功能高分子材料學(xué) 教學(xué)課件 作者李青山 8

第8章功能高分子材料應(yīng)用與開發(fā)

第8章功能高分子材料應(yīng)用與開發(fā)

功能高分子應(yīng)用開發(fā)碳纖維復(fù)合功能材料

功能色素

粘接功能高分子材料

功能纖維織物功能性塑料樹脂功能橡膠彈性材料功能性涂料功能性包裝材料土建功能高分子材料極限環(huán)境功能高分子材料功能高分子應(yīng)用開發(fā)碳纖維復(fù)合功能材料功能色素粘接功能高分8.1碳纖維與功能復(fù)合材料

碳纖維屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。它既具有碳素材料的固有本性，又具有金屬材料的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性、陶瓷材料的耐熱和耐蝕性、紡織纖維的柔軟可編織性，以及高分子材料的輕質(zhì)、易加工性能，是一材多能和一材多用的功能材料和結(jié)構(gòu)材料。8.1碳纖維與功能復(fù)合材料碳纖維屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。它既具航天

航空能源交通

石油

化工

化肥

農(nóng)藥

紡織機(jī)械

建筑材料

環(huán)境工程

電子工程

醫(yī)療器械

文體器材

勞動保護(hù)

應(yīng)用航天航空能源交通石油化工化肥農(nóng)藥紡織機(jī)械建碳纖維的原料體系

聚丙烯腈基﹙主導(dǎo)地位﹚瀝青基

﹙工業(yè)化階段﹚粘膠基

﹙逐步被淘汰﹚研制兼顧強(qiáng)度和模量的高性能碳纖維

開發(fā)高性能碳纖維的工業(yè)流程

碳纖維的聚丙烯腈基瀝青基粘膠基研制兼顧開發(fā)高性8.1.1碳纖維與功能復(fù)合材料

1.碳纖維碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)固相反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物碳，是一種非金屬材料。它不屬于有機(jī)纖維范疇，但從制法上看，它又不同于普通無機(jī)纖維。碳纖維性能優(yōu)異，不僅質(zhì)量輕、比強(qiáng)度大、模量高，而且耐熱性高以及化學(xué)穩(wěn)定性好。它在航空航天、軍事、工業(yè)、體育器材等許多方面有著廣泛的用途。8.1.1碳纖維與功能復(fù)合材料

1.碳纖維碳纖維的發(fā)展史20世紀(jì)50年代酚醛纖維為原絲的活性碳纖維投放市場1959196219631965197019801978美國聯(lián)合碳化公司以粘膠纖維為原絲制成商品名為“Hyfi1Thomel”的纖維素基碳纖維日本炭素公司實現(xiàn)低模量聚丙烯腈基碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)英國航空材料研究所開發(fā)出高模量聚丙烯腈基碳纖維日本群馬大學(xué)試制成功以瀝青或木質(zhì)素為原料的通用型碳纖維日本吳羽化學(xué)公司實現(xiàn)瀝青基碳纖維的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)美國金剛砂公司研制出商品名為“Kynol”的酚醛纖維真正工業(yè)開發(fā)碳纖維的發(fā)展史20酚醛纖維為原絲的活19591962192.碳纖維的分類目前國內(nèi)外商品化的碳纖維種類很多，一般可以根據(jù)原絲的類型、碳纖維的性能和用途進(jìn)行分類。

根據(jù)碳纖維的性能分類根據(jù)原絲類型分類

高性能碳纖維低性能碳纖維

聚丙烯腈基纖維粘膠基碳纖維瀝青基碳纖維

木質(zhì)素纖維基碳纖維其他有機(jī)纖維基2.碳纖維的分類高性能碳纖維低性能碳纖維聚丙烯腈基纖維粘受力結(jié)構(gòu)用碳纖維

耐焰碳纖維

活性碳纖維(吸附活性)

導(dǎo)電用碳纖維

潤滑用碳纖維

耐磨用碳纖維根據(jù)碳纖維功能分類受力結(jié)構(gòu)用碳纖維耐焰碳纖維活性碳纖維(吸附活性)導(dǎo)3.碳纖維的制造碳纖維是一種以碳為主要成分的纖維狀材料。以有機(jī)物為原料，采用間接方法制造。天然纖維、再生纖維和合成纖維都可用來制備碳纖維。選擇的條件是加熱時不熔融，可牽伸，且碳纖維產(chǎn)率高。到目前為止，制作碳纖維的主要原材料有三種：①粘膠纖維；②聚丙烯腈(PAN)纖維，它不同于腈綸毛線；③瀝青，它或者是通過熔融拉絲成各向同性的纖維，或者是從液晶中間相拉絲而成的，這種纖維是具有高模量的各向民性纖維。制造方法有氣相法和有機(jī)纖維碳化法。3.碳纖維的制造制造方法有氣相法和有機(jī)纖維碳化法。無論有何種原絲纖維來制造碳纖維，都要經(jīng)過五個階段：紡絲

牽伸

穩(wěn)定

碳化

石墨化2000～3000℃l000～2000℃400℃加熱氧化100～300℃無論采用什么原材料制備碳纖維，都經(jīng)過上述五個階段，即原絲預(yù)氧化、碳化以及石墨化等，所產(chǎn)生的最終纖維，其基本成分為碳。無論有何種原絲纖維來制造碳纖維，都要經(jīng)過五個4.碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能(1)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能

對有機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)氧化、碳化等工藝處理，除去有機(jī)纖維中碳以外的元素，形成聚合多環(huán)芳香族平面結(jié)構(gòu)。高模量碳纖維中的碳分子平面總是沿纖維軸平行地取向。

纖維中的缺陷影響碳纖維強(qiáng)度的重要因素。它們來自兩個方面，一是原絲中持有的，二是在碳化過程中產(chǎn)生的碳纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線為一直線，伸長小，斷裂過程在瞬間完成，不發(fā)生屈服。碳纖維的結(jié)構(gòu)決定于原絲結(jié)構(gòu)與碳化工藝原絲中的缺陷主要是在纖維成形過程中產(chǎn)生的，炭化時在纖維表面及內(nèi)部產(chǎn)生空穴等缺陷。4.碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能碳纖維的結(jié)構(gòu)決定于原絲結(jié)構(gòu)與碳化工藝

(2)碳纖維的物理性能

碳纖維密度在1.5～2.0之間

碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其他類型纖維不同，它有各向異性的特點(diǎn)

碳纖維的比熱容為7.12×12－1kJ(kg·℃),導(dǎo)熱率有方向性,導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降

纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān).

碳纖維的電動勢為正值,鋁合金的為負(fù)值和原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)，更主要的是決定于碳化處理的溫度平行于纖維方向是負(fù)值，垂直的是正值。當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與鋁合金組合應(yīng)用時會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。和原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)，更主要的是決定于碳化處

(3)碳纖維的化學(xué)性能

碳纖維的化學(xué)性能與碳很相似。它除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對一般酸堿是惰性的。在空氣中，溫度高于400℃時則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO和CO2。在不接觸空氣或氧化氣氛時，碳纖維具有突出的耐熱性，與其他類型材料比較，碳纖維要在高于l500℃強(qiáng)度才開始下降，而其他材料包括Al2O3晶須性能已大大下降。

8.1.2聚丙烯腈基碳纖維日本炭素公司以聚丙烯腈纖維為原料制成通用級纖維英國Courtaulds公司和炭素公司分別建成了高性能碳纖維的工業(yè)裝置

日本東麗公司與東邦人造絲公司相繼參與聚丙烯睛基碳纖維的生產(chǎn)。日本用碳纖維制成了高性能釣魚竿美國用碳纖維制成了高爾夫球棒19621969197119728.1.2聚丙烯腈基碳纖維日本炭素公司以聚丙烯英國Cour1.聚丙烯腈原絲的制備聚丙烯腈（PAN）基碳纖維是1960年后迅速發(fā)展起來的新型材料，因其具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、抗疲勞、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、宇宙飛船等軍工行業(yè)，已成為航天航空工業(yè)中不可缺少的材料。

下面就如何提高原絲的質(zhì)量，綜述日本碳纖維生產(chǎn)企業(yè)的專利技術(shù)1.聚丙烯腈原絲的制備20世紀(jì)70年代末期，許多以聚丙烯腈為原料制造碳纖維的廠家為擴(kuò)大產(chǎn)品銷路，占領(lǐng)國際市場，在原料供應(yīng)及碳纖維的產(chǎn)、供、銷方面進(jìn)行交流協(xié)作、合資建廠等，從而促進(jìn)了聚丙烯腈基碳纖維工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。80年代后期各公司則著重發(fā)展從原絲到碳纖維中間基材的成龍配套，盡力擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以求得經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)。20世紀(jì)70年代末期，許多以聚丙烯腈為原料制造碳纖維的廠家為（1）紡絲方法

紡絲方法熔融紡絲

干式紡絲：濕式紡絲：干濕式紡絲

原液經(jīng)噴絲板從噴絲孔擠出于高溫的氣體氛圍中，使溶劑蒸發(fā)濃縮、固化的方法紡絲原液從噴絲孔擠出之后直接進(jìn)行凝固，隨著牽引速度的增加，紡絲牽伸的倍率提高，在噴絲孔處易產(chǎn)生斷絲，所以提高紡絲速度是有限度的（1）紡絲方法熔融紡絲干式紡絲：濕式紡絲：干濕式紡絲（2）紡絲工藝紡絲原液及凝固成型

拉伸工藝

干燥致密化

上油工藝

（2）紡絲工藝紡絲原液及拉伸工藝干燥致密化上油工藝

2.聚丙烯腈基碳纖維的拉伸強(qiáng)度（1）拉伸強(qiáng)度與缺陷碳纖維屬于脆性材料，在斷裂過程中沒有塑性流變特性。集中的應(yīng)力與裂紋尖端的曲率半徑的關(guān)系為：裂紋是潛在的斷裂之源，裂紋是制約強(qiáng)度的豐要因素之一。（2）強(qiáng)度與微晶大小拉伸強(qiáng)度與碳纖維微晶大小的關(guān)系為:

Lc,La分別是石墨微晶大小與厚度，顯然，碳纖維拉伸強(qiáng)度隨著微晶增大而下降。2.聚丙烯腈基碳纖維的拉伸強(qiáng)度（2）強(qiáng)度與微晶大?。?）強(qiáng)度的分散性與韋布爾函數(shù)

碳纖維的缺陷為隨機(jī)分布，這是強(qiáng)度分散的主要原因之一。用韋布爾(Weibull)統(tǒng)計方法子以解答，韋氏經(jīng)驗式是：

P為生存概率，F(xiàn)為斷裂概率，m為韋氏模數(shù)，為歸一化因子，為零作用力的概率；V為體積。在韋氏模型中，最有意義的是參數(shù)m，可反映出材料斷裂的內(nèi)在特征。

當(dāng)作用力均勻地分布在材料上時，積分可得當(dāng)碳纖維是直徑均勻的圓柱體和理想的單一斷裂類型時，則可得

L是碳纖維長度,這是目前常用的雙韋氏模型

.

當(dāng)拉伸強(qiáng)度取平均值時，則P=0.5，則式經(jīng)數(shù)學(xué)處理可得

，（3）強(qiáng)度的分散性與韋布爾函數(shù)，

顯然，碳纖維的拉伸強(qiáng)度隨著測試長度L的增長而下降.圖8-1是測試長度與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系，長度愈長，包含大缺陷的幾率愈大，強(qiáng)度愈低；體積效應(yīng)反映出缺陷的隨機(jī)分布。由圖還可以看出，韋氏模數(shù)m愈大，強(qiáng)度愈高，測試長度對拉伸強(qiáng)度的影響也減小。圖8-1拉伸強(qiáng)度是測試長度的函數(shù)圖8-1拉伸強(qiáng)度是測試長度的函數(shù)3.預(yù)氧化技術(shù)及設(shè)備聚丙烯腈分子的氰基為強(qiáng)極性基因，分子間存在著強(qiáng)的偶極-偶極力，具有較高的熔點(diǎn)(317℃)。即使如此，在炭化之前要對其進(jìn)行預(yù)氧化處理，目的是使PAN的線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，以使其在高溫炭化時不熔不燃，保持纖維形態(tài)。在生產(chǎn)碳纖維的全過程中預(yù)氧化時間較長，預(yù)氧化是控制產(chǎn)量的主要因素。直線爐是最簡單的預(yù)氧化爐型，一個或數(shù)個單元爐組成預(yù)氧化生產(chǎn)線，可實現(xiàn)溫度梯度分布和多段牽伸。這種爐型雖然簡單、造價低，占地面積大，走絲速度慢，產(chǎn)量低，能耗大，已遠(yuǎn)少被淘汰，取而代之的是各種新型預(yù)氧化爐型。這些新一代預(yù)氧化爐的持點(diǎn)是：大型化，處理結(jié)束多，走堂速度快，生產(chǎn)效率高；熱風(fēng)循環(huán)使用，能耗低；自動化水平高，溫度精度高。功能高分子材料學(xué)教學(xué)課件作者李青山8內(nèi)循環(huán)式預(yù)氧化爐

1—鼓風(fēng)機(jī)2—加熱板3—焚燒爐4—.新鮮空氣入口

5—循環(huán)風(fēng)道6—.進(jìn)氣口7—進(jìn)絲方向熱風(fēng)外循環(huán)式預(yù)氧化爐的爐體結(jié)構(gòu)示意圖

1—纖維2—上導(dǎo)輥3—加熱爐4—下導(dǎo)輥5—通氣孔6—?dú)怏w導(dǎo)出室7—通氣孔8—導(dǎo)體導(dǎo)入室9—?dú)怏w循環(huán)電路10—分流點(diǎn)11—合流點(diǎn)12—?dú)怏w副循環(huán)路線13—?dú)怏w混合器14—加熱器15—送風(fēng)機(jī)16—加熱器17—送風(fēng)機(jī)18—?dú)怏w分解處理器19—排氣閥20—排氣閥內(nèi)循環(huán)式預(yù)氧化爐1—鼓風(fēng)機(jī)2—加熱板3—焚燒爐4.碳化技術(shù)與設(shè)備

炭化爐和石墨化爐多用臥式爐型，但也有用立式爐的，不論哪種爐型，在設(shè)計時應(yīng)備慮到以下幾點(diǎn)：

1)有獨(dú)立的牽伸系統(tǒng)，可實現(xiàn)二段或三段牽伸；牽伸機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈活而方便，且牽伸平穩(wěn)，牽伸輥的加工精度高，表面粗糙度值低。

2)有張力測試與自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最好與牽伸系統(tǒng)聯(lián)動起來。

3)有合理的密封系統(tǒng)，保證爐內(nèi)維持正壓，爐內(nèi)壓力可用微型壓差計指示。

4)分解產(chǎn)物的排放合理，防止返混造成對纖維的話染。

5)低溫和高溫炭化爐最好分開，有利于牽伸；同時，高溫爐的發(fā)熱體環(huán)壽命較短，兩者分開便于高溫爐的維修和發(fā)熱體的更換．高溫爐應(yīng)有溫度數(shù)字顯示裝置。

6)有廢氣處理設(shè)施，以便排出廢氣,避免對操作間和環(huán)境的污染。4.碳化技術(shù)與設(shè)備圖8-6連續(xù)碳化爐1—預(yù)氧絲2—上爐壁3—排氣口4—焦油收集器5—隔板6—下爐壁7—焦油排出8—惰性氣體供給機(jī)構(gòu)9—入口冷卻部10—出口冷卻部11—惰性氣體入口12—.制冷劑13—.加熱元件14—.碳纖維圖8-6為連續(xù)炭化爐的結(jié)構(gòu)示意圖.其分解產(chǎn)物瞬時排出爐外是設(shè)計炭化爐結(jié)構(gòu)的一個重要參數(shù)。圖8-6連續(xù)碳化爐1—預(yù)氧絲2—上爐壁3—排氣口圖8-7的炭化爐結(jié)構(gòu)特征是強(qiáng)化了分解產(chǎn)物瞬時排出的措施。高純氮?dú)庥扇肟?經(jīng)分流裝置5后，其氣流垂直于纖維運(yùn)行方向而流過，帶走纖維周圍的分解產(chǎn)物，并以最短的路徑由出口4徘出。圖8-7連續(xù)炭化爐的氣封和排氣裝置1—預(yù)氧絲送入輥2—高純氮?dú)馊肟?—N2入口4—N2出口5—?dú)怏w分流裝置6—N2入口7—碳纖維送出輥8—炭化爐殼9—密封裝置圖8-7的炭化爐結(jié)構(gòu)特征是強(qiáng)化了分解產(chǎn)物瞬時排出的措施。高純8.1.3碳纖維的研究進(jìn)展

1．碳纖維的化學(xué)改性

活性碳纖維（ACF）的特點(diǎn)是具有吸附容量大、吸附效率高、吸附和脫附速度快等優(yōu)點(diǎn).ACF屬于非極性吸附劑,使它能在水溶液中有效地吸附各種非極性有機(jī)物質(zhì)。但是，在水溶液中吸附具有一定極性的溶質(zhì)就有困難，必須對ACF進(jìn)行改性，使其表面具有一定極性；另一方面，增強(qiáng)ACF表面的非極性，可以增強(qiáng)對非極性物質(zhì)的吸附性能。改性方法化學(xué)活化和催化活化改性

氧化改性

引入含氮基團(tuán)改性

負(fù)載金屬及金屬化合物改性

8.1.3碳纖維的研究進(jìn)展

1．碳纖維的化學(xué)改性改性方法2.碳纖維表面改性碳纖維的表面狀況與化學(xué)基團(tuán)種類對碳纖維的實際應(yīng)用，特別是對材料的增強(qiáng)作用影響顯著。未經(jīng)表面處理的碳纖維由于具有表面光滑、惰性大、表面能低，缺乏有化學(xué)活性的官能團(tuán)，反應(yīng)活性低，與樹脂基體的粘接性差，能與金屬進(jìn)行有害的化學(xué)反應(yīng)，與金屬的界面浸潤性欠佳，高溫抗氧化性較差等缺點(diǎn)，從而直接影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，限制了碳纖維高性能的發(fā)揮。經(jīng)表面處理后，碳纖維增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，如層間剪切強(qiáng)度(ILSS)有很大提高，因外圍繞碳纖維(包括其制備前驅(qū)體)表面改性研究進(jìn)行得十分活躍。

2.碳纖維表面改性碳纖維表面處理方法主要有氧化處理，涂覆處理，射線、激光、等離子體處理氧化處理氣相氧化電化學(xué)氧化液相氧化涂覆處理

電化學(xué)沉積與化學(xué)鍍氣相沉積處理偶聯(lián)劑涂層聚合物涂層表面生成晶須法溶膠-凝膠法射線、激光、等離子體處理

（1）（2）（3）碳纖維表面處理方法主要有氧化處理，涂覆處理，射線、激光、等離3.碳纖維的電化學(xué)氧化處理（1）電化學(xué)表面氧化法研究電化學(xué)氧化法也叫陽極氧化法。電化學(xué)氧化法是在電解液中以CF做陽極，在一定的電流條件下，依靠陽極的化學(xué)氧化法反應(yīng)來完成CF表面處理的過程。

下圖為陽極電解氧化法的實驗裝置圖8-8陽極電解氧化法的實驗裝置圖1—放絲卷筒2—電解槽3—石墨電極4—石墨輥筒5—水洗槽6—干燥裝置7—收絲卷筒3.碳纖維的電化學(xué)氧化處理圖8-8陽極電解氧化法的實驗裝（2）電解條件對CF表面含氧基團(tuán)含量的影響（3)CF電化學(xué)表面氧化處理效果的表征

電解質(zhì)種類

電解質(zhì)濃度

CF表面含氧基團(tuán)的含量

表征種類表面形貌表征氧化前后表面含氧官能團(tuán)的表征

氧化前后比表面積的表征

（2）電解條件對CF表面含氧基團(tuán)含量的影響電解質(zhì)種類電解8.1.4功能復(fù)合材料

功能復(fù)合材料是指復(fù)合材料除具有作為結(jié)構(gòu)的功能外，兼有隔熱、隔離、耐磨、耐腐蝕、透過電磁波等其他功能。8.1.4功能復(fù)合材料8.2功能性色素

功能性色素是參照功能性材料的名稱提出來的，指得是用于纖維、合成樹脂、涂料等領(lǐng)域之外的染料、顏料等色素。這些功能性色素實際上是以材料的形式出現(xiàn)的，稱之為功能性色素材料。功能性色素的發(fā)展是和有機(jī)化學(xué)、分子物理學(xué)、激光物理學(xué)、分子生物學(xué)、電子學(xué)、光化學(xué)、計算化學(xué)等的進(jìn)展緊密相關(guān)的。8.2功能性色素

功能性色素是參照功能性材料的名稱提出來的色素分類功能特性應(yīng)用實例光盤專用色素吸收激光而熱分解可制氏CD-R和DVD-R光盤激光染料改變激光波長及調(diào)Q染料激光器光導(dǎo)性色素受光照而導(dǎo)電電子照片感光體光致變色色素受光照發(fā)生結(jié)構(gòu)變化和顏色變化玩具，室內(nèi)裝飾，服飾印花熱致變色色素受熱熔融反應(yīng)而變色熱敏紙，玩具感壓變色色素受力接觸反應(yīng)而變色無炭復(fù)寫紙色素分類功能特性應(yīng)用實例光盤專用色素吸收激光而熱分解可制氏C電致發(fā)光色素電場下發(fā)光薄板顯示器液晶色素電場嚇分子隨液晶定向排列液晶顯示材料，偏振光濾光片光電轉(zhuǎn)換色素光能轉(zhuǎn)化為電能太陽能電池光能存儲色素將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能太陽能存儲光致發(fā)光色素吸收光能發(fā)射熒光太陽光集光器，熒光油墨化學(xué)發(fā)光色素氧化反應(yīng)發(fā)光化學(xué)光棒噴墨打印色素噴射液滴帶電噴墨打印機(jī)墨水熱熔轉(zhuǎn)印色素加熱融化轉(zhuǎn)移熱轉(zhuǎn)印紙升華轉(zhuǎn)印色素加熱升華轉(zhuǎn)移升華打印機(jī)色帶電致發(fā)光色素電場下發(fā)光薄板顯示器液晶色素電場嚇分子隨液晶定向

8.2.1光盤用色素可錄式

CD-R光盤

激光光盤

光學(xué)式光盤記錄材料大容量、長壽命記憶容量不夠大電磁的干擾和損壞磁記錄材料

體積小、堅牢、價格便宜、省電、性能穩(wěn)定8.2.1光盤用色素可錄式激光光2可錄式CD-R光盤的原理

CD-R是將光吸收材料(染料)和光反射材料(金、銀)鍍在空白的基板上，經(jīng)激光信號調(diào)制寫錄，把CD格式信息直接寫在片子上。被激光寫錄的地方，染料被破壞了(分解或升華或熔融)，不能復(fù)原，所以只能寫一次，因此叫一次寫入式光盤。3.CD-R用的有機(jī)色素和其他主要材料有機(jī)色素的要求色素制成的膜能強(qiáng)烈吸收激光光源，有高的記錄靈敏度色素成膜后的反射率高，要求在20%以上

熱導(dǎo)率要低，記錄時形成比較陡的凹坑

在溶劑中的溶解度大，尤其是醇溶性好對熱、光、濕度的穩(wěn)定性好，保存穩(wěn)定性好毒性低

2可錄式CD-R光盤的原理有機(jī)色素的要求色素制成的膜能

8.2.2光致變色色素光致變色現(xiàn)象指的是化合物在受光照射后，其吸收光譜發(fā)生改變的可逆過程，具有這種性質(zhì)的物質(zhì)稱為光致變色材料或光致變色色素。有機(jī)染料按照結(jié)構(gòu)可分為菁染料酞菁染料

醌型稠環(huán)芳香化合物

其他類型的染料

菁染料酞菁染料醌型稠環(huán)芳香化合物其他類型的染料有機(jī)光致變色色素的種類很多，常見的有以下幾種類型:(1)鍵斷裂解離成離子化的光變色性色素

這類色素經(jīng)光激發(fā)，在共價鍵上發(fā)生分裂，電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一個穩(wěn)定的化學(xué)構(gòu)型改變，往往由無色變?yōu)橛猩?，變化明顯。

(2)順反結(jié)構(gòu)引起光變色

光能促使分子內(nèi)順式和反式結(jié)構(gòu)排列的變化，往往顏色變化不大，但可區(qū)別。

有機(jī)光致變色色素的種類很多，常見的有以下幾種類型:(3)氫原子移動的互變異構(gòu)光變色

這類色素在光照下發(fā)生分子內(nèi)氫原子的移動，可以由無色或淺黃色變?yōu)轷降某燃t色。(4)開環(huán)-閉環(huán)反應(yīng)引起光變色

最常見的就是這種俘精酸酐類化合物，熱穩(wěn)定性好。(5)光照加氧-脫氧反應(yīng)引起的光變色

(3)氫原子移動的互變異構(gòu)光變色(6)利用光氧化-還原反應(yīng)引起光變色的色素

(7)均裂產(chǎn)生自由基反應(yīng)引起的光變色

(6)利用光氧化-還原反應(yīng)引起光變色的色素(7)均裂產(chǎn)生自無機(jī)化合物發(fā)生熱變色的原因有結(jié)晶改變、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、發(fā)生熱分解等有機(jī)熱變色材料主要有液晶和熱致變色色素兩類(1)三芳甲烷類熱致變色染料8.2.3熱致變色現(xiàn)象

熱致變色現(xiàn)象指的是某些物質(zhì)能在特定溫度下由于結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生可逆性的顏色變化。這些物質(zhì)可以是單一的化合物，也可以是由多種組分組成的混合物

8.2.3熱致變色現(xiàn)象

熱致變色現(xiàn)象指的是某些物質(zhì)能在特(2)螢烷類熱致變色染料(3)螺吡喃類熱致變色染料(4)吩噁嗪和吩噁嗪類染料無色

有色無色有色絲網(wǎng)印刷、凹板印刷、各種薄膜、標(biāo)簽、包裝物、日用品及玩具等需要隨溫度變色的場合。應(yīng)用(2)螢烷類熱致變色染料無色有色無色有色絲網(wǎng)印刷、凹8.2.4電致變色色素

電致變色現(xiàn)象(electrochromism，EC)是指物質(zhì)在通電流時發(fā)生電化學(xué)氧化還原引起顏色變化的現(xiàn)象。利用這種現(xiàn)象制成的顯示器簡稱為ECD(electrochromicdisplay)

有機(jī)色素系列的電致變色材料有

:(1)吡啶鎓類

(2)芳香胺類

無色藍(lán)色無色藍(lán)綠色8.2.4電致變色色素

電致變色現(xiàn)象(electrochr(3)氧化還原絡(luò)合物

(4)含氮雜環(huán)類

(5)螢烷類(6)螺吡喃類(7)蒽醌類(8)導(dǎo)電有機(jī)聚合物紅紫淡黃暗綠綠

無色

紅色

無色

紫紅色

無色黃色

(3)氧化還原絡(luò)合物(4)含氮雜環(huán)類(9)六芳基乙烷衍生物氧化還原過程如下所示

循環(huán)過程的顏色變化為

Ⅱ＋→Ⅰ→Ⅱ2＋

8.2.5

有機(jī)電致發(fā)光材料電致發(fā)光(electroluminescence，EL)是一種電控發(fā)光器件，是某些物質(zhì)受電子激發(fā)而發(fā)出光。這種發(fā)光器件是固體元件，應(yīng)答速度快、亮度高、視角廣，可制成薄型的、平面的、彩色的發(fā)光器件。Ⅰ

Ⅱ2＋(9)六芳基乙烷衍生物氧化還原過程如下所有機(jī)EL材料按功能分主要有：空穴傳輸材料，電子傳輸材料，發(fā)光材料

1．空穴傳輸材料空穴傳輸材料具備較高的空穴遷移率、較低的離化能、較高的玻璃化溫度、大的禁帶寬度，可形成高質(zhì)量薄膜，穩(wěn)定性好。主要應(yīng)用的空穴傳輸材料有多芳基甲烷、腙類化合物、多芳基胺化合物和丁二烯類化合物等。2．電子傳輸材料電子傳輸材料一般應(yīng)具備較高的電子遷移率、較高的電子親和勢!較高的玻璃化溫度、大的禁帶寬度、可形成高質(zhì)量薄膜、穩(wěn)定性好。

NPBTPD有機(jī)EL材料按功能分主要有：空穴傳輸材料，電子傳輸材料，發(fā)光PBDTAZTPS3．發(fā)光材料具備固態(tài)具有較高的熒光量子效率，且熒光光譜要覆蓋整個可見光區(qū)域;具有良好的半導(dǎo)體特性;具有合適的熔點(diǎn)(200～400e)，且有良好的成膜特性；在薄膜狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性.AlO3PPVPBDTAZTPS3．發(fā)光材料具備固態(tài)具有較高的熒8.2.6彩色液晶顯示用色素材料

液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay；LCD)大致可分為三類：旋轉(zhuǎn)向列型(TwistedNematic，TN)；超旋轉(zhuǎn)向列型(SuperTwistedNematic，STN)和薄膜晶體管型(ThinFilmTransistor，TFT)液晶顯示器是低輻射的，對人體健康影響很小，它的平面性、薄型、重量輕、耗電省等優(yōu)點(diǎn)也是傳統(tǒng)顯像管所無比可擬的

8.2.6彩色液晶顯示用色素材料

8.3功能性粘膠材料

功能性膠粘劑，也稱高功能膠粘劑、新功能粘劑、特殊粘接材料，是指具有“粘接”這一主要功能以外，還同時兼有所述任何一種功能性膠粘劑。用膠黏劑連接兩個物體的連接技術(shù)稱粘接技術(shù)

8.3功能性粘膠材料

膠粘劑的發(fā)展史酚醛樹脂的發(fā)明20世紀(jì)初出現(xiàn)了用天然橡膠加工的壓敏膠

出現(xiàn)了高分子材料為主要成分的新型膠粘劑

出現(xiàn)雙酚A型環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅樹脂等出現(xiàn)環(huán)氧樹脂膠,成為主要的結(jié)構(gòu)膠粘劑

醋酸乙烯型熱熔膠、脂環(huán)族外氧樹脂、聚苯并咪唑、等新型材料相繼問世

膠粘劑的工業(yè)逐漸轉(zhuǎn)入系列化和完善化階段70年代60年代50年代40年代30年代20年代發(fā)展方向

今后膠粘劑的發(fā)展方向應(yīng)該是環(huán)保型的熱熔膠型、水基型和無溶劑型膠粘劑。膠粘劑的發(fā)展史酚醛20世紀(jì)初幾種膠粘劑的研究進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀1．熱熔型膠粘劑2.無溶劑型膠粘劑

無溶劑型膠又稱反應(yīng)膠,是將可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的組分分別涂刷在粘合的料表面,而后在熱活化或其他條件下，組分緊密接觸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)!達(dá)到交聯(lián)的目的

反應(yīng)型熱熔膠粘劑

水分散型熱熔膠粘劑

生物降解熱熔膠粘劑

熱熔壓敏膠

溶液聚合型

乳液聚合型

光聚合型

雙組分交聯(lián)型

共混/共聚型

懸浮聚合型

熱熔聚合型

交聯(lián)/固化型

按其性能分類壓敏膠的類型

幾種膠粘劑的研究進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀無溶劑型膠又稱反應(yīng)膠,反應(yīng)型熱3．水基型膠粘劑水基型膠粘劑不含有機(jī)溶劑，無污染，是環(huán)保型膠粘劑

4.溶劑型紙塑復(fù)合膠粘劑研究現(xiàn)狀

溶劑型復(fù)膜膠有

（1）聚氨酯膠粘劑

（2）SBS型膠粘劑

（3）EVA型膠粘劑

（4）聚丙烯酸系膠粘劑

（1）聚氨酯膠粘劑（2）SBS型膠粘劑（3）EVA型膠粘8.4功能纖維織物

功能纖維織物

物理化學(xué)功能

生物功能

化學(xué)功能

超高性能

特殊功能

主要包括

主要包括

主要包括

主要包括

主要包括

水、電、光、熱、力學(xué)性能抗菌、防臭，防蟲、防蛀、生物醫(yī)療膨潤收縮、熔融分解、分割開織超吸水、耐熱、耐藥，超高強(qiáng)度、高彈性光傳導(dǎo)、感光、透析、反滲透、離子交換、吸附性、氣體交換、清掃性、防塵性、防護(hù)吸收反射電磁波分類8.4功能纖維織物

功能纖維織物物理化學(xué)功能生物功能幾種常用的功能纖維功能纖維吸水吸汗纖維織物抗菌纖維透濕放水素材抗紫外線纖維水溶性纖維磁性纖維材料

導(dǎo)電性纖維織物

手術(shù)用紗外科縫合線和高檔毛面料

改進(jìn)吸濕性，抗起球，抗靜電等保護(hù)皮膚免受致病菌危害

不透水不透雨但透氣良好的紫外線遮蓋率和熱輻射率具有磁療功能的保健服飾

消除靜電用作靜電防塵作業(yè)服

深色、變色素材抑制表面光反射感溫變色幾種常用的功能纖維功能吸水吸抗菌透濕抗紫水溶性磁性導(dǎo)電手術(shù)用8.5功能性塑料分類和實例化學(xué)功能

膨脹

氣體透過

溶解

反滲透

保磁

含浸

物理功能

機(jī)械功能

光學(xué)功能

催化劑試劑

氧化還原

離子交換

螯合

感光

吸光

反射

導(dǎo)光

透光

光固化

偏光

潤滑

耐力高硬度

彈力

吸收聚合物,水溶性高分子,Slicone硅酮膜保鮮膜,反滲透膜磁石、磁條強(qiáng)磁性材料,含油塑料離子交換樹脂,螯和樹脂,氧化還原樹脂,高分子試劑,高分子催化劑感光樹脂,光固化樹脂,偏光膜,透明塑料PMMA,透明Nylon,光反射膜,熱線吸收膜,光纖阿拉纖維即芳族聚酰胺,低成本鋁晶纖維增強(qiáng)塑料,聚氨酯彈性體,比鐵、銅硬得多塑料,尼龍齒輪、軸8.5功能性塑料分化學(xué)膨脹氣體透過溶解反滲透保磁分類和實例

電功能生物功能

熱功能

耐熱

傳熱

感熱

熱變形

導(dǎo)電

荷電

壓.焦電

電熱絕緣

抗血栓

組織適合

醫(yī)藥

斷熱

耐熱塑料發(fā)泡塑料半導(dǎo)體、超導(dǎo)體駐極體壓電、焦電膜

面發(fā)熱體、電子

絕緣膜

抗血栓高分子高分子藥物

人工骨、人工齒

熱傳導(dǎo)性塑料

形狀記憶高分子熱塑料熱敏真空

分類和實例電生物熱耐傳感熱導(dǎo)荷壓.電絕抗組醫(yī)斷耐發(fā)半駐壓面幾種常見功能塑料材料8.6功能性橡膠分類,應(yīng)用范圍

強(qiáng)磁性高分子聚烯烴高性能材料光學(xué)功能塑料抗菌功能塑料通用高分子功能塑料膜

化學(xué)

耐藥品性、耐油性、耐候性，耐燒蝕性、高分子催化劑、離子交換、物質(zhì)透過、物質(zhì)傳感器、力化學(xué)、化學(xué)發(fā)光

幾種常見功能塑料材料強(qiáng)磁性高分子聚烯烴高性能材

力學(xué)

防振、隔音、高模量、高強(qiáng)度、高韌性、力化學(xué)、壓電性

磁氣

光學(xué)

放射線

電學(xué)

熱學(xué)

生物及醫(yī)用

耐熱性、耐寒性、阻燃性、高熱傳導(dǎo)、電透明性、選擇透過性、折射率控制、光纖、非線性光學(xué)、光色性、光保護(hù)、光蝕刻、光機(jī)械

絕緣性、導(dǎo)電性、電化學(xué)設(shè)計、電致發(fā)光、場致發(fā)光、超電導(dǎo)體

磁帶、有機(jī)磁體

耐放射線、抗X射線電子線、發(fā)光(CRT、PDP)組織適應(yīng)性、抗血栓性、人工生物材料、高分子醫(yī)藥、緩釋性材料、固定化酶、生物傳感器力學(xué)防振、隔音、高模量、磁氣光學(xué)放射線電學(xué)熱學(xué)幾種常見的功能橡膠8.7功能性涂料基本功能:感光性橡膠

,導(dǎo)電性橡膠,醫(yī)用橡膠

,聲學(xué)功能橡膠

,水敏性功能彈性體,光敏性功能彈性體

輻射功能彈性體,生物醫(yī)用功能彈性體

,

涂裝功能

一般功能

特殊功能

美觀

保護(hù)

高性能

高功能

對物理或化學(xué)外部刺激的抵抗力非常大(耐特殊功能熱性、耐藥品等)

變換加入物的質(zhì)或量使制成物的功能改變幾種常見的功能橡膠感光性橡膠,導(dǎo)電性橡膠,醫(yī)用橡膠,涂涂料按功能分類

機(jī)械性功能

熱功能生態(tài)功能

光學(xué)功能

電磁功能

表面功能

化學(xué)功能

分離功能

表面特硬，潤滑、防滑高彈性、玻璃防破自動治愈性制振(防音)，發(fā)泡耐熱、斷熱、熱傳導(dǎo)、示溫?zé)嶙兩?、發(fā)熱、耐低溫、防火性感熱記錄、紫外線放射涂料絕緣、透明導(dǎo)電、防止帶電吸收電波封閉電磁、印刷回路電子畫線、磁性涂料發(fā)光、螢光、光線反射選光吸收液晶表示、遮光感光彈性、錨射光用涂料海中防污(溶出型、非溶出型)

防雷、防蟲、防鳥飛落涂料嚴(yán)密防腐耐藥品,防止氫脆,

優(yōu)良耐候性、防射線防污涂料不粘著、可剝落性、防止結(jié)冰和積雪、防水防煙、防止結(jié)露

氣體分離、脫臭、透濕、防水涂料涂料按功能分類機(jī)械性功能熱功能生態(tài)功能光學(xué)功能電幾種常見的功能涂料8.8功能性包裝材料

功能性材料通常指的是優(yōu)良聚合物或功能性聚合物

：由光照射分解進(jìn)而自行損壞的物質(zhì)；引起交聯(lián)反應(yīng)的感光性物質(zhì)；基于PH或氧化還原等具有能源變換功能的物質(zhì)；具有氧氣選擇透過性或運(yùn)輸功能的物質(zhì)；具有非帶電性或半導(dǎo)電性的物質(zhì)；具有能使氨基或羧基與金屬離子形成絡(luò)離子而有吸附功能的物質(zhì)；以雜環(huán)為主鏈或側(cè)鏈的耐熱性物質(zhì)等。示溫功能涂料

防輻射功能涂料環(huán)保涂料

耐熱功能涂料

燒蝕功能涂料

光電功能涂料

納米透明功能涂料

阻尼功能涂料

新型海洋防污涂料新功能高分子材料有幾種常見的功能8.8功能性包裝材料示溫功能涂料新功能高分8.8.1包裝材料的功能要素8.8.2功能性包裝材料(1)EVOH具有極好的加工性和對氣味、溶劑等超常的阻隔性外，還有透明性、光澤性、機(jī)械強(qiáng)度、伸縮性、耐磨性和耐候性好，表面強(qiáng)度高等特點(diǎn)。(2)丙烯腈共聚樹脂良好的氣體阻隔性、耐化學(xué)藥品性和保氣、保味性能主要包括:強(qiáng)度與強(qiáng)韌性氧氣透過度和水蒸氣透過度導(dǎo)電性和抗靜電性光學(xué)功能透明度高,熱穩(wěn)定性好,廢料再利用8.8.1包裝材料的功能要素8.8.2功能性包裝材料主要包括(3)PVDC

單層PVDC薄膜采用雙向拉伸吹塑制取,具有收縮性、阻氧性、阻水性,在微波加熱條件下不分解(4)PEN

PEN具有玻璃化溫度高、氣體透過性低、氣味的吸附性小、耐水解性好、耐化學(xué)藥品性優(yōu)、機(jī)械強(qiáng)度和加工性能好的優(yōu)點(diǎn)，并且還具紫外線吸收性

8.8.3新功能包裝材料新功能有測菌變色

可測病原菌

脫水被動和主動屏障(3)PVDC新功能有測菌變色可測病原菌脫水被動和主8.9土建功能高分子材料

在工程中的主要作用增加地基基礎(chǔ)的承載力，防治地下水滲透改善混凝土的使用性能改進(jìn)建筑物的使用功能常見的土建功能材料高性能混凝土

高分子化學(xué)灌漿材料

土工復(fù)合材料

8.9土建功能高分子材料

在工程中的主要作用增加地基基礎(chǔ)的第8章功能高分子材料應(yīng)用與開發(fā)

第8章功能高分子材料應(yīng)用與開發(fā)

功能高分子應(yīng)用開發(fā)碳纖維復(fù)合功能材料

功能色素

粘接功能高分子材料

功能纖維織物功能性塑料樹脂功能橡膠彈性材料功能性涂料功能性包裝材料土建功能高分子材料極限環(huán)境功能高分子材料功能高分子應(yīng)用開發(fā)碳纖維復(fù)合功能材料功能色素粘接功能高分8.1碳纖維與功能復(fù)合材料

碳纖維屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。它既具有碳素材料的固有本性，又具有金屬材料的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性、陶瓷材料的耐熱和耐蝕性、紡織纖維的柔軟可編織性，以及高分子材料的輕質(zhì)、易加工性能，是一材多能和一材多用的功能材料和結(jié)構(gòu)材料。8.1碳纖維與功能復(fù)合材料碳纖維屬于高新技術(shù)產(chǎn)品。它既具航天

航空能源交通

石油

化工

化肥

農(nóng)藥

紡織機(jī)械

建筑材料

環(huán)境工程

電子工程

醫(yī)療器械

文體器材

勞動保護(hù)

應(yīng)用航天航空能源交通石油化工化肥農(nóng)藥紡織機(jī)械建碳纖維的原料體系

聚丙烯腈基﹙主導(dǎo)地位﹚瀝青基

﹙工業(yè)化階段﹚粘膠基

﹙逐步被淘汰﹚研制兼顧強(qiáng)度和模量的高性能碳纖維

開發(fā)高性能碳纖維的工業(yè)流程

碳纖維的聚丙烯腈基瀝青基粘膠基研制兼顧開發(fā)高性8.1.1碳纖維與功能復(fù)合材料

1.碳纖維碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)固相反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物碳，是一種非金屬材料。它不屬于有機(jī)纖維范疇，但從制法上看，它又不同于普通無機(jī)纖維。碳纖維性能優(yōu)異，不僅質(zhì)量輕、比強(qiáng)度大、模量高，而且耐熱性高以及化學(xué)穩(wěn)定性好。它在航空航天、軍事、工業(yè)、體育器材等許多方面有著廣泛的用途。8.1.1碳纖維與功能復(fù)合材料

1.碳纖維碳纖維的發(fā)展史20世紀(jì)50年代酚醛纖維為原絲的活性碳纖維投放市場1959196219631965197019801978美國聯(lián)合碳化公司以粘膠纖維為原絲制成商品名為“Hyfi1Thomel”的纖維素基碳纖維日本炭素公司實現(xiàn)低模量聚丙烯腈基碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)英國航空材料研究所開發(fā)出高模量聚丙烯腈基碳纖維日本群馬大學(xué)試制成功以瀝青或木質(zhì)素為原料的通用型碳纖維日本吳羽化學(xué)公司實現(xiàn)瀝青基碳纖維的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)美國金剛砂公司研制出商品名為“Kynol”的酚醛纖維真正工業(yè)開發(fā)碳纖維的發(fā)展史20酚醛纖維為原絲的活19591962192.碳纖維的分類目前國內(nèi)外商品化的碳纖維種類很多，一般可以根據(jù)原絲的類型、碳纖維的性能和用途進(jìn)行分類。

根據(jù)碳纖維的性能分類根據(jù)原絲類型分類

高性能碳纖維低性能碳纖維

聚丙烯腈基纖維粘膠基碳纖維瀝青基碳纖維

木質(zhì)素纖維基碳纖維其他有機(jī)纖維基2.碳纖維的分類高性能碳纖維低性能碳纖維聚丙烯腈基纖維粘受力結(jié)構(gòu)用碳纖維

耐焰碳纖維

活性碳纖維(吸附活性)

導(dǎo)電用碳纖維

潤滑用碳纖維

耐磨用碳纖維根據(jù)碳纖維功能分類受力結(jié)構(gòu)用碳纖維耐焰碳纖維活性碳纖維(吸附活性)導(dǎo)3.碳纖維的制造碳纖維是一種以碳為主要成分的纖維狀材料。以有機(jī)物為原料，采用間接方法制造。天然纖維、再生纖維和合成纖維都可用來制備碳纖維。選擇的條件是加熱時不熔融，可牽伸，且碳纖維產(chǎn)率高。到目前為止，制作碳纖維的主要原材料有三種：①粘膠纖維；②聚丙烯腈(PAN)纖維，它不同于腈綸毛線；③瀝青，它或者是通過熔融拉絲成各向同性的纖維，或者是從液晶中間相拉絲而成的，這種纖維是具有高模量的各向民性纖維。制造方法有氣相法和有機(jī)纖維碳化法。3.碳纖維的制造制造方法有氣相法和有機(jī)纖維碳化法。無論有何種原絲纖維來制造碳纖維，都要經(jīng)過五個階段：紡絲

牽伸

穩(wěn)定

碳化

石墨化2000～3000℃l000～2000℃400℃加熱氧化100～300℃無論采用什么原材料制備碳纖維，都經(jīng)過上述五個階段，即原絲預(yù)氧化、碳化以及石墨化等，所產(chǎn)生的最終纖維，其基本成分為碳。無論有何種原絲纖維來制造碳纖維，都要經(jīng)過五個4.碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能(1)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能

對有機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)氧化、碳化等工藝處理，除去有機(jī)纖維中碳以外的元素，形成聚合多環(huán)芳香族平面結(jié)構(gòu)。高模量碳纖維中的碳分子平面總是沿纖維軸平行地取向。

纖維中的缺陷影響碳纖維強(qiáng)度的重要因素。它們來自兩個方面，一是原絲中持有的，二是在碳化過程中產(chǎn)生的碳纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線為一直線，伸長小，斷裂過程在瞬間完成，不發(fā)生屈服。碳纖維的結(jié)構(gòu)決定于原絲結(jié)構(gòu)與碳化工藝原絲中的缺陷主要是在纖維成形過程中產(chǎn)生的，炭化時在纖維表面及內(nèi)部產(chǎn)生空穴等缺陷。4.碳纖維的結(jié)構(gòu)與性能碳纖維的結(jié)構(gòu)決定于原絲結(jié)構(gòu)與碳化工藝

(2)碳纖維的物理性能

碳纖維密度在1.5～2.0之間

碳纖維的熱膨脹系數(shù)與其他類型纖維不同，它有各向異性的特點(diǎn)

碳纖維的比熱容為7.12×12－1kJ(kg·℃),導(dǎo)熱率有方向性,導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降

纖維的比電阻與纖維的類型有關(guān).

碳纖維的電動勢為正值,鋁合金的為負(fù)值和原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)，更主要的是決定于碳化處理的溫度平行于纖維方向是負(fù)值，垂直的是正值。當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與鋁合金組合應(yīng)用時會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。和原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)，更主要的是決定于碳化處

(3)碳纖維的化學(xué)性能

碳纖維的化學(xué)性能與碳很相似。它除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對一般酸堿是惰性的。在空氣中，溫度高于400℃時則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO和CO2。在不接觸空氣或氧化氣氛時，碳纖維具有突出的耐熱性，與其他類型材料比較，碳纖維要在高于l500℃強(qiáng)度才開始下降，而其他材料包括Al2O3晶須性能已大大下降。

8.1.2聚丙烯腈基碳纖維日本炭素公司以聚丙烯腈纖維為原料制成通用級纖維英國Courtaulds公司和炭素公司分別建成了高性能碳纖維的工業(yè)裝置

日本東麗公司與東邦人造絲公司相繼參與聚丙烯睛基碳纖維的生產(chǎn)。日本用碳纖維制成了高性能釣魚竿美國用碳纖維制成了高爾夫球棒19621969197119728.1.2聚丙烯腈基碳纖維日本炭素公司以聚丙烯英國Cour1.聚丙烯腈原絲的制備聚丙烯腈（PAN）基碳纖維是1960年后迅速發(fā)展起來的新型材料，因其具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨、抗疲勞、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、運(yùn)載火箭、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈、宇宙飛船等軍工行業(yè)，已成為航天航空工業(yè)中不可缺少的材料。

下面就如何提高原絲的質(zhì)量，綜述日本碳纖維生產(chǎn)企業(yè)的專利技術(shù)1.聚丙烯腈原絲的制備20世紀(jì)70年代末期，許多以聚丙烯腈為原料制造碳纖維的廠家為擴(kuò)大產(chǎn)品銷路，占領(lǐng)國際市場，在原料供應(yīng)及碳纖維的產(chǎn)、供、銷方面進(jìn)行交流協(xié)作、合資建廠等，從而促進(jìn)了聚丙烯腈基碳纖維工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。80年代后期各公司則著重發(fā)展從原絲到碳纖維中間基材的成龍配套，盡力擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模以求得經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)。20世紀(jì)70年代末期，許多以聚丙烯腈為原料制造碳纖維的廠家為（1）紡絲方法

紡絲方法熔融紡絲

干式紡絲：濕式紡絲：干濕式紡絲

原液經(jīng)噴絲板從噴絲孔擠出于高溫的氣體氛圍中，使溶劑蒸發(fā)濃縮、固化的方法紡絲原液從噴絲孔擠出之后直接進(jìn)行凝固，隨著牽引速度的增加，紡絲牽伸的倍率提高，在噴絲孔處易產(chǎn)生斷絲，所以提高紡絲速度是有限度的（1）紡絲方法熔融紡絲干式紡絲：濕式紡絲：干濕式紡絲（2）紡絲工藝紡絲原液及凝固成型

拉伸工藝

干燥致密化

上油工藝

（2）紡絲工藝紡絲原液及拉伸工藝干燥致密化上油工藝

2.聚丙烯腈基碳纖維的拉伸強(qiáng)度（1）拉伸強(qiáng)度與缺陷碳纖維屬于脆性材料，在斷裂過程中沒有塑性流變特性。集中的應(yīng)力與裂紋尖端的曲率半徑的關(guān)系為：裂紋是潛在的斷裂之源，裂紋是制約強(qiáng)度的豐要因素之一。（2）強(qiáng)度與微晶大小拉伸強(qiáng)度與碳纖維微晶大小的關(guān)系為:

Lc,La分別是石墨微晶大小與厚度，顯然，碳纖維拉伸強(qiáng)度隨著微晶增大而下降。2.聚丙烯腈基碳纖維的拉伸強(qiáng)度（2）強(qiáng)度與微晶大?。?）強(qiáng)度的分散性與韋布爾函數(shù)

碳纖維的缺陷為隨機(jī)分布，這是強(qiáng)度分散的主要原因之一。用韋布爾(Weibull)統(tǒng)計方法子以解答，韋氏經(jīng)驗式是：

P為生存概率，F(xiàn)為斷裂概率，m為韋氏模數(shù)，為歸一化因子，為零作用力的概率；V為體積。在韋氏模型中，最有意義的是參數(shù)m，可反映出材料斷裂的內(nèi)在特征。

當(dāng)作用力均勻地分布在材料上時，積分可得當(dāng)碳纖維是直徑均勻的圓柱體和理想的單一斷裂類型時，則可得

L是碳纖維長度,這是目前常用的雙韋氏模型

.

當(dāng)拉伸強(qiáng)度取平均值時，則P=0.5，則式經(jīng)數(shù)學(xué)處理可得

，（3）強(qiáng)度的分散性與韋布爾函數(shù)，

顯然，碳纖維的拉伸強(qiáng)度隨著測試長度L的增長而下降.圖8-1是測試長度與拉伸強(qiáng)度的關(guān)系，長度愈長，包含大缺陷的幾率愈大，強(qiáng)度愈低；體積效應(yīng)反映出缺陷的隨機(jī)分布。由圖還可以看出，韋氏模數(shù)m愈大，強(qiáng)度愈高，測試長度對拉伸強(qiáng)度的影響也減小。圖8-1拉伸強(qiáng)度是測試長度的函數(shù)圖8-1拉伸強(qiáng)度是測試長度的函數(shù)3.預(yù)氧化技術(shù)及設(shè)備聚丙烯腈分子的氰基為強(qiáng)極性基因，分子間存在著強(qiáng)的偶極-偶極力，具有較高的熔點(diǎn)(317℃)。即使如此，在炭化之前要對其進(jìn)行預(yù)氧化處理，目的是使PAN的線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，以使其在高溫炭化時不熔不燃，保持纖維形態(tài)。在生產(chǎn)碳纖維的全過程中預(yù)氧化時間較長，預(yù)氧化是控制產(chǎn)量的主要因素。直線爐是最簡單的預(yù)氧化爐型，一個或數(shù)個單元爐組成預(yù)氧化生產(chǎn)線，可實現(xiàn)溫度梯度分布和多段牽伸。這種爐型雖然簡單、造價低，占地面積大，走絲速度慢，產(chǎn)量低，能耗大，已遠(yuǎn)少被淘汰，取而代之的是各種新型預(yù)氧化爐型。這些新一代預(yù)氧化爐的持點(diǎn)是：大型化，處理結(jié)束多，走堂速度快，生產(chǎn)效率高；熱風(fēng)循環(huán)使用，能耗低；自動化水平高，溫度精度高。功能高分子材料學(xué)教學(xué)課件作者李青山8內(nèi)循環(huán)式預(yù)氧化爐

1—鼓風(fēng)機(jī)2—加熱板3—焚燒爐4—.新鮮空氣入口

5—循環(huán)風(fēng)道6—.進(jìn)氣口7—進(jìn)絲方向熱風(fēng)外循環(huán)式預(yù)氧化爐的爐體結(jié)構(gòu)示意圖

1—纖維2—上導(dǎo)輥3—加熱爐4—下導(dǎo)輥5—通氣孔6—?dú)怏w導(dǎo)出室7—通氣孔8—導(dǎo)體導(dǎo)入室9—?dú)怏w循環(huán)電路10—分流點(diǎn)11—合流點(diǎn)12—?dú)怏w副循環(huán)路線13—?dú)怏w混合器14—加熱器15—送風(fēng)機(jī)16—加熱器17—送風(fēng)機(jī)18—?dú)怏w分解處理器19—排氣閥20—排氣閥內(nèi)循環(huán)式預(yù)氧化爐1—鼓風(fēng)機(jī)2—加熱板3—焚燒爐4.碳化技術(shù)與設(shè)備

炭化爐和石墨化爐多用臥式爐型，但也有用立式爐的，不論哪種爐型，在設(shè)計時應(yīng)備慮到以下幾點(diǎn)：

1)有獨(dú)立的牽伸系統(tǒng)，可實現(xiàn)二段或三段牽伸；牽伸機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈活而方便，且牽伸平穩(wěn)，牽伸輥的加工精度高，表面粗糙度值低。

2)有張力測試與自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，最好與牽伸系統(tǒng)聯(lián)動起來。

3)有合理的密封系統(tǒng)，保證爐內(nèi)維持正壓，爐內(nèi)壓力可用微型壓差計指示。

4)分解產(chǎn)物的排放合理，防止返混造成對纖維的話染。

5)低溫和高溫炭化爐最好分開，有利于牽伸；同時，高溫爐的發(fā)熱體環(huán)壽命較短，兩者分開便于高溫爐的維修和發(fā)熱體的更換．高溫爐應(yīng)有溫度數(shù)字顯示裝置。

6)有廢氣處理設(shè)施，以便排出廢氣,避免對操作間和環(huán)境的污染。4.碳化技術(shù)與設(shè)備圖8-6連續(xù)碳化爐1—預(yù)氧絲2—上爐壁3—排氣口4—焦油收集器5—隔板6—下爐壁7—焦油排出8—惰性氣體供給機(jī)構(gòu)9—入口冷卻部10—出口冷卻部11—惰性氣體入口12—.制冷劑13—.加熱元件14—.碳纖維圖8-6為連續(xù)炭化爐的結(jié)構(gòu)示意圖.其分解產(chǎn)物瞬時排出爐外是設(shè)計炭化爐結(jié)構(gòu)的一個重要參數(shù)。圖8-6連續(xù)碳化爐1—預(yù)氧絲2—上爐壁3—排氣口圖8-7的炭化爐結(jié)構(gòu)特征是強(qiáng)化了分解產(chǎn)物瞬時排出的措施。高純氮?dú)庥扇肟?經(jīng)分流裝置5后，其氣流垂直于纖維運(yùn)行方向而流過，帶走纖維周圍的分解產(chǎn)物，并以最短的路徑由出口4徘出。圖8-7連續(xù)炭化爐的氣封和排氣裝置1—預(yù)氧絲送入輥2—高純氮?dú)馊肟?—N2入口4—N2出口5—?dú)怏w分流裝置6—N2入口7—碳纖維送出輥8—炭化爐殼9—密封裝置圖8-7的炭化爐結(jié)構(gòu)特征是強(qiáng)化了分解產(chǎn)物瞬時排出的措施。高純8.1.3碳纖維的研究進(jìn)展

1．碳纖維的化學(xué)改性

活性碳纖維（ACF）的特點(diǎn)是具有吸附容量大、吸附效率高、吸附和脫附速度快等優(yōu)點(diǎn).ACF屬于非極性吸附劑,使它能在水溶液中有效地吸附各種非極性有機(jī)物質(zhì)。但是，在水溶液中吸附具有一定極性的溶質(zhì)就有困難，必須對ACF進(jìn)行改性，使其表面具有一定極性；另一方面，增強(qiáng)ACF表面的非極性，可以增強(qiáng)對非極性物質(zhì)的吸附性能。改性方法化學(xué)活化和催化活化改性

氧化改性

引入含氮基團(tuán)改性

負(fù)載金屬及金屬化合物改性

8.1.3碳纖維的研究進(jìn)展

1．碳纖維的化學(xué)改性改性方法2.碳纖維表面改性碳纖維的表面狀況與化學(xué)基團(tuán)種類對碳纖維的實際應(yīng)用，特別是對材料的增強(qiáng)作用影響顯著。未經(jīng)表面處理的碳纖維由于具有表面光滑、惰性大、表面能低，缺乏有化學(xué)活性的官能團(tuán)，反應(yīng)活性低，與樹脂基體的粘接性差，能與金屬進(jìn)行有害的化學(xué)反應(yīng)，與金屬的界面浸潤性欠佳，高溫抗氧化性較差等缺點(diǎn)，從而直接影響復(fù)合材料的力學(xué)性能，限制了碳纖維高性能的發(fā)揮。經(jīng)表面處理后，碳纖維增強(qiáng)材料的力學(xué)性能，如層間剪切強(qiáng)度(ILSS)有很大提高，因外圍繞碳纖維(包括其制備前驅(qū)體)表面改性研究進(jìn)行得十分活躍。

2.碳纖維表面改性碳纖維表面處理方法主要有氧化處理，涂覆處理，射線、激光、等離子體處理氧化處理氣相氧化電化學(xué)氧化液相氧化涂覆處理

電化學(xué)沉積與化學(xué)鍍氣相沉積處理偶聯(lián)劑涂層聚合物涂層表面生成晶須法溶膠-凝膠法射線、激光、等離子體處理

（1）（2）（3）碳纖維表面處理方法主要有氧化處理，涂覆處理，射線、激光、等離3.碳纖維的電化學(xué)氧化處理（1）電化學(xué)表面氧化法研究電化學(xué)氧化法也叫陽極氧化法。電化學(xué)氧化法是在電解液中以CF做陽極，在一定的電流條件下，依靠陽極的化學(xué)氧化法反應(yīng)來完成CF表面處理的過程。

下圖為陽極電解氧化法的實驗裝置圖8-8陽極電解氧化法的實驗裝置圖1—放絲卷筒2—電解槽3—石墨電極4—石墨輥筒5—水洗槽6—干燥裝置7—收絲卷筒3.碳纖維的電化學(xué)氧化處理圖8-8陽極電解氧化法的實驗裝（2）電解條件對CF表面含氧基團(tuán)含量的影響（3)CF電化學(xué)表面氧化處理效果的表征

電解質(zhì)種類

電解質(zhì)濃度

CF表面含氧基團(tuán)的含量

表征種類表面形貌表征氧化前后表面含氧官能團(tuán)的表征

氧化前后比表面積的表征

（2）電解條件對CF表面含氧基團(tuán)含量的影響電解質(zhì)種類電解8.1.4功能復(fù)合材料

功能復(fù)合材料是指復(fù)合材料除具有作為結(jié)構(gòu)的功能外，兼有隔熱、隔離、耐磨、耐腐蝕、透過電磁波等其他功能。8.1.4功能復(fù)合材料8.2功能性色素

功能性色素是參照功能性材料的名稱提出來的，指得是用于纖維、合成樹脂、涂料等領(lǐng)域之外的染料、顏料等色素。這些功能性色素實際上是以材料的形式出現(xiàn)的，稱之為功能性色素材料。功能性色素的發(fā)展是和有機(jī)化學(xué)、分子物理學(xué)、激光物理學(xué)、分子生物學(xué)、電子學(xué)、光化學(xué)、計算化學(xué)等的進(jìn)展緊密相關(guān)的。8.2功能性色素

功能性色素是參照功能性材料的名稱提出來的色素分類功能特性應(yīng)用實例光盤專用色素吸收激光而熱分解可制氏CD-R和DVD-R光盤激光染料改變激光波長及調(diào)Q染料激光器光導(dǎo)性色素受光照而導(dǎo)電電子照片感光體光致變色色素受光照發(fā)生結(jié)構(gòu)變化和顏色變化玩具，室內(nèi)裝飾，服飾印花熱致變色色素受熱熔融反應(yīng)而變色熱敏紙，玩具感壓變色色素受力接觸反應(yīng)而變色無炭復(fù)寫紙色素分類功能特性應(yīng)用實例光盤專用色素吸收激光而熱分解可制氏C電致發(fā)光色素電場下發(fā)光薄板顯示器液晶色素電場嚇分子隨液晶定向排列液晶顯示材料，偏振光濾光片光電轉(zhuǎn)換色素光能轉(zhuǎn)化為電能太陽能電池光能存儲色素將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能太陽能存儲光致發(fā)光色素吸收光能發(fā)射熒光太陽光集光器，熒光油墨化學(xué)發(fā)光色素氧化反應(yīng)發(fā)光化學(xué)光棒噴墨打印色素噴射液滴帶電噴墨打印機(jī)墨水熱熔轉(zhuǎn)印色素加熱融化轉(zhuǎn)移熱轉(zhuǎn)印紙升華轉(zhuǎn)印色素加熱升華轉(zhuǎn)移升華打印機(jī)色帶電致發(fā)光色素電場下發(fā)光薄板顯示器液晶色素電場嚇分子隨液晶定向

8.2.1光盤用色素可錄式

CD-R光盤

激光光盤

光學(xué)式光盤記錄材料大容量、長壽命記憶容量不夠大電磁的干擾和損壞磁記錄材料

體積小、堅牢、價格便宜、省電、性能穩(wěn)定8.2.1光盤用色素可錄式激光光2可錄式CD-R光盤的原理

CD-R是將光吸收材料(染料)和光反射材料(金、銀)鍍在空白的基板上，經(jīng)激光信號調(diào)制寫錄，把CD格式信息直接寫在片子上。被激光寫錄的地方，染料被破壞了(分解或升華或熔融)，不能復(fù)原，所以只能寫一次，因此叫一次寫入式光盤。3.CD-R用的有機(jī)色素和其他主要材料有機(jī)色素的要求色素制成的膜能強(qiáng)烈吸收激光光源，有高的記錄靈敏度色素成膜后的反射率高，要求在20%以上

熱導(dǎo)率要低，記錄時形成比較陡的凹坑

在溶劑中的溶解度大，尤其是醇溶性好對熱、光、濕度的穩(wěn)定性好，保存穩(wěn)定性好毒性低

2可錄式CD-R光盤的原理有機(jī)色素的要求色素制成的膜能

8.2.2光致變色色素光致變色現(xiàn)象指的是化合物在受光照射后，其吸收光譜發(fā)生改變的可逆過程，具有這種性質(zhì)的物質(zhì)稱為光致變色材料或光致變色色素。有機(jī)染料按照結(jié)構(gòu)可分為菁染料酞菁染料

醌型稠環(huán)芳香化合物

其他類型的染料

菁染料酞菁染料醌型稠環(huán)芳香化合物其他類型的染料有機(jī)光致變色色素的種類很多，常見的有以下幾種類型:(1)鍵斷裂解離成離子化的光變色性色素

這類色素經(jīng)光激發(fā)，在共價鍵上發(fā)生分裂，電荷轉(zhuǎn)移產(chǎn)生一個穩(wěn)定的化學(xué)構(gòu)型改變，往往由無色變?yōu)橛猩?，變化明顯。

(2)順反結(jié)構(gòu)引起光變色

光能促使分子內(nèi)順式和反式結(jié)構(gòu)排列的變化，往往顏色變化不大，但可區(qū)別。

有機(jī)光致變色色素的種類很多，常見的有以下幾種類型:(3)氫原子移動的互變異構(gòu)光變色

這類色素在光照下發(fā)生分子內(nèi)氫原子的移動，可以由無色或淺黃色變?yōu)轷降某燃t色。(4)開環(huán)-閉環(huán)反應(yīng)引起光變色

最常見的就是這種俘精酸酐類化合物，熱穩(wěn)定性好。(5)光照加氧-脫氧反應(yīng)引起的光變色

(3)氫原子移動的互變異構(gòu)光變色(6)利用光氧化-還原反應(yīng)引起光變色的色素

(7)均裂產(chǎn)生自由基反應(yīng)引起的光變色

(6)利用光氧化-還原反應(yīng)引起光變色的色素(7)均裂產(chǎn)生自無機(jī)化合物發(fā)生熱變色的原因有結(jié)晶改變、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、發(fā)生熱分解等有機(jī)熱變色材料主要有液晶和熱致變色色素兩類(1)三芳甲烷類熱致變色染料8.2.3熱致變色現(xiàn)象

熱致變色現(xiàn)象指的是某些物質(zhì)能在特定溫度下由于結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生可逆性的顏色變化。這些物質(zhì)可以是單一的化合物，也可以是由多種組分組成的混合物

8.2.3熱致變色現(xiàn)象

熱致變色現(xiàn)象指的是某些物質(zhì)能在特(2)螢烷類熱致變色染料(3)螺吡喃類熱致變色染料(4)吩噁嗪和吩噁嗪類染料無色

有色無色有色絲網(wǎng)印刷、凹板印刷、各種薄膜、標(biāo)簽、包裝物、日用品及玩具等需要隨溫度變色的場合。應(yīng)用(2)螢烷類熱致變色染料無色有色無色有色絲網(wǎng)印刷、凹8.2.4電致變色色素

電致變色現(xiàn)象(electrochromism，EC)是指物質(zhì)在通電流時發(fā)生電化學(xué)氧化還原引起顏色變化的現(xiàn)象。利用這種現(xiàn)象制成的顯示器簡稱為ECD(electrochromicdisplay)

有機(jī)色素系列的電致變色材料有

:(1)吡啶鎓類

(2)芳香胺類

無色藍(lán)色無色藍(lán)綠色8.2.4電致變色色素

電致變色現(xiàn)象(electrochr(3)氧化還原絡(luò)合物

(4)含氮雜環(huán)類

(5)螢烷類(6)螺吡喃類(7)蒽醌類(8)導(dǎo)電有機(jī)聚合物紅紫淡黃暗綠綠

無色

紅色

無色

紫紅色

無色黃色

(3)氧化還原絡(luò)合物(4)含氮雜環(huán)類(9)六芳基乙烷衍生物氧化還原過程如下所示

循環(huán)過程的顏色變化為

Ⅱ＋→Ⅰ→Ⅱ2＋

8.2.5

有機(jī)電致發(fā)光材料電致發(fā)光(electroluminescence，EL)是一種電控發(fā)光器件，是某些物質(zhì)受電子激發(fā)而發(fā)出光。這種發(fā)光器件是固體元件，應(yīng)答速度快、亮度高、視角廣，可制成薄型的、平面的、彩色的發(fā)光器件。Ⅰ

Ⅱ2＋(9)六芳基乙烷衍生物氧化還原過程如下所有機(jī)EL材料按功能分主要有：空穴傳輸材料，電子傳輸材料，發(fā)光材料

1．空穴傳輸材料空穴傳輸材料具備較高的空穴遷移率、較低的離化能、較高的玻璃化溫度、大的禁帶寬度，可形成高質(zhì)量薄膜，穩(wěn)定性好。主要應(yīng)用的空穴傳輸材料有多芳基甲烷、腙類化合物、多芳基胺化合物和丁二烯類化合物等。2．電子傳輸材料電子傳輸材料一般應(yīng)具備較高的電子遷移率、較高的電子親和勢!較高的玻璃化溫度、大的禁帶寬度、可形成高質(zhì)量薄膜、穩(wěn)定性好。

NPBTPD有機(jī)EL材料按功能分主要有：空穴傳輸材料，電子傳輸材料，發(fā)光PBDTAZTPS3．發(fā)光材料具備固態(tài)具有較高的熒光量子效率，且熒光光譜要覆蓋整個可見光區(qū)域;具有良好的半導(dǎo)體特性;具有合適的熔點(diǎn)(200～400e)，且有良好的成膜特性；在薄膜狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性.AlO3PPVPBDTAZTPS3．發(fā)光材料具備固態(tài)具有較高的熒8.2.6彩色液晶顯示用色素材料

液晶顯示器(LiquidCrystalDisplay；LCD)大致可分為三類：旋轉(zhuǎn)向列型(TwistedNematic，TN)；超旋轉(zhuǎn)向列型(SuperTwistedNematic，STN)和薄膜晶體管型(ThinFilmTransistor，TFT)液晶顯示器是低輻射的，對人體健康影響很小，它的平面性、薄型、重量輕、耗電省等優(yōu)點(diǎn)也是傳統(tǒng)顯像管所無比可擬的

8.2.6彩色液晶顯示用色素材料

8.3功能性粘膠材料

功能性膠粘劑，也稱高功能膠粘劑、新功能粘劑、特殊粘接材料，是指具有“粘接”這一主要功能以外，還同時兼有所述任何一種功能性膠粘劑。用膠黏劑連接兩個物體的連接技術(shù)稱粘接技術(shù)

8.3功能性粘膠材料

膠粘劑的發(fā)展史酚醛樹脂的發(fā)明20世紀(jì)初出現(xiàn)了用天然橡膠加工的壓敏膠

出現(xiàn)了高分子材料為主要成分的新型膠粘劑

出現(xiàn)雙酚A型環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅樹脂等出現(xiàn)環(huán)氧樹脂膠,成為主要的結(jié)構(gòu)膠粘劑

醋酸乙烯型熱熔膠、脂環(huán)族外氧樹脂、聚苯并咪唑、等新型材料相繼問世

膠粘劑的工業(yè)逐漸轉(zhuǎn)入系列化和完善化階段70年代60年代50年代40年代30年代20年代發(fā)展方向

今后膠粘劑的發(fā)展方向應(yīng)該是環(huán)保型的熱熔膠型、水基型和無溶劑型膠粘劑。膠粘劑的發(fā)展史酚醛20世紀(jì)初幾種膠粘劑的研究進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀1．熱熔型膠粘劑2.無溶劑型膠粘劑

無溶劑型膠又稱反應(yīng)膠,是將可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的組分分別涂刷在粘合的料表面,而后在熱活化或其他條件下，組分緊密接觸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)!達(dá)到交聯(lián)的目的

反應(yīng)型熱熔膠粘劑

水分散型熱熔膠粘劑

生物降解熱熔膠粘劑

熱熔壓敏膠

溶液聚合型

乳液聚合型

光聚合型

雙組分交聯(lián)型

共混/共聚型

懸浮聚合型

熱熔聚合型

交聯(lián)/固化型

按其性能分類壓敏膠的類型

幾種膠粘劑的研究進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀無溶劑型膠又稱反應(yīng)膠,反應(yīng)型熱3．水基型膠粘劑水基型膠粘劑不含有機(jī)溶劑，無污染，是環(huán)保型膠粘劑

4.溶劑型紙塑復(fù)合膠粘劑研究現(xiàn)狀

溶劑型復(fù)膜膠有

（1）聚氨酯膠粘劑

（2）SBS型膠粘劑

（3）EVA型膠粘劑

（4）聚丙烯酸系膠粘劑

（1）聚氨酯膠粘劑（2）SBS型膠粘劑（3）EVA型膠粘8.4功能纖維織物

功能纖維織物

物理化學(xué)功能

生物功能

化學(xué)功能

超高性能

特殊功能

主要包括

主要包括

主要包括

主要包括

主要包括

水、電、光、熱、力學(xué)性能抗菌、防臭，防蟲、防蛀、生物醫(yī)療膨潤收縮、熔融分解、分割開織超吸水、耐熱、耐藥，