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1、復(fù)合材料聚合物基體與纖維考試整理 緒論(標(biāo)注(次要)二字表示老師未提及可刪)題型:選擇、名詞解釋、簡(jiǎn)答、問(wèn)答、圖表(上課分析過(guò)的)熱塑性樹(shù)脂:具有線型或支鏈型大分子結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂熱固性樹(shù)脂:最終具有體型大分子結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂高分子定義:由重復(fù)結(jié)構(gòu)單元通過(guò)聚合反應(yīng)而獲得的,以共價(jià)鍵形式連接的,分子量1萬(wàn)以上的同系物或者是化合物。復(fù)合材料:由兩種或兩種以上具有不同物理和化學(xué)性質(zhì)的組分經(jīng)過(guò)一定的成型加工工藝而得到的一種多相固體材料。 樹(shù)脂的定義:沒(méi)有添加加工助劑沒(méi)有成型的高分子化合物。樹(shù)脂與高分子區(qū)別、聯(lián)系:樹(shù)脂是高分子,但高分子不一定是樹(shù)脂第一章 不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR)一、聚酯是主鏈上含有酯鍵的高分子化合
2、物總稱 ,一般由二元羧酸和二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)而成。 定義:不飽和聚酯樹(shù)脂是指不飽和聚酯在乙烯基類交聯(lián)單體(例如苯乙烯)中的溶液合成原理:不飽和聚酯是由不飽和二元羧酸(或酸酐)、飽和二元羧酸(或酸酐)與多元醇縮聚而成。注意:生產(chǎn)時(shí):聚合反應(yīng);固化時(shí):連鎖聚合,自由基加成原料:1、不飽和二元酸作用:提供雙鍵2、飽和二元酸的作用:a、增加與交聯(lián)單體的相容性b、降低UP的結(jié)晶性能c、改善UPR的特定性能3、多元醇作用(常見(jiàn)為12丙二醇):以降低結(jié)晶傾向,改善與苯乙烯的相容性,提高固化物的耐水性及電性能。四、不飽和酸與飽和酸的比例 1、一般情況下,順酐和苯酐等摩爾比投料,2、若順酐/苯酐的摩爾比增加UPR
3、凝膠時(shí)間、折光率和粘度下降,而固化樹(shù)脂的耐熱 性提高,以及一般的耐溶劑、耐腐蝕性能也提高,3、若順酐/苯酐的摩爾比降低UPR 固化不良,力學(xué)強(qiáng)度。合成特殊性能要求的聚酯,可以適當(dāng)增加順酐/苯酐的比例五、不飽和聚酯的相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)固化樹(shù)脂性能的影響 在合成UP時(shí)二元醇約過(guò)量5%10% (摩爾),其分子量在10003000左右,UP的分子量對(duì)UPR的性能有影響。不飽和聚酯的縮聚度n=78(酸值3025,分子量為20002500左右) 時(shí),固化樹(shù)脂具有較好的物理性能。 1抗彎模量;2抗彎強(qiáng)度;3抗拉強(qiáng)度 六、影響順式雙鍵異構(gòu)化的因素: 1反應(yīng)程度,體系酸值則異構(gòu)化的幾率;2異構(gòu)化幾率與所用二元醇的類
4、型有關(guān): 1,2-二元醇比1,3-或1,4-二元醇異構(gòu)化的幾率要大, 1,2-丁二醇1,3-丁二醇1,4-丁二醇 含仲羥基的二元醇較伯羥基的二元醇異構(gòu)化的幾率要大, 2,3-丁二醇丙二醇乙二醇 含苯環(huán)的飽和二元酸比脂族二元酸有較大的促進(jìn)異構(gòu)化的作用。苯酐比丁二酸、癸二酸對(duì)雙鍵的異構(gòu)化有較大的促進(jìn)作用 七、順式雙鍵的異構(gòu)化反應(yīng)原理1一般認(rèn)為,順式雙鍵向反式雙鍵的轉(zhuǎn)化是在酸催化下進(jìn)行的2除酸催化外,鹵素、堿金屬、硫磺以及硫化物等也能提高順式雙鍵的異構(gòu)化程度。為了提高順式雙鍵的異構(gòu)化程度,在多元羧酸存在的同時(shí),可以考慮再添加一些適當(dāng)?shù)拇呋瘎?。八、雙鍵異構(gòu)化程度對(duì)UPR性能的影響 (圖表題考點(diǎn)P6、7
5、)分析:隨順式雙鍵向反式雙鍵轉(zhuǎn)化程度的提高,樹(shù)脂的固話時(shí)間和凝膠化時(shí)間縮短,放熱溫度升高;隨順式雙鍵異構(gòu)化程度的不同,固化樹(shù)脂的性能也有差別,由丙二醇合成的不飽和聚酯因?yàn)轫樖诫p鍵的異構(gòu)化程度很大,不論用順丁烯還是反丁烯二酸,對(duì)于樹(shù)脂固化以及固化樹(shù)脂的性能都影響不大。但是用一縮乙二醇時(shí),因?yàn)樵诰埘セ^(guò)程中順式雙鍵的異構(gòu)化程度較小,所以兩種樹(shù)脂固化后的性能差別較大九、不飽和聚酯樹(shù)脂的合成控制產(chǎn)品質(zhì)量:1、原材料質(zhì)量的控制:酸或酸酐、二元醇或是多元醇、交聯(lián)劑單體、引發(fā)劑、促進(jìn)劑2、生產(chǎn)工藝的控制:溫度控制、攪拌速率和惰性氣體流量控制、酸值和粘度控制十、在聚合過(guò)程中為何早期低溫高壓,中后期高壓低溫?原
6、因:縮合聚合反應(yīng)熱小,活化能大,早期低溫防止副反應(yīng)發(fā)生,高壓促進(jìn)反應(yīng),防止小分子的排出;中后期粘度大,不太容易反應(yīng),需要高溫,且有利于小分子排出,低壓也能促進(jìn)副產(chǎn)物排出十一、酸值的定義*:為中和1g樹(shù)脂所需氫氧化鉀的毫克數(shù)注意:酸值是表示不飽和聚酯反應(yīng)進(jìn)行程度的指標(biāo),也是控制各不同批量聚酯質(zhì)量均衡性的重要指標(biāo)。酸值越大酸性越強(qiáng),這與pH值正好相反。酸值的控制?*改為蒸餾、增大氮?dú)?、隨著反應(yīng)進(jìn)行酸值越小交聯(lián)單體的作用:1、作為稀釋劑2、作為浸潤(rùn)劑3、作為交聯(lián)劑交聯(lián)單體的要求:1、高沸點(diǎn);2、低粘度;3、能溶解樹(shù)脂;4、無(wú)毒;5、能與樹(shù)脂共聚,即交替共聚性好,不希望先自聚再共聚;6、反應(yīng)活性大,使
7、共聚能在室溫或低溫下進(jìn)行。 常用交聯(lián)單體種類與特點(diǎn): 1、苯乙烯 2、乙烯基甲苯 3、二乙烯基苯4、甲基丙烯酸甲酯 5、鄰苯二甲酸二烯丙酯十二、不飽和聚酯樹(shù)脂的固化 固化的含義:粘流態(tài)樹(shù)脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為不溶、不熔的具有體型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固態(tài)樹(shù)脂的全過(guò)程稱為樹(shù)脂的固化固化過(guò)程:a、凝膠階段,從粘流態(tài)到失去流動(dòng)性,從液態(tài)到能夠桃出細(xì)長(zhǎng)絲這一階段,或者是從粘手到軟而不粘手;b、定型階段,固化階段,從凝膠失去流動(dòng)性,到表面有一定硬度可從模上脫下;c、熟化階段,表現(xiàn)上看,有一定硬度有一定力學(xué)性能具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性能而可供使用。室溫凝膠時(shí)間按規(guī)定向樹(shù)脂中加入引發(fā)劑和促進(jìn)劑后,樹(shù)脂即開(kāi)始交聯(lián)固化的
8、過(guò)程中,從開(kāi)始加入引發(fā)劑,到樹(shù)脂交聯(lián)成一種軟膠狀態(tài),失去流動(dòng)性,所經(jīng)歷的時(shí)間即凝膠時(shí)間。十三、不飽和聚酯樹(shù)脂的固化原理 1、共聚過(guò)程鏈引發(fā)(過(guò)氧化二苯酰胺做引發(fā)劑)鏈增長(zhǎng)RM+MRM2, RM2+MRM3,RMn-1+MRMn鏈終止2、固化樹(shù)脂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)表征:兩個(gè)線型不飽和聚酯分子交聯(lián)點(diǎn)間苯乙烯的重復(fù)單元數(shù)不飽和聚酯分子中雙鍵的反應(yīng)百分?jǐn)?shù)(交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目)十四、UPR的增粘特性:1、增粘劑:在堿土金屬氧化物或氫氧化物作用下,不飽和聚酯樹(shù)脂很快稠化,形成凝膠狀物。這種能使不飽和聚酯樹(shù)脂粘度增加的物質(zhì)2、增粘過(guò)程:它使起始粘度為0.11.0Pas的粘性液體狀樹(shù)脂,在短時(shí)間內(nèi)粘度劇增至103Pas以上,
9、直至成為不能流動(dòng)的、不粘手的類似凝膠狀物,這一過(guò)程稱為增粘過(guò)程。 注意:樹(shù)脂并未交聯(lián),在合適的溶劑中仍可溶解,加熱時(shí)有良好的流動(dòng)性。 3、影響樹(shù)脂增粘過(guò)程的因素:樹(shù)脂的起始粘度(包括聚酯的相對(duì)分子質(zhì)量)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、所添加的熱塑性高聚物的類型 雙酚A型樹(shù)脂* 二酚基丙烷型不飽和聚酯樹(shù)脂。具有優(yōu)良的耐腐蝕性能(耐堿耐水)及耐熱性乙烯基聚酯*乙烯基聚酯是由環(huán)氧樹(shù)脂與含雙鍵的不飽和一元羧酸加成聚合的產(chǎn)物,其特點(diǎn)是聚合物中具有端基或側(cè)基不飽和雙鍵。位于端基的乙烯基活性較高,使樹(shù)脂快速固化。甲基可屏蔽酯鍵,提高酯鍵的耐化學(xué)性能和耐水解穩(wěn)定性。酯鍵 每單
10、位相對(duì)分子質(zhì)量中的酯鍵比不飽和聚酯中約少35%50%,提高了在堿性液中的水解穩(wěn)定性。仲羥基 仲羥基與玻璃纖維或其它纖維表面上的羥基相互作用,可以改善對(duì)玻璃纖維或其他纖維的浸潤(rùn)性和粘結(jié)性。環(huán)氧樹(shù)脂主鏈,它可以賦予乙烯基酯樹(shù)脂韌性。醚鍵 可使樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐酸性。乙烯基酯樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度、斷裂延伸率及熱變形溫度均受環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)及相對(duì)分子質(zhì)量的影響。UPR的具體應(yīng)用(未增強(qiáng)不飽和聚酯的應(yīng)用):表面涂層、澆鑄件、汽車修補(bǔ)材料、聚酯混凝土第二章 環(huán)氧樹(shù)脂一、環(huán)氧樹(shù)脂的概念1、定義:環(huán)氧樹(shù)脂是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的那一類有機(jī)高分子化合物,除個(gè)別外,它們的相對(duì)分子質(zhì)量都不高。 環(huán)氧樹(shù)脂(epox
11、y resin),是一種環(huán)氧低聚物(epoxy oligomer),與固化劑反應(yīng)可形成三維網(wǎng)狀的熱固性塑料。分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征,可位于分子鏈的末端、中間、或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán),可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。2、 環(huán)氧樹(shù)脂的特:A、形式多樣B、固化方便C、粘附力強(qiáng) D、力學(xué)性能E電性能、F、化學(xué)穩(wěn)定性能G、尺寸穩(wěn)定H、耐霉菌3、環(huán)氧樹(shù)脂的分類: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)族類二、 縮水甘油醚類環(huán)氧樹(shù)脂(通用還氧樹(shù)脂) 二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂 、酚醛多環(huán)氧樹(shù)脂*、其它的多羥基酚類縮水
12、甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂 、脂族多元醇縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂 二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂1、二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂的原料(1)二酚基丙烷(2)環(huán)氧氯丙烷 環(huán)氧氯丙烷的一系列反應(yīng)與胺類反應(yīng):與胺類進(jìn)行加成反應(yīng)與羥基反應(yīng):與酚類化合物進(jìn)行加成反應(yīng) 水解反應(yīng): 與羧酸反應(yīng):在催化劑作用下可以與有機(jī)酸作用生成脂 聚合反應(yīng):環(huán)氧綠丙烷可以在催化劑作用下而發(fā)生聚合反應(yīng)2、二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂的合成 4、二步法合成高相對(duì)分子質(zhì)量環(huán)氧樹(shù)脂的原理 p=m(n+2)-2 5、環(huán)氧當(dāng)量和環(huán)氧值*(1)環(huán)氧當(dāng)量:含有1g當(dāng)量環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量克數(shù),以EEW表示。(2)氧值:100g環(huán)氧樹(shù)脂中環(huán)氧基的克數(shù)。8、二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂的
13、合成原理(1)堿催化、加成反應(yīng),閉環(huán)生成環(huán)氧化合物(2)環(huán)氧化合物與二酚基丙烷反應(yīng)(3)含羥基的中間產(chǎn)物與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng) (4)含環(huán)氧基中間產(chǎn)物與含酚基中間產(chǎn)物之間的反應(yīng) 副反應(yīng)(5)單體環(huán)氧氯丙烷水解 (6)樹(shù)脂的環(huán)氧端基水解 (7)支化反應(yīng) (8)環(huán)氧端基發(fā)生聚合反應(yīng) 為了合成預(yù)定相對(duì)分子質(zhì)量的、分子鏈兩端以環(huán)氧基終止的線型樹(shù)脂,必須控制合適的反應(yīng)條件。其中,兩種單體的投料配比,氫氧化鈉的用量、濃度與投料方式,以及反應(yīng)溫度等條件對(duì)控制反應(yīng)起著非常重要的作用。9、二酚基丙烷和環(huán)氧氯丙烷的摩爾比*A、相對(duì)分子質(zhì)量的樹(shù)脂(n=0),理論上環(huán)氧氯丙烷與二酚基丙烷的摩爾比為2:1。實(shí)際合成時(shí)環(huán)氧氯丙
14、烷過(guò)量多一些B、化鈉的用量、濃度與投料方式的影響:氫氧化鈉在合成過(guò)程中既是環(huán)氧基與酚羥基加成反應(yīng)的催化劑,又是氯醇在閉環(huán)過(guò)程中脫氯化氫的催化劑。 C、溫度的影響 :應(yīng)溫度一般控制較低(常低于90oC)。為了防止單體環(huán)氧氯丙烷及中間物環(huán)氧端基的水解反應(yīng),??刂破鹗嫉姆磻?yīng)溫度稍低(如低于60oC),到反應(yīng)后期才逐漸升高溫度。D、料順序的影響:般低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂均采用堿后加法,而高相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂均采用環(huán)氧氯丙烷后加法合成。E、系中水含量的影響:有報(bào)導(dǎo),在制備低相對(duì)分子質(zhì)量樹(shù)脂時(shí)在反應(yīng)體系中必須維持水的含量在0.3%2%之間。10、環(huán)氧樹(shù)脂的固化過(guò)程 :A與環(huán)氧樹(shù)脂分子進(jìn)行加成,并通過(guò)逐步聚合反應(yīng)
15、的歷程使它交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這類固化劑又稱反應(yīng)性固化劑,一般都含有活潑的氫原子,在反應(yīng)過(guò)程中伴有氫原子的轉(zhuǎn)移,例如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚等。B、類是催化性的固化劑,它可引發(fā)樹(shù)脂分子中的環(huán)氧基按陽(yáng)離子或陰離子聚合的歷程進(jìn)行固化反應(yīng),例如叔胺和三氟化硼絡(luò)合物等。兩類固化劑都是通過(guò)樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中具有的環(huán)氧基或仲羥基的反應(yīng)完成固化過(guò)程的。 11、過(guò)逐步聚合反應(yīng)的固化過(guò)程12、環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)離子型聚合反應(yīng)的固化過(guò)程 陰離子型固化劑: 叔胺類,例如芐基二甲胺,DMP-10和DMP-30等。它們屬于路易斯堿,陽(yáng)離子型固化劑:常用三氟化硼和胺類(脂肪族胺或芳香族胺)或醚類(乙醚)的絡(luò)合物。13、
16、環(huán)氧樹(shù)脂的稀釋劑和增韌劑*稀釋劑的作用:降低粘度、滲透性、浸潤(rùn)性、控制固化反應(yīng) 缺點(diǎn):非活性稀釋劑(苯二甲酸酯類): 綜合性能 、耐溶劑 、粘結(jié)性 、收縮性 、耐熱沖擊性能 活性稀釋劑(g-丁內(nèi)酯):綜合性能 、韌性、有毒增韌劑增韌劑的作用:抗沖擊強(qiáng)度及耐熱沖擊性能 ,粘合劑的剝離強(qiáng)度 ,固化時(shí)的反應(yīng)熱及收縮性。缺點(diǎn):力學(xué)性能 、電性能 、化學(xué)穩(wěn)定性 (耐溶劑性、耐熱性)非活性增韌劑 與環(huán)氧樹(shù)脂相容性良好、不參與固化反應(yīng),時(shí)間長(zhǎng)了還會(huì)游離出來(lái),造成制品容易老化。粘度都很小,可兼作稀釋劑用,可增加樹(shù)脂的流動(dòng)性,有利于浸潤(rùn)、擴(kuò)散和吸附,一般用量為樹(shù)脂質(zhì)量的5%20%?;钚栽鲰g劑 主要是一些含有各種
17、活性基團(tuán)(如環(huán)氧基、巰基、氨基等)的高聚物,直接參與環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng),成為交聯(lián)體系中的一個(gè)組成部分。第三章 酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂的概念:酚類和醛類的縮聚產(chǎn)物通稱為酚醛樹(shù)脂,一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得的合成樹(shù)脂,其中以苯酚與甲醛縮聚而得的酚醛樹(shù)脂最為重要。它是最早合成的一類熱固性樹(shù)脂。酚醛樹(shù)脂的基本特性:原料價(jià)格便宜,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而成熟,制造及加工設(shè)備投資少,成型加工容易;樹(shù)脂既可混入無(wú)機(jī)填料或有機(jī)填料做成模塑料,也可浸漬織物制層壓制品,還可以發(fā)泡;制品尺寸穩(wěn)定;耐熱、耐燃,可自滅,電絕緣性能好,但耐電弧性差;化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸性強(qiáng),但不耐堿。酚醛樹(shù)脂的分類A、為熱固性酚醛樹(shù)脂,它是一種含
18、有可進(jìn)一步反應(yīng)的羥甲基活性基團(tuán)的樹(shù)脂,如果合成反應(yīng)不加控制,則會(huì)使體型縮聚反應(yīng)一直進(jìn)行至形成不溶不熔的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化樹(shù)脂,因此這類樹(shù)脂又稱一階樹(shù)脂。B、類稱為熱塑性酚醛樹(shù)脂,它是線型樹(shù)脂,進(jìn)一步反應(yīng)不會(huì)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂,要加入固化劑后才能進(jìn)一步反應(yīng)形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化樹(shù)脂,這類樹(shù)脂又稱二階樹(shù)脂。這兩類樹(shù)脂合成及固化的方法與反應(yīng)歷程不同,聚合物的分子結(jié)構(gòu)也不同。 熱固性酚醛樹(shù)脂(一階樹(shù)脂)合成原理 (1)在堿性催化劑存在下進(jìn)行的,常用催化劑為氫氧化鈉、氨水、氫氧化鋇等等。苯酚和甲醛的摩爾比一般控制在1:1.11.5之間。(2)甲醛與苯酚的加成反應(yīng)羥甲基酚的縮聚反應(yīng)熱塑性酚醛樹(shù)
19、脂(二階樹(shù)脂)合成原理 熱塑性酚醛樹(shù)脂的縮聚反應(yīng)一般是在強(qiáng)酸性催化劑存在下,pH3時(shí),甲醛和苯酚的摩爾比小于1(如0.800.86)時(shí),合成的一種熱塑性線型樹(shù)脂。它是可溶、可熔性的分子內(nèi)不含羥甲基的酚醛樹(shù)脂。 在酸性反應(yīng)條件下,苯酚和甲醛的縮聚反應(yīng)的速度較加成反應(yīng)約快5倍以上,因此,首先主要生成二酚基甲烷 若甲醛和苯酚的摩爾比數(shù)大于1時(shí),則在酸性介質(zhì)的條件下,反應(yīng)就難以控制,最終會(huì)得到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固體樹(shù)脂。 強(qiáng)酸催化下的反應(yīng)歷程 合成酚醛樹(shù)脂的條件及影響因素1、官能度的影響2、上取代基的影響 3、摩爾比的影響。4、劑性質(zhì)的影響5、5、pH值的影響酚醛樹(shù)脂的固化A、熱固性樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型高聚物的速度
20、:從A階轉(zhuǎn)為C階時(shí)的速度;熱固性樹(shù)脂固化的總速度由下列兩個(gè)階段反應(yīng)速度組成: A階樹(shù)脂凝膠化轉(zhuǎn)變?yōu)锽階狀態(tài)的速度為凝膠速度; 轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K堅(jiān)硬而不溶、不溶狀態(tài)(C階)的速度為固化速度。熱固性酚醛樹(shù)脂可以在加熱條件下固化,也可以在酸性條件下固化B、熱塑形樹(shù)脂固化:固化劑一般為六次甲基四胺-固話快速、制備穩(wěn)定便利、固化時(shí)不放水電性能好酚醛樹(shù)脂的改性 *A改性的目的:主要是改進(jìn)它的脆性或其物理性能,提高它對(duì)增強(qiáng)材料的粘結(jié)性能、耐潮濕性能、耐溫性能。B、改性一般可通過(guò)下列途徑:1、封鎖酚羥基 酚羥基容易吸水,使產(chǎn)品電性能和機(jī)械性能下降;酚羥基易在熱或紫外線作用下生成醌等物質(zhì),造成顏色的不均勻變深。2、引
21、進(jìn)其他組分 酚醛樹(shù)脂的具體改性方法:聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹(shù)脂/環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂/有機(jī)硅改性酚醛樹(shù)脂/硼改性酚醛樹(shù)脂/二甲苯改性酚醛樹(shù)脂/二苯醚甲醛樹(shù)脂/芳烷基醚甲醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂的基本性能原料價(jià)格便宜,生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單而成熟,制造及加工設(shè)備投資少,成型加工容易;樹(shù)脂既可混入無(wú)機(jī)填料或有機(jī)填料做成模塑料,也可浸漬織物制層壓制品,還可以發(fā)泡;制品尺寸穩(wěn)定;耐熱、耐燃,可自滅,電絕緣性能好,但耐電弧性差;化學(xué)穩(wěn)定性好,耐酸性強(qiáng),但不耐堿。第四章、其他類型的熱固性樹(shù)脂A、呋喃樹(shù)脂:呋喃樹(shù)脂是由糠醛或糠醇為原料單體,或者與其他單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)而得的一類聚合物的總稱。在呋喃樹(shù)脂的大分子鏈中都含有呋喃環(huán)。 特性:
22、耐蝕性、耐熱性/原料來(lái)源廣泛/生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單/樹(shù)脂化過(guò)程難于控制/固化速度較慢,/脆性大、粘結(jié)性差/固化速度慢所帶來(lái)的施工工藝性分類:(1)糠醛丙酮樹(shù)脂 (2)糠醇樹(shù)脂:呋喃型樹(shù)脂的固化:糠酮和糠醇這類呋喃型樹(shù)脂固化時(shí)必須用酸類作為固化劑,其固化速度取決于溫度以及酸的活度和用量。硫酸或?qū)妆交撬峥墒箻?shù)脂室溫固化,弱酸如苯酐、順酐以及磷酸在室溫時(shí)不會(huì)引起固化,甚至也不會(huì)使樹(shù)脂粘度增加,但當(dāng)在952000C時(shí)幾個(gè)小時(shí)后可固化,這類樹(shù)脂的固化速度較慢,但固化時(shí)無(wú)小分子物質(zhì)釋出,可低壓成型。有機(jī)硅樹(shù)脂:有機(jī)硅樹(shù)脂是主鏈含有硅氧鍵,側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)的高分子聚合物,它可1、按相對(duì)分子質(zhì)量的大小分為低相對(duì)分子質(zhì)
23、量的有機(jī)硅聚合物,這是一種液體狀的硅油;2、高相對(duì)分子質(zhì)量的彈性體硅橡膠;3、以及中等相對(duì)分子質(zhì)量的熱固性的硅樹(shù)脂等。硅化合物與碳化合物的區(qū)別*(1)硅與其他元素化合時(shí)比碳具有更大的正電性,因此與氧的反應(yīng)極強(qiáng);(2)碳與氧能以雙鍵結(jié)合成羰基,而硅與氧間則不能以雙鍵相連接;(3)兩個(gè)碳原子間能以單鍵、雙鍵或叁鍵相結(jié)合,但兩個(gè)硅原子間卻只能以單鍵相連接;(4)硅與硅原子間鍵能甚低,只能形成短鏈,一般最多只能得到14個(gè)硅原子化合物;(5)硅與其他元素(氫、鹵素、氮、硫)的化合物與同樣的碳化物相比,極易發(fā)生水解反應(yīng)。這一反應(yīng)是合成有機(jī)硅聚合物的基礎(chǔ)。有機(jī)硅樹(shù)脂常用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷這類具有可以水解
24、的活潑基團(tuán)的有機(jī)硅單體經(jīng)縮聚反應(yīng)而得,這類有機(jī)硅單體可由通式RnSiX4-n來(lái)表示,其中X為Cl或OR/,R為烷基或芳基,工業(yè)上主要用烷基、苯基氯硅烷(如RSiCl3,R2SiCl2,R3SiCl)及取代正硅酸酯如RnSi(OR/)、R2Si(OR/)2、R3SiOR/作原料,當(dāng)后者R為乙烯基取代時(shí),在玻璃纖維工業(yè)上被廣泛用作表面處理劑,即硅烷類偶聯(lián)劑或配制成浸潤(rùn)劑。 有機(jī)硅樹(shù)脂的合成及固化 選用不同的官能團(tuán)的有機(jī)硅單體有機(jī)硅油、線型有機(jī)硅橡膠、體型熱固性的有機(jī)硅樹(shù)脂。有機(jī)硅樹(shù)脂是由雙官能團(tuán)和三官能團(tuán)的單體共水解縮聚而得。在制備有機(jī)硅樹(shù)脂時(shí),一般有機(jī)基團(tuán)與硅原子(R/Si)的比值在12之間,R
25、/Si的比值增大,則固化后的樹(shù)脂的硬度降低而韌性提高。有機(jī)硅樹(shù)脂的合成 (常壓搪瓷釜)(1)甲基和苯基氯硅烷混合物與一定比例的甲苯配成溶液放入釜內(nèi),(2)循環(huán)水冷卻和均勻攪拌的條件下滴加丁醇和水混合液水解縮聚反應(yīng)。(3)分出樹(shù)脂相,用水洗去游離酸,蒸去部分溶劑一定固體含量的有機(jī)硅樹(shù)脂,(4)所得的樹(shù)脂的相對(duì)分子質(zhì)量較低,不能直接使用,再在120200oC進(jìn)行縮聚反應(yīng),(5)用甲苯稀釋成低粘度的液體樹(shù)脂使用。 固化條件:A固化溫度高(200250oC),B固化劑為三乙醇胺或它和過(guò)氧化二苯甲酰的混合物,C固化時(shí)間較長(zhǎng)。脲醛樹(shù)脂:由甲醛和尿素合成的熱固性樹(shù)脂稱為脲甲醛樹(shù)脂,又稱脲醛樹(shù)脂。常將脲醛樹(shù)脂
26、以及三聚氰胺甲醛樹(shù)脂等這一類樹(shù)脂稱作氨基樹(shù)脂。由氨基樹(shù)脂形成的塑料又稱氨基塑料。 影響脲醛樹(shù)脂合成的因素:尿素與甲醛的投料配比 /反應(yīng)介質(zhì)的酸堿性(pH值)/反應(yīng)溫度/甲醛水溶液的濃度及純度 脲醛樹(shù)脂的固化 :脲醛樹(shù)脂的固化過(guò)程實(shí)際上是樹(shù)脂分子鏈通過(guò)其活性基團(tuán)(羥甲基及氮原子上的活潑氫)繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)的結(jié)果,例如分子鏈中的羥甲基與另一分子鏈中氮原子上的活潑氫反應(yīng),形成次甲基鍵 三聚氰胺甲醛樹(shù)脂 三聚氰胺甲醛樹(shù)脂是由三聚氰胺和甲醛縮聚而成的熱固性樹(shù)脂在弱堿性的條件下,三聚氰胺與甲醛(在水溶液中)反應(yīng)生成不同羥甲基化程度的羥甲基三聚氰胺,羥甲基化的程度取決于甲醛與三聚氰胺的摩爾比。若1mol三聚
27、氰胺和3mol溫?zé)岬募兹┧芤悍磻?yīng),直至形成溶液,并快速冷卻,則得到結(jié)晶的三羥甲基三聚氰胺:三聚氰胺甲醛樹(shù)脂的固化一般認(rèn)為,羥甲基三聚氰胺縮聚時(shí)其三氮雜苯環(huán)仍保留,縮聚反應(yīng)主要通過(guò)不同三聚氰胺上的羥甲基之間或羥甲基與另一個(gè)三聚氰胺分子中氨基上的活潑氫之間進(jìn)行,它們可分別通過(guò)甲醚鍵或次甲基鍵連接起來(lái)。三聚氰胺甲醛樹(shù)脂的應(yīng)用壓塑料用樹(shù)脂/粘合劑用樹(shù)脂/層壓用樹(shù)脂第五章 熱塑性樹(shù)脂熱塑性樹(shù)脂按其使用范圍,通??煞譃橥ㄓ眯秃凸こ绦蛢纱箢?,(1)通用塑料:僅能作為非結(jié)構(gòu)材料使用,產(chǎn)量大、價(jià)格低,但性能一般,主要品種有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等;(2)工程塑料:可作為結(jié)構(gòu)材料,產(chǎn)量較小,價(jià)格較高
28、,通常在特殊的環(huán)境中使用。一般具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性、電性能、耐熱性和耐腐蝕性能等,主要品種有聚酰胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酯和聚碳酸酯等。 PE,PP,PVC,PS 四大通用樹(shù)脂 主要內(nèi)容:聚烯烴樹(shù)脂 (Polyolefin)/氟樹(shù)脂 (Fluoro-resin)/聚酰胺樹(shù)脂(尼龍) Polyamide (nylon)/聚酯樹(shù)脂(滌綸) (Polyester)/聚甲醛樹(shù)脂 (polyformaldehyde)/聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹(shù)脂(Acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS) A、聚烯烴樹(shù)脂 1、分子中具有一個(gè)碳碳雙鍵的開(kāi)鏈不飽和烴叫烯烴。2
29、、分子中只含有碳和氫兩種元素的有機(jī)化合物叫做碳?xì)浠衔铮?jiǎn)稱烴。 3、聚乙烯(polyethylene)制造方法有高壓法、中壓法、低壓法和輻射聚合法等,目前工業(yè)上多用密度大小來(lái)標(biāo)志其類別。 一般工業(yè)上生產(chǎn)的聚乙烯約每1520個(gè)碳原子中有一個(gè)甲基。此外,還會(huì)由于鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)支鏈在分子鏈上也會(huì)有很少數(shù)的氧原子。超高分子量聚乙烯(PE)可作為工程塑料按ASTM定義現(xiàn)有的 UHMWPE品級(jí)的 MW在300 600萬(wàn)之間,更長(zhǎng)分子鏈(更高的分子量)賦予UHMWPE的主要優(yōu)勢(shì)在于韌性、耐磨性和抗應(yīng)力開(kāi)裂性,聚丙稀(PP) (1)較好的耐熱性,熱變形溫度為90105。其強(qiáng)度和剛性均超過(guò)聚乙烯,尤其具有突出的耐彎曲疲勞性能,缺點(diǎn)是蠕變比聚酰胺和聚氯乙烯要大得多。(2)非極性高聚物,有優(yōu)良的電性能,更兼具優(yōu)良的耐熱性,故在電器工業(yè)上有廣泛的
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