聚合物復(fù)合材料基體

1、聚合物復(fù)合材料聚合物復(fù)合材料 Polymer Composite Materials 宋月賢宋月賢材料學(xué)院材料物理與化學(xué)系材料學(xué)院材料物理與化學(xué)系第第2章章 基體材料基體材料 2.1 概述概述 2.2 基體材料的基本組分及選配原則基體材料的基本組分及選配原則2.3 基體材料的種類及性能基體材料的種類及性能 2.4 熱固性樹脂基體熱固性樹脂基體 2.5 熱塑性樹脂基體熱塑性樹脂基體 2.6 高性能樹脂基體高性能樹脂基體 2.1 概述概述 樹脂基復(fù)合材料的樹脂基復(fù)合材料的原材料原材料，包括，包括基體基體相和相和增強(qiáng)相增強(qiáng)相及及添加劑（助劑）添加劑（助劑）。 基體基體相材料指作為基體的各種相材料指作

2、為基體的各種聚合物聚合物，包括熱固性樹脂和熱塑性樹脂。，包括熱固性樹脂和熱塑性樹脂。 添加劑添加劑是復(fù)合材料產(chǎn)品在是復(fù)合材料產(chǎn)品在生產(chǎn)或加工生產(chǎn)或加工過程中需要添加的過程中需要添加的輔助輔助化學(xué)品化學(xué)品，通，通稱為添加劑或稱為添加劑或助劑助劑。 在復(fù)合材料的成型過程中，基體經(jīng)過一系列在復(fù)合材料的成型過程中，基體經(jīng)過一系列物理的和化學(xué)的復(fù)雜變化物理的和化學(xué)的復(fù)雜變化過過程，與增強(qiáng)材料程，與增強(qiáng)材料復(fù)合復(fù)合成具有成具有一定形狀的整體一定形狀的整體?；w的。基體的性能性能直接影響復(fù)合材料直接影響復(fù)合材料的性能，而它的的性能，而它的工藝性工藝性則直接影響復(fù)合材料的成型方法與工藝參數(shù)的選擇。則直接影響復(fù)

3、合材料的成型方法與工藝參數(shù)的選擇。因此，研究和了解因此，研究和了解基體材料的基體材料的組成、作用和性能組成、作用和性能是十分重要的。是十分重要的。 2.2 基體材料的基本組分及選配原則基體材料的基本組分及選配原則 1 . 基體材料的基本組分基體材料的基本組分 聚合物基體的組分、組分的作用及組分間的關(guān)系都是聚合物基體的組分、組分的作用及組分間的關(guān)系都是很復(fù)雜的。一般來說，基體很復(fù)雜的。一般來說，基體很少是單一很少是單一的的聚合物聚合物，往往還，往往還包括其它包括其它輔助材料輔助材料(助劑助劑)。 聚合物聚合物是基體材料的是基體材料的主要成分主要成分。聚合物的種類很多，。聚合物的種類很多，經(jīng)常應(yīng)用

4、的是不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂（經(jīng)常應(yīng)用的是不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂（熱熱固性固性樹脂）及各種樹脂）及各種熱塑性熱塑性聚合物。聚合物。 在基體材料中，除聚合物外在基體材料中，除聚合物外, 其它組分其它組分(助劑助劑)還有還有固化劑、引發(fā)固化劑、引發(fā)劑、催化劑、增塑劑、增韌劑、稀釋劑、填料、顏料、光及熱穩(wěn)定劑、劑、催化劑、增塑劑、增韌劑、稀釋劑、填料、顏料、光及熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、阻燃劑抗氧劑、阻燃劑等等。這些等等。這些輔助材料輔助材料是復(fù)合材料基體是復(fù)合材料基體不可缺少不可缺少的組分。的組分。由于這些組分的加入，使復(fù)合材料具有各種各樣的使用性能，改進(jìn)了由于這些組分的加入，使復(fù)合

5、材料具有各種各樣的使用性能，改進(jìn)了工藝工藝性，降低了性，降低了成本成本，擴(kuò)大了，擴(kuò)大了應(yīng)用應(yīng)用范圍。在復(fù)合材料發(fā)展過程中，范圍。在復(fù)合材料發(fā)展過程中，輔輔助材料助材料的研究是很重要的?？梢哉f沒有的研究是很重要的?？梢哉f沒有輔助材料輔助材料的配合，就沒有復(fù)合的配合，就沒有復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展。材料工業(yè)的發(fā)展。 輔助材料輔助材料(助劑助劑)2. 基體材料的選配原則基體材料的選配原則 選擇選擇基體配方基體配方要考慮的因素有如下幾方面要考慮的因素有如下幾方面: (1) 產(chǎn)品產(chǎn)品使用使用性能性能,良好的綜合性能良好的綜合性能(2) 對增強(qiáng)材料應(yīng)有良好的對增強(qiáng)材料應(yīng)有良好的浸潤性和粘附力浸潤性和粘附力 (3

6、) 具有良好的具有良好的工藝工藝 (4) 毒性毒性要低，刺激性要小要低，刺激性要小(5) 來源方便，來源方便，價(jià)格價(jià)格低廉低廉 u 配方設(shè)計(jì)原則配方設(shè)計(jì)原則 為使聚合物為使聚合物復(fù)合材料復(fù)合材料性能卓越，所使用的性能卓越，所使用的聚合物聚合物應(yīng)具有良好的應(yīng)具有良好的綜合性能。例如綜合性能。例如良好的電性能、熱性能、力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性、良好的電性能、熱性能、力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕性、耐老化性能耐老化性能等。然而同時(shí)兼有上述性能往往是困難的，因此，應(yīng)根據(jù)等。然而同時(shí)兼有上述性能往往是困難的，因此，應(yīng)根據(jù)增強(qiáng)材料的特性和復(fù)合材料的使用條件要求，增強(qiáng)材料的特性和復(fù)合材料的使用條件要求，合理地選擇聚合

7、物合理地選擇聚合物，以，以最大限度地最大限度地發(fā)揮聚合物所固有的特性發(fā)揮聚合物所固有的特性。u 樹脂的力學(xué)性能樹脂的力學(xué)性能指樹脂指樹脂固化后固化后的力學(xué)性能，決定了復(fù)合材料的的力學(xué)性能，決定了復(fù)合材料的基本性能基本性能。(1)良好的綜合性能良好的綜合性能u 樹脂的揮發(fā)份樹脂的揮發(fā)份 是指是指樹脂中小分子量、易揮發(fā)的物質(zhì)樹脂中小分子量、易揮發(fā)的物質(zhì)，一般包括，一般包括單體和稀釋劑單體和稀釋劑，揮發(fā)份揮發(fā)份的存在，使復(fù)合材料固化后在的存在，使復(fù)合材料固化后在基體和界面基體和界面形成形成空隙空隙，成為材料，成為材料受力狀態(tài)下的受力狀態(tài)下的應(yīng)力集中點(diǎn)和裂紋源應(yīng)力集中點(diǎn)和裂紋源，直接影響復(fù)合材料的力學(xué)

8、性能。，直接影響復(fù)合材料的力學(xué)性能。樹脂的揮發(fā)份盡可能小，使樹脂的揮發(fā)份盡可能小，使固化固化收縮率收縮率小小。 復(fù)合材料的復(fù)合材料的空隙率空隙率控制控制 關(guān)鍵部件：空隙率關(guān)鍵部件：空隙率0.5% 重要部件：空隙率重要部件：空隙率1.0%u 耐熱性、耐溶劑性、耐鹽霧和耐天侯老化性能耐熱性、耐溶劑性、耐鹽霧和耐天侯老化性能 復(fù)合材料中增強(qiáng)體復(fù)合材料中增強(qiáng)體完全被完全被樹脂樹脂涂敷包埋涂敷包埋，因此，因此，樹樹脂脂的特性決定了復(fù)合材料的的特性決定了復(fù)合材料的耐環(huán)境耐環(huán)境性能。性能。 聚合物在復(fù)合材料中的一項(xiàng)重要作用是作為聚合物在復(fù)合材料中的一項(xiàng)重要作用是作為粘合劑粘合劑將將增強(qiáng)材料、各種填料增強(qiáng)材料

9、、各種填料粘合粘合成一個(gè)成一個(gè)整體整體，從而構(gòu)成一種具有，從而構(gòu)成一種具有嶄新性能的新材料。這種嶄新性能的新材料。這種粘合作用粘合作用非常重要。非常重要。u 改善其力學(xué)性能改善其力學(xué)性能u 基體部分承載，向增強(qiáng)材料基體部分承載，向增強(qiáng)材料傳遞載荷傳遞載荷u 保護(hù)保護(hù)增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料免受周圍介質(zhì)、外界免受周圍介質(zhì)、外界環(huán)境的侵蝕和磨蝕環(huán)境的侵蝕和磨蝕(2)對增強(qiáng)材料具有較大的對增強(qiáng)材料具有較大的粘附力粘附力 基體與增強(qiáng)材料的基體與增強(qiáng)材料的結(jié)合性結(jié)合性，包括，包括浸潤性和粘合性浸潤性和粘合性，決定了復(fù)合，決定了復(fù)合材料材料應(yīng)力傳遞應(yīng)力傳遞途徑中最關(guān)鍵的途徑中最關(guān)鍵的界面層界面層的特性，因此，對復(fù)

10、合材料的的特性，因此，對復(fù)合材料的力力學(xué)性能、斷裂特性和疲勞性能學(xué)性能、斷裂特性和疲勞性能起著關(guān)鍵的作用。起著關(guān)鍵的作用。 影響聚合物對增強(qiáng)材料粘結(jié)能力的主要因素是影響聚合物對增強(qiáng)材料粘結(jié)能力的主要因素是聚合物與填料聚合物與填料的的化學(xué)結(jié)構(gòu)化學(xué)結(jié)構(gòu)、聚合物的、聚合物的粘度粘度、填料的幾何形狀等。為了提高基體聚合物、填料的幾何形狀等。為了提高基體聚合物對增強(qiáng)材料、填料的粘附能力：對增強(qiáng)材料、填料的粘附能力：u 有時(shí)須對增強(qiáng)材料、填料進(jìn)行有時(shí)須對增強(qiáng)材料、填料進(jìn)行表面表面粘合活化粘合活化處理處理u 基體中需加基體中需加增粘劑或偶聯(lián)劑增粘劑或偶聯(lián)劑 粘度粘度是樹脂是樹脂工藝工藝性能的重要指標(biāo)。聚合物

11、應(yīng)有恰當(dāng)?shù)男阅艿闹匾笜?biāo)。聚合物應(yīng)有恰當(dāng)?shù)恼扯群土鲃?dòng)性粘度和流動(dòng)性，使復(fù)合材料易于使復(fù)合材料易于加工成型加工成型。u 粘度過大粘度過大不易浸漬不易浸漬增強(qiáng)纖維及填料增強(qiáng)纖維及填料u 粘度過小，在成型時(shí)易于粘度過小，在成型時(shí)易于流失流失 固化條件固化條件(溫度、時(shí)間、壓力溫度、時(shí)間、壓力)決定復(fù)合材料的成型工藝和生產(chǎn)效率。決定復(fù)合材料的成型工藝和生產(chǎn)效率。u 成型時(shí)成型時(shí)溫度溫度與與固化溫度應(yīng)盡可能低固化溫度應(yīng)盡可能低，若是高溫，不僅選擇，若是高溫，不僅選擇工裝麻煩工裝麻煩，而且易出現(xiàn)大的而且易出現(xiàn)大的熱應(yīng)力熱應(yīng)力，影響產(chǎn)品質(zhì)量。，影響產(chǎn)品質(zhì)量。u 熱固性樹脂要具有熱固性樹脂要具有適宜的固化時(shí)間

12、適宜的固化時(shí)間，時(shí)間過長影響生產(chǎn)效率，過短，時(shí)間過長影響生產(chǎn)效率，過短又難以施工和應(yīng)用于又難以施工和應(yīng)用于大型制品大型制品。使用壽命要保證成型的全過程中不。使用壽命要保證成型的全過程中不變質(zhì)。變質(zhì)。u 成型成型壓力壓力要低。要低。 (3) 具有良好的工藝具有良好的工藝 2.3 基體的種類及特性基體的種類及特性1、 熱固性樹脂熱固性樹脂 有有反應(yīng)性活性反應(yīng)性活性官能團(tuán)官能團(tuán)，可與，可與固化劑固化劑在熱、光、紫外線等作用下在熱、光、紫外線等作用下交聯(lián)成交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)的聚合物。的聚合物。 熱固性樹脂具有以下優(yōu)異特性：熱固性樹脂具有以下優(yōu)異特性： 良好的良好的流動(dòng)流動(dòng)性能性能 優(yōu)異的優(yōu)異的力學(xué)

13、力學(xué)性能性能 很好的很好的粘合粘合性能性能 較高的較高的熱變形溫度熱變形溫度 不含不含反應(yīng)性活性反應(yīng)性活性官能團(tuán)官能團(tuán)的的線形大分子線形大分子，常溫下為固體，常溫下為固體，高溫高溫下可以下可以熔融熔融流動(dòng)的樹脂。流動(dòng)的樹脂。 熱塑性樹脂具有以下特性：熱塑性樹脂具有以下特性： 可可重復(fù)加工成型重復(fù)加工成型 成型周期短，成型周期短，生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高 具有具有價(jià)格優(yōu)勢價(jià)格優(yōu)勢2、 熱塑性樹脂熱塑性樹脂 2.4 熱固性樹脂基體熱固性樹脂基體熱固性熱固性樹脂用量占樹脂用量占8590%，熱塑性熱塑性樹脂用量樹脂用量較少較少。2.4.1 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂含有含有不飽和鍵的聚酯不飽和鍵的聚酯

14、聚合單體：聚合單體：不飽和不飽和二元酸（酐）二元酸（酐） +飽和飽和二元酸（酐）二元酸（酐）+二元醇二元醇 反應(yīng)類型：反應(yīng)類型：縮聚縮聚反應(yīng)反應(yīng) 反應(yīng)條件：溫度反應(yīng)條件：溫度190220 ，時(shí)間，時(shí)間630小時(shí)小時(shí) 溶劑溶劑稀釋劑稀釋劑：苯乙烯苯乙烯OOOHOCH2CH2OHOCH2CH2OCOCHCHCOOn +nn 加入加入乙烯基單體稀釋劑乙烯基單體稀釋劑共聚共聚交聯(lián)交聯(lián)，固化固化速率可提高速率可提高30多倍。多倍。 （1 ）不飽和不飽和二元酸（酐）二元酸（酐） 作用：提供形成聚酯的作用：提供形成聚酯的反應(yīng)性官能團(tuán)反應(yīng)性官能團(tuán)和聚酯樹脂和聚酯樹脂固化固化的的不飽和鍵不飽和鍵 不飽和不飽和聚

15、酯樹脂中不飽和二元酸含量高，不飽和鍵含量大，樹聚酯樹脂中不飽和二元酸含量高，不飽和鍵含量大，樹脂凝膠時(shí)間、折射率和粘度下降，固化后樹脂的耐熱性、耐溶劑性和脂凝膠時(shí)間、折射率和粘度下降，固化后樹脂的耐熱性、耐溶劑性和耐腐蝕性提高；反之，固化不良，強(qiáng)度下降。耐腐蝕性提高；反之，固化不良，強(qiáng)度下降。 一般工業(yè)上常用一般工業(yè)上常用順酐（順酐（順丁烯二酸酐順丁烯二酸酐） 順酐：熔點(diǎn)低，反應(yīng)時(shí)縮水少，價(jià)廉順酐：熔點(diǎn)低，反應(yīng)時(shí)縮水少，價(jià)廉 還有順丁烯二酸（簡稱順?biāo)幔┖头催€有順丁烯二酸（簡稱順?biāo)幔┖头?丁烯二酸（簡稱反酸）。丁烯二酸（簡稱反酸）。 衣康酸（亞衣康酸（亞甲基丁二酸甲基丁二酸 ），），CH2=C（

16、COOH）CH2COOH 及衣康酸的異構(gòu)體及衣康酸的異構(gòu)體（2）飽和飽和二元酸（酐）二元酸（酐） 作用：作用：調(diào)節(jié)雙鍵密度調(diào)節(jié)雙鍵密度 增加樹脂韌性，降低樹脂結(jié)晶度增加樹脂韌性，降低樹脂結(jié)晶度 提高與乙烯基類提高與乙烯基類交聯(lián)單體的交聯(lián)單體的溶解性溶解性 飽和飽和二元酸名稱二元酸名稱樹脂特性樹脂特性熔點(diǎn)熔點(diǎn)/鄰苯二甲酸酐（苯酐）鄰苯二甲酸酐（苯酐）與與交聯(lián)單體交聯(lián)單體苯乙烯苯乙烯相容性相容性好好131四氫鄰苯二甲酸酐四氫鄰苯二甲酸酐表面發(fā)粘得到改善表面發(fā)粘得到改善102己二酸己二酸韌性好韌性好152癸二酸癸二酸韌性好韌性好133間苯二甲酸間苯二甲酸強(qiáng)度、韌性、強(qiáng)度、韌性、耐熱性耐熱性和耐腐蝕性

17、好和耐腐蝕性好330對苯二甲酸對苯二甲酸拉伸拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度高高348內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐熱穩(wěn)定性和熱變形溫度高熱穩(wěn)定性和熱變形溫度高165六氯內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐六氯內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐自熄性自熄性樹脂樹脂239（3）二元醇）二元醇 作用：提供形成聚酯的官能團(tuán)作用：提供形成聚酯的官能團(tuán)種類：種類： 一元醇：用作分子量調(diào)節(jié)劑（封端劑）一元醇：用作分子量調(diào)節(jié)劑（封端劑） 多元醇：用作提高樹脂分子多元醇：用作提高樹脂分子支化支化度，分子量和熔點(diǎn)度，分子量和熔點(diǎn) 二元二元醇：工業(yè)常用醇醇：工業(yè)常用醇 二元醇名稱二元醇名稱結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)特性與苯乙烯相容性與苯乙烯相容性性能

18、特點(diǎn)性能特點(diǎn)1,2-丙二醇丙二醇結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)不對稱不對稱,結(jié)晶結(jié)晶少少好好理化性能好理化性能好乙二醇乙二醇結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)對稱對稱,結(jié)晶結(jié)晶多多差差一縮二乙二醇一縮二乙二醇含含醚鍵醚鍵,無無結(jié)晶結(jié)晶耐水性差耐水性差一縮二丙二醇一縮二丙二醇含含醚鍵醚鍵,無無結(jié)晶結(jié)晶耐水性差耐水性差2,2-二甲基丙二醇二甲基丙二醇取代基團(tuán)多取代基團(tuán)多,剛性大剛性大耐熱、耐腐蝕、耐熱、耐腐蝕、表面硬度高表面硬度高（4）苯酐）苯酐/順酐順酐摩爾比對丙二醇樹脂性能的影響摩爾比對丙二醇樹脂性能的影響 苯酐苯酐/順酐摩爾比順酐摩爾比 不飽和度不飽和度 固化反應(yīng)速度固化反應(yīng)速度 交聯(lián)密度交聯(lián)密度 分子鏈剛性分子鏈剛性 粘度粘度 軟化點(diǎn)軟

19、化點(diǎn)（5）通用型不飽和聚酯的技術(shù)指標(biāo)）通用型不飽和聚酯的技術(shù)指標(biāo) 相對分子量：相對分子量： 10003000粘度粘度(Pa.s)： 0.20.5酸值酸值(mgKOH/g)： 2836凝膠時(shí)間凝膠時(shí)間(25，min)：1025固含量固含量(%): 6066 （6）不飽和聚酯樹脂的固化）不飽和聚酯樹脂的固化 粘流態(tài)樹脂體系發(fā)生粘流態(tài)樹脂體系發(fā)生交聯(lián)交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為不溶、不熔不溶、不熔的具有的具有體體 型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固態(tài)樹脂的全過程稱為的固態(tài)樹脂的全過程稱為樹脂的固化樹脂的固化。也稱為。也稱為硬化硬化 （7）交聯(lián)交聯(lián)不飽和聚酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)不飽和聚酯的化學(xué)結(jié)構(gòu) 苯乙烯苯乙烯重復(fù)重

20、復(fù)單元單元平均在平均在2.5個(gè)左右個(gè)左右（8）交聯(lián)不飽和聚酯的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)）交聯(lián)不飽和聚酯的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu) 為大致為大致均勻均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；為為不均勻不均勻的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在密度的連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在密度較大的連續(xù)網(wǎng)之間有密度較低的鏈型較大的連續(xù)網(wǎng)之間有密度較低的鏈型分子互相聯(lián)結(jié)；分子互相聯(lián)結(jié)；為為不連續(xù)不連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，密度較大的的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，密度較大的連續(xù)分散于未鍵合的組分中間。連續(xù)分散于未鍵合的組分中間。 交聯(lián)交聯(lián)不飽和聚酯主要形成不飽和聚酯主要形成第二種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子第二種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子三維網(wǎng)！三維網(wǎng)?。?）不飽和聚酯固化特征）不飽和聚酯固化特征三階段三階段 粘流態(tài)樹脂

21、粘流態(tài)樹脂凝膠階段凝膠階段凝膠態(tài)凝膠態(tài)定型階段定型階段具有硬度的具有硬度的固態(tài)固態(tài)熟熟化化階階段段交聯(lián)完全交聯(lián)完全固態(tài)樹脂固態(tài)樹脂 （10）不飽和聚酯）不飽和聚酯固化固化體系體系不飽和聚酯：不飽和聚酯：1mol交聯(lián)劑交聯(lián)劑：苯乙：苯乙烯烯、氯化苯乙、氯化苯乙烯烯、乙烯基甲、乙烯基甲苯苯、-甲基苯乙甲基苯乙烯烯、 2，5-二溴苯乙二溴苯乙烯烯等。用量等。用量1.53.0mol引發(fā)劑引發(fā)劑：過氧化物或偶氮化合物，用量：過氧化物或偶氮化合物，用量14%促進(jìn)劑促進(jìn)劑：環(huán)烷酸：環(huán)烷酸鈷鈷增粘劑增粘劑：MgO，CaO，Ca(OH)2，Mg(OH)2 觸變劑觸變劑：氣相法白碳黑（：氣相法白碳黑（SiO2），

22、用量），用量26%常溫常溫固化系統(tǒng)固化系統(tǒng)：過氧化過氧化甲乙酮甲乙酮+環(huán)烷酸環(huán)烷酸鈷鈷 又稱又稱過氧化過氧化-2-2-丁酮丁酮 不飽和聚酯樹脂一般可以通過不飽和聚酯樹脂一般可以通過引發(fā)劑引發(fā)劑（或光或其它引（或光或其它引發(fā)方式等）與發(fā)方式等）與交聯(lián)劑交聯(lián)劑分子中的分子中的雙鍵雙鍵發(fā)生發(fā)生自由基自由基共聚反應(yīng)共聚反應(yīng)，使使線型線型分子交聯(lián)或具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分子交聯(lián)或具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的體型體型分子。分子。 采用采用引發(fā)劑引發(fā)劑固化樹脂時(shí)，可以固化樹脂時(shí)，可以有效地有效地控制控制反應(yīng)速度反應(yīng)速度，在配以適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)劑后，滿足固化工藝要求，得到穩(wěn)定質(zhì)在配以適當(dāng)?shù)拇龠M(jìn)劑后，滿足固化工藝要求，得到穩(wěn)定質(zhì)量的產(chǎn)品。

23、量的產(chǎn)品。 引發(fā)劑可按化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)、成型溫度分類。引發(fā)劑可按化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)、成型溫度分類。u 引發(fā)劑引發(fā)劑引發(fā)劑：過氧化物引發(fā)劑：過氧化物 偶氮化合物偶氮化合物 復(fù)合引發(fā)劑復(fù)合引發(fā)劑( (氧化氧化- -還原引發(fā)體系還原引發(fā)體系) ) 按按化學(xué)組成化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)分類及結(jié)構(gòu)分類按成型按成型溫度溫度分類分類常溫固化系統(tǒng)常溫固化系統(tǒng) 在在常溫常溫條件下穩(wěn)定的有機(jī)過氧化物和促進(jìn)劑組成的條件下穩(wěn)定的有機(jī)過氧化物和促進(jìn)劑組成的氧氧化化-還原還原引發(fā)體系引發(fā)體系，如，如過氧化甲乙酮過氧化甲乙酮-環(huán)烷酸鈷及過氧苯甲酰環(huán)烷酸鈷及過氧苯甲酰-叔胺類叔胺類。中溫固化系統(tǒng)中溫固化系統(tǒng) 成型溫度在成型溫度在50100。

24、一類由過氧化酯和二?；^。一類由過氧化酯和二?；^氧化物等氧化物等分解溫度較高分解溫度較高的有機(jī)過氧化物和促進(jìn)劑組成的的有機(jī)過氧化物和促進(jìn)劑組成的氧化氧化-還原系統(tǒng)還原系統(tǒng)，另一類是另一類是分解溫度較低的過氧化物分解溫度較低的過氧化物。高溫固化系統(tǒng)高溫固化系統(tǒng) 成型溫度在成型溫度在100以上，用這類引發(fā)劑必須考慮適用期、以上，用這類引發(fā)劑必須考慮適用期、樹脂體系在模具中的流動(dòng)性、反應(yīng)性及制品的物理樹脂體系在模具中的流動(dòng)性、反應(yīng)性及制品的物理-化學(xué)性能。化學(xué)性能。 促進(jìn)劑促進(jìn)劑 促進(jìn)劑促進(jìn)劑實(shí)際是一種實(shí)際是一種活化劑活化劑，是指是指不飽和不飽和聚酯樹脂在固化過程中，聚酯樹脂在固化過程中，能降低引

25、發(fā)劑引發(fā)溫度，促使有機(jī)過氧化物在室溫下產(chǎn)生能降低引發(fā)劑引發(fā)溫度，促使有機(jī)過氧化物在室溫下產(chǎn)生游離基游離基的物的物質(zhì)。質(zhì)。 絕大多數(shù)的促進(jìn)劑絕大多數(shù)的促進(jìn)劑具有具有還原性還原性，其作用原理是，其作用原理是促使促使過氧化物形成過氧化物形成游離基游離基，并形成反應(yīng)鏈。，并形成反應(yīng)鏈。 促進(jìn)劑促進(jìn)劑可以可以組合：一種促進(jìn)劑與另一種促進(jìn)劑組合將產(chǎn)生組合：一種促進(jìn)劑與另一種促進(jìn)劑組合將產(chǎn)生協(xié)同協(xié)同效應(yīng)效應(yīng)，縮短凝膠時(shí)間及固化時(shí)間。，縮短凝膠時(shí)間及固化時(shí)間。 常用的常用的促進(jìn)劑促進(jìn)劑環(huán)烷酸鈷環(huán)烷酸鈷，還有還有胺類化合物如二甲基苯胺、二乙基胺類化合物如二甲基苯胺、二乙基苯胺等。苯胺等。 交聯(lián)交聯(lián)劑劑常用常用苯

26、乙烯苯乙烯苯乙烯含量苯乙烯含量高高，樹脂，樹脂粘度粘度太低太低，收縮率收縮率大大苯乙烯太苯乙烯太低低，樹脂，樹脂不能充分不能充分固化固化通用樹脂采用苯乙烯含量為通用樹脂采用苯乙烯含量為35%時(shí)效果最好。時(shí)效果最好。 增粘增粘劑劑改善成型工藝，提高樹脂含量改善成型工藝，提高樹脂含量在堿土金屬氧化物或氫氧化物在堿土金屬氧化物或氫氧化物例如：例如：MgO，CaO，Ca(OH)2，Mg(OH)2等作用下等作用下,不飽和聚酯樹脂很快不飽和聚酯樹脂很快稠化稠化,形成形成凝膠物凝膠物。這種能使不飽和聚酯樹脂這種能使不飽和聚酯樹脂粘度增加粘度增加的物質(zhì)，稱為的物質(zhì)，稱為增粘劑增粘劑。2.4.2 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹

27、脂 環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分的有機(jī)高分子化合物，除個(gè)別外，它們的子化合物，除個(gè)別外，它們的相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量都都不高不高。E-44E-31相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量都都不高不高 環(huán)氧樹脂的性能和特性環(huán)氧樹脂的性能和特性a、 形式多樣形式多樣 各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應(yīng)各種各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應(yīng)各種應(yīng)用要求，其范圍可以從應(yīng)用要求，其范圍可以從極低的粘度極低的粘度到高熔點(diǎn)到高熔點(diǎn)固體固體。b、 固化方便固化方便 選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹脂

28、體系幾乎可以在0180溫度范圍內(nèi)固化溫度范圍內(nèi)固化。c、 粘附力強(qiáng)粘附力強(qiáng) 環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的極性極性羥基和醚鍵羥基和醚鍵的存在，使的存在，使其對各種物質(zhì)具有其對各種物質(zhì)具有很高的很高的粘附力粘附力。(有有“萬能膠萬能膠”之稱之稱)d、 收縮性低收縮性低 環(huán)氧樹脂和所用的環(huán)氧樹脂和所用的固化劑固化劑的反應(yīng)是通過的反應(yīng)是通過直接直接加成加成反反應(yīng)或樹脂分子中應(yīng)或樹脂分子中環(huán)氧基環(huán)氧基的的開環(huán)聚合開環(huán)聚合反應(yīng)來進(jìn)行的，反應(yīng)來進(jìn)行的，沒有水或其它揮發(fā)性沒有水或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出副產(chǎn)物放出。因此，環(huán)氧樹脂固化時(shí)的收縮性低，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，這。因此，環(huán)氧樹脂固化時(shí)的收縮性低，

29、產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，這也有助于提高粘附強(qiáng)度。它們與不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固也有助于提高粘附強(qiáng)度。它們與不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出化過程中顯示出很低的收縮性很低的收縮性（小于小于2%）。）。 e、 力學(xué)性能力學(xué)性能 固化后的環(huán)氧樹脂體系具有固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能優(yōu)良的力學(xué)性能。f、 電絕緣性能電絕緣性能 固化后的環(huán)氧樹脂體系是一種具有固化后的環(huán)氧樹脂體系是一種具有高介電性能、高介電性能、耐表面漏電、耐電弧耐表面漏電、耐電弧的的優(yōu)良絕緣材料優(yōu)良絕緣材料。g、 化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性 通常，固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的通常，固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的耐

30、堿性耐堿性、耐酸性和耐溶劑性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環(huán)氧體系的其它性能一樣，化學(xué)穩(wěn)定性。像固化環(huán)氧體系的其它性能一樣，化學(xué)穩(wěn)定性也取決于所選用的樹脂和固化劑。適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑，可也取決于所選用的樹脂和固化劑。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。以使其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能。h、 尺寸穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性 上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹脂體系具有突上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹脂體系具有突出的出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性尺寸穩(wěn)定性和耐久性。i、耐霉菌耐霉菌 固化的環(huán)氧樹脂體系固化的環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌耐大多數(shù)霉菌,可以在苛刻的可以在苛刻的熱帶熱帶條件下使用。條件下使

31、用。 環(huán)氧樹脂的性能和特性環(huán)氧樹脂的性能和特性 環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂的類型類型 縮水縮水甘油甘油醚醚類類 縮水縮水甘油甘油酯酯類類縮水縮水甘油甘油胺胺類類 線型線型脂肪族脂肪族類類 脂環(huán)脂環(huán)族類族類 工業(yè)上使用量最大的環(huán)氧樹脂品種是上述第一類工業(yè)上使用量最大的環(huán)氧樹脂品種是上述第一類縮水甘油醚縮水甘油醚類類，而其中又以而其中又以雙酚雙酚A型環(huán)氧樹脂型環(huán)氧樹脂為主為主。 環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂的技術(shù)技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)E-44 外觀：外觀：黃至琥珀色黃至琥珀色高粘度透明液體高粘度透明液體 環(huán)氧值：環(huán)氧值：0.410.47當(dāng)量當(dāng)量/100g 有機(jī)氯：有機(jī)氯：0.020當(dāng)量當(dāng)量/100g 無機(jī)氯：無機(jī)氯：0.00

32、1當(dāng)量當(dāng)量/100g 揮發(fā)份：揮發(fā)份：1% 軟化點(diǎn)：軟化點(diǎn)：1220環(huán)氧值環(huán)氧值是指每是指每100g樹脂中所含環(huán)氧基的當(dāng)量數(shù)。樹脂中所含環(huán)氧基的當(dāng)量數(shù)。 如如：相對分子量為：相對分子量為340，每個(gè)分子含有兩個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂，每個(gè)分子含有兩個(gè)環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂， 它的環(huán)氧值為（它的環(huán)氧值為（2/340）100=0.59環(huán)氧值環(huán)氧值的倒數(shù)乘以的倒數(shù)乘以100就稱之為就稱之為環(huán)氧當(dāng)量環(huán)氧當(dāng)量。 環(huán)氧當(dāng)量環(huán)氧當(dāng)量的含義是：含有的含義是：含有1mol（克當(dāng)量克當(dāng)量）環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的克數(shù)克數(shù) 如：環(huán)氧值為如：環(huán)氧值為0.59的環(huán)氧樹脂，其的環(huán)氧樹脂，其環(huán)氧當(dāng)量環(huán)氧當(dāng)量為（為（1/0.

33、59）100= 170無機(jī)氯含量無機(jī)氯含量 樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡(luò)合作用而影樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡(luò)合作用而影 響樹脂的響樹脂的固化固化，同時(shí)也影響固化樹脂的，同時(shí)也影響固化樹脂的電性能電性能，因此氯含量也，因此氯含量也 環(huán)氧樹脂的一項(xiàng)重要指標(biāo)。環(huán)氧樹脂的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 有機(jī)氯含量有機(jī)氯含量 樹脂中的有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中樹脂中的有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中未起閉環(huán)未起閉環(huán)反應(yīng)反應(yīng) 的那部分氯醇基團(tuán)的含量，它含量應(yīng)盡可能地降低，否則也要的那部分氯醇基團(tuán)的含量，它含量應(yīng)盡可能地降低，否則也要 影響樹脂的影響樹脂的固化固化及及固化物的性能固化物的性能。 環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂的技術(shù)技術(shù)指標(biāo)

34、指標(biāo) 國產(chǎn)雙酚國產(chǎn)雙酚A A型型環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂牌號(hào)及規(guī)格牌號(hào)及規(guī)格無錫樹脂廠無錫樹脂廠, ,天津合成材料研究所天津合成材料研究所雙酚型環(huán)氧樹脂的合成雙酚型環(huán)氧樹脂的合成 主鏈上含主鏈上含醚鍵和仲羥基醚鍵和仲羥基，端基為，端基為環(huán)氧基環(huán)氧基的的預(yù)聚體預(yù)聚體。目前使用的。目前使用的環(huán)氧樹脂預(yù)聚體環(huán)氧樹脂預(yù)聚體90%以上是由以上是由雙酚雙酚A(二酚基丙烷二酚基丙烷)與過量的與過量的環(huán)氧氯環(huán)氧氯丙烷丙烷在在堿堿催化催化下下縮聚而成縮聚而成。二者通過加成反應(yīng)，不斷開環(huán)閉環(huán)生成。二者通過加成反應(yīng)，不斷開環(huán)閉環(huán)生成環(huán)氧化合物。環(huán)氧化合物。HOOHClH2C CH CH2O(n+1)+ (n+2)NaOHO

35、OCH2H2CCHH2COOCH CH2OHOCH2HCCH2O()n雙酚型環(huán)氧樹脂雙酚型環(huán)氧樹脂 反應(yīng)通式反應(yīng)通式酚醛多環(huán)氧樹脂的合成酚醛多環(huán)氧樹脂的合成 線型酚醛樹脂的合成線型酚醛樹脂的合成 環(huán)氧化反應(yīng)環(huán)氧化反應(yīng)其它縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂其它縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂 間苯二酚型環(huán)氧樹脂間苯二酚型環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛型環(huán)氧樹脂間苯二酚甲醛型環(huán)氧樹脂乙二醇類環(huán)氧樹脂乙二醇類環(huán)氧樹脂 丙三醇環(huán)氧樹脂丙三醇環(huán)氧樹脂 具有很強(qiáng)的粘合力，可用作粘合劑。也可與二具有很強(qiáng)的粘合力，可用作粘合劑。也可與二酚基丙烷環(huán)氧樹脂混合使用，以降低操作粘度和增酚基丙烷環(huán)氧樹脂混合使用，以降低操作粘度和增強(qiáng)固化體系的韌性。強(qiáng)固

36、化體系的韌性?？s水甘油縮水甘油酯酯類環(huán)氧樹脂類環(huán)氧樹脂對苯二甲酸縮水甘油酯環(huán)氧樹脂對苯二甲酸縮水甘油酯環(huán)氧樹脂 脂環(huán)族類脂環(huán)族類環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂二氧化雙環(huán)戊二烯二氧化雙環(huán)戊二烯縮水甘油縮水甘油胺胺類環(huán)氧樹脂類環(huán)氧樹脂對氨基苯酚環(huán)氧樹脂對氨基苯酚環(huán)氧樹脂酚醛多環(huán)氧樹脂酚醛多環(huán)氧樹脂包括有苯酚甲醛型、鄰甲酚甲醛型多環(huán)氧樹脂，它包括有苯酚甲醛型、鄰甲酚甲醛型多環(huán)氧樹脂，它與二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂相比，在線型分子中含有兩個(gè)以上的環(huán)氧與二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂相比，在線型分子中含有兩個(gè)以上的環(huán)氧基，因此，固化后產(chǎn)物的基，因此，固化后產(chǎn)物的交聯(lián)密度大交聯(lián)密度大，具有，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、力學(xué)優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、力學(xué)

37、性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性性能、電絕緣性、耐水性和耐腐蝕性。它們是由線型酚醛樹脂與環(huán)。它們是由線型酚醛樹脂與環(huán)氧氯丙烷縮聚而成的。氧氯丙烷縮聚而成的。 縮水縮水甘油酯甘油酯類環(huán)氧樹脂和二酚基丙烷環(huán)氧化樹脂比較，它具有粘度類環(huán)氧樹脂和二酚基丙烷環(huán)氧化樹脂比較，它具有粘度低，使用工藝性好；反應(yīng)活性高；粘合力比通用環(huán)氧樹脂高，固化低，使用工藝性好；反應(yīng)活性高；粘合力比通用環(huán)氧樹脂高，固化物力學(xué)性能好；電絕緣性好；并且具有良好的耐超低溫性，在物力學(xué)性能好；電絕緣性好；并且具有良好的耐超低溫性，在-196-253超低溫條件下，仍具有比其它類型環(huán)氧樹脂高的粘結(jié)強(qiáng)度超低溫條件下，仍具有比其它類型環(huán)氧樹

38、脂高的粘結(jié)強(qiáng)度。有較好的表面光澤度，透光性、耐氣候性好。有較好的表面光澤度，透光性、耐氣候性好。 脂環(huán)族脂環(huán)族的固化物具有以下特點(diǎn)：的固化物具有以下特點(diǎn)：較高的壓縮與拉伸強(qiáng)度；較高的壓縮與拉伸強(qiáng)度；長期暴露在高溫條件下仍能保持良好的力學(xué)性能；長期暴露在高溫條件下仍能保持良好的力學(xué)性能；耐電弧性好；耐電弧性好；耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。耐紫外光老化性能及耐氣候性較好。 固化劑又名硬化劑、熟化劑，是一類增進(jìn)或控制固化反應(yīng)的物質(zhì)固化劑又名硬化劑、熟化劑，是一類增進(jìn)或控制固化反應(yīng)的物質(zhì)或混合物?；蚧旌衔铩?環(huán)氧樹脂本身是熱塑性的線型結(jié)構(gòu)，不能直接使用，必須加入固環(huán)氧樹脂本身是熱塑性的線型結(jié)構(gòu)，不

39、能直接使用，必須加入固化劑進(jìn)行固化反應(yīng)。樹脂固化是經(jīng)過縮合、開環(huán)、加成或催化等化學(xué)化劑進(jìn)行固化反應(yīng)。樹脂固化是經(jīng)過縮合、開環(huán)、加成或催化等化學(xué)反應(yīng)，使熱塑性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，生成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。反應(yīng)，使熱塑性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，生成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 環(huán)氧樹脂的固化劑環(huán)氧樹脂的固化劑 環(huán)氧樹脂的固化劑種類環(huán)氧樹脂的固化劑種類堿性和酸性類固化劑：堿性和酸性類固化劑：堿性類固化劑堿性類固化劑 包括脂肪族二包括脂肪族二胺胺和多胺、芳香族多胺、其它含氮和多胺、芳香族多胺、其它含氮 化合物及改性脂肪胺?；衔锛案男灾景?。 胺類硬化劑胺類硬化劑般使用比較普遍，其硬化速度快，而且黏度也低般使用比較

40、普遍，其硬化速度快，而且黏度也低，使用方便，但產(chǎn)品耐熱性不高，介電性能差，并且硬化劑本身的，使用方便，但產(chǎn)品耐熱性不高，介電性能差，并且硬化劑本身的毒性較大，易升華。毒性較大，易升華。 酸性類固化劑酸性類固化劑 包括包括有機(jī)酸、酸酐有機(jī)酸、酸酐和三氟化硼及其絡(luò)和三氟化硼及其絡(luò) 合物。合物。 酸酐類硬化劑硬化反應(yīng)速度較緩慢，硬化過程中放熱少，使用酸酐類硬化劑硬化反應(yīng)速度較緩慢，硬化過程中放熱少，使用壽命長，毒性較小，硬化后樹脂的性能（如力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性、耐壽命長，毒性較小，硬化后樹脂的性能（如力學(xué)強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及電性能等）均較好。一般要加熱固化。熱性及電性能等）均較好。一般要加熱固化。 環(huán)

41、氧樹脂的固化劑種類環(huán)氧樹脂的固化劑種類加成型和催化型固化劑：加成型和催化型固化劑：加成型固化劑加成型固化劑 這類固化劑與環(huán)氧基發(fā)生這類固化劑與環(huán)氧基發(fā)生加成加成反應(yīng)構(gòu)成反應(yīng)構(gòu)成 固化產(chǎn)物一部分鏈段，并通過逐步聚合反應(yīng)使線型分子固化產(chǎn)物一部分鏈段，并通過逐步聚合反應(yīng)使線型分子 交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)分子，這類固化劑又稱交聯(lián)成體型結(jié)構(gòu)分子，這類固化劑又稱反應(yīng)型固化劑反應(yīng)型固化劑。 如一級胺、多元硫醇、多元酚、低分子聚酰胺、有機(jī)酸如一級胺、多元硫醇、多元酚、低分子聚酰胺、有機(jī)酸 及酸酐和低縮合物固化劑等。及酸酐和低縮合物固化劑等。催化型固化劑催化型固化劑 這類固化劑僅對環(huán)氧樹脂發(fā)生這類固化劑僅對環(huán)氧樹脂發(fā)生

42、引發(fā)引發(fā)作用，作用， 打開環(huán)氧基打開環(huán)氧基后，后，催化催化環(huán)氧樹脂本身聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生成環(huán)氧樹脂本身聚合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生成 以醚鍵為主要結(jié)構(gòu)的均聚物，而固化劑本身不產(chǎn)生交聯(lián)反以醚鍵為主要結(jié)構(gòu)的均聚物，而固化劑本身不產(chǎn)生交聯(lián)反 應(yīng)。如叔胺、咪唑、雙氰雙胺、三氟化硼絡(luò)合物、氯化亞應(yīng)。如叔胺、咪唑、雙氰雙胺、三氟化硼絡(luò)合物、氯化亞 錫、異辛酸亞錫及辛酸亞錫等。錫、異辛酸亞錫及辛酸亞錫等。 環(huán)氧樹脂的固化環(huán)氧樹脂的固化胺類固化劑的交聯(lián)反應(yīng)胺類固化劑的交聯(lián)反應(yīng) 固化劑與環(huán)氧基發(fā)生固化劑與環(huán)氧基發(fā)生加成加成反應(yīng)反應(yīng)該該反應(yīng)無需加熱，反應(yīng)無需加熱，可在室溫下進(jìn)行，叫可在室溫下進(jìn)行，叫冷固化冷固化（Cold

43、Hardening)。常用胺類固化劑常用胺類固化劑 環(huán)氧樹脂的固化環(huán)氧樹脂的固化胺類固化劑的化學(xué)計(jì)量關(guān)系胺類固化劑的化學(xué)計(jì)量關(guān)系 環(huán)氧樹脂的固化環(huán)氧樹脂的固化多元羧酸或酸酐固化多元羧酸或酸酐固化羧基與仲羥基及環(huán)氧基反應(yīng)，需在羧基與仲羥基及環(huán)氧基反應(yīng)，需在加熱加熱條件下進(jìn)行，條件下進(jìn)行，稱稱熱固化熱固化（Warm Hardening）。）。酸酐固化劑的化學(xué)計(jì)量關(guān)系酸酐固化劑的化學(xué)計(jì)量關(guān)系 環(huán)氧樹脂的稀釋劑環(huán)氧樹脂的稀釋劑 非活性非活性稀釋劑稀釋劑調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂粘度調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂粘度,不參與化學(xué)反應(yīng)不參與化學(xué)反應(yīng) 一般添加量一般添加量515% 環(huán)氧樹脂的稀釋劑環(huán)氧樹脂的稀釋劑 活性活性稀釋劑稀釋劑調(diào)節(jié)

44、環(huán)氧樹脂粘度調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂粘度,參與化學(xué)反應(yīng)參與化學(xué)反應(yīng) 環(huán)氧樹脂的增韌環(huán)氧樹脂的增韌 因其固化物質(zhì)因其固化物質(zhì)脆脆，耐開裂性能、抗，耐開裂性能、抗沖擊沖擊性能較低，需改善其韌性。性能較低，需改善其韌性。 增韌途徑主要有三種：增韌途徑主要有三種： 在環(huán)氧基體中加入在環(huán)氧基體中加入橡膠彈性體、熱塑性樹脂橡膠彈性體、熱塑性樹脂或液晶聚合物等分散或液晶聚合物等分散相來增韌。相來增韌。 用熱固性樹脂連續(xù)貫穿于環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)中形成互穿、半用熱固性樹脂連續(xù)貫穿于環(huán)氧樹脂網(wǎng)絡(luò)中形成互穿、半互穿網(wǎng)絡(luò)互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)來增韌。來增韌。 用用含有含有“柔性鏈段柔性鏈段”的固化劑的固化劑固化環(huán)氧，在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中引人固化環(huán)氧

45、，在交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中引人柔性柔性鏈段鏈段，提高，提高網(wǎng)鏈網(wǎng)鏈分子的柔順性，達(dá)到增韌的目的。分子的柔順性，達(dá)到增韌的目的。 環(huán)氧樹脂的增韌環(huán)氧樹脂的增韌 非活性非活性增韌劑增韌劑 一般添加量一般添加量520%小分子遷移問題小分子遷移問題環(huán)氧樹脂的增韌環(huán)氧樹脂的增韌 活性活性增韌劑增韌劑 橡膠彈性體通過其橡膠彈性體通過其活性端基活性端基(如如-COOH、-OH、-NH2)與環(huán)氧樹脂中的活與環(huán)氧樹脂中的活性基團(tuán)性基團(tuán)(如環(huán)氧基、羥基等如環(huán)氧基、羥基等)反應(yīng)形成嵌段。以犧牲反應(yīng)形成嵌段。以犧牲耐熱耐熱性和剛性為代價(jià)。性和剛性為代價(jià)。 玻璃纖維玻璃纖維纏繞增強(qiáng)纏繞增強(qiáng)環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂大型管道大型管道通風(fēng)柜通風(fēng)

46、柜/實(shí)驗(yàn)室臺(tái)柜實(shí)驗(yàn)室臺(tái)柜 汽車模型汽車模型 2.4.3 酚醛樹脂酚醛樹脂酚醛樹脂：酚醛樹脂：酚類酚類和和醛類醛類的的縮聚產(chǎn)物縮聚產(chǎn)物通稱通稱 由由酚酚類（苯酚、甲酚、二甲酚等）和類（苯酚、甲酚、二甲酚等）和醛醛類（甲醛、乙醛、糠醛等）類（甲醛、乙醛、糠醛等） 在在酸或堿催化劑酸或堿催化劑存在下經(jīng)縮聚反應(yīng)而得的合成樹脂。存在下經(jīng)縮聚反應(yīng)而得的合成樹脂。特性：特性： 原料易得，合成方便原料易得，合成方便 固化后性能能夠滿足許多使用要求固化后性能能夠滿足許多使用要求 具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，尤其具有突出的具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，尤其具有突出的瞬時(shí)耐高溫?zé)矔r(shí)耐高溫?zé)?蝕蝕性能，用于制造玻

47、璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材性能，用于制造玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材 料。尤其在料。尤其在宇航工業(yè)宇航工業(yè)方面（方面（空間飛行器、火箭、導(dǎo)彈空間飛行器、火箭、導(dǎo)彈等）作為等）作為瞬瞬 時(shí)時(shí)耐高溫和燒蝕耐高溫和燒蝕的結(jié)構(gòu)材料有著非常重要的用途。的結(jié)構(gòu)材料有著非常重要的用途。 酚醛樹脂的合成和固化過程完全遵循體型縮聚反應(yīng)的規(guī)律?？刂撇煌尤渲暮铣珊凸袒^程完全遵循體型縮聚反應(yīng)的規(guī)律?？刂撇煌暮铣蓷l件（如酚和醛的比例，所用催化劑的類型等），可以得到兩類不的合成條件（如酚和醛的比例，所用催化劑的類型等），可以得到兩類不同的酚醛樹脂：同的酚醛樹脂： 熱固性熱固性酚醛樹脂酚醛

48、樹脂，它是一種含有可進(jìn)一步反應(yīng)的，它是一種含有可進(jìn)一步反應(yīng)的-CH2OH活性基團(tuán)活性基團(tuán)的樹的樹脂，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)行至形成不熔、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)行至形成不熔、不溶的具有三向不溶的具有三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的固化樹脂，因此這類樹脂又稱為一階樹脂。的固化樹脂，因此這類樹脂又稱為一階樹脂。 熱塑性熱塑性酚醛樹脂酚醛樹脂，它是，它是線型線型樹脂，在合成過程中不會(huì)形成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)樹脂，在合成過程中不會(huì)形成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在進(jìn)一步的固化過程中必須構(gòu)，在進(jìn)一步的固化過程中必須加入固化劑加入固化劑，這類樹脂又稱為，這類樹脂又稱為二階樹脂二階樹脂。 這

49、兩類樹脂的這兩類樹脂的合成和固化原理合成和固化原理并不相同，樹脂的分子結(jié)構(gòu)也不同。并不相同，樹脂的分子結(jié)構(gòu)也不同。 酚醛樹脂的分類酚醛樹脂的分類熱固性熱固性和和熱塑性熱塑性酚醛樹脂的比較酚醛樹脂的比較OHHHHCH2ONaOHOHOHCH2CH2HCH2OHOHCH2OHHOHCH2HOCH2HOHHOCH2HHOHCH2OHHOCH2H+ 堿催化堿催化酚醛樹脂酚醛樹脂由甲醛的水溶液和苯酚在由甲醛的水溶液和苯酚在堿堿的催化作的催化作用下加熱反應(yīng)到一定程度后用下加熱反應(yīng)到一定程度后加酸加酸調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)至略呈酸性至略呈酸性終止反應(yīng)終止反應(yīng)，再真空脫水制，再真空脫水制成甲階預(yù)聚體。成甲階預(yù)聚體。(P:F

50、摩爾比摩爾比6:7)OHCH2OHOHCH2OHOHCH2OHCH2OHOHCH2OHCH2OHHOH2COHCH2OHH2COHPF resin預(yù)聚體組成：預(yù)聚體組成：CH2O CH2OHCH2OHCH2CH2OCH2H2COHCH2OHCH2H2C通過通過加熱固化加熱固化：固化形成體形結(jié)構(gòu)固化形成體形結(jié)構(gòu)熱固化工藝熱固化工藝：飛船飛船返回艙返回艙 PF resin應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例: : 控制甲醛不足量控制甲醛不足量, ,式中式中n一般為一般為412。OHHHCH2OH+OHOHCH2HOHCH2H+ 酸催化酚醛樹脂酸催化酚醛樹脂 當(dāng)苯酚和甲醛的摩爾比大于當(dāng)苯酚和甲醛的摩爾比大于1（例如（例

51、如P:F摩爾比摩爾比6:5），并用酸作催），并用酸作催化劑的情況下，可得到熱塑性的結(jié)構(gòu)預(yù)聚物。化劑的情況下，可得到熱塑性的結(jié)構(gòu)預(yù)聚物。OHHHHOH+ CH2OOHCH2OHOHOHCH2OHOHCH2O，OHCH2OHCH2nOH熱塑性酚醛樹脂的固化熱塑性酚醛樹脂的固化用用六次甲基四胺六次甲基四胺( (次甲基給予體次甲基給予體) )、多聚甲醛、熱固性酚醛樹脂作固化劑、多聚甲醛、熱固性酚醛樹脂作固化劑NCH2CH2NNCH2CH2NCH2CH2六次甲基四胺固化的優(yōu)點(diǎn)六次甲基四胺固化的優(yōu)點(diǎn)2.4.4 氨基樹脂氨基樹脂NNNNH2H2NNH2COH2NNH2+ HCHO+ HCHOMelamine

52、脲 醛 樹 脂蜜 胺 樹 脂f = 4f = 6無規(guī)預(yù)聚物無規(guī)預(yù)聚物的固化的固化加壓、加熱加壓、加熱三聚氰胺三聚氰胺與木屑木粉混合制木屑板與木屑木粉混合制木屑板/ /層壓板層壓板/ /合成板合成板2.4.5聚氨酯聚氨酯 polyurethane 由由端羥基預(yù)聚體端羥基預(yù)聚體（二羥基聚醚、二羥基聚酯及多羥基聚醚等）與（二羥基聚醚、二羥基聚酯及多羥基聚醚等）與二元或多二元或多異氰酸酯異氰酸酯進(jìn)行加成聚合：進(jìn)行加成聚合：(n+1) HOOH + (n+2) OCN-R-NCOC OO C NHOR NHONHROCNCOOO CONH R-NCO()n常用異氰酸酯：常用異氰酸酯：CH3NCONCOC

53、H3OCNNCOOCNH2CNCOOCNH2CNCOCH2NCOTDIMDIPAPI預(yù)聚體預(yù)聚體固固 化化（I） 水作固化劑水作固化劑分分解解擴(kuò)擴(kuò)鏈鏈OCN P NCO+ H2O- CO2OCN P NH2OCN P NCOOCN P NHCONH P NCO+ H2O- CO2OCN P NHCONH P NH2支支化化交交聯(lián)聯(lián)NHCONHP+OCN P NCO+NHCONHP+OCN P NCO+ .NHCONPCONH P NHCONCONPCONH P NHCO（II）多元醇的交聯(lián)作用）多元醇的交聯(lián)作用OCN P NCO+OHOHOHOOO OCNHOCNHOCNHPPPNCONCON

54、CO交聯(lián)增強(qiáng)反應(yīng)注射成型增強(qiáng)反應(yīng)注射成型 這種工藝方法的特點(diǎn)是這種工藝方法的特點(diǎn)是反應(yīng)液體反應(yīng)液體能快速混合、快能快速混合、快速反應(yīng)，在反應(yīng)的同時(shí)即可成型。這意味著包括聚合與制品成型在內(nèi)的速反應(yīng)，在反應(yīng)的同時(shí)即可成型。這意味著包括聚合與制品成型在內(nèi)的生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)周期大大縮短，反應(yīng)時(shí)間可以秒計(jì)反應(yīng)時(shí)間可以秒計(jì)。包括模具清理等輔助操作在內(nèi)。包括模具清理等輔助操作在內(nèi)的整個(gè)生產(chǎn)周期只有幾分鐘。反應(yīng)注射成型過程可以在的整個(gè)生產(chǎn)周期只有幾分鐘。反應(yīng)注射成型過程可以在較低溫度較低溫度下進(jìn)行下進(jìn)行，所以能耗較低。，所以能耗較低。 2.5 熱塑性樹脂基體熱塑性樹脂基體 熱塑性樹脂是指具有熱塑性樹脂是

55、指具有線型或分枝型結(jié)構(gòu)線型或分枝型結(jié)構(gòu)的有機(jī)高分子化合物。這一的有機(jī)高分子化合物。這一類樹脂的特點(diǎn)是遇熱軟化或熔融而處于類樹脂的特點(diǎn)是遇熱軟化或熔融而處于可塑性可塑性狀態(tài)，冷卻后又變堅(jiān)硬，狀態(tài)，冷卻后又變堅(jiān)硬，而且這一過程可以反復(fù)進(jìn)行。典型代表性熱塑性樹脂如聚烯烴、氟樹脂而且這一過程可以反復(fù)進(jìn)行。典型代表性熱塑性樹脂如聚烯烴、氟樹脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯腈、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯腈- -丁二烯丁二烯- -苯乙烯（苯乙烯（ABSABS樹脂）、聚苯乙烯樹脂）、聚苯乙烯- -丙烯腈（丙烯腈（SANSAN或或ASAS樹脂）等。樹脂）等。 這類塑料雖有許多這類塑料雖有許

56、多優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)，但仍有不少，但仍有不少不足不足之處，如強(qiáng)度、硬度、耐之處，如強(qiáng)度、硬度、耐熱性、尺寸精度等較低，熱膨脹系數(shù)較大，力學(xué)性能受溫度影響較大，熱性、尺寸精度等較低，熱膨脹系數(shù)較大，力學(xué)性能受溫度影響較大，蠕變、耐負(fù)荷變形較大等。蠕變、耐負(fù)荷變形較大等。 迄今，幾乎所有的熱塑性樹脂都可用玻璃纖維或其它纖維增強(qiáng)，不迄今，幾乎所有的熱塑性樹脂都可用玻璃纖維或其它纖維增強(qiáng)，不僅可使上述缺點(diǎn)得到不同程度的改善，還可使某些性能達(dá)到或超過熱固僅可使上述缺點(diǎn)得到不同程度的改善，還可使某些性能達(dá)到或超過熱固性玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的水平，而且仍可以用一般性玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的水平，而且仍可以用一般注射方法

57、成型注射方法成型。 聚烯烴樹脂是一類發(fā)展最快、品種最多、產(chǎn)量最大聚烯烴樹脂是一類發(fā)展最快、品種最多、產(chǎn)量最大的熱塑性樹脂，主要品種有聚氯乙烯的熱塑性樹脂，主要品種有聚氯乙烯PVC、聚乙烯、聚乙烯PE、聚丙烯聚丙烯PP、聚苯乙烯、聚苯乙烯PS等。等。 1、聚烯烴、聚烯烴2、氟樹脂、氟樹脂 氟樹脂是一類由乙烯分子中氫原子被氟原子取代的后氟樹脂是一類由乙烯分子中氫原子被氟原子取代的后的衍生物合成的聚合物。的衍生物合成的聚合物。 氟樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)中由于有氟樹脂的分子鏈結(jié)構(gòu)中由于有C-F鍵，碳鏈外又有氟鍵，碳鏈外又有氟原子形成的空間屏蔽效應(yīng)，故其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、原子形成的空間屏蔽效應(yīng)，故其具有優(yōu)

58、異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、介電性、耐老化性和自潤滑性等。主要的品種有耐熱性、介電性、耐老化性和自潤滑性等。主要的品種有聚四氟乙烯聚四氟乙烯PTFE、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯PVDF和聚和聚氟乙烯氟乙烯PVF等。等。 3、聚酰胺、聚酰胺-脂肪族脂肪族HN(CH2)6NHCO(CH2)4COnNH(CH2)5COn（Polyamide, PA, Nylon）尼龍尼龍610（Nylon-610, PA-610）Tm=270 Tm=280 尼龍尼龍6尼龍尼龍6666聚酰胺的熔點(diǎn)雖較高，但其熱變形溫度都較低，長期使用溫度低于聚酰胺的熔點(diǎn)雖較高，但其熱變形溫度都較低，長期使用溫度低

59、于80。聚酰胺分子中含有的酰胺基團(tuán)極性大，故吸水率較高，聚酰胺分子中含有的酰胺基團(tuán)極性大，故吸水率較高，電絕緣性能較差電絕緣性能較差。當(dāng)采用玻璃纖維增強(qiáng)后，雖不能保證明顯降低吸濕性，但可以明顯改善使當(dāng)采用玻璃纖維增強(qiáng)后，雖不能保證明顯降低吸濕性，但可以明顯改善使用性能。彈性模量的增加和蠕變性能的改善，能大大提高聚酰胺吸濕時(shí)的用性能。彈性模量的增加和蠕變性能的改善，能大大提高聚酰胺吸濕時(shí)的尺寸穩(wěn)定性。熱形溫度會(huì)明顯提高，線膨脹系數(shù)也會(huì)降低很多。尺寸穩(wěn)定性。熱形溫度會(huì)明顯提高，線膨脹系數(shù)也會(huì)降低很多。 4、聚酯樹脂、聚酯樹脂 聚酯樹脂是一類由多元酸和多元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)得到的聚酯樹脂是一類由多元酸和多

60、元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)得到的在大分子主鏈上具有酯基重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的樹脂。在大分子主鏈上具有酯基重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的樹脂。 聚酯樹脂通過玻璃纖維、滑石粉、云母等增強(qiáng)材料來聚酯樹脂通過玻璃纖維、滑石粉、云母等增強(qiáng)材料來提高性能很有效，增強(qiáng)后的滌綸樹脂在應(yīng)力作用下的提高性能很有效，增強(qiáng)后的滌綸樹脂在應(yīng)力作用下的變形變形極小，在長時(shí)間負(fù)荷作用下的蠕變特性也極為優(yōu)異，耐疲極小，在長時(shí)間負(fù)荷作用下的蠕變特性也極為優(yōu)異，耐疲勞性也極好勞性也極好。 OCH2CH2OCOCOnTm=258 5、聚碳酸酯樹脂、聚碳酸酯樹脂 聚碳酸酯是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性塑料，它具有良好的力學(xué)聚碳酸酯是一種綜合性能優(yōu)良的熱塑性塑料，它具有良好