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。