高分子材料基礎(chǔ)

1、 Thermosetting plastics (thermosets) are polymer materials that irreversibly cure. The cure may be done through heat (generally above 200oC), through a chemical reaction (two-part epoxy, for example), or irradiation such as electron beam processing. Most often, the cure process involves cross-linkin

2、g which strengthens the polymer (setting). Thermoset materials are usually liquid or malleable prior to curing and designed to be molded into their final form, or used as adhesives. Others are solids like that of the molding compound used in semiconductors and integrated circuits.在酸性介質(zhì)中，酚與醛的反應(yīng)過程如下：

3、式中的n一般為412，其數(shù)值的大小與反應(yīng)物中苯酚的過量程度有關(guān)。固化時(shí)，利用樹脂中酚基上未反應(yīng)的對位活潑氫與甲醛或六甲基四胺作用，形成不溶不熔的熱固性酚醛樹脂。 OHOH CH2OCH2OHOHCH2OHOHH2OCH2OHOHCH2OHOHCH2OHnn二羥二苯基甲烷熱塑性酚醛樹脂熱固性酚醛樹脂的聚合原理熱固性酚醛樹脂的聚合原理熱固性酚醛樹脂的合成是苯酚與甲醛在堿性介質(zhì)中縮聚而得。其中甲醛稍微過量，一般一般酚與甲醛的物質(zhì)的量的比為67。反應(yīng)的第一階段形成各種羥基酚，第二階段是各種羥基酚之間進(jìn)行反應(yīng)，第三階段是形成網(wǎng)狀大分子的反應(yīng)： 第一階段OH CH2OCH2OHOHCH2OHOH（鄰羥甲基

4、酚）（對羥甲基酚）CH2OCH2OHOHCH2OHOH（2，6-二羥甲基酚）（2，4-二羥甲基酚）CH2OHOCH2第二階段CH2OHCH2OHOHHOCH2CH2OH（2，4，6-三羥甲基酚）CH2OHOHCH2OHOHCH2OHCH2OHOH其它略CH2OHOHHOCH2CH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH2CH2OHOHCH2OHCH2OHOHHOCH2CH2OHOHHOCH2CH2OHCH2OHOHHOCH2CH2CH2OHHOCH2OH第三階段CH2CH2 HOCH2CH2OHCH2OHCH2OHOHCH2OHCH2CH2 CH2OHOHCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH

5、OHOHCH2 CH2OHCH2OHOHCH2CH2CH2CH2HOCH2CH2OHCH2 OHOHOH 高溫性能高溫性能 酚醛樹脂最重要的特征就是耐高溫性，即使在非常高的溫度下，也能保持其結(jié)構(gòu)的整體性和尺寸的穩(wěn)定性。 粘結(jié)強(qiáng)度粘結(jié)強(qiáng)度 酚醛樹脂一個(gè)重要的應(yīng)用就是作為粘結(jié)劑。酚醛樹脂是一種多功能，與各種各樣的有機(jī)和無機(jī)填料都能相容的物質(zhì)。潤濕速度特別快，并且在交聯(lián)后可以為磨具、耐火材料，摩擦材料以及電木粉提供所需要的機(jī)械強(qiáng)度，耐熱性能和電性能。 高殘?zhí)悸矢邭執(zhí)悸?在溫度大約為1000 的惰性氣體條件下，酚醛樹脂會(huì)產(chǎn)生很高的殘?zhí)?，這有利于維持酚醛樹脂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。也是它能用于耐火材料領(lǐng)域的一個(gè)重

6、要原因。 低煙低毒低煙低毒 與其他樹脂系統(tǒng)相比，酚醛樹脂具有低煙低毒的優(yōu)勢。在燃燒的情況下酚醛樹脂系統(tǒng)將會(huì)緩慢分解產(chǎn)生氫氣、碳?xì)浠衔铩⑺魵夂吞佳趸?。分解過程中所產(chǎn)生的煙相對少，毒性也相對低。 抗化學(xué)性抗化學(xué)性 交聯(lián)后的酚醛樹脂可以抵制大多化學(xué)物質(zhì)的分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇和各種碳?xì)浠衔?。酚醛泡沫彩鋼?fù)合板C NH2H2NOC NH2NHOCH2HOCH2OCH2OC NHNHOCH2()nCH2OCONCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NCOCOCOCOCOCOCOCatalyst-H2O-H2O 脲醛塑料脲醛塑料制品表

7、面有光澤，斷面結(jié)構(gòu)細(xì)，制品表面有光澤，斷面結(jié)構(gòu)細(xì)，加入各種顏料及染料可以制得各種鮮艷色加入各種顏料及染料可以制得各種鮮艷色澤的制品，其外觀很象大理石，形同玉石，澤的制品，其外觀很象大理石，形同玉石，所以俗稱所以俗稱“電玉電玉”。Melamine formaldehyde resinNNNNH2H2NNH2CH2ONNNNHCH2OHHOCH2HNNHCH2OHCH2ONNNNNNHOH2CHOH2CCH2OHCH2OHCH2OHHOH2CCuringCuring-H2O-H2O各結(jié)構(gòu)單元賦予樹脂以下功能：各結(jié)構(gòu)單元賦予樹脂以下功能： 環(huán)氧基環(huán)氧基和和羥基羥基賦予樹脂反應(yīng)性，使樹脂固化物具有很強(qiáng)

8、賦予樹脂反應(yīng)性，使樹脂固化物具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力和膠接力；的內(nèi)聚力和膠接力； 醚鍵醚鍵和和羥基羥基是極性基團(tuán)，有助于提高浸潤性和黏附力；是極性基團(tuán)，有助于提高浸潤性和黏附力； 醚鍵醚鍵和和C-C鍵鍵使大分子具有柔韌性；使大分子具有柔韌性； 苯環(huán)苯環(huán)賦予聚合物以耐熱性和剛性。賦予聚合物以耐熱性和剛性。芳香類固化劑。R NH2H2NCOC OORNHCO()nRNNNNR NN環(huán)氧種類環(huán)氧種類產(chǎn)量比例產(chǎn)量比例%雙酚A81溴化環(huán)氧13酚醛環(huán)氧3脂肪族環(huán)氧1其它2ROORNH2NH2H2NH2N+RNHNHHNHNR CHOHCHOHCH2R CHOHCHOHCH2CH2CH2ROO+COCOOCHCHR

9、 OOCHCHCOCO()nR OOCHCHCOCO()nCHCHPhCHCHPhCHCHPhCH2CH2CHCHOO 環(huán)氧樹脂的輔助劑通常有：環(huán)氧樹脂的輔助劑通常有： （1 1）稀釋劑）稀釋劑 （2 2）增韌劑）增韌劑 （3 3）填料）填料 （4 4）色料）色料（1 1）稀釋劑）稀釋劑 其作用是降低環(huán)氧樹脂的粘度，提高流動(dòng)性。其作用是降低環(huán)氧樹脂的粘度，提高流動(dòng)性?；钚韵♂寗夯钚韵♂寗?降低樹脂粘度的同時(shí)，參與固化反應(yīng)的稀釋劑。改善工藝性能降低樹脂粘度的同時(shí)，參與固化反應(yīng)的稀釋劑。改善工藝性能的同時(shí)也改善材料的性能。的同時(shí)也改善材料的性能。非活性稀釋劑：非活性稀釋劑： 只起降低樹脂粘度的

10、作用，不參與固化反應(yīng)的稀釋劑。樹脂固化只起降低樹脂粘度的作用，不參與固化反應(yīng)的稀釋劑。樹脂固化時(shí)部分逸出，部分殘留在制品內(nèi)。時(shí)部分逸出，部分殘留在制品內(nèi)。 常用活性稀釋劑：常用活性稀釋劑： 環(huán)氧丙烷丙烯醚、環(huán)氧丙烷丁基醚、脂環(huán)族環(huán)氧樹環(huán)氧丙烷丙烯醚、環(huán)氧丙烷丁基醚、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、甘油環(huán)氧樹脂等。脂、甘油環(huán)氧樹脂等。 常用非活性稀釋劑：常用非活性稀釋劑： 丙酮、甲乙酮、苯乙烯、環(huán)己酮、苯、甲苯、二甲苯丙酮、甲乙酮、苯乙烯、環(huán)己酮、苯、甲苯、二甲苯等。非活性稀釋劑的使用，可使制品收縮率增加，降低粘等。非活性稀釋劑的使用，可使制品收縮率增加，降低粘結(jié)力，用量一般控制在結(jié)力，用量一般控制在5 515

11、15以內(nèi)。以內(nèi)。（2 2）增韌劑）增韌劑 非活性增韌劑（非活性增韌劑（增塑劑）增塑劑） 不帶有活性基團(tuán)，不參與固化反應(yīng)。常用的有鄰苯二不帶有活性基團(tuán)，不參與固化反應(yīng)。常用的有鄰苯二甲酸二甲酯、二乙酯、二丁酯，磷酸三丁酯等，摻加量甲酸二甲酯、二乙酯、二丁酯，磷酸三丁酯等，摻加量5 52020。 活性增韌劑：活性增韌劑： 參與固化反應(yīng)。參與固化反應(yīng)。其增韌作用又稱其增韌作用又稱“內(nèi)增塑內(nèi)增塑”。 常用的有聚酰胺（常用的有聚酰胺（650650，651651），是一種多元胺，），是一種多元胺，黃褐色粘稠液體（同時(shí)又是固化劑），用量是樹脂的黃褐色粘稠液體（同時(shí)又是固化劑），用量是樹脂的45458080，

12、不需要另加其他固化劑。固化條件是：，不需要另加其他固化劑。固化條件是： 6565時(shí)時(shí)3h3h； 室溫時(shí)室溫時(shí)24h24h。（3 3）填料）填料 作用：作用： 降低成本；減少制品成型過程的收縮性，降低制品降低成本；減少制品成型過程的收縮性，降低制品的熱膨脹系數(shù)和制品的收縮率。的熱膨脹系數(shù)和制品的收縮率。 常用的填料有陶土、滑石粉、石英粉、石墨、金屬常用的填料有陶土、滑石粉、石英粉、石墨、金屬粉等。有時(shí)填料對制品的電性能、機(jī)械性能、耐磨性能也粉等。有時(shí)填料對制品的電性能、機(jī)械性能、耐磨性能也有影響。有影響。（4 4）色料）色料 為使制品美觀，在樹脂中加入色料。為使制品美觀，在樹脂中加入色料。 通常

13、加入無機(jī)顏料的樹脂糊，也有加有機(jī)顏料的，通常加入無機(jī)顏料的樹脂糊，也有加有機(jī)顏料的，但是應(yīng)保證有機(jī)顏料不參與反應(yīng)，否則容易退色。但是應(yīng)保證有機(jī)顏料不參與反應(yīng)，否則容易退色。 顏料糊制備的目的是：使均勻分布，不產(chǎn)生顏料團(tuán)。顏料糊制備的目的是：使均勻分布，不產(chǎn)生顏料團(tuán)。劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑，可以使其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能。尺寸穩(wěn)定性。上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。耐霉菌。固化的環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。the oils to crosslink and harden.COCOOHOCH2CH2CH2OHOHCOCOOCH2C

14、H2CH2OOH()n+COCOOCH2CH2CH2OO()nCOCOOCH2CH2CH2OO()nCOCOCOCOOCOCOOR OHHOR OOCHCHCOCO()n-H2OCHCHR OOCHCHCOCO()nR OOCHCHCOCO()nCHCHPhCHCHPhCHCHPh+prepolymer等。但是因?yàn)槎嘤猛竞透呤褂昧浚呀?jīng)發(fā)展成為一個(gè)單獨(dú)的行業(yè)。Cl Si ClRRH2O-HClHO Si OHRROH Si ORRSiORRSi OHRR()n-H2OCl Si ClRRCl Si ClRClH2O-HCl+HO Si OHRRHO Si OHROH+-H2OOH Si ORR

15、SiORRSi OHRR()nSiOOR()mOH Si ORRSiORRSi OHRR()nSiOR()m有機(jī)硅：即聚有機(jī)硅氧烷，其主鏈由硅氧鍵構(gòu)有機(jī)硅：即聚有機(jī)硅氧烷，其主鏈由硅氧鍵構(gòu)成，側(cè)基為成，側(cè)基為 有機(jī)基團(tuán)。有機(jī)基團(tuán)。與硅原子相連的側(cè)基主要有以及其他有機(jī)基團(tuán)。與硅原子相連的側(cè)基主要有以及其他有機(jī)基團(tuán)。分類分類 線型低聚物：液態(tài)（硅油）、半固態(tài)（硅脂）。線型低聚物：液態(tài)（硅油）、半固態(tài)（硅脂）。 高分子量線型聚合物：彈性體（硅橡膠）。高分子量線型聚合物：彈性體（硅橡膠）。 樹脂狀流體（硅樹脂）：具有反應(yīng)活性（主要是樹脂狀流體（硅樹脂）：具有反應(yīng)活性（主要是 基團(tuán)）含支鏈低聚物?；鶊F(tuán)）含支鏈低聚物。4.1.6.7 聚氨酯 PUNCOCH3NCONCOCH2OCNNCOOCNNCONCONCOOCNCH3H3C(CH2)6NCOOCNNCOOCNCH2CH2OHHOOH(CH2)3HOO(CH2)3CH2CH2OHOH ()nCH2OHHOCH2CH2OHCH2OHHOCH2CH2CH2OHCH3NH2H2NCH3CH2OHHOCH2CH2CH2OHCH2OH 單體與多元醇在溶液中反應(yīng)，可得到涂料； 膠粘劑則以多異氰酸酯單體和低分子量聚酯或聚醚在使用時(shí)混合