CN113150491A - 一种用于换向器制作的电木粉材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量百分比的原料：酚醛树脂60%~63%、环氧树脂9%~12%、锯木粉10%~22%、滑石粉2%~8%、乌洛托品10%~13%，硬脂酸锌2%~7%和颜料0.5%~1%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼；所述原料混合的方式包括：将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为55‑60℃的条件下混合并逐渐升温至75℃，升温的时间控制在0.5‑1h，充分反应后冷却至室温。本发明提供的一种用于换向器制作的电木粉材料，由于酚醛树脂和环氧树脂相容性较好，两种高分子材料在进行共混时会导致相界面模糊，这就会使得两相之间的结合力较大，能够增加电木粉材料的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及换向器技术领域，具体涉及一种用于换向器制作的电木粉材料。
背景技术
电木粉又名酚醛塑料粉或胶木粉。以酚醛树脂为基本原料的压塑粉。相对密度1.4以下，吸水性24小时不大于0.3%，耐油性24小时不大于0.03%。具有较高的耐热性、耐酸性及耐水性，介电性能良好，随温度与频率的变化而改变，耐电弧性小。主要由酚醛树脂和填料等经混合粉碎而成。所用填料种类很多，有木粉、碎布、石棉、云母、六亚甲基四胺、熟石灰、颜料等。常用以制电器绝缘制品（如电器开关等），所以又叫电木粉；也用以制作工业用品，如泵、化工设备、管子等，以及日用品及文教用品。
电木粉是由酚醛树脂中添加各种填料而制得的，而酚醛树脂存在有以下缺点：成型时需较高的温度和压力；固化慢，完全固化时间较长；固化物硬而脆；固化物的颜色在褐色与黑色之间；固化时有副产物产生；耐候性差，日久会变色；预浸渍制品的保质期短，必需低温贮存，这些缺点阻碍了它在高性能复合材料中的应用。结合上述叙述，本发明在此基础上提供了一种用于换向器制作的电木粉材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于换向器制作的电木粉材料，改善了现有技术中电木粉材料的力学性能。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：
一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量百分比的原料：酚醛树脂60%~63%、环氧树脂9%~12%、锯木粉10%~22%、滑石粉2%~8%、乌洛托品10%~13%，硬脂酸锌2%~7%和颜料0.5%~1%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼。
进一步地，所述原料混合的方式包括：将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为55-60℃的条件下混合并逐渐升温至75℃，升温的时间控制在0.5-1h，充分反应后冷却至室温。
进一步地，所述混炼方式包括：控制混炼机辊距为3-5mm，将混合后的酚醛树脂和环氧树脂投入，预热至胶料包辊，取配方中锯木粉、滑石粉和硬脂酸锌投入已包辊的树脂混合材料中制成母炼胶；将母炼胶投入密炼机加压80~120s后，并投入剩余的乌洛托品和颜料加压200~220s，排胶温度条件为130-140℃保持一分钟，即得到混炼胶。
进一步地，所述酚醛树脂的制备方法包括：利用甲醛与苯酚完成加成反应后，向产物中添加改性二氧化硅，并控制温度为80~85℃保持10~15min。
进一步地，所述改性二氧化硅的加入量为制得酚醛树脂重量份的4~5%。
进一步地，所述改性二氧化硅的制备方法包括：将硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛经过超声震荡30~60min后，在温度为110-115℃条件下反应2-4h后，即得到改性二氧化硅。
进一步地，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂。
进一步地，所述双酚F环氧树脂包括通过聚甲基苯基硅氧烷改性的双酚F环氧树脂，所述改性的双酚F环氧树脂制备方法包括：将双酚F环氧树脂在75~80℃条件下加热熔化，搅拌并加入聚甲基苯基硅氧烷，在160~180℃的条件下反应3~5h，减压蒸馏除去低沸物，即得到改性的双酚F环氧树脂。
本发明的有益效果在于：
由于酚醛树脂和环氧树脂相容性较好，两种高分子材料在进行共混时会导致相界面模糊，这就会使得两相之间的结合力较大，能够增加电木粉材料的弯曲强度，而在选取酚醛树脂和环氧树脂的重量百分比时，会在其他原料同时存在的情况下考虑到二者的最佳结合状态；
将制备电木粉的原料进行分步混合和投料，在保证酚醛树脂和环氧树脂充分融合的前提下，控制加压时间和排胶温度，能够在一定程度上有效地提高电木粉的力学性能；
利用改性二氧化硅对酚醛树脂进行结构上的改善，有效增加电木粉材料的韧性，这是由于二氧化硅作为纳米材料，经过偶联剂处理后能够很好地与树脂材料进行共混，当树脂基体受到冲击时，二氧化硅纳米粒子和树脂基体的交联能够更好的保证材料的抗冲击性，增加了材料的强度；
利用聚甲基苯基硅氧烷改性双酚F环氧树脂材料作为电木粉的原料，能够有效地提升电木粉材料的冲击强度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
本发明一种用于换向器制作的电木粉材料，包括以下重量百分比的原料：酚醛树脂60%~63%、环氧树脂9%~12%、锯木粉10%~22%、滑石粉2%~8%、乌洛托品10%~13%，硬脂酸锌2%~7%和颜料0.5%~1%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼；
其中，所述原料混合的方式包括：将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为55-60℃的条件下混合并逐渐升温至75℃，升温的时间控制在0.5-1h，充分反应后冷却至室温；
由于酚醛树脂和环氧树脂相容性较好，两种高分子材料在进行共混时会导致相界面模糊，这就会使得两相之间的结合力较大，能够增加电木粉材料的弯曲强度，而在选取酚醛树脂和环氧树脂的重量百分比时，会在其他原料同时存在的情况下考虑到二者的最佳结合状态。
在更进一步地实施例中，所述混炼方式包括：控制混炼机辊距为3-5mm，将混合后的酚醛树脂和环氧树脂投入，预热至胶料包辊，取配方中锯木粉、滑石粉和硬脂酸锌投入已包辊的树脂混合材料中制成母炼胶；将母炼胶投入密炼机加压80~120s后，并投入剩余的乌洛托品和颜料加压200~220s，排胶温度条件为130-140℃保持一分钟，即得到混炼胶；将制备电木粉的原料进行分步混合和投料，在保证酚醛树脂和环氧树脂充分融合的前提下，控制加压时间和排胶温度，能够在一定程度上有效地提高电木粉的力学性能。
在更进一步地实施例中，所述酚醛树脂的制备方法包括：利用甲醛与苯酚完成加成反应后，向产物中添加改性二氧化硅，并控制温度为80~85℃保持10~15min。
在更进一步地实施例中，所述改性二氧化硅的加入量为制得酚醛树脂重量份的4~5%。
在更进一步地实施例中，所述改性二氧化硅的制备方法包括：将硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛经过超声震荡30~60min后，在温度为110-115℃条件下反应2-4h后，即得到改性二氧化硅。
利用改性二氧化硅对酚醛树脂进行结构上的改善，有效增加电木粉材料的韧性，这是由于二氧化硅作为纳米材料，经过偶联剂处理后能够很好地与树脂材料进行共混，当树脂基体受到冲击时，二氧化硅纳米粒子和树脂基体的交联能够更好的保证材料的抗冲击性，增加了材料的强度；
在更进一步地实施例中，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂。
在更进一步地实施例中，所述双酚F环氧树脂包括通过聚甲基苯基硅氧烷改性的双酚F环氧树脂，所述改性的双酚F环氧树脂制备方法包括：将双酚F环氧树脂在75~80℃条件下加热熔化，搅拌并加入聚甲基苯基硅氧烷，在160~180℃的条件下反应3~5h，减压蒸馏除去低沸物，即得到改性的双酚F环氧树脂。
现有技术中也有着利用聚甲基苯基硅氧烷对双酚F环氧树脂进行改性，能够有效地提升环氧树脂的粘结性能，而将其这种聚甲基苯基硅氧烷改性双酚F环氧树脂材料用于电木粉的原料中也能够有效地提升电木粉材料的冲击强度。
下面用具体的实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
本实施例中提供一种用于换向器制作的电木粉材料，具体制备方法如下：
取重量百分比的原料包括：酚醛树脂62%、环氧树脂10%、锯木粉11.3%、滑石粉2%、乌洛托品11%，硬脂酸锌3%和颜料0.7%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼；
先将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为57℃的条件下混合并逐渐升温至75℃，升温的时间控制在0.7h，充分反应后冷却至室温；
控制混炼机辊距为4mm，将混合后的酚醛树脂和环氧树脂投入，预热至胶料包辊，取配方中锯木粉、滑石粉和硬脂酸锌投入已包辊的树脂混合材料中制成母炼胶；将母炼胶投入密炼机加压100s后，并投入剩余的乌洛托品和颜料加压210s，排胶温度条件为135℃保持一分钟，即得到混炼胶；
其中，所述酚醛树脂的制备方法包括：利用甲醛与苯酚完成加成反应后，向产物中添加改性二氧化硅，并控制温度为82℃保持12min；所述改性二氧化硅的加入量为制得酚醛树脂重量份的4.5%；所述改性二氧化硅的制备方法包括：将硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛经过超声震荡45min后，在温度为112℃条件下反应3h后，即得到改性二氧化硅，其中硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛的重量份比值为：25：52：12。
其中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
实施例2
本实施例中提供一种用于换向器制作的电木粉材料，具体制备方法如下：
取重量百分比的原料包括：酚醛树脂60%、环氧树脂9%、锯木粉10%、滑石粉8%、乌洛托品10%，硬脂酸锌2%和颜料1%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼；
先将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为55℃的条件下混合并逐渐升温至75℃，升温的时间控制在0.5h，充分反应后冷却至室温；
控制混炼机辊距为3mm，将混合后的酚醛树脂和环氧树脂投入，预热至胶料包辊，取配方中锯木粉、滑石粉和硬脂酸锌投入已包辊的树脂混合材料中制成母炼胶；将母炼胶投入密炼机加压80s后，并投入剩余的乌洛托品和颜料加压200s，排胶温度条件为130℃保持一分钟，即得到混炼胶；
其中，所述酚醛树脂的制备方法包括：利用甲醛与苯酚完成加成反应后，向产物中添加改性二氧化硅，并控制温度为80℃保持10min；所述改性二氧化硅的加入量为制得酚醛树脂重量份的4%；所述改性二氧化硅的制备方法包括：将硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛经过超声震荡30min后，在温度为110℃条件下反应2h后，即得到改性二氧化硅，其中硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛的重量份比值为：20：50：10。
其中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
实施例3
本实施例中提供一种用于换向器制作的电木粉材料，具体制备方法如下：
取重量百分比的原料包括：酚醛树脂61%、环氧树脂10%、锯木粉14%、滑石粉2%、乌洛托品10%，硬脂酸锌2.5%和颜料0.5%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼；
先将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为60℃的条件下混合并逐渐升温至℃，升温的时间控制在1h，充分反应后冷却至室温；
控制混炼机辊距为5mm，将混合后的酚醛树脂和环氧树脂投入，预热至胶料包辊，取配方中锯木粉、滑石粉和硬脂酸锌投入已包辊的树脂混合材料中制成母炼胶；将母炼胶投入密炼机加压120s后，并投入剩余的乌洛托品和颜料加压220s，排胶温度条件为140℃保持一分钟，即得到混炼胶；
其中，所述酚醛树脂的制备方法包括：利用甲醛与苯酚完成加成反应后，向产物中添加改性二氧化硅，并控制温度为85℃保持15min；所述改性二氧化硅的加入量为制得酚醛树脂重量份的5%；所述改性二氧化硅的制备方法包括：将硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛经过超声震荡60min后，在温度为115℃条件下反应4h后，即得到改性二氧化硅，其中硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛的重量份比值为：30：55：14。
其中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂。
实施例4-6
在实施例1-3的基础上，分别将双酚A环氧树脂替换为通过聚甲基苯基硅氧烷改性的双酚F环氧树脂，所述改性的双酚F环氧树脂制备方法包括：将双酚F环氧树脂在77℃条件下加热熔化，搅拌并加入聚甲基苯基硅氧烷，在170℃的条件下反应4h，减压蒸馏除去低沸物，即得到改性的双酚F环氧树脂。
将上述实施例中制备得到的材料进行测试，结果汇总如下表1所示：
表1：实施例中制备得到的材料性能参数
与实施例1不同的是，对比例1中没有先将酚醛树脂和环氧树脂进行共混，而是直接将酚醛树脂和环氧树脂投入混炼机中；对比例2中未利用改性二氧化硅对酚醛树脂进行处理；对比例3中不包含环氧树脂，其环氧树脂的重量份用酚醛树脂取代。
将上述对比例中中制备得到的材料进行测试，结果汇总如下表2所示：
表2：对比例中制备得到的材料性能参数
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (8)
1.一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：酚醛树脂60%~63%、环氧树脂9%~12%、锯木粉10%~22%、滑石粉2%~8%、乌洛托品10%~13%，硬脂酸锌2%~7%和颜料0.5%~1%，所述电木粉由上述原料混合后在混炼机中加热混炼。
2.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述原料混合的方式包括：将酚醛树脂和环氧树脂在在温度为55-60℃的条件下混合并逐渐升温至75℃，升温的时间控制在0.5-1h，充分反应后冷却至室温。
3.根据权利要求2所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述混炼方式包括：控制混炼机辊距为3-5mm，将混合后的酚醛树脂和环氧树脂投入，预热至胶料包辊，取配方中锯木粉、滑石粉和硬脂酸锌投入已包辊的树脂混合材料中制成母炼胶；将母炼胶投入密炼机加压80~120s后，并投入剩余的乌洛托品和颜料加压200~220s，排胶温度条件为130-140℃保持一分钟，即得到混炼胶。
4.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述酚醛树脂的制备方法包括：利用甲醛与苯酚完成加成反应后，向产物中添加改性二氧化硅，并控制温度为80~85℃保持10~15min。
5.根据权利要求4所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述改性二氧化硅的加入量为制得酚醛树脂重量份的4~5%。
6.根据权利要求5所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述改性二氧化硅的制备方法包括：将硅酸酯、硅烷偶联剂和二氧化钛经过超声震荡30~60min后，在温度为110-115℃条件下反应2-4h后，即得到改性二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂。
8.根据权利要求7所述的一种用于换向器制作的电木粉材料，其特征在于，所述双酚F环氧树脂包括通过聚甲基苯基硅氧烷改性的双酚F环氧树脂，所述改性的双酚F环氧树脂制备方法包括：将双酚F环氧树脂在75~80℃条件下加热熔化，搅拌并加入聚甲基苯基硅氧烷，在160~180℃的条件下反应3~5h，减压蒸馏除去低沸物，即得到改性的双酚F环氧树脂。
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