前言
酚醛树脂由于其来源广泛，价格低廉，制品的综合性能好，而得到广泛的应用，其产量已在合成高分子聚合物中居第五位，在热固性树脂中居第一位。其中酚醛塑料是酚醛树脂及其复合材料的主要品种，尽管是一种古老的产品，但由于原料易得、价格低廉，特别是具有耐热、阻燃、低烟、制品尺寸稳定、电绝缘性好等优异的综合性能，在当前仍大量应用于电子、电器、汽车、仪表、办公器具和日用器皿等许多行业。 早在80年代，国内先后从德国、日本、美国等国家引进低压电器制造技术，涉及80多个系列产品。按其引进技术的图纸所规定的材料牌号，仅酚醛塑料就有10多种，非玻纤增强的、可注塑加工成型的、耐热型酚醛模塑料就是其中一种（1）。为了满足国内低压电器行业的需求，替代进口，本公司组织精干力量，攻克多个技术难关，解决了工艺装备技术、特殊纤维偶联技术、塑料颗粒化技术等关键问题，开发成功了非玻纤增强的注塑型耐热酚醛模塑料EA-5555J，产品性能达到德国PF2836水平，广泛应用于制造耐热的低压电器绝缘件。
1. EA-5555J的主要性能指标
EA-5555J的主要性能指标见表1，从表中可知其热变形温度达190℃以上，阻燃等级为94V-0/1.6mm, 综合性能指标均达到德国Bakelite公司同类产品PF2836的水平。
表1 EA-5555J的主要性能指标
塑料牌号 | 单位 | 测试标准 | 耐热型酚醛塑料 |
测试项目 | 德国PF2836 | 欧亚EA-5555J |
外观 | | | 不规则颗粒状 | 不规则颗粒状 |
相对密度 | | D792 | 1.54 | 1.58 |
吸水性 | 干墙mg | D570 | 20.6 | 19.3 |
模塑收缩率 | % | D955 | 0.82 | 0.78 |
弯曲强度 | MPa | D790 | 88.4 | 86.7 |
缺口冲击强度 | KJ/m2 | D256 | 2.1 | 2.2 |
无缺口冲击强度 | KJ/m2 | D256 | 5.58 | 6.1 |
热变形温度 | ℃ | D648 | 189 | 192 |
介电强度（90℃油浴） | KV/mm | D149 | 5.2 | 5.3 |
体积电阻 | Ω∙ m | D257 | 3.3×108 | 6.4×1010 |
耐漏电痕迹（CTI） | PLC | UL746A | 3 | 3 大田西瓜种植技术 |
阻燃性 (mm) | | UL94 | 94V-0@1.6mm | 94V-0@1.6mm |
| | | | |
2. EA-5555J的注塑工艺
为了防止EA-5555J在热固性塑料注塑成型机的料斗中落料不畅，甚至“架桥”，使注塑成型不能稳定地和连续地加料，我们采用本公司的专利技术（3），使酚醛塑料颗粒化，从而圆满地解决了这个问题。EA-5555J的注塑工艺及其与德国Bakelite公司的同类产品PF2836的比较见表2，由此可见两者在注塑的工艺性能方面基本一致。
表2 EA-5555J的注塑工艺及其与PF2836的比较
项目 | EA-5555J | PF2836 |
料筒温度 前段
（℃） 后段 | 88
70电石炉 | 90
75 |
模具温度 动模
（℃） 定模 | 175
170 | 175
170 |
注射压力(Mpa) | 100 | 100 |
预塑背压(Mpa) | 2 | 1.5 |
螺杆转速(r/min) | 50 | 80 |
注射时间(s) | 5 | 5 |
固化时间(s) φ100×3 | 40 | 40 |
工艺性能 | 料筒稳定性 | 好 | 好 |
冲模性 | 好 | 好 |
料斗进料性 | 进料畅通、稳定 | 进料畅通、稳定 |
脱模及清理 | 脱模快，毛边及模具易清理 | 脱模快，毛边及模具易清理 |
制件品质 | 外表光亮平整 | 外表光亮平整 |
备注 | 料筒稳定性：将物料在料筒内停留20min后再进行注射
好：表示仍能顺利注射成型好的制件
中：料有少许硬化，但注射两模后就正常，不须拆料筒清理 |
| | | |
3. EA-5555J的应用
EA-5555J注塑型酚醛模塑料由于其耐热性能好，热变形温度达190℃以上，耐漏电痕迹CTI为3级，阻燃等级为94V-0/1.6mm，并获得了国际安全认证权威机构美国UL公司的黄卡认证。上海赛博电器、浙江正泰集团、湖南华峰电子等将其用于耐热性能要求较高的低压电器绝缘材料。该产品性价比高，应用范围广，随着国内低压电器产品不断升级，有着广阔的市场前景。 由于酚醛模塑料EA-5555J本身具有优良的耐热性和电绝缘性，注射成型工艺好，适用于要求力学性能较高、耐磨、耐热又必须是由热固性塑料制造的低压电器绝缘结构件，已在国内CJX、3TB、3TF、LC1―D、3UA等系列电器产品上广泛应用，其电器机械寿命达到国外同类材料水平，如在3UA热继电器、T系列热继电器及彩电视机高压包线圈等方面已取代了进口材料，促进了国内电器产品品质的提升。EA-5555J在制造微动开关、热保护器、温控器和线圈骨架等方面有显著的优势，市场潜力巨大。
EA-5555J在家用电器上同样用途广泛，可用于制造电熨斗、电吹风、电饭锅、电炒锅、电烤箱、电咖啡壶等小家电的绝热、绝缘零配件，目前在电熨斗上用量最大，并有黑、红、
绿、黄、灰等多种颜可供选择。
EA-5555J因其性价比高，又具有优良的耐热、绝热和阻燃性能，在厨房用具上的应用也日益增多，可用于制造炊具、餐具、饮具等厨房用具的耐热、绝热配件，如电饭锅、电炒锅、高压锅、面包机、三明治炉、电烤箱等炊具的手柄，金属制的刀、叉、碗、杯子、碟子、盘子等餐饮工具的绝热件等。
作者：朱永茂 刘勇 2009-11-0610:03:56 (已经被浏览554次)
酚醛模塑料耐漏电起痕性能改进方法的探讨及其应用
1.前言
酚醛模塑料是历史最悠久，产量也最大的热固性塑料，广泛应用于电讯、电机、电器、汽车、仪表、办公器具和日用器皿等行业。它具有优良的电绝缘性和制品尺寸稳定性，较好的机械强度和耐热性。但酚醛模塑料用于低压电器产品时，它的耐漏电痕迹性能不及聚酯类、氨基类等其他热固性塑料。酚醛模塑料的相比漏电起痕指数（Comparative Tracking Index）即CTI值较低，通常属于绝缘组别Ⅲb类（≤175V），而只有通过浸漆等表
面处理后CTI值才有可能提高到175V～275V。氨基模塑料一般为绝缘组别Ⅲa类(CTI为175V～350V)，但用石棉做填料时，其CTI值可大幅度提高，达到绝缘组别Ⅰ类（CTI≥600V）。不饱和聚酯模塑料的CTI值一般都达到绝缘组别Ⅰ类①。本文就提高酚醛模塑料的耐漏电痕迹性能的方法进行初步探讨并应用到本公司的新产品开发。
2.高分子绝缘材料的漏电起痕及其理论分析①②
2.1高分子绝缘材料的漏电起痕
高分子绝缘材料的表面受到潮气和具有正负离子污染物的污染时，在外加电压作用下其表面的泄漏电流比干净的表面要大得多。该泄漏电流将产生热量，蒸发潮湿污染物，使绝缘材料的表面处于不均匀的干燥状态，导致绝缘表面形成局部干燥点或干燥带。干区使表面电阻增大，这样电场就变得不均匀，进而产生闪络放电。在电场和热的共同作用下，促使绝缘材料表面碳化，碳化物电阻小，促使施加电压的电极尖端形成的电场强度增大，因而更容易发生闪络放电。如此恶性循环，直到引起施加电压的电极间表面绝缘破坏，形成导电通道，产生漏电起痕。
高分子绝缘材料一旦发生漏电起痕，即出现三种劣变现象，一是出现碳化的黑树枝状导电通道，经过连续多次放电，导电通道逐渐增长，当两电极被桥联起来时，材料便发生击穿破坏；二是在多次放电作用下，材料着火，发生破坏；三是材料出现一些凹坑，当放电不断继续进行时，凹坑加深，产生电腐蚀，有时发生击穿破坏，有时并不被击穿。
2.2高分子绝缘材料漏电起痕的理论分析
高分子绝缘材料电痕化时的闪络放电产生火花，火花作为热源，使绝缘材料表面的温度局部升高，使之逐渐发生化学组成上或结构上的变化，如氢气、低分子烃和其他气体的逸出；分子链发生断链或交联；分子链的支化度和结晶度发生变化以及分子的同分异构体相互转变等。因此，绝缘材料耐漏电起痕性能主要由高分子材料的化学结构和复合物组成决定。耐漏电试验中，材料若有可燃性挥发物产生，就容易引起燃烧而破坏；材料在闪络放电过程中若不易残留碳痕和不易产生挥发物时，其耐漏电性必然好些。
从化学反应机理上看，高分子材料电痕化反应机理与热分解反应机理有相似之处。由放电产生的热量足以使高分子绝缘材料发生热分解，当热分解后产生的热能达到原子间的键能时，键能小的键自然会先断。例如，酚醛树脂中较弱的C—H键（84Kcal/mol）先断，较磁动车
强的H—O键（110Kcal/mol）后断，两者都留下碳残留物，因此容易产生电痕化。在聚酯树脂中，酯基（—COO—）热分解为不可燃的CO2气体，并且—COO—中C—O键上的O的p电子与羰基（O=C—）中双键的Л电子产生p—Л共扼效应，从而C—O键的键长相应缩短，其键能得到增强，因此不易产生电痕化。
选择适当的填料对提高高分子绝缘材料的耐漏电起痕性有较显著的作用。材料的电痕化是由两个相对过程所决定的，即碳的形成和碳的挥发，当前者快于后者时，便发生电痕化。氧化反应过程最容易产生挥发性的碳（CO或CO2），如果材料中加入富氧的化合物作为填料，例如水合氧化铝（Al2O3.3H2O）即氢氧化铝，则其耐漏电起痕性可得到改善，其化学反应为：
Al2O3.3H2O + 3C ——→ CO↑ + Al2O3 + 3H2 ↑
氢氧化铝是一种有效的无机阻燃剂，因此，许多加入氢氧化铝的阻燃塑料的CTI值都较原来的高。石棉作为填料对绝缘材料的耐漏电起痕性也有改善。当材料表面的高分子化合物被破坏时，由于石棉的优良耐高温性能，阻碍了碳化通道的进一步发展，防止了材料的进一步劣化。
3. 试验
3.1 主要试验原料
a. 酸法酚醛树脂（自制）
退火温度
b. 木粉、短棉绒等α纤维素（工业品）
c. 复合偶联剂（自制）
d. 其它原料皆为工业品
3.2 主要试验设备
a. SK250开放式炼塑机（无锡橡塑机械厂制造）
b. RTT型低压耐漏电起痕试验仪（武汉七一二研究所制造）
c. 45t平板硫化机（上海大中华橡胶机械公司制造）
d. 3mm厚Ф100圆片模（自制）
3.3 酚醛模塑料的制备及其耐漏电起痕性能测试
各种原料（有的经过预处理）混合均匀后，在开炼机上按一般酚醛模塑料的辊压工艺加热辊压成片，冷却粉碎，压制Ф100圆片③，经状态调节④，然后按GB4207-84标准⑤在RTT型低压耐漏电起痕试验仪上测试。
4. 试验结果及讨论
4.1 酚醛树脂中游离酚等低分子物对酚醛模塑料CTI的影响
酚醛树脂中游离酚等低分子物含量低，酚醛模塑料的耐漏电性有所提高（见表1）。因为酚醛树脂作为模塑料的主体树脂，低分子有机物含量低，模塑料在耐漏电试验中就不易产生可燃性挥发物。
剥线表1 酚醛树脂中游离酚对模塑料CTI值的影响
酚醛树脂游离酚含量（%） | 酚醛模塑料CTI（V） |
10.8 | 120 |
5.3 | 150 |
2.5 | 175 |
| |
4.2 α纤维素的表面处理对酚醛模塑料CTI的影响
木粉、短棉绒等天然性的α纤维素表面富含油脂等低分子有机物，如果对其表面进行适当的处理，既有脱脂的作用，又有使其与酚醛树脂偶联的作用，那么对酚醛模塑料的CTI值就有提高的可能（见表2）。
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