酚醛泡沫塑料是由酚醛树脂经发泡、固化而成的新型轻质材料。其耐热性、隔热性、吸音性、阻燃性优异:1<.因此,在军事和民用领域均有广泛应用。尤其在军事领域中,由于各种武器系统的使用和工作环境极为恶劣(温度高、噪声大、空间狭小),为了改善人机工作环境,提高战斗人员的安全性和设备的可靠性,采用低密度的酚醛泡沫塑料或以酚醛泡沫塑料为主体材料的复合结构作为隔音隔热部件不失为一种有效的方法。笔者经过一系列工艺实验,确定了影响浇铸酚醛泡沫塑料成型的几个关键因素,制得了力学性能、热性能、声学性能优良的酚醛泡沫塑料。
实验部分1.1原材料表面活性剂、固化剂、助剂:市售;1.2试样制备工艺酚醛泡沫塑料试样制备工艺流程见。表1列出酚醛泡沫塑料成型工艺条件。
酚醛树脂n表面活性剜乳化、一:――气泡内压;物料中溶解气体的分压力;物料作用于气泡壁上的法向应力物料的表面张力;气泡半径。
(1)式可简化为:小,尺越小,越有利于形成小的气泡核,*终形成的泡体越均匀、细腻。加人表面活性剂可以降低体系的表面张力,并起到乳化作用。实验表明,乳化程度影响泡沫塑料的泡孔均匀性、发泡速度和表观密度。
当乳化程度适中时,发泡物料的适用期较为合适(一般为5~10min),可操作性强,发泡过程平稳,泡沫塑料泡体均匀、细腻,上部“圆顶”部位较为平坦,无开裂现象,材料的利用率较高,可使制品达到预期的表观密度;若乳化程度过低时,体系温度低,发泡物料适用期过长,造成发泡剂汽化不完全,制品的表观密度仅能达到预期的1/3~1/2,而且泡体内部有较大泡孔,存在密度梯度;如果乳化程度过高,体系温度接近或达到发泡剂的沸点,则可能造成物料在混合器内提前发泡。
影响乳化程度的因素有两方面:一是表面活性剂的用量,二是乳化时间的长短。表面活性剂的用量越多,乳化时间越长,乳化程度越高,通常表面活性剂的用量为树脂的1%~2%,乳化时间为1~15min较为合适。
2.3温度对酚醛泡沫塑料成型加工的彩响当物料温度上升时,分子热运动加速,分子间的吸引力降低,体系粘度、发泡剂的溶解度等都发生变化。G.L.Graines的研究了表面张力与温度的关系,结果表明温度可以通过改变物料的一系列物理参数来影响发泡过程,适当的温度可以提高酚醛泡沫塑料的质量。
231混合物料的温度发泡混合物料的温度是不断提高的,因为乳化过程或酚醛树脂的固化过程均为放热反应,只有发泡剂的汽化是吸热过程,前两者之和大于后者。因此混合前树脂的温度不宜过高,一般不得超过35T,否则会缩短物料的适用期,造成物料在混合器内提前固化、发泡。但混合前物料的温度也不宜过低,一般不低于15尤,否则会造成物料不能发泡。
一般应将浇铸前混合物料的温度控制在40~44.2.3.2模具度模具起始温度主要影响浇铸体外侧的成型速度。模具温度过高时,模具外侧及底部的物料发泡过快,有较大的泡孔出现,且泡体中心与外侧的密度不一致;模具温度过低时,模具两侧及底部的物料发泡过慢,泡体上部“圆顶”较大,外侧表皮过厚。通常,模具起始温度应控制在40~60尤。
2.3.3成型温度通过配方调整,酚醛泡沫塑料可以室温成型,但大多数情况下,宜采用中低温固化成型。成型温度一般为60 -70.温度过低时,满足不了发泡剂所需的汽化热,导致无法发泡;温度过高时,由于泡沫过度膨胀,容易造成“烧心”现象。
3结论发泡物料的物理参数,即树脂的粘度和物料的乳化程度,以及混合物料的温度、模具温度、成型温度等工艺参数,是影响酚醛泡沫塑料成型加工的几个关键因素。
通过对上述因素的合理控制,可以制得各种形状复杂、尺寸不一的酚醛泡沫塑料浇铸制件。