绝缘材料概论期末考试.docx
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绝缘材料概论期末考试
绝缘材料概论
一.按制品应用形式或工艺特征分类:
第一大类,漆、树脂和胶类
第二大类,树脂浸渍纤维制品类
第三大类,层压制品、卷绕制品、真空压力浸胶制品和引拔制品类
第四大类,模塑料类
第五大类,云母制品类
第六大类,薄膜、粘带和柔软复合材料类
二.绝缘产品型号编制方法
第一位数字:
大类号,即按制品的应用形式或工艺特征的分类号,从1~8。
第三位数字:
产品的参考工作温度,对应于耐热等级
1—参考工作温度105℃A级
2—参考工作温度120℃E级
3—参考工作温度130℃B级
4—参考工作温度155℃F级
5—参考工作温度180℃H级
6—参考工作温度>180℃C级
酚醛树脂及其绝缘材料
一.苯酚的四种熔化方法的特点。
1、热水法
在60℃热水槽中熔化,约需2h,
特点:
纯度不变,但不易贮存输送。
2、热空气法
将苯酚桶放入装有蒸汽排管的烘房中,熔化后经称量直接送入反应釜。
特点:
纯度不变,但效率低,适于小批量生产。
3、水蒸汽法
将苯酚桶的桶口向下,用蒸汽直接喷射熔化,得到苯酚的水溶液。
特点:
效率高,易于贮存,输送,但纯度下降。
4、热酚法
将苯酚桶的桶口向下,用加热的苯酚直接喷射熔化。
特点:
效率高,纯度不变,适宜大量生产。
二.工业用甲酚为何称三混甲酚?
在制备不同用途的酚醛树脂时对哪种成分的含量有何要求?
为什么?
工业甲酚是三种甲酚异构物的混合物,称三混甲酚
要求:
生产制漆用酚醛树脂时,间甲酚含量可<40%。
生产制塑料用酚醛树脂时,间甲酚含量要>40%.
原因:
因为邻甲酚、对甲酚f=2,无法形成体型结构。
间甲酚f=3,只有其能形成体型结构
三.热塑性酚醛树脂的制备原理。
四.分析热塑性酚醛树脂制备过程中苯酚含量对酚醛树脂结构的影响?
苯酚含量越少,在邻、对位上都反应的可能性越大,使分支结构增多,易出现复杂的交联结构,导致树脂不溶不熔。
五.热固性酚醛树脂的制备原理。
(太多太复杂,不重要,考的可能性很小)
六.热塑性酚醛树脂的质量指标有哪些?
工艺参数对其有何影响?
热塑性酚醛树脂质量指标
软化点:
其高低反映了树脂平均分子量的大小。
粘度:
树脂50%酒精溶液的粘度。
游离酚含量:
树脂中未反应的酚含量。
工艺参数对质量指标的影响:
1、甲醛与苯酚的摩尔比越大(苯酚过量少),树脂分子量越大,软化点越高,游离酚含量也越少;
2、缩聚阶段时间越长,树脂收率越高,软化点越高,游离酚含量越少;
3、热加工温度高,软化点高,游离酚含量少;
4、对于软化点和游离酚含量要求一定的树脂,真空度越低,热加工温度就越高。
七.热固性酚醛树脂的质量指标有哪些?
工艺参数对其有何影响?
热固性酚醛树脂质量指标:
1、胶化时间2、固体含量3、游离酚含量
工艺参数对质量指标的影响:
1、配比,醛过量太多易胶化,胶化时间短。
但醛量增加有利于降低游离酚含量,且能提高反应速度,使树脂软化点和粘度提高。
2、最后热加工温度不能超过100℃,以防胶化。
3、催化剂氨水的量过多使反应时间短,游离酚含量增大。
4、缩聚反应时间长,温度低,有利于树脂结构均匀,反应点多,反应完全。
5、必须在真空下脱水干燥,以降低脱水温度,使粘度增长缓慢,使水和游离酚残留量减少。
八.分析层压制品性能影响因素。
基材(底材)、粘合树脂(粘合剂)、成型工艺
九.分析立式与卧式上胶的特点。
立式上胶特点:
1、胶纸布垂直地面上下运动,故受到拉力较大;
2、易拉断,且重新穿引较困难;
3、适于抗拉强度大的棉布和玻璃布的上胶;
4、与卧式上胶机相比,设备占地面积小;
5、需要较高的厂房和高层操作平台。
卧式上胶特点:
1、胶纸布平行于地面移动,胶纸布受到的拉力较小;
2、不易断头,即使断头,也由于烘箱距地面低而容易穿引;
3、适于纸、非织布、棉布、玻璃布的上胶;
4、卧式上胶机占地面积大,但对厂房要求低。
一十.胶纸布的质量指标有哪些?
工艺参数对其有何影响?
胶纸布的质量指标:
胶含量(树脂含量)、可溶性树脂含量、挥发物含量
胶纸布的质量指标通过上胶工艺参数控制
上胶设备不同,上胶的工艺参数也不同,控制胶纸布质量指标的方法亦不同。
十一.胶纸布的质量如何影响层压制品的性能?
1.胶含量对层压制品性能的影响:
胶含量对层压制品的机械强度、吸水性、介电性能均有影响。
酚醛层压制品的胶含量对抗拉强度、抗弯强度、吸水性的影响
抗拉强度抗弯强度吸水性
2.可溶性树脂含量对层压制品性能的影响:
可溶性树脂含量大,胶纸布在压制过程中易流胶,使成品中的树脂含量低,并且还增加预热和热压时间。
可溶性树脂含量小,胶纸布间粘结不好,层压制品机械强度低,易开裂,内部空隙导致介电性能下降。
3.挥发物含量对层压制品性能的影响:
挥发物含量增大,介电损耗增大,介电强度和绝缘电阻降低;
挥发物含量增大,制品表面易起泡,周围边缘起花。
十二.何谓电工塑料?
酚醛压缩的基本组成及成型方法。
电工塑料亦称电工压塑料
压塑料定义:
在加热和加压的条件下,能产生形变和流动,制得各种形状的制品,并经冷却或固化后可保持一定形状的材料,称塑料或压塑料。
电工塑料组成:
粘合剂、填料、各种助剂
酚醛压缩的基本组成:
酚醛树脂(粘合剂)、木粉(填料)、各种助剂
主要成型方法:
压缩模塑、传递模塑、注射模塑
聚酯树脂及其绝缘材料
一.什么是有溶剂漆和无溶剂漆?
有溶剂漆:
溶剂与稀释剂是惰性的,在漆的成膜过程中逐渐挥发,不参与漆基的化学反应。
如甲苯,酒精等。
无溶剂漆:
溶剂和稀释剂不仅起调节黏度作用,还参与漆基的反应形成漆膜。
此类溶剂称活性溶剂或稀释剂。
如苯乙烯。
二.植物油根据干燥特性分几类?
划分依据?
植物油依其干燥特性分为:
干性油、半干性油、不干性油
根据油中分子中双键数目及典值
三.绝缘漆的溶剂和稀释剂选择原则是什么?
选择溶剂应考虑的因素:
溶解能力、挥发速度、毒性、易燃易爆性、资源
(注意:
溶解能力并非越强越好。
溶解力越强,在第二次涂膜时易把前一次的漆釉溶掉,致使漆膜破坏。
)
选择稀释剂应考虑的因素:
与溶剂能混溶,用量要适当
稀释剂最大用量可根据测定的稀释值K来确定
对溶剂与稀释剂挥发性的要求:
1、稀释剂在油膜干燥过程中的挥发速度要大于溶剂的挥发速度。
2、溶剂的挥发速度要与漆膜形成速度相适应
四.植物油改性醇酸树脂漆的目的?
提高凝胶化时的反应程度,以减少-OH和-COOH基的量。
使固化反应完全,提到化学稳定性。
植物油中含有大量双键,固化成膜时是连锁聚合反应,反应速度快。
植物油中含有大量脂肪链,可以防止漆膜变脆。
五.植物油改性醇酸树脂漆制备过程分哪两个阶段?
各阶段主要工艺参数制定依据?
生成反应分为两阶段:
醇解反应阶段、缩聚反应阶段
醇解阶段工艺参数
催化剂:
用量为油重的0.02-0.06%常用PbO、CaO环烷酸铅
温度:
温度低,溶解性差,醇解困难
温度高,易发生副反应(挥发、醚化、双键聚合)
终点控制:
用产物在甲醇或乙醇中的溶解性控制
缩聚阶段工艺参数
排水量:
溶液缩聚时,用分水器。
注意溶剂bp<反应物回流温度,
熔融缩聚时,用抽空或通入惰性气体。
终点控制:
用酸值和粘度控制
酸值反应了树脂的酯化程度,粘度反应了树脂的聚合程度
六.油漆干燥速度与和因素有关?
成膜过程涉及哪些反应?
植物油中不饱和脂肪酸中所含的双键数目与位置(是否共轭)是决定成膜速度的关键因素。
双键数量越多,尤其是共轭双键越多,成膜速度越快,即油越易干燥。
植物油的化学反应主要发生在酯基和脂肪酸的双键上
酯基上的反应:
水解反应双键上的反应:
加成反应
皂化反应异构化反应
醇解反应聚合反应
酯交换反应氧化反应
七.电工塑料薄膜的成型方法有哪些?
压延法、熔融挤出法、双轴拉伸法、溶液流延法、车削法
八.酯交换反应生产PET的原理?
其工艺分哪两步?
各阶段终点控制方法?
各步工艺参数制定依据?
第一步中分馏塔的作用是什么?
其温度如何控制?
原理:
第一步,酯交换反应,副产物为甲醇。
第二步,缩聚反应,副产物为乙二醇
主要工艺参数
1、配比:
乙二醇过量;
2、酯交换反应温度:
应低于二乙醇的沸点198℃,一般在150~190℃;
3、分馏塔温度:
分馏塔的作用是分离甲醇和乙二醇。
其温度应高于甲醇沸点,在65~70℃范围;
4、酯交换反应终点控制:
用甲醇蒸出量,一般达到75%~90%即可;
5、催化剂:
应既能催化酯交换反应又能催化缩聚反应;
6、真空度:
真空度高低决定了乙二醇残留量的大小,真空度应尽可能高;
7、缩聚反应温度:
Tm<缩聚温度T<Td
PET的Tm=255℃~260℃,Td=280℃~290℃,Tm与Td接近,加工窗口比较窄;
8、缩聚终点控制:
用黏度,可直接通过搅拌电机的电流变化来测量。
(具体数字不用记)
九.工业常用的两类不饱和聚酯的结构特点?
工业上应用的不饱和聚酯分为两类:
顺丁烯二酸类——双键在链中间
丙烯酸类——双键在链端部
十.两类不饱和聚酯的聚合实施方法为何不同?
生产过程中水的排除途径有何不同?
顺丁烯二酸类:
双键在中间,反应活性低,不易聚合,所以可以采用高温、熔融缩聚;
丙烯酸类:
双键在端部,反应活性高,易聚合,所以采用低温、溶液缩聚。
第一个通过冷凝器将副产物水蒸气与乙二醇分离,第二个是副产物水与溶剂形成共沸物,可通过溶剂挥发带出
十一.何谓不饱和聚酯复合物?
用途?
玻璃钢?
将不饱和聚酯溶于不饱和单体,再加入一些辅助材料即得不饱和聚酯复合物
用途:
1、层压塑料与膜压塑料;2、云母带粘合剂;3、用植物油(或脂肪酸)改性后制备有溶剂漆;4、无溶剂漆。
以不饱和聚酯复合物为粘合剂,玻璃纤维为填料,可以制成团状(DMC)和片状(SMC)模塑料。
以玻璃布或玻璃毡为填料可以制成层压材料。
这些制品力学性能优异,俗称“玻璃钢”。
环氧树脂及其绝缘材料
一.双酚A缩水甘油醚型环氧树脂制备原理?
NaOH起何作用?
的作用:
①催化,用量小。
②与闭环脱水的
反应,用量大。
+
→
+
二.双酚A型环氧树脂的质量指标有哪些?
影响诸质量指标的因素?
双酚A型环氧树脂质量指标:
软化点、环氧基含量、氯含量、挥发物含量
软化点反映环氧树脂分子量的大小。
软化点高,分子量大;软化点低,分子量小。
环氧基含量是环氧树脂的重要质量指标,一般用环氧值或环氧当量表示。
环氧值:
100克环氧树脂中所含环氧基的克当量数。
环氧值=
环氧当量:
含1克当量环氧基的环氧树脂克数。
环氧当量=
=
环氧值亦可反应分子量大小,环氧值越大,分子量越小。
环氧树脂中的氯有两种:
有机氯、无机氯
有机氯含量取决于:
最后一次闭环反应的程度;环氧氯丙烷的回收程度。
无机氯含量取决于:
副产物NaCl的洗净程度。
氯含量主要影响固化物的电性能。
三.环氧树脂的固化剂如何分类?
按固化剂化学结构、按固化温度、按固化反应类型
四.环氧树脂的固化反应有哪三种?
1、环氧基与固化剂官能基之间的反应
2、环氧基与羟基间的反应
3、环氧基之间的反应
五.比较胺类和酸酐类固化剂固化环氧树脂的机理和特点。
胺类固化剂与环氧树脂的固化反应机理:
常用胺类固化剂1、叔胺类:
不含活性氢,属阴离子型催化固化剂。
2、脂肪族伯胺和仲胺类:
含活性氢,属交联型固化剂。
叔胺类固化剂固化环氧树脂的反应机理:
固化反应特点:
1、叔胺类固化剂很少单独使用,多用其催化其它多元胺或酸酐类固化剂与环氧基的反应;
2、起催化作用时用量很少,为0.1~3phr;
3、起催化作用时要考虑叔胺的空间位阻效应;
4、常用叔胺固化剂有:
三乙胺、三乙醇胺、苄基二甲胺、咪唑类。
2-乙基-4-甲基咪唑结构式
伯胺和仲胺类固化剂固化环氧树脂的反应机理
固化反应特点:
1、在50℃左右,一个活性氢与一个环氧基反应;
2、在100℃左右,且环氧基过量时,仲羟基亦可与环氧基反应;
3、脂肪族胺多为液体,粘度小,使用方便;
4、液体脂肪族胺挥发性大,有毒;
5、使用期短,固化放热多;
6、用量多时影响固化物电性能。
酸酐固化环氧树脂的机理:
无催化剂时,酸酐与环氧树脂的固化反应:
生成单酯
生成二酯
环氧基开环醚化
固化反应特点:
1、酯化反应温度低,130℃~180℃,醚化反应温度较高,200℃左右;
2、反应慢;
3、一个酐基与一个以上的环氧基反应
有催化剂时,酸酐与环氧树脂的固化反应
有催化剂时,酸酐固化环氧的速度明显加快,催化剂不同,固化效果亦不同。
常用催化剂:
叔胺、硼胺络合物、金属羧酸盐
叔胺催化酸酐固化环氧树脂的反应机理:
注:
HA为固化体系中固有的含活性氢的物质。
固化反应特点:
1、叔胺促进酸酐与环氧基的酯化反应,而使醚化反应受拟制;
2、一个环氧基与一个酐基反应;
3、HA浓度越大,反应速度越快。
酸酐固化环氧的特点:
1、酸酐挥发性小,毒性小多数为固体(芳香族和脂肪族),脂肪族为液体;
2、环氧-酸酐体系储存期长;
3、固化时放热少,收缩率低;
4、固化物性能优异;
5、与环氧树脂混溶时需要加热;
6、固化温度高(高于150℃),固化时间长,需加促进剂。
六.何谓潜伏性固化剂?
BF3中的B原子中有一个空轨道,而胺中的N原子上有一对未共用电子,因此BF3易与胺形成配价键,从而形成络合物,这种络合物与环氧树脂在低温下以“溶剂化”形式存在,在高
温下能迅速固化环氧,因此称潜伏性固化剂。
七.环氧树脂固化剂选择依据?
1、固化温度与时间;
2、与环氧树脂的相溶性;
3、使用期长短;
4、对固化产物性能的影响;
5、用量。
八.根据工艺特性和结构形状云母制品分成哪三类?
云母带、云母板、云母箔
九.干法制造片云母带和粉云母带的工艺过程?
影响云母带性能的主要工艺因素?
干法:
将补强材料、薄片云母(或粉云母纸)用粘合剂粘合在一起,经烘焙制得云母带状材料。
片云母带质量影响因素:
1、贴制云母片的均匀性
2、云母带胶含量(车速一定时,取决于胶液粘度及固体含量)
3、挥发物含量
粉云母带质量影响因素:
1、烘箱温度与时间
2、胶化时间
3、切割刀具
聚酰亚胺及其绝缘材料
一.均苯型聚酰亚胺的制备原理?
由均苯四甲酸二酐或其羧酸衍生物与各种二胺经缩聚反应制得。
二.均苯型聚酰亚胺为何采用两步法制备工艺?
均苯型聚酰亚胺是不熔不溶的,必须先制备聚酰胺酸,再对聚酰胺酸进行加工制备聚酰亚胺。
三.分析影响PAA粘度的因素。
1、温度:
15~20℃下,温度高分子量低,粘度低;
2、配比:
二酐稍微过量(酐易水解)
3、加料次序:
酐加入胺的溶液中;(酐能与溶剂形成络合)
4、水含量:
二酐、二胺及溶剂必须事先提纯以排除水;(酐易水解)
5、溶剂种类:
影响PAA黏度,二甲基亚砜>DMAC>DMF
四.流涎法制备PI薄膜如何控制薄膜厚度?
流涎嘴前刮板与钢带之间距离控制薄膜的厚度(固体含量一定时决定薄膜厚度)。
五.聚酰胺酸亚胺化的途径有哪两种?
1、热亚胺化法:
将PPA加热300℃使其脱水闭环。
2、化学亚胺化:
用脱水剂处理聚酰胺酸薄膜或粉末数小时后干燥、热处理。
六.何谓可溶性聚酰亚胺?
其结构有何特点?
是由含有铰链二酐与含铰链二胺经溶液缩聚反应制备,能够熔融,并有一定热塑性的聚酰亚胺。
结构特点:
分子链中含有铰链。
七.何谓交联型聚酰亚胺?
其结构有何特点?
交联型聚酰亚胺亦称热固性聚酰亚胺,是指含有活性端基和亚胺环的低聚物,在加工成型过程中发生连锁聚合反应生成题型结构的聚酰亚胺。
结构特点:
含活性端基和双键。
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