子噴塗。
(1)熱熔敷。用壓縮空氣將塑料粉末經過噴槍、噴射到預熱過的工件表面,塑料熔化、冷卻形成覆蓋層。
(2)流化噴塗。預熱的工件浸入懸浮有樹脂粉末的容器中樹脂粉末熔化而粘附在表面上。
(3)火焰噴塗。將流態化樹脂通過噴槍口的錐形火焰區使之熔化而實現噴塗的一種方法。
(4)靜電噴塗。利用高壓靜電造成靜電場,即工件接地成正級,塑料粉末噴出時帶有負電荷,則塑料靜電噴塗到工件上。
(5)等離子噴塗。用等離子噴槍使流經等離子發生區的惰性氣體(如氬氣、氮氣、氦氣的混合氣體)成為5500~6300℃的高速高能等離子流,卷引粉狀樹脂以高速噴射至工件表面熔結成塗層。
15.發泡成型。發泡成型是使塑料產生微孔結構的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能製成泡沫塑料,常用的樹脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。
按照泡孔結構可將泡沫塑料分為兩類,若絕大多數氣孔是互相連通的,則稱為開孔泡沫塑料;如果絕大多數氣孔是互相分隔的,則稱為閉孔泡沫塑料。開孔或閉孔的泡沫結構是由製造方法所決定的。
(1)化學發泡。由特意加入的化學發泡劑,受熱分解或原料組分間發生化學反應而產生的氣體,使塑料熔體充滿泡孔。化學發泡劑在加熱時釋放出的氣體有二氧化碳、氮氣、氨氣等。化學發泡常用於聚氨脂泡沫塑料的生產。
(2)物理發泡。物理發泡是在塑料中溶入氣體或液體,而後使其膨脹或氣化發泡的方法。物理發泡適應的塑料品種較多。
(3)機械發泡。借機械攪拌方法使氣體混入液體混合料中,然後經定型過程形成泡孔的泡沫塑料。此法常用於脲眠甲醛樹脂,其它如聚乙烯醇縮甲醛、聚乙酸乙烯、聚氯乙烯溶膠等也適用。
16.二次成型。二次成型是塑料成型加工的方法之一。以塑料型材或型坯為原料,使其通過加熱和外力作用成為所需形狀的製品的一種方法。
(1)熱成型。熱成型是將熱塑性塑料片材加熱至軟化,在氣體壓力、液體壓力或機械壓力下,採用適當的模具或夾具而使其成為製品的一種成型方法。塑料熱成型的方法很多,一般可分為:
模壓成型採用單模(陽模或陰模)或對模,利用外加機械壓力或自重,將片材製成各種製品的成型方法,它不同於一次加工的模壓成型。此法適用於所有熱塑性塑料。
差壓成型採用單模(陽模或陰模)或對模,也可以不用模具,在氣體差壓的作用下,使加熱至軟的塑料片材緊貼模面,冷卻後製成各種製品的成型方法。差壓成型又可分為真空成型和氣壓成型。
熱成型特別適用於壁薄、表面積大的製品的製造。常用的塑料品種有各種類型的聚苯乙烯、有機玻璃、聚氯乙烯、ABS、聚乙烯、聚丙烯、聚醯胺、聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二醇酯等。
熱成型設備包括夾持系統、加熱系統、真空和壓縮空氣系統及成型模具等。
(2)雙軸拉伸。為使熱塑性薄膜或板材等的分子重新定向,特在玻璃化溫度以上所作的雙向拉伸過程。拉伸定向要在聚合物的玻璃化溫度和熔點之間進行,經過定向拉伸並迅速冷到室溫後的薄膜或單絲,在拉伸方向上的機械性能有很大提高。
適合於定向拉伸的聚合物有:聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及某些苯乙烯共聚物。
(3)固相成型。固相成型是熱塑性塑料型材或坯料在壓力下用模具使其成型為製品的方法。成型過程在塑料的熔融(成軟化)溫度以下(至少低於熔點10-20℃)。均屬固相成型。其中對非結晶類的塑料在玻璃化溫度以上,熔點以下的高彈區域加工的常稱為熱成型,而在玻璃化溫度以下加工的則稱作冷成型或室溫成型,也常稱作塑料的冷加工方法或常溫塑性加工。
該法有如下優點:生產周期短;提高製品的韌性和強度;設備簡單,可生產大型及超大型製品;成本降低。缺點是:難以生產形狀復雜、精密的製品;生產工藝難以控制,製品易變形、開裂。
固相成型包括:片材輥軋、深度拉伸或片材沖壓、液壓成型、擠出、冷沖壓、輥筒成型等。
⑶ 酚醛樹脂的生產工藝是什麼
塗膠組合物用的酚醛樹脂,制備方法與含有該酚醛樹脂的組合物(法國-20頁)
酚醛樹脂組合物(日本-24頁)
火箭發動機用的彈性體化酚醛樹脂燒蝕性隔熱物(美國-30頁)
酚醛樹脂塗布的耐火聚集料(美國-9頁)
基於可熔酚醛樹脂的含鋁和硼的粘合劑體系(德國-14頁)
可熔性酚醛樹脂組合物及其固化方法(日本-9頁)
酚醛樹脂、環氧樹脂及其製造方法(日本-18頁)
光學性能改進的可溶可熔型酚醛樹脂(美國-40頁)
制備酚醛樹脂的方法(日本-13頁)
制備可熔酚醛樹脂的方法(德國-9頁)
使用乾性油改性酚醛樹脂組合物的酚醛樹脂層壓板(日本-14頁)
酚醛樹脂發泡體疊合板(日本-25頁)
層合酚醛樹脂泡沫板及其製造方法(美國-21頁)
具有改進光學性能的可溶可熔酚醛樹脂(美國-39頁)
用作不受水影響的環氧樹脂硬化劑的促進劑的酚醛樹脂(德國-8頁)
酚醛樹脂泡沫材料(美國-14頁)
用於酸固化酚醛樹脂組合物的反應性稀釋劑(美國-58頁)
酚醛樹脂硬化物的再生利用方法(日本-21頁)
用經植物油改性的酚醛樹脂制備的層壓板(日本-13頁)
用於熱塑性硫化橡膠的酚醛樹脂固化劑的優選結構(美國-25頁)
具有改善的耐沖擊性的酚醛樹脂組合物(美國-41頁)
線型酚醛樹脂及其製造方法(日本-21頁)
含水酚醛樹脂分散體(美國-14頁)
藉助低溫液面下強制水蒸汽蒸餾法分離可溶可熔酚醛樹脂(美國-13頁)
具有與反射層中鋁化學結合的酚醛樹脂的後向反射製品(美國-17頁)
用陰離子交換樹脂降低線型酚醛樹脂溶液中的金屬離子含量(美國-14頁)
酚醛樹脂模塑料(日本-13頁)
層壓板用乾性油改性酚醛樹脂組合物及使用該乾性油改性酚醛樹脂組合物的酚醛樹脂層壓板 (日本-15頁)
用於酚醛樹脂的發泡劑(英國-13頁)
生產酚醛樹脂制的滑輪的方法(日本-24頁)
改性酚醛樹脂的制備方法及其應用(德國-7頁)
酚醛樹脂組合物(日本-35頁)
改進了的酚醛樹脂(澳大利亞-25頁)
制備酚醛樹脂的方法(荷蘭-9頁)
經植物油改性的酚醛樹脂的制備方法及其在層壓過程中的用途(日本-14頁)
含有穩定化酚醛樹脂的水基膠粘劑組合物(美國-25頁)
酚醛樹脂粘合促進劑以及粘合劑組合物(美國-24頁)
制備用於高解析度光刻膠組合物的高玻璃化溫度線型酚醛樹脂的方法(美國-15頁)
制備平版印刷用的感光支化線型酚醛樹脂的方法(美國-12頁)
第二套:中國最新酚醛樹脂及其製品生產工藝技術專利大全(中文)題錄
酚醛樹脂發泡板材(7頁)
酚醛樹脂的固化促進劑微膠囊丸(5頁)
鐵基酚醛樹脂同步器錐環(6頁)
酚醛樹脂/粘土納米復合材料的生產方法(9頁)
一種酚醛樹脂基球形活性炭的制備方法(6頁)
不含或含低量游離氨的酚醛樹脂成型材料製造方法(15頁)
一種高強度酚醛樹脂及其製作工藝與應用(7頁)
鑄造覆膜砂粘土/酚醛樹脂納米復合物、生產方法及用途(9頁)
一種水溶性酚醛樹脂/納米粘土復合物及其制備方法(8頁)
一種呼吸輔助裝置用酚醛樹脂中空纖維膜的制備方法(7頁)
酚醛樹脂污水處理方法(6頁)
一種Novolak酚醛樹脂及其制備方法(9頁)
一種熱塑性酚醛樹脂/粘土納米復合材料及其制備方法(9頁)
一種納米粘土填充的熱固性酚醛樹脂及其制備方法(11頁)
感光型磷酯化酚醛樹脂、其組合物及其製法(16頁)
酚醛樹脂低溫發泡機(6頁)
松香改性混合烷基酚醛樹脂的制備(11頁)
採用酚醛樹脂作膠粘劑冷壓制備摩擦材料的方法(17頁)
一種改性酚醛樹脂及其生產方法(7頁)
酚醛樹脂復合板的連續製法(10頁)
用於低溫發泡的酚醛樹脂的生產方法和所製成的樹脂(12頁)
油墨樹脂油和松香改性酚醛樹脂廢水的處理方法(4頁)
酚醛樹脂覆膜砂用潰散劑組合物及配製方法(7頁)
一種水溶性磺甲基酚醛樹脂的制備方法(4頁)
改性酚醛樹脂與羧酸金屬鹽接枝共聚物(6頁)
馬來醯亞胺酚醛樹脂椡┯途酆銜鎩⒑銑煞椒
⑷ 有機硅塗料 低表面能塗料
如果以下內容對你有幫助我本人感到很快樂.
根據有機硅高分子本身就具備了低表面能、粘度低的特點,只是在制備過程中更能適合實際的應用並加以改性。改性後的有機硅樹脂的適用范圍更寬更好,從發展趨勢上已得到證明。
以上摘自《塗料工藝》(居滋善。化學工業出版社。ISBN7-5025-1434-1/TQ.786)「第三章有機硅塗料」的一部分:如果你能借到這本書也許對你有更大的幫助;
制備有機硅樹脂,一般多用兩種或兩種以上的單位進行水解,原料在下面文章給出了。各種單體共水解進,即使配方一樣,由於控制的水解條件不同,水解後中間產物的組分和環體生成量常常相差很大。水解時各有關因素的影響:
1、水解介質PH值的影響
(1)酸性介質;(2)中性介質;(3)鹼性介質;
2、水解介質中水量的影響:水解時採用低於和氯硅烷反應需要量的水量,形成逐步水解及縮聚反應,限制了環體生成。過量水水解,情況相反。
3、在水解介質中加入溶劑的影響
4、水解中設備攪拌快慢的影響
5、水解時溫度的影響;水解時溫度較高,組分分子運動劇烈,彼此碰撞的機會增多,有利於共縮聚體的生長,溫度低,則反之。
配方制定有關因素:根據不同的樹脂類型,這個因素有所不同,有:
(1)烴基平均取代程度(D.S.);(2)平均質量%(包括SiOx,苯基,甲基),經過很多的化學家細致研究的經驗,有一個數據范圍;
改性樹脂:具有兩種樹脂的優點,彌補了有機硅樹脂的缺點,使之更適合於塗料應用的需要。一般用有機硅改性的有機樹脂有:醇酸樹脂、聚酯樹脂、環氧樹脂,丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂等;
改性的兩種方法:冷拼法(物理法);化學法;
有機硅塗料研究的進展
有機硅是第一個獲得廣泛應用的元素有機高分子化合物,因其獨特的化學結構而具有優異的性能,廣泛應用於國民經濟的各個領域,在塗料工業中亦佔有相當重要的地位。有機硅塗料是以有機硅聚合物或有機硅改性聚合物為主要成膜物質的塗料,它具有優良的耐熱耐寒、電絕緣、耐電暈、耐輻射、耐潮濕和僧水、耐候、耐沾污及耐化學腐蝕等性能,近年來在產品性能改進及應用方面都得到了迅速發展。
1 硅樹脂塗料 以有機硅樹脂為成膜物質製成的塗料主要有耐熱耐候有機硅防腐塗料、耐搔抓的透明有機硅塗料、脫模和防潮塗料及耐輻射塗料等品種。
塗料用有機硅樹脂一般以甲基三氯硅烷(CH3 SiCl3)、二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]、苯基三氯硅烷(C6H5SiCL3)、二苯基二氯硅烷[(C6H5)2SiCl2]及甲基苯基二氯硅烷〔CHO(C6H5) SiCl2」等為原料進行水解縮聚而製得。單體結構、官能團數目與比例對塗層性能的影響很。硅原子上連接的有機基團種類對樹脂的性能也有影響,不同的有機基團可使有機硅樹脂表現出不同的性能。例如,當有機基團為甲基時,可賦予有機硅樹脂熱穩定性、脫模性、憎水性、耐電弧性;為苯基時,賦予有機硅樹脂氧化穩定性,在一定范圍內可破壞高聚物的結晶性;
為乙烯基時,可改善有機硅樹脂的固化特性,並帶來偶聯性;為苯基乙基時,可改善有機硅樹脂與有機物的共混性。在硅氧烷主鏈引入了基,可增加其與醇酸樹脂、聚酯樹脂等的相容性;引入亞苯基、二苯醚亞基、聯苯亞基等芳亞基及硅碳硼高聚物時,耐輻射性強、耐溫可達300~500℃;主鏈結構為Si-N鍵的有機硅高聚物,其熱穩定性在400℃以上。在實際應用中,可根據需要選用不同的有機硅單體,在有機硅樹脂中引人不同的有機基團。
晨光化工研究院採用粘度為20~40mPa·s的羥基硅油、(CH3)2SiCl2及甲基三乙氧基硅烷為原料,控制nR/nsi等於1.3~1.4,(CH3)2SiCl2與羥基硅油的質量比為7O:3O,並採用滴加水的方式於50℃共水解1h,得到具有良好硬度和彈性的甲基硅樹脂,可用於制備金屬膜電阻器的阻燃塗料。中科院化學所以CH3SiCl3為主要原料,以丙酮和二甲苯為溶劑,合成了摩爾質量分布窄的可溶性梯形聚甲基硅樹脂,採用該樹脂與一定量的鋁粉、室溫硫化硅橡膠配製成的高溫防腐塗料,經250℃老化1000 h,其柔韌性、耐油性和耐腐蝕性等均良好。合肥工業大學用四官能團的硅酸酯與三官能團的烷基硅氧烷,通過嚴格控制共水解反應,製得兼有硅酸鹽和有機硅聚合物特性的基料,該基料與顏填料及其它輔助材料按一定比例配合可製成有機硅耐熱塗料。
2 改性有機硅樹脂塗料 盡管有機硅樹脂具有許多優異性能,但也存在一些問題:一般需高溫(150~200℃)固化,固化時間長,大面積施工不方便;對基材的附著力差,耐有機溶劑性差,溫度較高時漆膜的機械強度不好,價格較貴等。為克服這些缺點,常用有機硅樹脂對有機樹脂進行改性。改性有機硅樹脂通常兼具兩種樹脂的優點,可彌補兩種樹脂在性能上的某些不足,從而提高性能、拓展應用領域。改性方法有物理共混和化學改性兩種,化學改性的效果一般比物理共混改性好。化學改性主要是在聚硅氧烷鏈的末端或側鏈上引人活性基團,再與其它高分子反應生成嵌段、接校或互穿網路共聚物,從而獲得新的性能。在塗料工業中,用有機硅改性的有機樹脂主要有醇酸樹脂。丙烯酸樹脂、環氧樹脂等。
2.1 有機硅改性醇酸樹脂塗料
有機硅改性醇酸樹脂塗料既保留有醇酸樹脂漆室溫固化和塗膜物理、機械性能好的優點,又具有有機硅樹脂耐熱、耐紫外線老化及耐水性好的特點,是一種綜合性能優良的塗料。最早的改性方法是將有機硅樹脂直接加到反應達到終點的醇酸樹脂反應釜中即可;通過這樣簡單的混合,醇酸樹脂的室外耐候性大大改進。另一種改性方法是制備反應性的有機硅低聚物,用以和醇酸樹脂上的自由羥基進行反應;也可將有機硅低聚物作為多元醇與醇酸樹脂進行共縮聚。通過化學反應改性的醇酸樹脂耐候性更好。湖南大學用醇解法製成的羥基封端醇酸預聚體與以水解法或異官能團法製成的有機硅預聚體進行縮聚反應合成出(A一B)n型結構的有機硅-醇酸嵌段共聚物,並以該嵌段共聚物為基料製成清漆;該清漆綜合性能優良,既具有醇酸樹脂清漆的室溫固化、漆膜柔韌性、沖擊強度和附著力好的優點,又大大提高了耐熱、耐大氣老化和抗水介質腐蝕等性能。
2.2 有機硅改性丙烯酸樹脂塗料
有機硅改性丙烯酸樹脂塗料具有優良的耐候性。保光保色性,不易粉化,光澤好;大量用於金屬板材的預塗裝、機器設備的塗裝及建築物內外牆的耐候裝飾與裝修。有機硅改性丙烯酸樹脂有溶劑型和乳液型兩類,其中硅丙乳膠塗料具有優良的耐候性、耐沾污性、耐化學葯品性能,是一種環保型綠色塗料。湖北大學採用水溶性自由基引發劑,以含氫硅油與丙烯酸丁酯為原料,通過乳液聚合方法合成了性能優異的有機硅/丙烯酸酯乳液;該乳液具有很好的耐酸鹼。耐高低溫及耐電解質穩定性,用其配成的塗料具有很好的耐候性和耐沾污性能。濟南化工研究所以丙烯酸酯類單體、D4和乙烯基七甲基環四硅氧烷為原料,通過加人一定量的接枝劑,採用一次投料法合成了穩定的聚丙烯酸酯一聚硅氧烷復合乳液。四川省建材工業科學研究院通過預乳化工藝,採用活性硅油與丙烯酸酯類單體進行乳液共聚,得到有機硅改性丙烯酸乳液,用該乳液配製的塗料塗層耐沾污性好,綜合性能優異。
復旦大學採用含乙烯基官能團的有機硅單體與甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸羥基酯等單體通過種子乳液聚合,得到了穩定的性能優異的有機硅改性丙烯酸酯乳液。浙江大學採用有機硅單體對丙烯酸樹脂進行改性,製得硅丙乳膠塗料。重慶大學合成了聚有機硅氧烷一聚丙烯酸酯互穿網路塗料,該塗料具有無色透明、硬度高、附著力強、耐酸沉降、耐熱老化性及透水性好等優點,可用作摩岩石刻防風化材料。
hh上海市建築科學研究院開發的有機硅丙烯酸樹脂適合於配製耐候性達15年以上的高耐候性塗料。合肥工業大學用正硅酸乙酯部分水解縮聚而得的聚硅氧烷與帶羥基的丙烯酸樹脂反應製得有機硅接枝改性丙烯酸樹脂;該樹脂在耐酸鹼、耐鹽、耐溶劑性能及沖擊強度等方面較純聚硅氧烷有明顯改善,且在耐高溫性方面較丙烯酸樹脂明顯提高。江蘇省建築材料研究設計院在丙烯酸樹脂的合成中引入一定量的有機硅官能團,製得了溶劑型高耐候性有機硅改性丙烯酸樹脂塗料。中科院蘭州化學物理研究所用羥基封端的聚二甲基硅氧烷,在偶氮二異丁腈的作用下,與甲基丙烯酸(酯)類單體進行溶液共聚,得到硅橡膠改性丙烯酸樹脂,該樹脂具有很好的耐熱性。
2.3 有機硅改性環氧樹脂塗料
用有機硅對環氧樹脂進行改性,既可降低環氧樹脂內應力,又能增加環氧樹脂韌性、提高其耐熱性。中科院化學所用聚二甲基硅氧烷改性鄰甲酚酚醛環氧樹脂,使其內應力大幅度降低,抗開裂指數大為提高。武漢材料保護研究所採用環氧樹脂與混容性好的反應性有機硅低聚物縮聚,所製得的有機硅改性環氧樹脂兼具環氧樹脂和有機硅樹脂的優點,不僅提高了耐熱性,而且具有良好的防腐性。2.4
有機硅改性苯丙乳液塗料 用有機硅乳液對苯丙乳液進行改性,可明顯提高其耐候性、保光性、彈性和耐久性等。上海工程技術大學採用接枝共聚反應合成的有機硅改性苯丙乳液兼具有機硅和丙烯酸樹脂的優良性能,塗膜彈性好,其斷裂伸長率明顯高於苯丙乳液塗膜。上海交通科技大學在苯乙烯-丙烯酸乳液聚合過程中加入一定量的有機硅氧烷進行共聚,製得有機硅改性苯丙乳液建築塗料,該塗料具有較好的耐水性、耐洗刷性和耐久性。
2.5 有機硅改性其它樹脂塗料
有機硅改性的聚氨酯塗料廣泛用於飛機蒙皮、大型儲罐表面、建築屋面和文物的保護。中科院蘭州化學物理研究所用羥基封端的聚二甲基硅氧烷與醇解蓖麻油改性聚氨酯預聚體進行共混改性,共混物的的固化速度得到改進,成膜後的附著力、硬度、耐熱性也得到提高。該所還以有機硅改性漆酚樹脂為基料,製得具有耐沸水及抗水蒸氣滲透性的塗料,可長期用於設備的防腐。上海建築科學研究院採用環氧樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂共聚時在主鏈中引人特殊的親水官能團製成水溶性環氧硅丙樹脂,該樹脂具有優異的物理機械性能,並有較好的耐老化。抗紫外線及防腐性能;用該樹脂製成的塗料基本無毒、施工簡便,塗膜綜合性能好,並具有較好的裝飾效果。晨光化工研究院採用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛與有機硅進行共聚,研製出一種電子器件浸漬料。
3 有機硅增硬耐磨塗料
學有機硅增硬塗料一般以硅溶膠作為Q鏈節組分,硅官能性磋烷或碳官能性硅烷作為T鏈 節組分,在水、醇及酸催化劑存在下經水解及部分縮聚反應得到含硅羥基的TQ型硅樹脂預聚物溶液。通過調整原料RSi(OR′)3的品種及與硅溶膠的配比、添加劑的品種、溶劑等可以製成各種性能的增硬耐磨塗料。有機硅增硬塗料的粘度通常為4~25 m Pa·s,固含量20%~30%。將其塗布在基材表面後,殘存的硅羥基在加熱條件下縮合形成網狀結構的增硬耐磨層。
有機硅增硬耐磨塗料在耐磨性與耐候性方面均優於紫外線固化丙烯酸樹脂類增硬塗料。經有機硅增硬塗料處理的透明塑料已廣泛用作眼鏡片、汽車車前燈罩、儀表刻度板、光碟及特殊建築用窗玻璃等。
4 結束語
隨著新材料的深入研究、開發和改進,有機硅塗料的性能亦將更加優異,以滿足不同行業或領域的不同需求。隨著人們生活水平的改善和對居室及建築物美化要求的提高,有機硅塗料以其優異的耐候性和耐沾污性能在建築物的裝飾裝修方面有著廣闊的應用前景;並且,隨著人們環保意識的增強,有機硅塗料將朝著無污染、綠色環保型方向發展。
⑸ 聚苯乙烯的利用具體方法和其他用途
聚苯乙烯
玻璃化溫度80~90℃,非晶態密度1.04~1.06克/厘米3,晶體密度1.11~1.12克/厘米3,熔融溫度240℃,電阻率為1020~1022歐·厘米。導熱系數30℃時0.116瓦/(米·開)。通常的聚苯乙烯為非晶態無規聚合物,具有優良的絕熱、絕緣和透明性,長期使用溫度0~70℃,但脆,低溫易開裂。此外還有全同和間同立構聚苯乙烯。全同聚合物有高度結晶性。
普通聚苯乙烯樹脂屬無定形高分子聚合物,聚苯乙烯大分子鏈的側基為苯環,大體積側基為苯環的無規排列決定了聚苯乙烯的物理化學性質,如透明度高.剛度大.玻璃化溫度高.性脆等。可發性聚苯乙烯為在普通聚苯乙烯中浸漬低沸點的物理發泡劑製成,加工過程中受熱發泡,專用於製作泡沫塑料產品。高抗沖聚苯乙烯為苯乙烯和丁二烯的共聚物,丁二烯為分散相,提高了材料的沖擊強度,但產品不透明。間規聚苯乙烯為間同結構,採用茂金屬催化劑生產,是近年來發展的聚苯乙烯新品種,性能好,屬於工程塑料。
聚苯乙烯(PS)包括普通聚苯乙烯(GPPS).聚苯乙烯.可發性聚苯乙烯(EPS).高抗沖聚苯乙烯(HIPS)及間規聚苯乙烯(SPS)。
聚苯乙烯(Polystyrene,簡稱PS)是一種無色透明的熱塑性塑料。通式是[(CH2CHC6H5)n]。具有高於100攝氏度的玻璃轉化溫度,因此經常被用來製作各種需要承受開水的溫度的一次性容器,以及一次性泡沫飯盒等。
普通聚苯乙烯(GPPS)
普通聚苯乙烯樹脂為無毒.無臭.無色的透明顆粒,似玻璃狀脆性材料.其製品具有極高的透明度,透光率可達90%以上,電絕緣性能好,易著色.加工流動性好,剛性好及耐化學腐蝕性好等。普通聚苯乙烯的不足之處在於性脆,沖擊強度低,易出現應力開裂,耐熱性差及不耐沸水等。
化學性質
聚苯乙烯的化學穩定性比較差,可以被多種有機溶劑(如:芳烴、鹵代烴等)溶解,會被強酸強鹼腐蝕,不抗油脂,在受到紫外光照射後易變色。燃燒時會產生大量一氧化碳或者二氧化碳,注意防止中毒
物理性質
聚苯乙烯質地硬而脆,無色透明,可以和多種染料混合產生不同的顏色。
密度:1.04-1.06
]歷史
1839年,德國人Eard Simon第一次從天然樹脂中提取出聚丙烯。
1930年,BASF開始在德國商業化生產聚丙烯。
1934年,Dow開始在美國生產聚丙烯。
1954年,Dow開始生產聚丙烯泡沫塑料。
生產與應用
聚苯乙烯的經常被用來製作泡沫塑料製品。聚苯乙烯還可以和其他橡膠類型高分子材料共聚生成各種不同力學性能的產品。日常生活中常見的應用有各種一次性塑料餐具,透明CD盒,公仔等等。
耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)
耐沖擊性聚苯乙烯是通過在聚苯乙烯中添加聚丁基橡膠顆粒的辦法生產的一種抗沖擊的聚苯乙烯產品。這種聚苯乙烯產品會添加微米級橡膠顆粒並通過枝接的辦法把聚苯乙烯和橡膠顆粒連接在一起。
當受到沖擊時,裂紋擴展的尖端應力會被相對柔軟的橡膠顆粒釋放掉。因此裂紋的擴展受到阻礙,抗沖擊性得到了提高。
苯乙烯丙烯腈(SAN)
SAN是Styrene Acrylonitrile的縮寫。苯乙烯丙烯腈是苯乙烯和丙烯腈的共聚物,是一種無色透明,具有較高的機械強度的聚丙烯基工程塑料。SAN的化學穩定性要比聚苯乙烯好。SAN類產品的透明度和抗紫外性能不如聚甲基丙烯酸甲酯類產品但是價格相對便宜。
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)
ABS是Acrylonitrile butadiene styrene的縮寫。這種塑料是丙烯腈,丁二烯和苯乙烯的共聚物。具有高強度,低重量的特點。是常用的一種工程塑料之一。
SBS橡膠
SBS橡膠是一種聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)結構的三段嵌段共聚物。這種材料同時具有聚苯乙烯和聚丁二烯的特點,是一種耐用的熱塑性橡膠。SBS橡膠經常被用來製造輪胎。
⑹ 酚醛樹脂的性質
固體酚醛樹脂為黃色、透明、無定形塊狀物質,因含有游離酚而呈微紅色,實體的比重平均.7左右,易溶於醇,不溶於水,對水、弱酸、弱鹼溶液穩定。由苯酚和甲醛在催化劑條件下縮聚、經中和、水洗而製成的樹脂。因選用催化劑的不同,可分為熱固性和熱塑性兩類。酚醛樹脂具有良好的耐酸性能、力學性能、耐熱性能,廣泛應用於防腐蝕工程、膠粘劑、阻燃材料、砂輪片製造等行業。
液體酚醛樹脂為黃色、深棕色液體,如:鹼性酚醛樹脂主要做鑄造黏結劑。 酚醛樹脂一個重要的應用就是作為粘結劑。酚醛樹脂是一種多功能,與各種各樣的有機和無機填料都能相容的物質。設計正確的酚醛樹脂,潤濕速度特別快。並且在交聯後可以為磨具、耐火材料,摩擦材料以及電木粉提供所需要的機械強度,耐熱性能和電性能。
水溶性酚醛樹脂或醇溶性酚醛樹脂被用來浸漬紙、棉布、玻璃、石棉和其它類似的物質為它們提供機械強度,電性能等。典型的例子包括電絕緣和機械層壓製造,離合器片和汽車濾清器用濾紙。 酚醛泡沫是由酚醛樹脂通過發泡而得到的一種泡沫塑料。與早期占市場主導地位的聚苯乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等材料相比,在阻燃方面它具有特殊的優良性能。其重量輕,剛性大,尺寸穩定性好,耐化學腐蝕,耐熱性好,難燃,自熄,低煙霧,耐火焰穿透,遇火無灑落物,價格低廉,是電器、儀表、建築、石油化工等行業較為理想的絕緣隔熱保溫材料,因而受到人們的廣泛重視。
酚醛泡沫已成為泡沫塑料中發展最快的品種之一。消費量不斷增長,應用范圍不斷擴大,國內外研究和開發都相當活躍。然而,酚醛泡沫最大的弱點是脆性大,開孔率高,因此提高它的韌性是改善酚醛泡沫性能的關鍵技術。