Реферат: Технология Производства Фенопластов
Изделия из фенопластов обладают хорошей влагостойкостью, масло- и бензостойкостью и достаточно высокой стойкостью к действию кислот и других химических реагентов. Однако они недостаточно стойки к действию щелочей и концентрированных кислот; слоистые и волокнистые фенопласты отличаются, кроме того, повышенной механической прочностью.
Диэлектрические свойства. Фенопласты, как и все пластмассы, прекрасные диэлектрики в условиях использования постоянного и переменного тока.
Они широко применяются как высококачественные диэлектрики и в этом отношении являются очень хорошими материалами, которые используются в радиосвязи и др.
Цвет. Фенопласты хорошо окрашиваются в любые цвета. При использовании стойких красителей они могут долго сохранять его. На поверхности фенопластов могут быть нанесены рисунки, которые в процессе изготовления изделия покрываются прозрачной и прочной плёнкой. Это позволяет получать не только высококачественные имитации ценных пород дерева, или минералов, но и создавать новые декоративно-отделочные материалы.
Фенопласты пропускают лучи света в диапазоне волн и, в частности, ультрафиолетовую часть спектра, благодаря чему они значительно превосходят силикатное стекло.
Механические свойства. Фенопласты, как и все пластмассы, обладают хорошими механическими свойствами. В зависимости от состава и наполнителя могут быть получены твёрдые и прочные материалы или же гибкие высокоэластичные плёнки и волокна.
Существует ряд фенопластов, которые по своей прочности превосходят чугун и сталь.
Если взять так называемую весовую прочность, которая представляет собой отношение предела прочности к удельному весу, то для конструкционной стали она будет составлять примерно 1600кг, а для фенопластов – 1650кг.
Таким образом, почти при одном и том же весе конструкция из фенопластов будет по прочности соответствовать стали.
Антифрикционные свойства. Многие фенопласты обладают высокими антифрикционными свойствами. Стойкость к истиранию у некоторых фенопластов при высоких удельных нагрузках в несколько раз превышает стойкость антифрикционной бронзы. Имеются фенопласты, которые могут работать без смазки в течении длительного периода времени.
Теплоизоляционные свойства. Все фенопласты, как правило, плохо проводят тепло. Их коэффициент теплопроводности равен 0,3 – 0,4 ккал/м·часº С.
Адгезионные свойства. На основе фенопластов, как и пластмасс, изготавливают клей для металлов, дерева и других материалов. Особенно ценным свойством клеев на основе полимеров является их высокая адгезия к металлам.
Исходя из этих свойств, уже сейчас ставится вопрос о замене паяния металлов различными соединителями при помощи клеев. Учитывая разработку ещё более прочных клеев, следует ожидать, что в отдельных случаях сварка металлов также может быть заменена склеиванием.
Недостатки фенопластов. В некоторых областях народного хозяйства фенопласты могут не применятся.
Фенопласты, будучи представителями пластмасс, не могут проводить электрический ток и тепло (хотя в отдельных случаях можно улучшить эти свойства электро- и теплопроводным введением в состав графита или порошкообразных металлов).
Как все материалы органического происхождения, фенопласты обладают сравнительно невысокой теплостойкостью. Их эксплуатационная температура до последнего времени не превышала 100 - 120ºС. Это обстоятельство явилось значительным препятствием при испытании фенопластов в промышленности. К числу недостатков следует отнести способность поглощения ими воды и набухание, что влечёт за собой увеличение размеров и уменьшение механической прочности. Поэтому в необходимых случаях следует использовать материалы с минимальным водопоглощением или покрытые водостойкими плёнками.
Фенопласты, как некоторые металлы и пластмассы, чувствительны к длительным и знакопеременным нагрузкам. При длительном соприкосновении в особенности с горячей водой изделия из фенопластов выделяют некоторое количество фенола и формальдегида. Поэтому фенопласты не могут применяться для изготовления пищевой посуды.
Серьёзным недостатком является их слабая светостойкость и запах, что связано с содержанием в них некоторого количества свободного фенола. Окисляясь на воздухе фенолы образуют окрашенные соединения. Вследствие этого естественный желтоватый и светло-коричневый цветы фенопластов переходят в пятнистый красно-коричневый. В связи с этим изделия из фенопластов обычно окрашиваются в коричневый и чёрный цвета.
В соответствии с ГОСТ 5689-79 (Массы прессовочные фенольные. Технические условия) определяются следующие марки фенопластов, которые приведены в таблице:
| Тип | Группа | Марка | Основной наполнитель | Метод обработки |
| Общего назначения (О) | Новолачная без электрических показателей (02) | 02-010-02 | Органический | Компрессионное и литьевое прессование |
| Специальный безаммиачный (Сп) | Резольная с электрическими показателями (Сп1) Резольная с повышенными механическими показателями |
Сп1-342-02 Сп3-342-02 | Органический Органический | Компрессионное и литьевое прессование Компрессионное и литьевое прессование |
| Электроизоляционный (Э) | Резольная эмульсионная с повышенными механическими показателями (Э2) Резольная безаммиачная с повышенными электрическими показателями и водостойкостью (Э9) Резольная безаммиачная с высокой водостойкостью и повышенными электрическими показателями (Э10) | Э2-330-02 Э9-342-73 Э10-342-63 | Органический Органический и минеральный Органический и минеральный | Компрессионное и литьевое прессование Компрессионное и литьевое прессование Компрессионное и литьевое прессование |
| Влагохимостойкий (Вх) | Новолачная водостойкая с повышенными показателями термостойкости и электрической прочности (Вх5) | Вх5-010-73 | Органический и минеральный | Компрессионное прессование |
| Ударопрочный (У) | Резольная с электрическими показателями (У1) Резольная без электрических показателей (У2) Новолачная с высокими электрическими показателями (У4) | У1-301-07 У2-301-07 У4-080-02 | Органический Органический Органический | Компрессионное и литьевое прессование Компрессионное и литьевое прессование Компрессионное прессование |
| Жаростойкий (Ж) | Новолачная с повышенной ударной вязкостью (Ж2) Новолачная с высокими показателями текучести и водостойкости (Ж3) Новолачная с высокой теплостойкостью и стойкостью к действию накала (Ж7) | Ж2-010-60 Ж3-010-62 Ж7-010-83 | Органический и минеральный Минеральный Минеральный | Компрессионное прессование Компрессионное и литьевое прессование Компрессионное прессование |
Обозначение марки фенопласта состоит из названия марки «фенопласт», обозначения группы, смолы, наполнителя и цвета в соответствии с ОКП РБ.
.
В соответствии с ГОСТ 5689-79 (Массы прессовочные фенольные. Технические условия) определяются следующие показатели качества для некоторых видов фенопластов, которые приведены в данной таблице:
| Наименование показателя | 02-010-02 | 03-010-02 | Сп1-342-02 | Сп3-342-02 | Э2-330-02 | Э9-342-73 | Э10-342-63 |
| Коэффициент уплотнения | 2,8 | 2,8 | 2,6 | 2,6 | 4,0 | 2,3 | 2,1 |
| Удельный объём, мл/г, не более | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,2 | 2,8 | 2,2 | 2,2 |
| Ударная вязкость на образцах с надрезом, кДж/м2 | 1,9-2,3 | 2,1-2,8 | 1,86 | 2,5-3,0 | 2,0-2,2 | 2,41 | 1,96 |
| Разрушающее напряжение при сжатии, Мпа | 150-160 | 150-170 | 137 | 145-165 | 145-170 | 147 | 147 |
| Относительное удлинение при разрыве, % | 0,6-0,8 | 0,6-0,8 | - | 1,4-2,1 | 0,6-0,7 | 2,2-2,5 | 2,0-2,7 |
| Модуль упругости при изгибе, Мпа | (6,9-7,8)*103 | (7,4-7,8) *103 | (6,9-8,8) *103 | (5,9-7,4) *103 | (8,1-8,6) *103 | (8,8-9,8) *103 | (7,8-8,8) *103 |
| Твёрдость, Мпа | 245-294 | 245/294 | 196 | 304-343 | 294-243 | 363-392 | 294 |
| Коэффициент трения | - | 0,410-0,420 | 0,495-0,500 | 0,300-0,325 | 0,450-0,460 | 0,340-0,365 | 0,340-0,370 |
| Износ (по стали), мг/ч | - | 5-6 | 9-10 | 26-27 | 60-65 | 4-5 | 2-3 |
| Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом, не менее | 1*1012 | 1*1012 | 1*1013 | 5*1013 | 5*1013 | 1*1013 | 1*1013 |
| Удельное объёмное электрическое сопротивление Ом, не менее | 1*1011 | - | - | - | - | - | |
| Электрическая прочность, кВ/мм, не менее | 10 | 14 | - | - | - | - | - |
| Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 106 Гц | 0,03-0,05 | 0,20-0,30 | 0,06 | 0,04-0,05 | Не более 0,04 | 0,02-0,03 | 0,02-0,03 |
| Диэлектрическая проницаемость при частоте 50Гц | 6,0-9,0 | 6,0-9,0 | 10,2-10,8 | 5,0-6,0 | 7,5-9,6 | 8,2-8,9 | 8,0-8,9 |
| Диэлектрическая проницаемость при частоте 106 Гц | 5,0-6,0 | 4,5-8,0 | 5,0-6,0 | 4,0-5,0 | 5,0-6,0 | 5,4-5,5 | 5,4-5,5 |
| Маслостойкость за 24ч, % | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Бензиностойкость за 24 ч, % | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,04 | 0,04 |
| Температура хрупкости при изгибе, ºС | -60 | -60 | - | - | - | - | - |
| Удельная теплоёмкость, Дж/кг, при 20-30ºС | 1340-1382 | 1340-1382 | 2345 | 1160 | 1465-1507 | 12885 | - |
| Теплопроводность, Вт/м. К, при 20-30ºС | 0,21-0,23 | 0,21-0,23 | 0,16 | 0,21 | 0,21-0,23 | 0,42 | 0,41 |
| Коэффициент линейного теплового расширения, 1/град, при 30-150ºС | (4,5-5,3)*10-3 | (4,6-5,3)*10-5 | (3,5-4,0) *10-5 | - | (4,6-5,3)*10-5 | (5,0-7,0) *10-5 | 2,5*10-5 |
| Температуропроводность при 20-25ºС, м/с | - | 0,20*10-6 | 0,18*10-6 | 0,13*10-6 | 0,18*10-6 | 0,19*10-6 | - |
| Рабочая температура, ºС | - | От –50 до +110 | От –60 до +115 | От –50 до +110 | От –60 до +115 | От –50 до +125 | От –50 до +125 |
| Коэффициент вязкости при 120ºС, Па*с | - | (8-20)*106 | (14-20) *106 | 14*106 | (20-40) *106 | (10-15) *106 | (4-8) *106 |
| Время отверждения при 170ºС и напряжение сдвига 5,9 Мпа, с | - | 50-80 | 120-150 | 115 | 120-140 | 120-140 | 110-140 |
| Время выдержки, с, не более | 80 | 70 | - | - | - | - | - |
| Теплостойкость по Мартенсу, ºС, не менее | - | - | 130 | 130 | - | - | - |
| Водопоглощение, мг, не более | - | - | 55 | 55 | - | - | - |
| Плотность, г/см3 , не более | 1,45 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,37-1,42 | 1,85 | 1,85 |
| Насыпная плотность, г/см3 , не менее | 0,50 | 0,45-0,75 | 0,50 | 0,50 | 0,30 | 0,80 | 0,80 |
| Ударная вязкость по Изоду, кДж/м2 | - | 3,3-6,0 | - | - | 2,6-3,2 | - | - |
| Температура деформации под нагрузкой в воздушной среде при напряжении 1,8 Мпа*с | - | 140-170 | - | 130-140 | 135-140 | - | - |
| Усадка, % | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 | 0,4-0,8 |
Характеристика используемого сырья.
Основным сырьём для получения фенопластов являются фенолы (в том числе замещённые), крезолы, ксиленолы и резорцин, а также формальдегид и фурфол.
Фенол – бесцветное кристаллическое вещество с характерным запахом, температура плавления равна 40,9ºС, кипения – 181,8ºС, плотность – 1032 кг/м3 . Примеси, например вода и крезолы, значительно снижают температуру плавления фенола. Водные растворы щелочей легко растворяют фенол с образованием фенолятов. Фенол растворяется также в формалине, этиловом спирте, диэтиловом эфире, глицерине, бензоле, скипидаре, жирных кислотах и их эфирах.
Химическая активность фенола при синтезе фенопластов определяется наличием в его молекуле трёх подвижных атомов водорода – двух орто - и одного в пара -положении к гидроксильной группе.
Крезол имеет три изомерные формы: 0- крезол (температура плавления равна 31ºС, а кипения - 191ºС), м -крезол (температура плавления равна 12,2ºС, а кипения – 202,2ºС), n -крезол (температура плавления равна 34,7ºС, а кипения – 201,9ºС).
Поскольку фенолы присоединяют формальдегид лишь в орто- и пара- положения к гидроксильной группе, наибольшей функциональностью обладает м -крезол, имеющий три подвижных водородных атома и образующий вследствие этого термореактивные олигомеры: о- и n -крезолы, имеющие по два подвижных атома водорода, образуют термопластичные олигомеры.
Ксиленолы существуют в виде шести изомеров. Технический ксиленол – смесь изомеров – вязкая маслянистая жидкость от коричневого до чёрного цвета с сильным неприятным запахом, температура кипения равна 200 – 220ºС, плотность – 1040кг/см3 , растворяется в 10%-ном водном растворе щёлочи. Основными источниками получения ксиленола являются крезольные фракции смол, образующихся при термической обработке топлив.
Резорцин - белое кристаллическое вещество, с температурой плавления равной 110,8ºС, кипения – 276,5ºС. он растворим в воде, спирте, диэтиловом эфире и глицерине.
Характеристика технологии производства продукции.