熱固性塑料詳解

熱固性塑料詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有28頁\編輯于星期日優(yōu)選熱固性塑料現(xiàn)在是2頁\一共有28頁\編輯于星期日

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，英文名稱Phenolicsresin。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(shí)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酚醛樹脂現(xiàn)在是3頁\一共有28頁\編輯于星期日熱塑性酚醛樹脂的合成酸性條件(pH<7)下，甲醛與苯酚摩爾比小于1(0.8)時(shí)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用量有關(guān)，一般為4～12。因分子內(nèi)不含羥甲基，受熱時(shí)只能熔融，不會(huì)自行交聯(lián)?，F(xiàn)在是4頁\一共有28頁\編輯于星期日依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(qiáng)酸條件下(pH<3)，縮聚主要通過酚基的對(duì)位實(shí)現(xiàn)，因此保留的活性點(diǎn)鄰位多、對(duì)位少，而酚基鄰位活性小，對(duì)位活性大，因此后固化速度較慢。高鄰位酚醛樹脂

用某些特殊的金屬堿鹽作催化劑，pH=4～7時(shí)，縮聚主要通過酚基的鄰位實(shí)現(xiàn)，保留了活性大的對(duì)位，可快速固化，固化速度比通用型快2～3倍，制得的模壓制品熱剛性更好。現(xiàn)在是5頁\一共有28頁\編輯于星期日熱固性酚醛樹脂的合成堿性條件(pH=8～11)下，甲醛與苯酚摩爾比大于1(1.1～1.5)時(shí)縮聚而成。1.加成生成多種羥甲基酚2.縮聚

控制反應(yīng)程度，可得線型結(jié)構(gòu)，可溶于丙酮、乙醇的甲階樹脂帶支鏈、部分交聯(lián)、有彈性，加熱軟化而不融化的固態(tài)乙階樹脂；立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不溶不熔的固體丙階樹脂現(xiàn)在是6頁\一共有28頁\編輯于星期日熱固性酚醛樹脂的固化熱壓法固化(溫度145～175℃)熱壓過程產(chǎn)生溶劑、水分、甲醛等揮發(fā)分，需較大成型壓力加以排除，否則制品內(nèi)易形成氣泡和微孔；熱壓中產(chǎn)生揮發(fā)分越多、溫度越高，所需成型壓力越大。室溫固化用作粘合劑及澆注樹脂時(shí)采用；需加入酸類固化劑：鹽酸、磷酸、對(duì)甲苯磺酸、苯酚磺酸酚醛樹脂的固化熱塑性酚醛樹脂的固化加入固化劑甲醛或六次甲基四胺，與酚基活潑氫反應(yīng)；加入熱固性酚醛樹脂，其分子中的羥甲基與酚基活潑氫反應(yīng)；現(xiàn)在是7頁\一共有28頁\編輯于星期日強(qiáng)度及彈性模量比較高，長期經(jīng)受高溫后強(qiáng)度保持率高。質(zhì)脆，抗沖擊性能差。使用溫度高，經(jīng)玻纖和石棉填充最高使用溫度可達(dá)180℃。耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良，可耐有機(jī)溶劑和弱酸，但不耐強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑，由于酚羥基的存在，耐堿性差。吸水性較大，吸濕后制品會(huì)膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，出現(xiàn)翹曲。電絕緣性較好，絕緣電阻和介電強(qiáng)度高，是優(yōu)良的工頻絕緣材料，俗稱“電木”。但介電常數(shù)和介電損耗較大，且電性能受溫度及濕度影響。蠕變小，尺寸穩(wěn)定，阻燃性好，發(fā)煙量低。酚醛樹脂的性能現(xiàn)在是8頁\一共有28頁\編輯于星期日成型加工方法主要有模壓成型、層壓成型、泡沫成型。成型性好，但收縮及方向性比氨基樹脂大，并含水分等揮發(fā)物。成型前應(yīng)預(yù)熱，成型時(shí)應(yīng)排氣，否則需提高模溫和成型壓力；模溫對(duì)流動(dòng)性影響大，>160℃時(shí)流動(dòng)性迅速下降；固化速度比氨基樹脂慢，固化時(shí)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現(xiàn)在是9頁\一共有28頁\編輯于星期日2.4.2氨基樹脂

含有氨基或酰胺基團(tuán)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Aminoresin，簡稱AF。脲甲醛樹脂(UreaFormaldehyderesin,簡稱UF)三聚氰胺甲醛樹脂(MelamineFormaldehyderesin,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?，F(xiàn)在是10頁\一共有28頁\編輯于星期日脲甲醛樹脂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。可用作模塑料、層壓塑料、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(huì)發(fā)生變形及裂紋；耐電弧，耐燃。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?，F(xiàn)在是11頁\一共有28頁\編輯于星期日三聚氰胺甲醛樹脂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(gè)可進(jìn)行交聯(lián)的活性基團(tuán)，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(dá)150~200℃；介電性能良好，耐電弧性突出?，F(xiàn)在是12頁\一共有28頁\編輯于星期日2.4.3環(huán)氧樹脂

分子中含有兩個(gè)或以上環(huán)氧基團(tuán)的線形高分子化合物，其相對(duì)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Epoxyresin，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(qiáng)樹脂基復(fù)合材料基體，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電機(jī)、化工、航空航天、汽車、建筑等領(lǐng)域?，F(xiàn)在是13頁\一共有28頁\編輯于星期日環(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(diǎn)固體；粘附力強(qiáng)：極性羥基、醚鍵和環(huán)氧基團(tuán)的存在，使其對(duì)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：因含大量極性基團(tuán)，固化后結(jié)構(gòu)緊密，強(qiáng)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?，F(xiàn)在是14頁\一共有28頁\編輯于星期日環(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)族類現(xiàn)在是15頁\一共有28頁\編輯于星期日雙酚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=0～19，平均相對(duì)分子質(zhì)量為300～7000n=0，低分子量樹脂，軟化點(diǎn)≤50℃，琥珀色粘性液體n=2～5，中分子量樹脂，軟化點(diǎn)50℃～95℃，脆性固體n＞5，高分子量樹脂，軟化點(diǎn)＞100℃，脆性固體現(xiàn)在是16頁\一共有28頁\編輯于星期日環(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(duì)分子質(zhì)量越小，兩者可相互換算：

例：計(jì)算E-20環(huán)氧樹脂的相對(duì)分子質(zhì)量M和聚合度n？解：

現(xiàn)在是17頁\一共有28頁\編輯于星期日環(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(qiáng)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(tuán)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹侔分侔吩倥c另一環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)生成叔胺現(xiàn)在是18頁\一共有28頁\編輯于星期日芳香族胺類含穩(wěn)定苯環(huán)結(jié)構(gòu)的伯、仲胺，常用的是間苯二胺和間苯二甲胺，特點(diǎn)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(diǎn)是：固化速度快，反應(yīng)時(shí)放熱促進(jìn)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(jìn)劑，氮原子上電子云密度越大，促進(jìn)效果越好，常用三乙胺、二甲基芐胺、甲基芐胺等?，F(xiàn)在是19頁\一共有28頁\編輯于星期日根據(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(jì)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）：

現(xiàn)在是20頁\一共有28頁\編輯于星期日常用多元酸酐種類鄰苯二甲酸酐PA

固化溫度150～170℃；固化時(shí)間4～24h；耐酸性強(qiáng)，耐堿性差；HDT100℃；用于大型澆鑄件和層壓件。順丁烯二酸酐MAHDT120℃，使用過氧化物→HDT200℃；均苯四甲酸酐PMDAHDT280℃四氫苯酐THPA六氫苯酐HHPA酸酐類固化劑現(xiàn)在是21頁\一共有28頁\編輯于星期日固化反應(yīng)過程現(xiàn)在是22頁\一共有28頁\編輯于星期日優(yōu)點(diǎn)固化物色澤淺、機(jī)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、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(diǎn)需高溫固化，固化周期長，可加入適當(dāng)催化劑克服；應(yīng)用多用于澆鑄和增強(qiáng)塑料?，F(xiàn)在是23頁\一共有28頁\編輯于星期日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UnsaturatedPolyester，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。現(xiàn)在是24頁\一共有28頁\編輯于星期日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(diǎn)低，反應(yīng)時(shí)縮水量少，價(jià)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(duì)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(shí)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。現(xiàn)在是25頁\一共有28頁\編輯于星期日二元醇1,2-丙二醇：具有不對(duì)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(diǎn)、低粘度，能溶解樹脂、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、染料等呈均勻溶液，無毒、反應(yīng)活性大、共聚能在室溫或較低溫度進(jìn)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(shí)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)密度高現(xiàn)在是26頁\一共有28頁\編輯于星期日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現(xiàn)在是27