復(fù)合材料聚合物基體考試整理

1、濟南大學復(fù)合材料聚合物基體考試整理復(fù)材1108班第一章（12分）不飽和聚酯樹脂：是指不飽和聚酯在乙烯基類交聯(lián)單體 （例如苯乙烯）中的溶液。 不飽和聚酯：是由不飽和二元酸或酸酐、 飽和二元酸或酸酐, 二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng) 合成的相對分子質(zhì)量不高的聚合物。不飽和聚酯樹脂的合成方法：熔融縮聚法、溶劑共沸脫水法、減壓法、加壓 _ 不飽和聚酯樹脂的合成過程包括：線型不飽和聚酯的合成、用苯乙烯稀釋聚酯。不飽和聚酯樹脂固化的三個階段：凝膠、定型、熟化。最常用的交聯(lián)單體：是苯乙烯。 酸值：中和一定量的不飽和聚酯樹脂所消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)。固化：粘流態(tài)樹脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為不溶、6熔的具有體型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 的

2、固態(tài)樹脂的全過程。引發(fā)劑:是能使單體分子或含雙鍵的線型高分子活化而成為游離基并進行連鎖聚 合反應(yīng)的物質(zhì)。有機過氧化物的通式為：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基團可以是：烷基、 芳基、?；?、碳酸酯基。有機過氧化物的特性是用：活性氧含量、臨界溫度、半衰期來表征的。通用型不飽和聚酯樹脂具有下列技術(shù)指標：粘度、酸值、凝膠時間、固體含量。 工業(yè)上生產(chǎn)不飽和聚酯樹脂的方法有：一步法、二步法。增粘劑：能使不飽和聚酯樹脂粘度增加的物質(zhì)。阻聚劑：使單體與不飽和聚酯不能發(fā)生聚合反應(yīng)的物質(zhì)。不飽和聚酯樹脂的固化是一種游離基型共聚反應(yīng)，具有鏈引發(fā)、鏈增 鏈終止三個游離基型聚合反應(yīng)的特點。影響樹脂增粘過程的因

3、素：樹脂的起始粘度、不飽和聚酯的結(jié)構(gòu)、增粘劑的種類 與用量、體系的水分含量、填料的種類。常用的交聯(lián)劑分為:單官能團單體、雙官能團單體、多官能團單體。 酸酐中的反式雙鍵比順式雙鍵活潑。第二章（6分）環(huán)氧樹脂：指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的那一類有機高分子化合物。環(huán)氧樹脂分5類：縮水甘油醚類、縮水甘油酯類、縮水甘油胺類、線型脂肪族類、 脂環(huán)族類。環(huán)氧值：是指每100g樹脂中所含環(huán)氧基的克當量數(shù)。環(huán)氧當量：含有1克當量環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的克數(shù)。半衰期：在給定溫度下，有機過氧化物分解一半所需要的時間。常用的脂肪族胺類固化劑有：二乙烯三胺（ H2NCH2CH2NHCH2CH2N三乙烯四胺_（ H2N

4、CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 四 乙 烯 五 胺 （H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2用于環(huán)氧樹脂的固化劑有兩類：反應(yīng)性固化劑、催化性固化劑。E-44表示主要組成物質(zhì)為：二酚基丙烷，環(huán)氧平均值為 0.44。稀釋劑：用來降低環(huán)氧樹脂的粘度。主要有兩種：活性稀釋劑、非活性稀釋劑。 增韌劑：能夠改善環(huán)氧樹脂固化物的抗沖擊強度、耐熱沖擊性能。主要分為：活 性增韌劑、非活性增韌劑。第三章（4分）酚類和醛類的縮聚產(chǎn)物通稱為酚醛樹脂，一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得 到的合成樹脂。酚醛樹脂的合成和固化過程完全按照體型縮聚反應(yīng)的規(guī)律。酚醛樹脂：是由

5、酚類（苯酚、甲酚、二甲酚）和醛類（甲醛、乙醛、糠醛）在酸- 或堿催化劑作用下合成的縮聚物。熱固性酚醛樹脂在堿催化劑下進行的，甲醛/苯酚摩爾比為（1.11.5）: 1之間。熱塑性酚醛樹脂在酸催化劑下進行的，甲醛/苯酚摩爾比為（0.80.86）: 1之間 一階熱固性酚醛樹脂的固化有：熱固化、酸固化（常溫）兩種。六次甲基四胺是熱塑性酚醛樹脂最廣泛采用的固化劑。酚醛樹脂改性的途徑:封鎖酚羥基、引進其他組分。熱塑性酚醛樹脂是可溶、可熔的。第四章（4分）呋喃樹脂：是由糠醛或糠醇為原料單體,或者與其他單體進行縮聚反應(yīng)而得的一 類聚合物的總稱。在呋喃樹脂的大分子鏈中都含有呋喃環(huán)?？啡┍椒訕渲墓袒^程也要加入

6、固化劑六次甲基四胺。呋喃樹脂固化必須用酸類作固化劑，其固化速度取決于溫度以及酸的活度和用 量。尿醛樹脂：由甲醛和尿素合成的熱固性樹脂。尿醛樹脂的合成反應(yīng)包括：加成反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩個階段。有機硅樹脂：是主鏈含有硅氧鍵，側(cè)基為有機基團的高分子聚合物。 有機硅樹脂：是由雙官能團的單體共水解縮聚而得。有機硅樹脂固化常用的固化劑為：三乙醇胺。固化溫度高，時間長。有機硅單體通式：RnSiX4-n。其中,X為CI或OR”。R為烷基或芳基。1,2-聚丁二烯樹脂的大分子完全由碳和氫原子組成，是一種全碳氫聚合物。第五章（9分）熱塑性樹脂：是由合成的或天然的線型高分子化合物組成。熱塑性樹脂按話用范圍分為：通用型和工

7、程型兩大類。即通用塑料和工程塑料。 熱塑性樹脂可通過：共混改性和增強填充改性的手段以提高其性能。高分子合金是一種塑料。聚乙烯的制造方法：高壓法、中壓法、低壓法、輻射聚合法。工業(yè)上多用密度大 小來標志其類別。聚氯乙烯是30年代較早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的大品種塑料之一。硬質(zhì)聚氯乙烯產(chǎn)品未添加增塑劑時具有良好的：機械性能、耐候性、阻燃性 氟樹脂：是一類由乙烯分子中的氫原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。 聚氟樹脂有塑料王之稱。氟乙烯的合成方法：加成法、裂解法。聚酰胺俗稱尼龍，是主鏈上含有酰胺基團的高分子化合物。聚酯樹脂：是一類由多元酸和多元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)得到的在大分子主鏈上具有酯基 重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的樹脂。

8、滌綸：是對苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物，是一種熱塑性樹脂。以氯化鈦和烷基鋁為催化劑首次合成了高相對分子質(zhì)量、高熔點的結(jié)晶聚丙_ 聚氯乙烯的聚合方法：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。偏氟乙烯的聚合方法:溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。聚丙烯的聚合方法：溶液聚合、懸浮聚合、液相和氣相本體聚合。氟氯乙烯的聚合方法：溶液聚合、乳液聚合1、簡述不飽和聚酯樹脂的主要原料及作用，原料中酸和堿的類型、比例對不飽和聚酯樹脂 的性能有何影響？答：原料及作用： 二元酸：（1）提供不飽和度（ 2）使不飽和度間有一定的間隔。二元醇： 可得到高相對分子質(zhì)量、高熔點的支化的聚酯。酸和醇的類型：不飽和二元酸或酸酐（反丁烯

9、二酸、順丁烯二酸等） 、飽和二元酸或酸 酐，二元醇。比例的影響 : 增加順酐 /苯酐的摩爾比，雙鍵密度增大，數(shù)值凝膠時間變短，折光率 和粘度變小，樹脂的耐熱性以及一般的耐溶性、耐腐蝕性能提高。2、從手糊實驗的經(jīng)歷，簡述不飽和聚酯樹脂的固化特征，各種輔料的作用及注意事項。答：固化特征：粘流態(tài)樹脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成不溶、不熔的 具有體型網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹脂的全過程。 其固化過程一般有三個階段： 從起始粘流態(tài)的樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃?的凝膠，最后轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗?、不熔?堅硬的固體。輔料作用：引發(fā)劑：能使單體分子或含雙鍵的線型高分子活化而成為游離基并進行 連鎖聚合反應(yīng)。 促進劑： 能促使有機過氧化物在 室溫

10、下就能分解產(chǎn)生游離基。阻聚劑：使 單體與不飽和聚酯不能發(fā)生聚合反應(yīng)。注意事項：（ 1）引發(fā)劑與促進劑不能同時使用， 以免發(fā)生強烈氧化反應(yīng)， 引起爆炸。（2）樹脂能與氧和水發(fā)生反應(yīng)，而氧和水為阻聚劑，在樹脂表面加薄膜或制備時加石蠟來 隔絕空氣中的氧氣和水，避免表面發(fā)粘。3、簡述呋喃樹脂的結(jié)構(gòu)和固化？答： 結(jié)構(gòu)：呋喃樹脂是由糠醛或糠醇為原料單體， 或者與其他單體進行縮聚反應(yīng)而得的一 類聚合物的總稱。在呋喃樹脂的大分子鏈中都有呋喃環(huán)。固化： 呋喃型樹脂固化時必須用酸類作固化劑，其固化速度取決于溫度以及酸的活度和用量。一般認為， 呋喃樹脂的固化過程是由于呋喃環(huán)上的雙鍵在強酸性催化劑作用下發(fā)生 加成聚合

11、作用，從而形成體型結(jié)構(gòu)的聚合物。4、工業(yè)上所以采用對苯二甲酸二甲酯，即采用酯交換法而不采用直接法的原因？答：（ 1）為了獲得高相對分子質(zhì)量的聚酯， 其對原料單體的純度有較高的要求， 但對苯二 甲酸的提純比較困難， 而對苯二甲酸二甲酯通過結(jié)晶與蒸餾的方法很容易精制。（2）對苯二甲酸二甲酯的熔點比較低， 同時它在乙二醇中的溶解性也較高， 有利于達到均勻的反應(yīng)體系。5、氟樹脂的性能及其主要品種？ 答：氟樹脂是一類由乙烯分子中的氫原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。氟樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)中由于有 C-F 鍵，碳鏈外又有氟原子形成的空間屏蔽效應(yīng)，故 其具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、耐熱性、介電性、耐老化性和自潤

12、滑性等。主要品種：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等。6、簡述有機硅樹脂的結(jié)構(gòu)和固化？答：結(jié)構(gòu)：有機硅是主鏈含有硅氧鍵、側(cè)基為有機基團的高分子聚合物，它可以按相對 分子質(zhì)量的大小分為低分子質(zhì)量的有機硅聚合物， 這是一種液體狀的硅油； 高相對分子質(zhì)量 的彈性體硅橡膠 ;以及中等相對分子質(zhì)量的熱固性的硅樹脂等。固化：有機硅樹脂固化一般是在較高溫度下（ 200500 度）熱固化，最常用的固化 劑為三乙醇胺或它和過氧化二苯甲酰的混合物，固化時間較長。7、簡述 1,2-聚丁二烯樹脂的固化原理？答： 1,2-聚丁二烯樹脂固化時主要通過大分子鏈上的乙烯基側(cè)鏈與含有乙烯基的單體在 游離基引發(fā)劑的

13、存在下可交聯(lián)共聚固化為體型結(jié)構(gòu)的固態(tài)樹脂。 由于這類樹脂外雙鍵活性較 低，因此樹脂固化時常用復(fù)合的引發(fā)溫度較高的引發(fā)劑， 最終固化溫度要大于 140 度，固化后的聚丁二烯樹脂具有良好的綜合性能。在乙烯基單體存在下，1,2-聚丁二烯通過共聚反應(yīng)的固化歷程，與不飽和聚酯樹脂的固化歷程相似，固化時的主要問題是速度較慢以及收縮率較大，這可通過樹脂改性和添加填料來克服。8、綜述聚乙烯的制造方法？答：聚乙烯的4種聚合方法：高壓法、中壓法、低壓法、輻射聚合法。（1） 高壓法生產(chǎn)聚乙烯時壓力和溫度對產(chǎn)品性能有很大的影響，一般工業(yè)上生產(chǎn)聚乙烯采 用壓力為100-200MPa，溫度為160-300度，以氧或有機過

14、氧化物為引發(fā)劑，進行乙烯單體 無溶劑本體聚合。（2） 中壓法生產(chǎn)聚乙烯，工業(yè)上采用的壓力為7-8MPa，溫度為100度以上，以金屬氧化 物為催化劑。此催化劑對于空氣及水分很敏感，故此法必須在干燥而無空氣的條件下進行， 然后再用溶劑法進行分餾，使高相對分子質(zhì)量的聚合物與液態(tài)聚合物分開。（3）低壓法生產(chǎn)聚乙烯，工業(yè)上是將四氯化鈦與三乙基鋁在無水烷烴溶劑中相混合制成糊 狀催化劑，然后在 30-70度下，于常壓或略加壓的情況下，將依稀單體通入烷烴溶劑中進行 聚合反應(yīng)。整個反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)避免與空氣和水接觸，以免發(fā)生爆炸。（4） 輻射聚合法是將正脂肪烴或環(huán)烷烴為乙烯單體吸收劑，其乙烯溶液的濃度為 2%-10%

15、，催化劑為四氯化鈦的烷烴分散液，四氯化鈦的用量為乙烯量的0.01%-5%，壓力為幾至幾十兆帕，反應(yīng)溫度一般在 20-200度，在Y-射線輻射下進行聚合，制的濃度為0.1%-5%的聚乙烯溶液，除去催化劑，冷卻后析出聚乙烯，過濾、洗滌得產(chǎn)品。9、簡述環(huán)氧樹脂采用陰離子型固化劑的固化原理？答：陰離子型固化劑中常用的是叔胺類，它們屬于路易士堿，固化原理如下：（1）叔胺首先引發(fā)環(huán)氧基開環(huán)，形成醇鹽離子：R N + H2C CH R3N+ H2CCH -（2 ）醇鹽離子與另一個樹脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)，使分子鏈增長：R3N + _H2C_CH H2C CH R3N+H2C CHh2cchO-（3）反應(yīng)繼續(xù)不

16、斷進行、使許多樹脂分子交聯(lián)在一起形成體型高聚物。（反應(yīng)式在上面）（4）鏈終止：叔胺的端基消除，并形成不飽和雙鍵的端基：R3N+ H2C CH -Ao H2C-CHvO h2c ch O-H2O H2C CH + R3Nh2c chO-1縮水甘油醚類R0CH 2CHCH2OHh2cc c0OH2CfCfCOC_CH2 0H 出c-威2縮水甘油酯類3縮水甘油胺類4線型脂肪族類R CO O CH ?CH CH 2OR N CH2CH、一CHROH HH HRCc R-C Cth、錄OOR5脂環(huán)族類HCCHo13類環(huán)氧樹脂是由環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫原子的化合物如酚類、醇類、有機羧酸類, 胺類等縮聚而成。4和5類環(huán)氧樹脂是由帶雙鍵的烯烴用過氧乙酸或在低溫下用過氧化氫進行環(huán)氧化而成。10、不飽和聚酯樹脂的合成原理？ 聚酯化反應(yīng)的歷程完全與二元醇的線型縮聚反應(yīng)的歷程相同。OO OC羥基酸R o+HOR-OH *HOR-OC R C OHO O2 HO R O C R C OHIIIIHOR OC R C O R O CR COH總反應(yīng)式:OIICn R O + n H O R OH C11O若反應(yīng)物為二元酸，則反應(yīng)總式為：IIIIO R O CRCn OH + (n-1) H2OOOIIIIn HO C R C OH + nHO R OH -oc-R- o c-o-oHOH +