Plastik Fenolik

Oktober 8, 2024

wanplas

Pengetahuan Industri, Bahan Plastik

---

Plastik fenolik, yang biasa dikenal sebagai Bakelite, adalah plastik thermosetting yang keras dan getas. Plastik yang berbahan dasar resin fenolik umumnya disebut plastik fenolik. Plastik ini merupakan jenis plastik yang paling penting plastik termoseting dan banyak digunakan sebagai bahan isolasi listrik, bagian furnitur, kebutuhan sehari-hari, kerajinan tangan, dll.

Pengantar

Plastik fenolik, yang umumnya dikenal sebagai Bakelite, ditemukan pada tahun 1872 dan mulai diproduksi secara industri pada tahun 1909. Plastik ini merupakan plastik tertua di dunia, nama umum untuk plastik dengan resin fenolik sebagai bahan dasar, dan jenis plastik termoseting yang paling penting. Secara umum, plastik ini dapat dibagi menjadi dua kategori: plastik fenolik non-laminasi dan plastik fenolik laminasi. Plastik fenolik non-laminasi dapat dibagi menjadi plastik fenolik cor dan plastik fenolik tekan. Plastik ini banyak digunakan sebagai bahan isolasi listrik, suku cadang furnitur, kebutuhan sehari-hari, kerajinan tangan, dll. Selain itu, ada plastik fenolik asbes yang terutama digunakan untuk ketahanan asam, kertas karet dan kain karet yang digunakan untuk isolasi, plastik busa fenolik dan plastik sarang lebah yang digunakan untuk isolasi termal dan isolasi suara, dll.

Informasi dasar

Plastik fenolik: Plastik berbahan dasar resin fenolik.

Berat jenis: 1.5-2.0 g/cm³

Penyusutan cetakan: 0.5-1.0%

Suhu cetakan: 150-170℃

Sifat material: Plastik fenolik adalah plastik termoseting yang keras dan getas, yang umumnya dikenal sebagai bubuk bakelite. Plastik ini memiliki kekuatan mekanik, ketangguhan, dan ketahanan aus yang tinggi, stabilitas dimensi, ketahanan korosi, dan sifat isolasi listrik yang sangat baik. Cocok untuk membuat komponen isolator untuk peralatan dan instrumen listrik, dan dapat digunakan dalam kondisi panas dan lembap.

Kinerja cetakan

1. Kemampuan pembentukannya bagus, tetapi penyusutan dan arahnya umumnya lebih besar daripada aminoplastik, dan mengandung zat volatil yang mudah menguap. Harus dipanaskan terlebih dahulu sebelum dicetak, dan udara harus dikeluarkan selama proses pencetakan. Jika tidak dipanaskan terlebih dahulu, suhu cetakan dan tekanan cetakan harus ditingkatkan.

2. Suhu cetakan memiliki pengaruh besar terhadap fluiditas. Umumnya, bila suhu melebihi 160℃, fluiditas akan menurun dengan cepat.

3. Kecepatan pengerasan umumnya lebih lambat daripada aminoplastik, dan panas yang dilepaskan selama pengerasan besar. Suhu internal komponen plastik berdinding tebal yang besar mudah terlalu tinggi, dan pengerasan yang tidak merata serta panas berlebih rentan terjadi.

Pengolahan pemanasan awal

Pentingnya

Plastik fenolik umumnya dipanaskan terlebih dahulu menggunakan pemanas awal frekuensi tinggi (high-frequency preheater). Senyawa cetakan fenolik yang dipanaskan oleh pemanas awal frekuensi tinggi dapat meningkatkan fluiditas, memperpendek waktu die-casting, menghilangkan tekanan internal pada material, dan menghilangkan kelembapan produk. Hal ini dapat mengurangi tekstur dan meningkatkan kehalusan produk jadi, menghemat jumlah material dan memperpanjang umur cetakan. Sebelum komponen elektronik dan pencetakan listrik, bubuk senyawa cetakan (cake) dipanaskan terlebih dahulu dan dilunakkan untuk meningkatkan kualitas produk, kinerja insulasi, dan sifat mekanis.

Pemilihan mesin

Pilih peralatan pemanas sesuai dengan bentuk senyawa cetakan fenolik.

Mesin pemanas awal dibagi menurut elektroda: tipe elektroda datar, tipe elektroda rol (tipe drum, tipe meja putar)

1. Pemilihan material dalam bentuk bubuk, butiran, atau bentuk kue tidak beraturan: Jenis elektroda datar
2. Pemilihan material untuk silinder preformed: tipe elektroda roller
3. Untuk material berbentuk bubuk dan granular, tipe elektroda cakram berputar juga dapat dipilih (material cetakan tidak perlu dibentuk terlebih dahulu untuk mencapai efek pemanasan awal elektroda rol).

Efek suhu dan kelembaban

Efek pada kekuatan mekanik

Perbandingan kekuatan tarik dan kekuatan lentur berbagai bagian plastik fenolik yang diisi dalam lingkungan 200°C setelah 1,000 jam: Bagian plastik yang diperkuat dengan serat kaca hanya sedikit terpengaruh oleh suhu. Kekuatan tarik bagian plastik fenolik yang diisi dengan serbuk kayu menurun dengan cepat pada suhu 90 hingga 100°C, sedangkan kekuatan tarik bagian pengisi asbes tidak banyak berubah.

Kelompok oksigen air dalam plastik fenolik memiliki afinitas yang kuat terhadap air dan mudah menyerap kelembapan. Bagian plastik mengembang volumenya setelah menyerap kelembapan, menyebabkan tekanan internal dan menyebabkan lengkungan serta deformasi. Umumnya, penyerapan kelembapan adalah 3%, dan kekuatan lentur berkurang sekitar 25%. Saat kadar kelembapan meningkat, kekuatan impak meningkat secara bertahap, sementara kekuatan tarik dan kekuatan lentur menurun secara signifikan.

Efek pada sifat listrik

Sifat listrik plastik fenolik sangat bervariasi tergantung pada kandungan resin dan pengisi. Bila dipengaruhi oleh kelembapan dan suhu, kinerja insulasi berubah lebih jauh lagi.

Sifat insulasi listrik dari resin fenolik konsisten dengan kecenderungan kekuatan mekanis yang menurun. Kemampuan insulasi plastik secara tidak langsung dapat mencerminkan kekuatan mekanis. Akan tetapi, resistansi volume plastik tidak mengikuti aturan ini. Seringkali kekuatan mekanis telah berkurang hingga 50%, tetapi resistansi volume belum menunjukkan tren penurunan. Pengujian telah membuktikan bahwa komponen plastik fenolik dengan pengisi asbes dan serat kaca dapat mempertahankan sifat listrik dan mekanis yang stabil untuk waktu yang lama pada suhu tinggi di atas 150°C.

Penyerapan air pada plastik fenolik berhubungan langsung dengan jenis pengisi. Celupkan berbagai bagian plastik fenolik ke dalam air pada suhu 24°C. Jumlah penyerapan air adalah: 1.2% untuk pengisi asbes, 5.4% untuk pengisi serat pendek, 6.8% untuk pengisi sisa kain, dan 8.4% untuk pengisi serbuk kayu. Ketika kadar air berada di antara 2 dan 3%, sifat listriknya tidak banyak berubah. Jika mencapai di atas 5%, sifat listriknya menurun dengan cepat.

Efek pada stabilitas dimensi

Meskipun komponen plastik fenolik memiliki stabilitas dimensi yang baik dan sedikit perubahan, hal ini hanya berlaku jika dibandingkan dengan plastik lainnya. Namun, komponen ini juga akan mengalami beberapa perubahan dimensi setelah terkena kelembapan dan suhu. Untuk komponen mekanis berpresisi tinggi, penting untuk memahami hubungan antara lingkungan penggunaannya dan perubahan dimensi.

Penyusutan lebih parah pada musim dingin bersuhu rendah dan kering, dan penyusutan lebih sedikit atau bahkan mengembang pada musim panas yang panas dan lembab. Fenomena ini disebut pernapasan bagian plastik. Pernapasan bagian plastik fenolik terkait erat dengan pembuangan uap air dari plastik atau penyerapan uap air dari luar. Dalam kondisi panas dan lembab dengan kelembaban relatif 100% dan suhu 50 ° C, waktu yang dibutuhkan untuk ukuran bagian plastik mencapai keseimbangan hanya setengah dari suhu ruangan. Plastik yang dicetak dari bahan dengan kadar air 0.1% memiliki stabilitas dimensi yang buruk. Ketika suhu mencapai 150 ° C, penyusutan bagian plastik fenolik cenderung seimbang. Ketika suhu naik lebih jauh, bagian plastik akan terus menyusut.

Tahan korosi

Resin fenolik murni tanpa bahan pengisi hampir kebal terhadap serangan asam anorganik, tidak larut dalam sebagian besar hidrokarbon dan klorida, serta tidak larut dalam keton dan etanol. Namun, resin ini tidak tahan terhadap korosi seperti asam sulfat pekat, asam nitrat, asam kromat suhu tinggi, asam sulfat berasap, alkali, dan oksidan. Plastik fenolik juga memiliki karakteristik di atas, tetapi saat mempelajari ketahanan korosinya, ketahanan korosi bahan pengisi juga harus dipertimbangkan.

Kinerja berbagai pengisi plastik fenolik (PF)

Diubah

Kerugian utama dari plastik fenolik adalah kerapuhan, ketahanan busur yang buruk, dan sifat dielektrik yang berubah seiring frekuensi. Oleh karena itu, dalam aplikasi produksi, metode modifikasi digunakan untuk mengatasi kekurangan resin fenolik. Kinerja plastik fenolik dapat ditingkatkan dengan mencampur resin fenolik (terutama termoplastik) dengan jenis polimer lainnya. Senyawa polimer yang umum digunakan meliputi: poliamida Damar, polivinil klorida resin, karet nitril, polypropylene resin, dll. Misalnya, setelah dicampur dengan polivinil klorida, kekuatan mekanisnya, ketahanan panas, sifat dielektriknya, ketahanan asam, ketahanan air, dll. dapat ditingkatkan, dan memiliki kemampuan pewarnaan yang lebih baik. Bubuk bakelit berdasarkan resin fenolik dan karet nitril dapat sangat meningkatkan kekuatan benturan komponen. Bubuk bakelit yang terbuat dari campuran resin fenolik, resin poliamida, dan pengisi anorganik (seperti mika dan feldspar) memiliki sifat dielektrik yang lebih tinggi, dan produknya dapat digunakan dalam kondisi suhu tinggi, frekuensi tinggi, dan tekanan tinggi.

penggunaan

Plastik fenolik banyak digunakan sebagai bahan isolasi listrik, suku cadang furnitur, kebutuhan sehari-hari, kerajinan tangan, dll. Selain itu, juga digunakan sebagai plastik fenolik asbes tahan asam, kertas berlapis karet dan pita untuk isolasi, fenolik plastik busa dan plastik sarang lebah untuk insulasi dan insulasi suara, dll.

Plastik laminasi fenolik terbuat dari bahan pengisi lembaran yang diresapi dengan larutan resin fenolik dan dapat dibuat menjadi berbagai profil dan pelat. Bergantung pada bahan pengisi yang digunakan, ada berbagai plastik laminasi seperti kertas, kain, kayu, asbes, dan kain kaca. Plastik laminasi fenolik kain dan kain kaca memiliki sifat mekanis yang sangat baik, tahan minyak, dan sifat dielektrik tertentu. Plastik ini digunakan untuk membuat roda gigi, bantalan bushing, roda pemandu, roda gigi senyap, bantalan dan bahan struktur listrik, bahan isolasi listrik, dan lapisan kayu. Plastik terkompresi cocok untuk bantalan dan roda gigi di bawah pelumasan dan pendinginan air. Plastik laminasi kain asbes terutama digunakan untuk komponen yang bekerja pada suhu tinggi.

Plastik berserat fenolik yang ditekan dapat dipanaskan dan dicetak menjadi berbagai komponen mekanis dan komponen listrik yang kompleks. Plastik ini memiliki sifat isolasi listrik yang sangat baik, tahan panas, tahan air, dan tahan aus. Plastik ini dapat menghasilkan berbagai rangka kumparan, papan kabel, casing perkakas listrik, bilah kipas, impeler pompa tahan asam, roda gigi, cam, dll.

Performance

Penyusutan cetakan

Penyusutan cetakan resin fenolik ditentukan oleh banyak faktor, seperti komposisi resin, jenis pengisi, kadar air, kondisi pencetakan, dll.

Tahan panas

Dari sudut pandang praktis, suhu penggunaan plastik fenolik dengan berbagai bahan pengisi adalah: 160°C untuk bahan pengisi anorganik; 140°C untuk bahan pengisi organik; suhu penggunaan tertinggi untuk bahan pengisi serat kaca dan asbes adalah 170~180°C.

Analisis situasi terkini

Karena ketahanannya terhadap panas yang sangat baik dan kinerja biaya yang baik, plastik fenolik masih memiliki keunggulan yang tidak dapat ditandingi oleh plastik serbaguna lainnya. Karena Tiongkok telah menjadi produsen utama produk elektronik dan listrik serta peralatan memasak di dunia, sejumlah besar produk diekspor setiap tahun, yang telah mendorong pertumbuhan pesat produksi plastik fenolik. Volume produksi plastik fenolik Tiongkok berada di peringkat teratas di dunia, dan konsumsi pasar domestik mencakup 1/2 dari pasar global.

Ada lebih dari 40 produsen bubuk plastik fenolik di Tiongkok. Perusahaan-perusahaan besar dengan output dan spesifikasi produk yang lebih besar termasuk Shanghai Eurasian Synthetic Materials Company, Shanghai Shuangshu Plastic Factory, Wenzhou South China Chemical Company, dll. Ada hampir 10,000 produsen hilir berbagai jenis fenolik produk plastik, terutama didistribusikan di bidang papan sirkuit dan aksesori resistif tahan panas untuk berbagai produk elektronik dan listrik, gagang peralatan masak, bantalan rem mobil dan aksesori plastik tahan panas, produk fiberglass dan bidang lainnya. Menurut statistik survei dari National Phenolic Resin and Plastics Industry Collaboration Group, produksi plastik fenolik Tiongkok adalah 180,000 ton pada tahun 2001, yang mana plastik injeksi menyumbang 30%. Output plastik fenolik pada tahun 2002 pada dasarnya sama dengan tahun 2001. Pada tahun 2002, 27,872 ton resin dan plastik fenolik diekspor, meningkat 42% dari tahun sebelumnya; 94,464 ton diimpor, meningkat 18.8% dari tahun sebelumnya. Pada tahun 2002, konsumsi pasar plastik fenolik Tiongkok sekitar 250,000 ton, dengan tingkat pertumbuhan 3%.

Dengan perkembangan ekonomi, banyak bidang aplikasi baru dari resin fenolik dan plastik terus dikembangkan. Eksperimen telah menemukan bahwa resin fenolik dan produk plastik tidak hanya memiliki ketahanan panas dan sifat tahan api yang baik, tetapi juga menghasilkan asap yang kurang beracun setelah terbakar. Penyebab kematian nomor satu dalam kebakaran perkotaan adalah asap beracun yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bangunan kimia di dalam gedung. Dengan meningkatnya perkembangan lalu lintas terowongan dan meningkatnya jumlah gedung bertingkat tinggi, plastik fenolik sangat cocok untuk aplikasi dengan persyaratan proteksi kebakaran yang ketat. Produk plastik di kendaraan kereta bawah tanah perkotaan dan bahan bangunan bertingkat tinggi semakin banyak menggunakan berbagai jenis bahan komposit plastik fenolik.

Meskipun plastik fenolik memiliki ketahanan benturan yang buruk, teknologi modifikasi peningkatan yang terus dikembangkan telah memperbaiki cacat ini. Menurut hasil penelitian terbaru dari lembaga penelitian ilmiah, modifikasi dengan karet nitril dapat meningkatkan kekuatan benturan plastik fenolik secara signifikan. Ketika jumlah karet nitril hanya 2%, kekuatan benturan plastik fenolik dapat ditingkatkan hingga 100%. Ketika jumlah karet nitril meningkat, kekuatan benturan plastik fenolik semakin meningkat, sementara titik pelunakan meningkat dan waktu gel semakin pendek.

Kesulitan yang dihadapi industri plastik dan resin fenolik saat ini adalah terbatasnya pasokan bahan baku fenol dan kenaikan harga yang tajam. Harga fenol telah meningkat dari 6,500 yuan (harga per ton, sama seperti di bawah) sebulan lalu menjadi sekitar 9,000 yuan. Hal ini terutama karena produksi fenol Tiongkok hanya dapat memenuhi 50% permintaan, dan impor merupakan bagian yang besar. Tiongkok telah menerapkan tindakan antidumping pada fenol impor, yang akan mengurangi impor dan menyebabkan harga fenol meningkat tajam. Pada tanggal 18 Juli 2012, pada konferensi industri plastik dan resin fenolik yang diadakan di Chun'an, Zhejiang, perusahaan-perusahaan yang berpartisipasi dengan suara bulat percaya bahwa produksi pada harga fenol 2013 saat ini akan menyebabkan kerugian di seluruh industri.

Bagian eksperimental

Bahan baku percobaan

Resin fenolik termoplastik (novolak): nomor merek 2123,

Resin fenolik termoseting (resol): nomor merek 2124,

Serat kaca bebas alkali yang dipotong: panjang, 1~6mm, diameter, 1~3μm, diproduksi oleh Zhejiang Jushi Group,

Bahan tambahan lainnya adalah produk industri.

Formula plastik injeksi

Karakterisasi kinerja plastik injeksi

1. Penampilan tinggi dan stabilitas termal

Sampel uji (120×15×10mm) dimasukkan ke dalam oven pada suhu 200°C selama 3 jam, kemudian suhu dinaikkan menjadi 250°C, disimpan selama 1 jam, suhu terus dinaikkan hingga 300°C, disimpan selama 2 jam, dan suhu terus dinaikkan hingga 370°C selama 1 jam., keluarkan sampel dan amati permukaan sampel. Jika tidak ada deformasi yang melepuh, retak, atau bengkok, berarti sampel telah lulus uji stabilitas termal tampilan dalam waktu suhu ini, dan sebaliknya.

2. Sifat mekanik, sifat termal, dan sifat listrik produk cetakan injeksi diuji sesuai dengan standar Cina GB1404-95 untuk senyawa cetakan fenolik.