酚醛塑料

酚醛塑料（phenolic plastics），俗称电木粉，是一种硬而脆的热固性塑料。以酚醛树脂为基材的塑料总称为酚醛塑料，是最重要的一类热固性塑料，广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。

简介

基本信息

酚醛塑料： 以酚醛树脂为基材的塑料。

比重：1.5-2.0 g/cm3

成型收缩率：0.5-1.0%

成型温度：150-170℃

强度高，坚韧耐磨，尺寸稳定，耐腐蚀，电绝缘性能优异。 适于制作电器、仪表的绝缘机构件，可在湿热条件下使用

成型性能：

1.成型性较好，但收缩及方向性一般比氨基塑料大，并含有水分挥发物。成型前应预热，成型过程中应排气，不预热则应提高模温和成型压力。

2.模温对流动性影响较大，一般超过160℃时，流动性会迅速下降。

3.硬化速度一般比氨基塑料慢，硬化时放出的热量大。大型厚壁塑件的内部温度易过高，容易发生硬化不均和过热。

加工预热

重要性

酚醛塑料预热一般采用高频预热机（高周波预热机）来预先加热 ，经过高频预热机加热的酚醛模塑料，能够增强流动性，缩短压铸时间，消除材料内应力，消除产品水纹及提高成品光洁程度，节省材料用量，延长模具寿命。在电子元件、电气成型前对模塑料粉（饼）进行预热软化，提高产品档次、绝缘性能及机械性能等。

机器选择

预热机按电极分为：平板电极式、滚轴电极式（滚筒式、转盘式）

1）、粉状、颗粒状态、或不规则饼状态的材料选择： 平板电极式

2）、已预成型的圆柱体状态的材料选项择：滚筒电极式

3）、粉状、颗料状态也可选择转盘电极式（模塑料无需做预成型便可达到滚筒电极预热效果）。

温度和湿度的影响

对机械强度的影响

把各种填料酚醛塑件放在200℃环境中，经1000小时后的拉伸强度和弯曲强度比较：用玻纤增强的塑件受温度的影响极小。木粉填料的酚醛塑料件在90～100℃时，拉伸强度急速降低，而石棉填料，则变化不大。

酚醛塑料中的水氧基对水的亲和性强，容易吸湿。塑件吸湿后体积膨胀，产生内应力，会翘曲变形。一般吸湿3%，弯曲强度要降低25%左右。随着含水率增加，冲击强度逐渐提高，而拉伸强度和弯曲强度则明显降低。

对电性能的影响

酚醛塑料的电性能根据树脂和填料种类含量的不同，有较大的变化。而受湿度和温度影响时，绝缘性能的变化更大。

酚醛树脂的电绝缘性能同机械强度降低的倾向是一致的。塑料的绝缘能力能间接地反映出机械强度。但是塑料的体积电阻不遵守此规律，往往机械强度已降低50%，而体积电阻还未出现下降趋势。试验证明，石棉和玻纤填料的酚醛塑件，在150℃以上的高温中能长期维持稳定的电性能和机械性能。

酚醛塑料的吸湿量同填料的种类直接有关。把各种酚醛塑件放在24℃水中浸渍，吸水量分别为：石棉填料1.2%，短纤维填料5.4%，布屑填料6.8%，木粉填料8.4%。当含水率在2～3%之间时，电性能变化不太大，如果达到5%以上时，则电性能迅速下降。

对尺寸稳定性的影响

虽然酚醛塑件的尺寸稳定性好，蠕变极微小，这仅仅是指同其他塑料比较而言。但是它受湿度和温度影响后也会发生若干尺寸变化的，这对高精度的机械零件来说，必须了解其使用环境同尺寸变化的关系。

在低温干燥的冬季收缩比较厉害，在高温湿的夏季收缩较少，甚至膨胀，这种现象称为塑件的呼吸。酚醛塑件的呼吸同塑料中排出水分或从外部吸湿有密切关系。在相对湿度为100%，温度为50℃的湿热条件下，塑件尺寸达到平衡的时间只有室温状态下的一半。含水量0.1% 的材料成型塑料，其尺寸稳定性很差。温度达到150℃，酚醛塑件收缩趋向平衡，温度再往上升时，塑件又会继续收缩。

耐腐蚀性

不含填料的纯酚醛树脂几乎不受无机酸侵蚀，不溶于大部分碳氢化合物和氯化物，也不溶于酮和乙醇。但不耐浓硫酸、硝酸、高温铬酸、发烟硫酸、碱和氧化剂等腐蚀。酚醛塑料也同样具有上述的特性，但是研究其耐腐蚀性能时，还须把填料的耐腐蚀性一并考虑进去。

不同填料酚醛塑料（PF）的性能

性能

铸塑制品

（无填料）

木粉填充

碎布填充

矿粉填充

相对密度

拉伸强度/MPa

弯曲强度/MPa

剪切强度/MPa

压缩强度/MPa

缺口冲击强度/（Kj/m）

线膨胀系数/(×10K)

介电常数

介电强度/(kV/mm)

体积电阻率/Ω·cm

1.34

28～70

49～84

42～56

70～175

1～3.25

3～8

4

8～12

1012～1014

1.35～1.4

35～56

56～84

56～70

105～245

0.54～2.7

3～6

5～15

4～12

109～1012

1.34～1.38

35～56

56～84

70～105

140～224

1.66～16.6

2～6

5～10

4～10

108～1010

1.9～2.0

21～56

56～84

28～105

140～224

1.36～8.15

2～6

5～10

4～10

109～1012

改性

用途

酚醛塑料广泛用作电绝缘材料、家具零件、日用品、工艺品等。此外，还用作耐酸用的石棉酚醛塑料、作绝缘用的涂胶纸、涂胶布、作绝缘隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窝塑料等。

酚醛层压塑料用浸渍过酚醛树脂溶液的片状填料制成，可制成各种型材和板材。根据所用填料不同，有纸质、布质、木质、石棉和玻璃布等各种层压塑料。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村料、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零件。

酚醛纤维状压塑料可以加热模压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。可制作各种线圈架、接线板、电动工具外壳、风扇叶子、耐酸泵叶轮、齿轮、凸轮等。

性能

成型收缩率

酚醛树脂的成型收缩率，由许多因素决定，如树脂的组成、填料种类、水分含量、成型条件等。

填料

收缩率%

玻璃纤维

石棉+云母

石棉

木粉+石棉

木粉、纸屑、布屑

合成纤维

0.05～0.2

0.2～0.4

0.3～0.5

0.5～0.6

0.6～0.8

1～1.4

耐热性

从实用角度考虑，各种填料的酚醛塑料的使用温度分别是：无机填料160℃；有机填料140℃；玻璃纤维和石棉填料的最高使用温度达170～180℃。

现状分析

随着经济发展，酚醛树脂和塑料许多新的应用领域不断被开发。经过实验发现，酚醛树脂和塑料制品不仅耐热、阻燃性能好，而且燃烧后产生的有毒烟雾少，而城市火灾中致人死亡的头号杀手，就是建筑物中化学建材燃烧产生的有毒烟雾。在如今隧道交通日益发达和高层建筑日益增多的情况下，酚醛塑料特别适合用于防火要求严格的场合。城市地铁车辆和高楼建材中的塑料制品，越来越多采用了各类酚醛塑料复合材料。

虽然酚醛塑料抗冲击性能较差，但不断发展的增强改性技术改善了这一缺陷。据科研单位最新研究成果，加丁腈橡胶改性可显著改善酚醛塑料的冲击强度。当丁腈橡胶用量仅为2%时，可使酚醛塑料冲击强度提高100%。随着丁腈橡胶用量增加，酚醛塑料的冲击强度进一步提高，同时软化点提高，凝胶时间缩短。

当前酚醛树脂及塑料行业面临的难关是原料苯酚供应紧张，价格猛涨。苯酚价格由一个月前的6500元（吨价，下同）涨到了9000元左右。这主要由于国内苯酚产量只能满足50%的需求，进口比重较大。我国对进口苯酚实施反倾销措施，进口将减少，苯酚价格受此影响而猛升。2012年7月18日，在浙江淳安召开的酚醛树脂及塑料行业会议上，与会企业一致认为，按现2013的苯酚价格生产，将出现全行业亏损。

实验部分

实验原料

热塑性酚醛树脂(novolak)：牌号为2123，

热固性酚醛树脂(resol)：牌号为2124，

短切无碱玻璃纤维：长度，1～6mm，直径，1～3μm，浙江巨石集团出品，

其它助剂皆为工业品。

注塑料配方

表1.酚醛注塑料的基本配方

Tab 1 The basic recipe of phenolic injecting molding material

组成

热塑性酚醛树脂

热固性酚醛树脂

复合固化剂

玻璃纤维

矿物粉料

其它添加剂

配比/%（质量）

5～15

25～35

2～5

40～50

5～15

2～5

注塑料制备工艺见右图

注塑料性能表征

1、高外观热稳定性能

测试样条（120×15×10mm）放置于200℃的烘箱中3h，然后升高温度至250℃，保持1h，继续升高温度至300℃，保持2h，继续升高温度至370℃保持1h，取出试样，观察试样的表面，若不起泡，不开裂，不弯曲变形，则表示试样通过此温度时间内的外观热稳定性试验，反之亦然。

2、注塑制品力学性能、热性能、电性能的测试均根据酚醛模塑料的国家标准GB1404-95。