聚氨酯樹(shù)脂拉擠ppt課件

1、1武漢理工大學(xué)武漢理工大學(xué)材料學(xué)院復(fù)合材料系材料學(xué)院復(fù)合材料系 王王 鈞鈞改性聚氨酯樹(shù)脂改性聚氨酯樹(shù)脂在復(fù)合材料拉擠方面的應(yīng)用在復(fù)合材料拉擠方面的應(yīng)用 2 1909年美國(guó)籍化學(xué)家年美國(guó)籍化學(xué)家L.H. Backeland首先合成首先合成出有應(yīng)用價(jià)值的出有應(yīng)用價(jià)值的酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂 1937年德國(guó)化學(xué)家年德國(guó)化學(xué)家Otto Bayer發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)異氰酸酯異氰酸酯與與含活潑氫含活潑氫的化合物的聚合反應(yīng)，從而建立了的化合物的聚合反應(yīng)，從而建立了聚聚氨酯氨酯化學(xué)的基礎(chǔ)化學(xué)的基礎(chǔ) 1941年年不飽和聚酯樹(shù)脂不飽和聚酯樹(shù)脂開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用 40年代后期年代后期環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂開(kāi)始工業(yè)應(yīng)用開(kāi)始工業(yè)應(yīng)

2、用一、熱固性樹(shù)脂的發(fā)展一、熱固性樹(shù)脂的發(fā)展3主要熱固性樹(shù)脂性能對(duì)比主要熱固性樹(shù)脂性能對(duì)比價(jià)格價(jià)格工藝性工藝性力學(xué)性能力學(xué)性能電學(xué)性能電學(xué)性能耐候性耐候性燃燒性燃燒性耐熱性耐熱性聚氨酯聚氨酯較高較高- 高高較好較好- 好好較好較好- 很好很好好好較好較好- 很好很好一般一般- 較好較好一般一般- 好好環(huán)氧環(huán)氧較高較高較好較好- 好好較好較好-好好較好較好- 很好很好較好較好- 好好一般一般- 較好較好一般一般- 較好較好不飽和不飽和中中- 較高較高 好好- 很好很好一般一般- 好好一般一般- 好好一般一般- 好好一般一般- 較好較好一般一般- 較好較好酚醛酚醛低低-中中一般一般一般一般- 好好一

3、般一般- 好好一般一般- 好好好好好好4二、聚氨酯樹(shù)脂二、聚氨酯樹(shù)脂2.1 異氰酸酯的反應(yīng)異氰酸酯的反應(yīng)NCOHOHNOOCNCOOCNHHOCNNOHOCNOCHNHNHNCOCOOOHCOHNHOHCO22.1.1 異氰酸酯與羥基反應(yīng)生成氨基甲酸酯異氰酸酯與羥基反應(yīng)生成氨基甲酸酯2.1.2 異氰酸酯與水反應(yīng)生成脲和二氧化碳異氰酸酯與水反應(yīng)生成脲和二氧化碳5NCORHNNHOCOCNH2NNH2RHNNHOCOCNNHNHCOOOHOCCO2COCO2.1.3 異氰酸酯與胺反應(yīng)生成取代脲異氰酸酯與胺反應(yīng)生成取代脲2.1.4 異氰酸酯與羧酸反應(yīng)生成酰胺和二氧化碳異氰酸酯與羧酸反應(yīng)生成酰胺和二氧

4、化碳6N COHOOHROHHNOOCHNOCORHNOCONCOHNOCHNNOCHNCOHN2.1.5 異氰酸酯與多元醇發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)異氰酸酯與多元醇發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)2.1.6 異氰酸酯與脲反應(yīng)生成縮二脲，并發(fā)生交聯(lián)異氰酸酯與脲反應(yīng)生成縮二脲，并發(fā)生交聯(lián)7HNOOCOCNNOCOCOHNHNOCOCNNOCCOHN2.1.7 異氰酸酯與氨基甲酸酯反應(yīng)生成脲基甲酸酯，異氰酸酯與氨基甲酸酯反應(yīng)生成脲基甲酸酯，并發(fā)生交聯(lián)并發(fā)生交聯(lián)2.1.8 異氰酸酯與酰胺反應(yīng)生成酰基脲，并發(fā)生交聯(lián)異氰酸酯與酰胺反應(yīng)生成?；?，并發(fā)生交聯(lián)82.2 主要異氰酸酯品種主要異氰酸酯品種CH2CH3NCONCONCOCH2NC

5、OOCNCH2NCOOCNNCO6OCNNCOTDIHDIMDIHMDINDI92.3 主要聚合物多醇及多胺主要聚合物多醇及多胺RCOOCOORRHOOHCH2CHOOHHnRCH2OOHHnCH2CH2CH2ClCH2NH2H2NClCH2NH2H2NCH2CH2OHHOCHCH2OHHOCH3CH2OHCH2OHCHOHCH2OHCH2OHCCH2OHCH2CH3柔柔 性性剛性剛性支化支化10 可以根據(jù)需要可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)分子中的軟段和硬段調(diào)節(jié)分子中的軟段和硬段 可以根據(jù)需要可以根據(jù)需要控制分子間的交聯(lián)控制分子間的交聯(lián) 分子中硬段分子中硬段部分結(jié)晶部分結(jié)晶2.4 聚氨酯樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)及聚集

6、態(tài)結(jié)構(gòu)聚氨酯樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)及聚集態(tài)結(jié)構(gòu)軟段軟段硬段硬段結(jié)晶區(qū)結(jié)晶區(qū)11 反應(yīng)速度快反應(yīng)速度快 耐候性耐候性 耐化學(xué)腐蝕性耐化學(xué)腐蝕性 粘接性粘接性 高強(qiáng)度高強(qiáng)度 高斷裂延伸高斷裂延伸 耐沖擊耐沖擊三、三、 改性聚氨酯樹(shù)脂基復(fù)合材料基本性能改性聚氨酯樹(shù)脂基復(fù)合材料基本性能12UPPU環(huán)氧樹(shù)脂乙烯基酯樹(shù)脂彎曲強(qiáng)度（MPa）488311326彎曲模量（MPa）195081528718308 溫度（60） 濕度（93RH）1D1948499.9169001001799298.34D1910497.91667298.21777197.16D1927298.91660497.81780597.314D19

7、14698.11653797.41775997.021D1909997.91649697.41772296.828D198811021669998.41669991.2溫度（溫度（60）濕度（濕度（93RH）12hrs溫度（溫度（25）濕度（濕度（93RH）12hrs1Cy19981102148501001705193.14Cy196741011464998.61668391.16Cy197721011462198.51665691.014Cy197861011446794.61706493.221Cy195001001442694.41691292.428Cy197781011458995.

8、41682991.9聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂耐濕熱性能聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂耐濕熱性能13UPPU環(huán)氧樹(shù)脂乙烯基酯樹(shù)脂彎曲強(qiáng)度（MPa）488311326彎曲模量（MPa）195081528718308 805HCl1D1806892.615488*1580786.34D1756390.01014865.51518282.97D1749189.7/1528983.514D1721788.3/1515682.821D1721288.9/1484481.128D1717488.0/1486381.2 8010NaOH1D1646084.421464*718839.34D1520277.91418066.

9、1/7D1264364.8/聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂耐化學(xué)性能聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂耐化學(xué)性能14UPPU環(huán)氧樹(shù)脂乙烯基酯樹(shù)脂彎曲強(qiáng)度（MPa）488311326彎曲模量（MPa）195081528718308 255HCl1D1856895.223342*1615988.315D1786691.61534565.71541384.230D1778391.2/1513282.7 2510NaOH1D1902097.524571*1783898.915D1842194.11745471.01664995.2%30D1802192.41751071.3%1591994.0聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂耐化學(xué)性能聚

10、氨酯改性不飽和樹(shù)脂耐化學(xué)性能15測(cè)試性能UPPU國(guó)外產(chǎn)品*強(qiáng)度（MPa）離散性(%)模量（GPa）離散性(%)強(qiáng)度（MPa）模量（GPa）0120623.9656.20.52139854.51102235.643.21.72/292450.236.81.1682022.1聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂0彎曲性能彎曲性能0 試樣為純單向纖維試樣為純單向纖維1 試樣為純單向纖維上下表面各加一層氈試樣為純單向纖維上下表面各加一層氈2 試樣為純單向纖維上下表面各加二層氈試樣為純單向纖維上下表面各加二層氈16測(cè)試性能UPPU國(guó)外產(chǎn)品*強(qiáng)度（MPa）離散性(%)模量（GPa）離散性(%)強(qiáng)度（M

11、Pa）模量（GPa）044.61.7515.00.7888.212.41161.234.216.80.53/2220.129.818.40.9928912.4聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂聚氨酯改性不飽和樹(shù)脂90彎曲性能彎曲性能17原原 輔輔材材 料料設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu)工工 藝藝 設(shè)設(shè) 備備測(cè)測(cè) 試試技技 術(shù)術(shù)復(fù)合材料復(fù)合材料 及制品及制品4.1 聚合物基復(fù)合材料的構(gòu)成及相互關(guān)系聚合物基復(fù)合材料的構(gòu)成及相互關(guān)系四、改性聚氨酯樹(shù)脂在拉擠中的應(yīng)用四、改性聚氨酯樹(shù)脂在拉擠中的應(yīng)用 產(chǎn)品是目的產(chǎn)品是目的 材料是基礎(chǔ)材料是基礎(chǔ) 設(shè)計(jì)是關(guān)鍵設(shè)計(jì)是關(guān)鍵 工藝是手段工藝是手段 測(cè)試是保障測(cè)試是保障各要素之間關(guān)系各要素

12、之間關(guān)系 相互聯(lián)系相互聯(lián)系 相互制約相互制約 共同作用共同作用l復(fù)合材料既是材料，又是結(jié)構(gòu)，最終是制品復(fù)合材料既是材料，又是結(jié)構(gòu)，最終是制品 各要素間的系統(tǒng)匹配是決定復(fù)合材料制品優(yōu)劣的關(guān)鍵。各要素間的系統(tǒng)匹配是決定復(fù)合材料制品優(yōu)劣的關(guān)鍵。184.2 聚氨酯樹(shù)脂拉擠制品應(yīng)用實(shí)例聚氨酯樹(shù)脂拉擠制品應(yīng)用實(shí)例4.2.1 薄壁拉擠制品（移動(dòng)基站天線罩薄壁拉擠制品（移動(dòng)基站天線罩南京華格南京華格）19抗壓試驗(yàn)抗壓試驗(yàn)204.2.2 220kV全復(fù)合材料接點(diǎn)桁架塔全復(fù)合材料接點(diǎn)桁架塔 復(fù)合材料桁架塔優(yōu)點(diǎn)：可以利用復(fù)合材料的絕緣性，復(fù)合材料桁架塔優(yōu)點(diǎn)：可以利用復(fù)合材料的絕緣性，縮小塔體結(jié)構(gòu)、縮短橫擔(dān)長(zhǎng)度，減少

13、輸電走廊土地面積，縮小塔體結(jié)構(gòu)、縮短橫擔(dān)長(zhǎng)度，減少輸電走廊土地面積，同時(shí)可以減輕塔重。塔體結(jié)構(gòu)、接點(diǎn)間連接是成敗的關(guān)同時(shí)可以減輕塔重。塔體結(jié)構(gòu)、接點(diǎn)間連接是成敗的關(guān)鍵。鍵。21（1）整體結(jié)構(gòu)與連接設(shè)計(jì)）整體結(jié)構(gòu)與連接設(shè)計(jì) 拉擠復(fù)合材料型材（單組份聚氨拉擠復(fù)合材料型材（單組份聚氨酯樹(shù)脂）酯樹(shù)脂） 預(yù)制成型的整體框架預(yù)制成型的整體框架 不同形狀的復(fù)合材料連接夾板不同形狀的復(fù)合材料連接夾板 金屬螺絲鎖緊金屬螺絲鎖緊拉擠型材22（2）連接結(jié)構(gòu)）連接結(jié)構(gòu)23（3）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試）結(jié)構(gòu)強(qiáng)度測(cè)試24 該產(chǎn)品已在遼寧丹東該產(chǎn)品已在遼寧丹東220KV高電壓等級(jí)輸電線路掛線運(yùn)行，高電壓等級(jí)輸電線路掛線運(yùn)行，重量比同尺寸鋼結(jié)構(gòu)塔減輕重量比同尺寸鋼結(jié)構(gòu)塔減輕30%、橫擔(dān)長(zhǎng)度可縮短、橫擔(dān)長(zhǎng)度可縮短60%。254.2.2 500kV全復(fù)合材料接點(diǎn)桁架塔全復(fù)合材料接點(diǎn)桁架塔2627 目前國(guó)內(nèi)唯一通過(guò)電氣、力學(xué)性能測(cè)試全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的目前國(guó)內(nèi)唯一通過(guò)電氣、力學(xué)性能測(cè)試全復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的500kV500kV格構(gòu)塔塔頭。格構(gòu)塔塔頭。28 復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性為復(fù)合材料制品的設(shè)計(jì)與復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性為復(fù)合材料制品的