第十二章層壓塑料和增強(qiáng)塑料詳解

第十二章層壓塑料和增強(qiáng)塑料詳解演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)優(yōu)選第十二章層壓塑料和增強(qiáng)塑料目前二頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)12.1概述12.2增強(qiáng)塑料的組成12.3膠接作用和表面處理12.4增強(qiáng)塑料的成型Outline目前三頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)12.1概述層壓塑料是將紙張、棉布、玻璃布、石棉紙等片狀底材經(jīng)浸或涂樹(shù)脂后(稱(chēng)附膠片材)，再經(jīng)層疊、加熱、加壓而制成堅(jiān)實(shí)的板、管、棒等形狀制品。目前四頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)增強(qiáng)塑料是指聚合物與增強(qiáng)材料相結(jié)合而提高力學(xué)強(qiáng)度的有機(jī)復(fù)合材料。層壓塑料也是增強(qiáng)塑料的一部分，構(gòu)成兩者的主體材料都是樹(shù)脂和增強(qiáng)物，不同的是層壓塑料強(qiáng)調(diào)了片狀底材的層疊。目前五頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)增強(qiáng)塑料的性能特點(diǎn)：比強(qiáng)度高。ρ<2×103kg/m3熱性能良好。增強(qiáng)塑料的熱變形溫度高，收縮率小，導(dǎo)熱系數(shù)低。耐化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。如尼龍耐堿，聚苯醚耐高溫水蒸氣，聚甲醛耐水、耐有機(jī)溶劑等。電絕緣性能優(yōu)良。目前六頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)復(fù)合材料的集散分布情況①分散(摻和)強(qiáng)化型材料②層狀復(fù)合材料(或稱(chēng)接合型復(fù)合材料)③梯度材料(梯度功能材料)

目前七頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)①顆粒(粒子)彌散強(qiáng)化復(fù)合材料②晶須強(qiáng)化復(fù)合材料

纖維強(qiáng)化復(fù)合材料

織物/非織物強(qiáng)化復(fù)合材料強(qiáng)化相材料的形態(tài)目前八頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)12.1概述12.2增強(qiáng)塑料的組成12.3膠接作用和表面處理12.4增強(qiáng)塑料的成型Outline目前九頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)12.2增強(qiáng)塑料的組成

一、樹(shù)脂熱固性樹(shù)脂目前十頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)熱固性樹(shù)脂

（1）聚酯樹(shù)脂常用不飽和聚酯及其單體配成稠厚性液體。成型時(shí)加入適量引發(fā)劑(如有機(jī)過(guò)氧化物)使其發(fā)生固化反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)越電絕緣性能、較強(qiáng)的抗水和抗酸性、較好透明性以及抗御大多數(shù)有機(jī)溶劑的侵蝕。缺點(diǎn)：是耐熱性較差和固化時(shí)收縮率大。目前十一頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)（2）環(huán)氧樹(shù)脂通常使用的是稠厚液體，固化時(shí)常用酐類(lèi)或胺類(lèi)化合物為硬化劑。由于固化反應(yīng)無(wú)氣體副產(chǎn)物放出，可選用低壓成型方法。優(yōu)點(diǎn)：環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)各種增強(qiáng)物的膠接作用都很好。缺點(diǎn)：脫模會(huì)發(fā)生困難，固化時(shí)收縮率較小。目前十二頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)（3）酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂成為增強(qiáng)塑料，分預(yù)浸和層壓兩步。首先將樹(shù)脂的水溶液或醇溶液涂浸在增強(qiáng)物上并使其固化反應(yīng)進(jìn)行至乙階段，借以逐出溶劑和部分固化反應(yīng)的副產(chǎn)物；然后對(duì)預(yù)浸物采用高壓成型，反應(yīng)至丙階段。目前十三頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)工業(yè)上習(xí)慣將熱固性樹(shù)脂交聯(lián)過(guò)程分為三個(gè)階段：①甲階（P<Pc）此階段樹(shù)脂具有良好的可溶、可熔性。②乙階（P≈Pc）分子間產(chǎn)生部分交聯(lián)鍵和形成交聯(lián)。此時(shí)樹(shù)脂的可溶、可熔性下降，但仍然可塑。③丙階(P>Pc)此階段分子具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，樹(shù)脂達(dá)到不溶不熔的深度交聯(lián)。目前十四頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)（4）有機(jī)硅樹(shù)脂有機(jī)性溶液，固化時(shí)象酚醛樹(shù)脂一樣有揮發(fā)性物質(zhì)出來(lái)，成型時(shí)也需預(yù)浸和高壓，且固化時(shí)間較長(zhǎng)。這類(lèi)樹(shù)脂常用于制品電絕緣性能、強(qiáng)度和耐熱性要求高的場(chǎng)合，成本也較高。目前十五頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)（5）三聚氰胺甲醛樹(shù)脂成型時(shí)要放出揮發(fā)性物質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)預(yù)浸。這類(lèi)樹(shù)脂具有優(yōu)越的抗電弧性，上色范圍廣、硬度高、耐磨性好、耐熱性高等優(yōu)點(diǎn)。但是成本較高。目前十六頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)除上述幾種熱固性樹(shù)脂外，近年來(lái)新發(fā)展的有三聚氰氨三丙烯酯、聚磷苯二甲酸二丙烯酯和聚間苯二甲酸二丙烯酯、聚酰亞胺等二十多種熱固性樹(shù)脂。目前十七頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)12.2增強(qiáng)塑料的組成

一、樹(shù)脂熱固性樹(shù)脂

熱塑性樹(shù)脂目前十八頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)聚酰胺樹(shù)脂；聚烯烴樹(shù)脂；PS樹(shù)脂；聚甲醛樹(shù)脂；聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹(shù)脂；聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂；PC樹(shù)脂；改性聚苯醚樹(shù)脂；聚苯硫醚樹(shù)脂。熱塑性樹(shù)脂

目前十九頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)二、增強(qiáng)材料1、玻璃纖維；按化學(xué)成分可分為無(wú)堿、中堿、高堿、高彈、高強(qiáng)等幾種。2、碳纖維；3、硼纖維；4、碳化硼纖維；5、晶須（單晶類(lèi)纖維，Al2O3、SiC、SiO2）；6、石棉纖維。目前二十頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)12.3膠接作用和表面處理

目前二十一頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)復(fù)合材料的組成增強(qiáng)體Reinforcement基體Matrix界面Interface目前二十二頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)

界面結(jié)構(gòu)示意圖增強(qiáng)材料樹(shù)脂基體基體表面區(qū)相互滲透區(qū)增強(qiáng)材料表面區(qū)目前二十三頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)一、膠接作用

加入“雙親分子”的表面處理劑，這種物質(zhì)的分子一端具有親極性增強(qiáng)材料的極性基團(tuán)，另一端是親非極性樹(shù)脂的非極性基團(tuán)，則可在增強(qiáng)材料與樹(shù)脂之間起一種膠接作用。樹(shù)脂增強(qiáng)材料目前二十四頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)化學(xué)鍵理論偶聯(lián)劑與玻璃纖維的界面反應(yīng)

以玻璃纖維用乙烯基三氯硅烷處理后，用于增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂為例目前二十五頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)復(fù)合材料的界面理論界面浸潤(rùn)理論化學(xué)鍵理論擴(kuò)散理論靜電理論機(jī)械粘結(jié)理論目前二十六頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)化學(xué)鍵理論界面反應(yīng)偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維，在引發(fā)劑作用下與不飽和聚酯發(fā)生如下反應(yīng)，形成化學(xué)鍵結(jié)合。目前二十七頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)

處理劑（1）有機(jī)絡(luò)合物類(lèi)。常用的是甲基丙烯酸二氯化鉻絡(luò)合物（沃蘭）（2）有機(jī)硅烷類(lèi)偶聯(lián)劑（3）鈦酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑4）鋁酸酯類(lèi)偶聯(lián)劑

目前二十八頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)是一類(lèi)具有兩不同性質(zhì)官能團(tuán)的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)基團(tuán)，一個(gè)是親無(wú)機(jī)物的基團(tuán)，易與無(wú)機(jī)物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個(gè)是親有機(jī)物的基團(tuán)，能與合成樹(shù)脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。偶聯(lián)劑被稱(chēng)作“分子橋”，用以改善無(wú)機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能，如物理性能、電性能、熱性能、光性能等。偶聯(lián)劑目前二十九頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)式中n=0～3；Y代表氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團(tuán)，這些基團(tuán)和不同的基體樹(shù)脂均具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力；X代表能夠水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等），這些基團(tuán)水解時(shí)即生成硅醇（Si(OH)3）,而與無(wú)機(jī)物質(zhì)結(jié)合,形成硅氧烷。硅烷偶聯(lián)劑在國(guó)內(nèi)有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171這幾種型號(hào)。硅烷偶聯(lián)劑目前三十頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)表面預(yù)處理法：將硅烷偶聯(lián)劑配成0.5～1%濃度的稀溶液，使用時(shí)只需在清潔的被粘表面涂上薄薄的一層，干燥后即可上膠。所用溶劑多為水、醇、或水醇混合物，并以不含氟離子的水及價(jià)廉無(wú)毒的乙醇、異丙醇為宜。遷移法：將硅烷偶聯(lián)劑直接加入到膠粘劑組分中，一般加入量為基體樹(shù)脂量的1～5%。涂膠后依靠分子的擴(kuò)散作用，偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面處產(chǎn)生偶聯(lián)作用。對(duì)于需要固化的膠粘劑，涂膠后需放置一段時(shí)間再進(jìn)行固化，以使偶聯(lián)劑完成遷移過(guò)程，方能獲得較好的效果。目前三十一頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)底面法：5%-20%的硅烷偶聯(lián)劑的溶液同上面所述，通過(guò)涂、刷、噴，浸漬處理基材表面，取出室溫晾干24小時(shí)，最好在120℃下烘烤15分鐘。直接加入法：硅烷亦可直接加入填料/樹(shù)脂的混合物中，在樹(shù)脂及填料混合時(shí)，硅烷可直接噴灑在混料中。偶聯(lián)劑的用量一般為填料用量的0.1%-2%，（根據(jù)填料直徑尺寸決定）。然后將加過(guò)硅烷的樹(shù)脂/填料進(jìn)行模塑（擠出、壓塑、涂覆等）。目前三十二頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)

在硅烷偶聯(lián)劑的兩類(lèi)性能互異的基團(tuán)中，以Y基團(tuán)最重要，它直接決定硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用效果。只有當(dāng)Y基團(tuán)能和對(duì)應(yīng)的基體樹(shù)脂起反應(yīng)時(shí)，才能提高有機(jī)膠粘劑的粘接強(qiáng)度。一般要求Y基團(tuán)能與樹(shù)脂相溶并能起偶聯(lián)反應(yīng)，所以對(duì)于不同的樹(shù)脂，必須選擇含適當(dāng)Y基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑。目前三十三頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)當(dāng)Y為無(wú)反應(yīng)性的烷基或芳基時(shí)，對(duì)極性樹(shù)脂是不起作用的，但可用于非極性樹(shù)脂，如硅橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當(dāng)Y含反應(yīng)性官能基，要注意它與所用樹(shù)脂的反應(yīng)性及相容性。當(dāng)Y含氨基時(shí)，屬于催化性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化劑，也可作為環(huán)氧和聚氨酯樹(shù)脂的固化劑，這時(shí)偶聯(lián)劑完全參與反應(yīng)，形成新鍵。氨基硅烷類(lèi)的偶聯(lián)劑是屬于通用型的，幾乎能與各種樹(shù)脂起偶聯(lián)作用，但聚酯樹(shù)脂例外。目前三十四頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)X基團(tuán)的種類(lèi)對(duì)偶聯(lián)效果沒(méi)有影響。因此，根據(jù)Y基團(tuán)中反應(yīng)基的種類(lèi)，硅烷偶聯(lián)劑也分別稱(chēng)為乙烯基硅烷、氨基硅烷、環(huán)氧基硅烷、巰基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等，這幾種有機(jī)官能團(tuán)硅烷是最常用的硅烷偶聯(lián)劑。目前三十五頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)通式為ROO(4-n)Ti(OX-R’Y)n(n=2,3)表示；其中RO-是可水解的短鏈烷氧基，能與無(wú)機(jī)物表面羥基起反應(yīng)，從而達(dá)到化學(xué)偶聯(lián)的目的；OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，這些基團(tuán)很重要，決定鈦酸酯所具有的特殊功能，如磺酸基賦予有機(jī)物一定的觸變性；焦磷酰氧基有阻燃，防銹，和增強(qiáng)粘接的性能。鈦酸酯偶聯(lián)劑目前三十六頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)（RO)m-起無(wú)機(jī)物與鈦偶聯(lián)。鈦酸酯偶聯(lián)劑通過(guò)它的烷氧基直接和填料或顏料表面所吸附的微量羧基或羥基進(jìn)行化學(xué)作用而偶聯(lián)。目前三十七頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)-（--O……）--具有酯基轉(zhuǎn)移和交聯(lián)功能。該區(qū)可與帶羧基的聚合物發(fā)生酯交換反應(yīng)，或與環(huán)氧樹(shù)脂中的羧基進(jìn)行酯化反應(yīng)，使填充劑、鈦酸酯和聚合物三者交聯(lián)。目前三十八頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)OX--連接鈦中心的基團(tuán)。這一部位的OX基團(tuán)隨結(jié)構(gòu)不同，對(duì)鈦酸酯的性能有不同影響，如羧基可增加與半極性材料的相溶性，磺酸基具有觸變性，砜基可增加酯交換活性，磷酸酯基可提高阻燃性，聚氯乙烯的軟化性；焦磷酸酯基可吸收水份，改進(jìn)硬質(zhì)聚氯乙烯的沖擊強(qiáng)度，亞磷酸酯基可提高抗氧性，降低聚酯或環(huán)氧樹(shù)酯中的粘度等。目前三十九頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)R---熱塑性聚合物的長(zhǎng)鏈糾纏基團(tuán)，鈦酸酯分子中的有機(jī)骨架。由于存在大量長(zhǎng)鏈的碳原子數(shù)提高了和高分子體系的相容性，引起無(wú)機(jī)物界面上表面能的變化，具有柔韌性及應(yīng)力轉(zhuǎn)移的功能，產(chǎn)生自潤(rùn)滑作用，導(dǎo)致粘度大幅度下降，改善加工工藝，增加制品的延伸率和撕裂強(qiáng)度，提高沖擊性能。如果R為芳香基，可提高鈦酸酯與芳烴聚物的相容性。目前四十頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)Y---熱固性聚合物的反應(yīng)基團(tuán)。當(dāng)它們連接在鈦的有機(jī)骨架上，就能使偶聯(lián)劑和有機(jī)材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而連接起來(lái)。例如雙鍵能和不飽和材料進(jìn)行交聯(lián)固化，氨基能和環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)等。目前四十一頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn))n它代表鈦酸酯的官能度，n可以為1-3，因而能根據(jù)需要調(diào)節(jié)，使它對(duì)有機(jī)物產(chǎn)生多種不同的效果，在這一點(diǎn)上靈活性要比象硅烷那樣的三烷氧基單官能偶聯(lián)劑大。目前四十二頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)二、表面處理方法熱-化學(xué)處理法（后處理）化學(xué)處理法（前處理）遷移法

目前四十三頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)熱-化學(xué)處理法主要用于有捻紡織制品。在纖維拉制過(guò)程中，加入的是紡織型浸潤(rùn)劑，多屬油脂類(lèi)和親水性物質(zhì)，必須首先去除。其方法有洗滌法、烘燒法和高溫?zé)崽幚淼?。趁熱將熱處理過(guò)的纖維織物浸入特定配方的表面處理劑中充分進(jìn)行化學(xué)浸漬，再經(jīng)烘干(150-180℃)，(溫度低于水的沸點(diǎn)時(shí)易吸收水分)10-20min。目前四十四頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)熱處理時(shí)間愈長(zhǎng)、溫度愈高，則浸潤(rùn)劑的殘留量愈低，但纖維強(qiáng)度的損失也愈大。對(duì)電性能要求高的增強(qiáng)塑料制品，應(yīng)盡可能降低浸潤(rùn)劑的殘留量。目前四十五頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)二、表面處理方法

熱-化學(xué)處理法（后處理）

化學(xué)處理法（前處理）遷移法

目前四十六頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)化學(xué)處理法（前處理）在玻璃拉絲操作時(shí)就已將表面處理劑加入到玻璃纖維浸潤(rùn)劑配方中，故稱(chēng)為前處理法。表面處理劑用于無(wú)捻粗紗玻璃纖維制品，含油質(zhì)成分少，屬于強(qiáng)化型表面處理劑，故省去熱處理工序，故稱(chēng)為化學(xué)處理法。目前四十七頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)二、表面處理方法

熱-化學(xué)處理法（后處理）化學(xué)處理法（前處理）

遷移法

目前四十八頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)遷移法是將表面處理劑按一定比例加入樹(shù)脂中，當(dāng)玻璃纖維進(jìn)行浸膠和涂覆時(shí)，與玻璃纖維及其織物發(fā)生作用。目前四十九頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)11.4增強(qiáng)塑料的成型

一、熱塑性增強(qiáng)塑料的成型（自學(xué)）目前比較成熟的是注射成型。但由于含有例如玻璃纖維等而具有特定特征。

目前五十頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)二、熱固性塑料的成型1、高壓成型2、低壓成型3、接觸成型4、其它成型

目前五十一頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)高壓成型1、層壓成型將增強(qiáng)用的片狀基材經(jīng)浸漬、噴射、涂拭等方法上膠后，再經(jīng)多層疊合送入熱壓機(jī)于一定溫度和壓力下壓制形成制品的方法，稱(chēng)為層壓成型。只能生產(chǎn)板材。目前五十二頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)層壓成型

浸漬、疊料、進(jìn)模、熱壓、脫模、切邊、熱處理等目前五十三頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)多層層壓機(jī)目前五十四頁(yè)\總數(shù)六十四頁(yè)\編于八點(diǎn)