熱固性塑料課件

1、關(guān)于熱固性塑料第一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月熱固性樹脂/塑料：受熱熔化成型的同時發(fā)生固化發(fā)應(yīng)，使可流動的線型或支化型分子轉(zhuǎn)變成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再受熱不能熔融，也不在溶劑中溶解的樹脂/塑料。熱固性塑料一旦固化，改變形狀只能靠切、削等二次加工。2.4 熱固性樹脂交聯(lián)前，分子鏈上有兩個以上可參加反應(yīng)的基團；交聯(lián)后，分子間相互交叉連接，成為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。使用溫度比熱塑性塑料高，高溫下分子鏈不產(chǎn)生相對流動。蠕變性小，形狀穩(wěn)定、絕緣性好、物理力學(xué)性能和老化性能均優(yōu)于熱塑性塑料。第二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 凡是酚類化合物與醛類化合物經(jīng)縮聚反應(yīng)制得的樹脂統(tǒng)稱酚醛樹脂，英文

2、名稱Phenolics resin。常見酚類化合物有苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚；常見醛類化合物有甲醛、乙醛、糠醛。 最重要的酚醛樹脂是苯酚和甲醛的縮聚產(chǎn)物，英文名稱Phenol-Formaldehyde，簡稱PF，是最早（1909年）實現(xiàn)工業(yè)化的樹脂品種。 通過控制原料苯酚和甲醛的物質(zhì)的量比及體系pH值，可合成兩種性質(zhì)不同的酚醛樹脂：熱塑性酚醛樹脂熱固性酚醛樹脂 2.4.1 酚醛樹脂第三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 熱塑性酚醛樹脂的合成 酸性條件(pH7) 下，甲醛與苯酚摩爾比小于1(0.8)時縮聚而成的一種線性樹脂，可溶、可熔，分子內(nèi)不含羥甲基。酚醛樹脂的合成 其聚合度與苯酚

3、用量有關(guān)，一般為4 12。因分子內(nèi)不含羥甲基，受熱時只能熔融，不會自行交聯(lián)。第四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 依pH值大小，可得兩種分子結(jié)構(gòu)熱塑性酚醛樹脂： 通用型酚醛樹脂 強酸條件下(pH160時流動性迅速下降； 固化速度比氨基樹脂慢，固化時放熱量大，而導(dǎo)熱系數(shù)低。大型厚壁制件內(nèi)部易過熱，導(dǎo)致固化不均。酚醛樹脂的成型加工第九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.4.2 氨基樹脂 含有氨基或酰胺基團的化合物與醛類化合物縮聚反應(yīng)制得的樹脂統(tǒng)稱氨基樹脂，英文名稱Amino resin，簡稱AF。脲甲醛樹脂(Urea Formaldehyde resin,簡稱UF)三聚氰胺甲醛

4、樹脂(Melamine Formaldehyde resin,簡稱MF)脲三聚氰胺甲醛樹脂(簡稱UMF)苯胺甲醛樹脂 目前工業(yè)上以UF和MF為主。 第十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月脲甲醛樹脂UF 由脲(尿素)與甲醛縮聚合成的氨基樹脂，經(jīng)加成和縮聚兩步得到線形或帶支鏈的預(yù)聚物，加熱或加入草酸、苯甲酸等固化劑交聯(lián)成型?？捎米髂Ｋ芰稀訅核芰?、泡沫塑料，還大量用作粘合劑、織物處理劑、涂料等。 透明，表面粗糙度低，易著色，固化后無毒、無臭、無味； 表面硬度高，耐刮傷，俗稱電玉； 耐熱性較差，長期使用溫度70 ； 耐弱酸弱堿及油脂等介質(zhì)，易吸水，吸濕后制品會發(fā)生變形及裂紋； 耐電弧，耐燃。

5、 模塑料主要用于色澤鮮艷的日用品、裝飾品及電器零件，如餐具、發(fā)卡、電器插座、鐘表外殼等。 第十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三聚氰胺甲醛樹脂MF 由三聚氰胺(密胺)與甲醛縮聚合成的氨基樹脂，又稱密胺樹脂。 由于分子結(jié)構(gòu)中具有三氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，并有多個可進行交聯(lián)的活性基團，因此其固化產(chǎn)物的耐熱性、耐濕性及力學(xué)性能均優(yōu)于UF。表面硬度高，耐污染，色淺，可自由著色，廣泛用于餐具、醫(yī)療器械；可在沸水中長期使用，短期使用溫度可達150200 ；介電性能良好，耐電弧性突出。 第十二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.4.3 環(huán)氧樹脂 分子中含有兩個或以上環(huán)氧基團的線形高分子化合物，其相

6、對分子質(zhì)量一般不高。經(jīng)與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)制得具有不溶不熔性質(zhì)的三維網(wǎng)狀聚合物，英文名稱為Epoxy resin，簡稱EP。 環(huán)氧樹脂產(chǎn)量大、品種多，具有一系列優(yōu)異性能，可用作膠黏劑、涂料、纖維增強樹脂基復(fù)合材料基體，廣泛應(yīng)用于機械、電機、化工、航空航天、汽車、建筑等領(lǐng)域。 第十三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)氧樹脂的特性 具有多樣化的形式：從極低粘度的液態(tài)到高熔點固體； 粘附力強：極性羥基、醚鍵和環(huán)氧基團的存在，使其對金屬、木材等各種物質(zhì)具有突出的粘附力，稱“萬能膠”； 收縮率低：固化過程為加成反應(yīng)，沒有水或其它揮發(fā)性產(chǎn)物放出，收縮率2%，比PF、UP低； 力學(xué)性能：

7、因含大量極性基團，固化后結(jié)構(gòu)緊密，強度高、模量大，力學(xué)性能優(yōu)良，但脆性大； 化學(xué)穩(wěn)定性：優(yōu)良的耐酸、堿和溶劑性； 電絕緣性：寬廣的溫度和頻率范圍內(nèi)，具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧性。第十四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)氧樹脂的種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)族類第十五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月雙酚A型環(huán)氧樹脂由環(huán)氧氯丙烷與雙酚A在堿性催化劑作用下反應(yīng)得到：M=340+284n， n=019，平均相對分子質(zhì)量為3007000n=0，低分子量樹脂，軟化點50，琥珀色粘性液體n=25，中分子量樹脂，軟化點5095，脆性固體n5，高分子量樹脂，

8、軟化點100，脆性固體第十六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)氧值：每100g環(huán)氧樹脂預(yù)聚體中所含環(huán)氧基的摩爾數(shù)。E-40表示環(huán)氧值為0.40。環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值越大，其相對分子質(zhì)量越小，兩者可相互換算：例：計算E-20環(huán)氧樹脂的相對分子質(zhì)量M和聚合度n？解：第十七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)氧樹脂的固化 環(huán)氧樹脂固化體系主要由環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑、增塑劑、增韌劑、增強劑及填充劑組成。 多元胺類固化劑伯胺氮原子上的氫原子與環(huán)氧基團反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹侔分侔吩倥c另一環(huán)氧基團反應(yīng)生成叔胺第十八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月芳香族胺類 含穩(wěn)定苯環(huán)結(jié)構(gòu)的伯、仲胺，常用

9、的是間苯二胺和間苯二甲胺，特點是：反應(yīng)活性較低，需加熱下固化；固化產(chǎn)物HDT高，耐化學(xué)藥品性、電性能、力學(xué)性能好。脂肪族胺類 常用的室溫固化劑，包括乙二胺、多亞乙基多胺(二亞乙基三胺、三亞乙基四胺等)、己二胺等，特點是：固化速度快，反應(yīng)時放熱促進固化反應(yīng)；毒性大，固化產(chǎn)物較脆且耐熱性差。叔胺 多用作固化反應(yīng)促進劑，氮原子上電子云密度越大，促進效果越好，常用三乙胺、二甲基芐胺、甲基芐胺等。第十九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)伯胺與仲胺固化劑氨基上的活潑氫與環(huán)氧基的反應(yīng)，可計算固化劑用量： 100g環(huán)氧樹脂固化所需胺的質(zhì)量（g）例：若100gE-40雙酚A型環(huán)氧樹脂完全固化，需要添

10、加多少克乙二胺固化劑？解：M乙二胺=60g/mol，乙二胺固化劑用量（g）：第二十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月常用多元酸酐種類鄰苯二甲酸酐PA 固化溫度150170；固化時間424h；耐酸性強，耐堿性差；HDT100；用于大型澆鑄件和層壓件。順丁烯二酸酐MA HDT120，使用過氧化物HDT200；均苯四甲酸酐PMDA HDT280四氫苯酐THPA六氫苯酐HHPA酸酐類固化劑第二十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月固化反應(yīng)過程第二十二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月優(yōu)點固化物色澤淺、機械性能、電性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐老化性和耐熱性優(yōu)良；樹脂-酸酐混合物粘度低、

11、適用期長，固化較緩慢易控；低揮發(fā)性，毒性較低；固化收縮率和放熱效應(yīng)較胺類固化劑低；缺點需高溫固化，固化周期長，可加入適當催化劑克服；應(yīng)用多用于澆鑄和增強塑料。第二十三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.3.1 不飽和聚酯樹脂 不飽和聚酯是聚酯的一種，英文名稱Unsaturated Polyester，簡稱UP。是由不飽和二元酸(酐)、飽和二元酸(酐)與多元醇縮聚而成的線形高分子化合物。其結(jié)構(gòu)式為：G和R分別代表二元醇和飽和二元酸中的亞烷基或芳基。第二十四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月不飽和聚酯的合成原料二元酸a.不飽和二元酸：提供不飽和雙鍵順丁烯二酸酐：熔點低，反應(yīng)時縮水

12、量少，價廉。反丁烯二酸：固化速率快、固化程度較高。b.飽和二元酸：調(diào)節(jié)雙鍵密度，增加樹脂韌性，降低結(jié)晶傾向鄰苯二甲酸酐間苯二甲酸對苯二甲酸c.不飽和酸與飽和酸的比例：比例增加，粘度、凝膠時間和折射率下降，而交聯(lián)度增大，固化產(chǎn)物的耐熱性、耐溶劑、耐腐蝕性提高。第二十五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二元醇1,2-丙二醇：具有不對稱甲基，結(jié)晶傾向小，與苯乙烯有良好的相容性，固化物物理化學(xué)性能良好。一縮二乙二醇：使UP基本不結(jié)晶并增加柔性，但使固化物耐水性降低。交聯(lián)單體 與不飽和聚酯的不飽和雙鍵共聚，使之交聯(lián)。要求高沸點、低粘度，能溶解樹脂、引發(fā)劑、促進劑、染料等呈均勻溶液，無毒、反應(yīng)活性

13、大、共聚能在室溫或較低溫度進行。苯乙烯：粘度低、與樹脂相容性好、雙鍵活性大；易揮發(fā) 、有毒。乙烯基甲苯：揮發(fā)性、毒性、固化時收縮率較苯乙烯低，產(chǎn)物柔韌性較好二乙烯基苯：比苯乙烯活性大，固化物交聯(lián)密度高第二十六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二酚基丙烷型端雙鍵型先合成端羥基的飽和或不飽和聚酯，然后加入丙烯酸繼續(xù)酯化，即得丙烯酸化聚酯。由于雙鍵位于兩端，其性能比位于鏈中無規(guī)分布的有所提高。熱塑性樹脂改性型其他類型不飽和聚酯第二十七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2.4.4 聚氨酯 聚氨酯是指主鏈上含有氨基甲酸酯基團（-NHCOO-）基團的聚合物，全稱為聚氨基甲酸酯，英文名稱Po

14、lyurethane，簡稱PU。于1937年由德國科學(xué)家首先研制成功，1939年開始工業(yè)化生產(chǎn)。 聚氨酯按結(jié)構(gòu)可分為線型的熱塑性聚氨酯和體型的熱固性聚氨酯。前者用作熱塑性彈性體和合成纖維，而后者廣泛地應(yīng)用于泡沫塑料、涂料、膠粘劑及橡膠制品等。第二十八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 PU可由異氰酸酯和含活潑氫的化合物（醇、胺、羧酸、水等）通過逐步聚合反應(yīng)（聚加成）制得。工業(yè)上以多異氰酸酯和羥基化合物的反應(yīng)為基本反應(yīng)： 異氰酸酯遇水會迅速反應(yīng)并放出CO2，這是制造發(fā)泡材料的基本反應(yīng)：第二十九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月合成聚氨酯的基本原料 聚氨酯樹脂一般采用溶液聚合合成，

15、所用原料包括多異氰酸酯、多羥基化合物（多元醇）、催化劑、擴鏈劑等。多異氰酸酯軟質(zhì)泡沫塑料半硬質(zhì)泡沫塑料硬質(zhì)泡沫塑料膠黏劑熱固性硬質(zhì)泡沫塑料混煉及澆注制品第三十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月催化劑多羥基化合物（多元醇）擴鏈劑有機堿：三乙胺、丙二胺、N,N二甲基苯胺等有機金屬化合物：二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫聚醚多元醇：彈性大、粘度低，多用于軟質(zhì)泡沫塑料和RIM制品，包括聚環(huán)氧乙烷PEG、聚環(huán)氧丙烷PPG、聚四氫呋喃PTMG等有機堿：三乙胺、丙二胺、N,N二甲基苯胺等有機金屬化合物：二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫聚酯多元醇：粘度大，應(yīng)用少二元醇：乙二醇、丙二醇、丁二醇二元胺：二苯基甲烷二胺、二氯二苯基甲烷二胺等芳香二胺第三十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月軟質(zhì)泡沫塑料 俗稱“海綿”，以TDI和二/三官能度的聚醚多元醇為原料，利用-NCO與水反應(yīng)生成