高分子材料热固性塑料课件.ppt

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.在酸性介质中，酚与醛的反应过程如下：

3、式中的n一般为412，其数值的大小与反应物中苯酚的过量程度有关。固化时，利用树脂中酚基上未反应的对位活泼氢与甲醛或六甲基四胺作用，形成不溶不熔的热固性酚醛树脂。 OHOH CH2OCH2OHOHCH2OHOHH2OCH2OHOHCH2OHOHCH2OHnn二羟二苯基甲烷热塑性酚醛树脂热固性酚醛树脂的聚合原理热固性酚醛树脂的聚合原理热固性酚醛树脂的合成是苯酚与甲醛在碱性介质中缩聚而得。其中甲醛稍微过量，一般一般酚与甲醛的物质的量的比为67。反应的第一阶段形成各种羟基酚，第二阶段是各种羟基酚之间进行反应，第三阶段是形成网状大分子的反应： 第一阶段OH CH2OCH2OHOHCH2OHOH（邻羟甲基

4、酚）（对羟甲基酚）CH2OCH2OHOHCH2OHOH（2，6-二羟甲基酚）（2，4-二羟甲基酚）CH2OHOCH2第二阶段CH2OHCH2OHOHHOCH2CH2OH（2，4，6-三羟甲基酚）CH2OHOHCH2OHOHCH2OHCH2OHOH其它略CH2OHOHHOCH2CH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH2CH2OHOHCH2OHCH2OHOHHOCH2CH2OHOHHOCH2CH2OHCH2OHOHHOCH2CH2CH2OHHOCH2OH第三阶段CH2CH2 HOCH2CH2OHCH2OHCH2OHOHCH2OHCH2CH2 CH2OHOHCH2CH2CH2CH2CH2CH2OH

5、OHOHCH2 CH2OHCH2OHOHCH2CH2CH2CH2HOCH2CH2OHCH2 OHOHOH 高温性能高温性能 酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。 粘结强度粘结强度 酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能，与各种各样的有机和无机填料都能相容的物质。润湿速度特别快，并且在交联后可以为磨具、耐火材料，摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度，耐热性能和电性能。 高残碳率高残碳率 在温度大约为1000 的惰性气体条件下，酚醛树脂会产生很高的残碳，这有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。也是它能用于耐火材料领域的一个重

6、要原因。 低烟低毒低烟低毒 与其他树脂系统相比，酚醛树脂具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下酚醛树脂系统将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程中所产生的烟相对少，毒性也相对低。 抗化学性抗化学性 交联后的酚醛树脂可以抵制大多化学物质的分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇和各种碳氢化合物。酚醛泡沫彩钢复合板C NH2H2NOC NH2NHOCH2HOCH2OCH2OC NHNHOCH2()nCH2OCONCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NNCH2CH2NCOCOCOCOCOCOCOCatalyst-H2O-H2O 脲醛塑料脲醛塑料制品表

7、面有光泽，断面结构细，制品表面有光泽，断面结构细，加入各种颜料及染料可以制得各种鲜艳色加入各种颜料及染料可以制得各种鲜艳色泽的制品，其外观很象大理石，形同玉石，泽的制品，其外观很象大理石，形同玉石，所以俗称所以俗称“电玉电玉”。Melamine formaldehyde resinNNNNH2H2NNH2CH2ONNNNHCH2OHHOCH2HNNHCH2OHCH2ONNNNNNHOH2CHOH2CCH2OHCH2OHCH2OHHOH2CCuringCuring-H2O-H2O各结构单元赋予树脂以下功能：各结构单元赋予树脂以下功能： 环氧基环氧基和和羟基羟基赋予树脂反应性，使树脂固化物具有很强

8、赋予树脂反应性，使树脂固化物具有很强的内聚力和胶接力；的内聚力和胶接力； 醚键醚键和和羟基羟基是极性基团，有助于提高浸润性和黏附力；是极性基团，有助于提高浸润性和黏附力； 醚键醚键和和C-C键键使大分子具有柔韧性；使大分子具有柔韧性； 苯环苯环赋予聚合物以耐热性和刚性。赋予聚合物以耐热性和刚性。R NH2H2NCOC OORNHCO()nRNNNNR NN环氧种类环氧种类产量比例产量比例%双酚A81溴化环氧13酚醛环氧3脂肪族环氧1其它2ROORNH2NH2H2NH2N+RNHNHHNHNR CHOHCHOHCH2R CHOHCHOHCH2CH2CH2ROO+COCOOCHCHR OOCHCH

9、COCO()nR OOCHCHCOCO()nCHCHPhCHCHPhCHCHPhCH2CH2CHCHOO 环氧树脂的辅助剂通常有：环氧树脂的辅助剂通常有： （1 1）稀释剂）稀释剂 （2 2）增韧剂）增韧剂 （3 3）填料）填料 （4 4）色料）色料（1 1）稀释剂）稀释剂 其作用是降低环氧树脂的粘度，提高流动性。其作用是降低环氧树脂的粘度，提高流动性。活性稀释剂：活性稀释剂： 降低树脂粘度的同时，参与固化反应的稀释剂。改善工艺性能降低树脂粘度的同时，参与固化反应的稀释剂。改善工艺性能的同时也改善材料的性能。的同时也改善材料的性能。非活性稀释剂：非活性稀释剂： 只起降低树脂粘度的作用，不参与固

10、化反应的稀释剂。树脂固化只起降低树脂粘度的作用，不参与固化反应的稀释剂。树脂固化时部分逸出，部分残留在制品内。时部分逸出，部分残留在制品内。 常用活性稀释剂：常用活性稀释剂： 环氧丙烷丙烯醚、环氧丙烷丁基醚、脂环族环氧树环氧丙烷丙烯醚、环氧丙烷丁基醚、脂环族环氧树脂、甘油环氧树脂等。脂、甘油环氧树脂等。 常用非活性稀释剂：常用非活性稀释剂： 丙酮、甲乙酮、苯乙烯、环己酮、苯、甲苯、二甲苯丙酮、甲乙酮、苯乙烯、环己酮、苯、甲苯、二甲苯等。非活性稀释剂的使用，可使制品收缩率增加，降低粘等。非活性稀释剂的使用，可使制品收缩率增加，降低粘结力，用量一般控制在结力，用量一般控制在5 51515以内。以内

11、。（2 2）增韧剂）增韧剂 非活性增韧剂（非活性增韧剂（增塑剂）增塑剂） 不带有活性基团，不参与固化反应。常用的有邻苯二不带有活性基团，不参与固化反应。常用的有邻苯二甲酸二甲酯、二乙酯、二丁酯，磷酸三丁酯等，掺加量甲酸二甲酯、二乙酯、二丁酯，磷酸三丁酯等，掺加量5 52020。 活性增韧剂：活性增韧剂： 参与固化反应。参与固化反应。其增韧作用又称其增韧作用又称“内增塑内增塑”。 常用的有聚酰胺（常用的有聚酰胺（650650，651651），是一种多元胺，），是一种多元胺，黄褐色粘稠液体（同时又是固化剂），用量是树脂的黄褐色粘稠液体（同时又是固化剂），用量是树脂的45458080，不需要另加其他

12、固化剂。固化条件是：，不需要另加其他固化剂。固化条件是： 6565时时3h3h； 室温时室温时24h24h。（3 3）填料）填料 作用：作用： 降低成本；减少制品成型过程的收缩性，降低制品降低成本；减少制品成型过程的收缩性，降低制品的热膨胀系数和制品的收缩率。的热膨胀系数和制品的收缩率。 常用的填料有陶土、滑石粉、石英粉、石墨、金属常用的填料有陶土、滑石粉、石英粉、石墨、金属粉等。有时填料对制品的电性能、机械性能、耐磨性能也粉等。有时填料对制品的电性能、机械性能、耐磨性能也有影响。有影响。（4 4）色料）色料 为使制品美观，在树脂中加入色料。为使制品美观，在树脂中加入色料。 通常加入无机颜料的

13、树脂糊，也有加有机颜料的，通常加入无机颜料的树脂糊，也有加有机颜料的，但是应保证有机颜料不参与反应，否则容易退色。但是应保证有机颜料不参与反应，否则容易退色。 颜料糊制备的目的是：使均匀分布，不产生颜料团。颜料糊制备的目的是：使均匀分布，不产生颜料团。COCOOHOCH2CH2CH2OHOHCOCOOCH2CH2CH2OOH()n+COCOOCH2CH2CH2OO()nCOCOOCH2CH2CH2OO()nCOCOCOCOOCOCOOR OHHOR OOCHCHCOCO()n-H2OCHCHR OOCHCHCOCO()nR OOCHCHCOCO()nCHCHPhCHCHPhCHCHPh+pre

14、polymerCl Si ClRRH2O-HClHO Si OHRROH Si ORRSiORRSi OHRR()n-H2OCl Si ClRRCl Si ClRClH2O-HCl+HO Si OHRRHO Si OHROH+-H2OOH Si ORRSiORRSi OHRR()nSiOOR()mOH Si ORRSiORRSi OHRR()nSiOR()m有机硅：即聚有机硅氧烷，其主链由硅氧键构有机硅：即聚有机硅氧烷，其主链由硅氧键构成，侧基为成，侧基为 有机基团。有机基团。与硅原子相连的侧基主要有以及其他有机基团。与硅原子相连的侧基主要有以及其他有机基团。分类分类 线型低聚物：液态（硅油）

15、、半固态（硅脂）。线型低聚物：液态（硅油）、半固态（硅脂）。 高分子量线型聚合物：弹性体（硅橡胶）。高分子量线型聚合物：弹性体（硅橡胶）。 树脂状流体（硅树脂）：具有反应活性（主要是树脂状流体（硅树脂）：具有反应活性（主要是 基团）含支链低聚物。基团）含支链低聚物。4.1.6.7 聚氨酯 PUNCOCH3NCONCOCH2OCNNCOOCNNCONCONCOOCNCH3H3C(CH2)6NCOOCNNCOOCNCH2CH2OHHOOH(CH2)3HOO(CH2)3CH2CH2OHOH ()nCH2OHHOCH2CH2OHCH2OHHOCH2CH2CH2OHCH3NH2H2NCH3CH2OHHOCH2CH2CH2OHCH2OH 甲苯二异氰酸酯多羟基化合物甲苯二异氰酸酯多羟基化合物（聚醚或聚酯）（聚醚或聚酯） 线性热塑性线性热塑性 体型热固性体型热固性hard foam soft foam 思考题 1. 比较热塑性PF和热固性PF的差异。 2. 改性PF有哪些？各有何特点？ 3. 氨基塑料有哪些品种？它们各有何特点？ 4. 环氧树脂有何特点和用途？ 5. 环氧塑料的组成及各组分的作用是什么？ 6. 不饱和聚酯塑料的组成与应用。 7. 有机硅聚合物的性能与用途。 8. 聚氨酯合成原料有哪些？应用在哪些方面？