热固性塑料.pptx

热固性塑料 凡就是酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得得树脂凡就是酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得得树脂统称酚醛树脂统称酚醛树脂,英文名称英文名称Phenolics resin。w常见酚类化合物有苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚常见酚类化合物有苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚;w常见醛类化合物有甲醛、乙醛、糠醛。常见醛类化合物有甲醛、乙醛、糠醛。最重要得酚醛树脂就是苯酚和甲醛得缩聚产物最重要得酚醛树脂就是苯酚和甲醛得缩聚产物,英文名称英文名称Phenol-Formaldehyde,简称简称PF,就是最早就是最早(1909年年)实现工业实现工业化得树脂品种。化得树脂品种。通过控制原料苯酚和甲醛得物质得量比及体系通过控制原料苯酚和甲醛得物质得量比及体系pH值值,可可合成两种性质不同得酚醛树脂合成两种性质不同得酚醛树脂:w热塑性酚醛树脂热塑性酚醛树脂w热固性酚醛树脂热固性酚醛树脂 2、4、1 酚醛树酚醛树脂脂v 热塑性酚醛树脂得合成热塑性酚醛树脂得合成 酸性条件酸性条件(pH7)下下,甲醛与苯酚摩尔比小于甲醛与苯酚摩尔比小于1(0、8)时缩时缩聚而成得一种线性树脂聚而成得一种线性树脂,可溶、可熔可溶、可熔,分子内不含羟甲基。分子内不含羟甲基。酚醛树脂得合成酚醛树脂得合成 其聚合度与苯酚用量有关其聚合度与苯酚用量有关,一般为一般为4 12。因分子内不含。因分子内不含羟甲基羟甲基,受热时只能熔融受热时只能熔融,不会自行交联。不会自行交联。依依pH值大小值大小,可得两种分子结构热塑性酚醛树脂可得两种分子结构热塑性酚醛树脂:v 通用型酚醛树脂通用型酚醛树脂 强酸条件下强酸条件下(pH160时流动性迅速下降时流动性迅速下降;v 固化速度比氨基树脂慢固化速度比氨基树脂慢,固化时放热量大固化时放热量大,而导热系数低。而导热系数低。大型厚壁制件内部易过热大型厚壁制件内部易过热,导致固化不均。导致固化不均。酚醛树脂得成型加工酚醛树脂得成型加工2、4、2 氨基树氨基树脂脂 含有氨基或酰胺基团得化合物与醛类化合物缩聚反应制得含有氨基或酰胺基团得化合物与醛类化合物缩聚反应制得得树脂统称氨基树脂得树脂统称氨基树脂,英文名称英文名称Amino resin,简称简称AF。v脲甲醛树脂脲甲醛树脂(Urea Formaldehyde resin,简称简称UF)v三聚氰胺甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂(Melamine Formaldehyde resin,简称简称MF)v脲三聚氰胺甲醛树脂脲三聚氰胺甲醛树脂(简称简称UMF)v苯胺甲醛树脂苯胺甲醛树脂 目前工业上以目前工业上以UF和和MF为主。为主。10大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流脲甲醛树脂脲甲醛树脂UF 由脲由脲(尿素尿素)与甲醛缩聚合成得氨基树脂与甲醛缩聚合成得氨基树脂,经加成和缩聚两经加成和缩聚两步得到线形或带支链得预聚物步得到线形或带支链得预聚物,加热或加入草酸、苯甲酸等加热或加入草酸、苯甲酸等固化剂交联成型。可用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料固化剂交联成型。可用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料,还还大量用作粘合剂、织物处理剂、涂料等。大量用作粘合剂、织物处理剂、涂料等。v透明透明,表面粗糙度低表面粗糙度低,易着色易着色,固化后无毒、无臭、无味固化后无毒、无臭、无味;v表面硬度高表面硬度高,耐刮伤耐刮伤,俗称电玉俗称电玉;v耐热性较差耐热性较差,长期使用温度长期使用温度70 ;v 耐弱酸弱碱及油脂等介质耐弱酸弱碱及油脂等介质,易吸水易吸水,吸湿后制品会发生变形及吸湿后制品会发生变形及裂纹裂纹;v 耐电弧耐电弧,耐燃。耐燃。模塑料主要用于色泽鲜艳得日用品、装饰品及电器零件模塑料主要用于色泽鲜艳得日用品、装饰品及电器零件,如餐具、发卡、电器插座、钟表外壳等。如餐具、发卡、电器插座、钟表外壳等。三聚氰胺甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂MF 由三聚氰胺由三聚氰胺(密胺密胺)与甲醛缩聚合成得氨基树脂与甲醛缩聚合成得氨基树脂,又称密胺树又称密胺树脂。脂。由于分子结构中具有三氮杂环结构由于分子结构中具有三氮杂环结构,并有多个可进行交联并有多个可进行交联得活性基团得活性基团,因此其固化产物得耐热性、耐湿性及力学性能均因此其固化产物得耐热性、耐湿性及力学性能均优于优于UF。v表面硬度高表面硬度高,耐污染耐污染,色浅色浅,可自由着色可自由着色,广泛用于餐具、医疗广泛用于餐具、医疗器械器械;v可在沸水中长期使用可在沸水中长期使用,短期使用温度可达短期使用温度可达150200;v介电性能良好介电性能良好,耐电弧性突出。耐电弧性突出。2、4、3 环氧树环氧树脂脂 分子中含有两个或以上环氧基团得线形高分子化合物分子中含有两个或以上环氧基团得线形高分子化合物,其其相对分子质量一般不高。经与多种类型得固化剂发生交联反相对分子质量一般不高。经与多种类型得固化剂发生交联反应制得具有不溶不熔性质得三维网状聚合物应制得具有不溶不熔性质得三维网状聚合物,英文名称为英文名称为Epoxy resin,简称简称EP。环氧树脂产量大、品种多环氧树脂产量大、品种多,具有一系列优异性能具有一系列优异性能,可用作可用作胶黏剂、涂料、纤维增强树脂基复合材料基体胶黏剂、涂料、纤维增强树脂基复合材料基体,广泛应用于机广泛应用于机械、电机、化工、航空航天、汽车、建筑等领域。械、电机、化工、航空航天、汽车、建筑等领域。环氧树脂得特性环氧树脂得特性n 具有多样化得形式具有多样化得形式:从极低粘度得液态到高熔点固体从极低粘度得液态到高熔点固体;n 粘附力强粘附力强:极性羟基、醚键和环氧基团得存在极性羟基、醚键和环氧基团得存在,使其对金使其对金属、木材等各种物质具有突出得粘附力属、木材等各种物质具有突出得粘附力,称称“万能胶万能胶”;n 收缩率低收缩率低:固化过程为加成反应固化过程为加成反应,没有水或其她挥发性产没有水或其她挥发性产物放出物放出,收缩率收缩率2%2%,比比PF、UP低低;n 力学性能力学性能:因含大量极性基团因含大量极性基团,固化后结构紧密固化后结构紧密,强度高、强度高、模量大模量大,力学性能优良力学性能优良,但脆性大但脆性大;n 化学稳定性化学稳定性:优良得耐酸、碱和溶剂性优良得耐酸、碱和溶剂性;n 电绝缘性电绝缘性:宽广得温度和频率范围内宽广得温度和频率范围内,具有高介电性能、具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧性。耐表面漏电、耐电弧性。环氧树脂得种类环氧树脂得种类n缩水甘油醚类缩水甘油醚类n缩水甘油酯类缩水甘油酯类n缩水甘油胺类缩水甘油胺类n线型脂肪族类线型脂肪族类n脂环族类脂环族类双酚双酚A型环氧树脂型环氧树脂由环氧氯丙烷与双酚由环氧氯丙烷与双酚A在碱性催化剂作用下反应得到在碱性催化剂作用下反应得到:M=340+284n，n=019，平均相对分子质量为，平均相对分子质量为3007000n=0，低分子量树脂，软化点，低分子量树脂，软化点50，琥珀色粘性液体，琥珀色粘性液体n=25，中分子量树脂，软化点，中分子量树脂，软化点5095，脆性固体，脆性固体n5，高分子量树脂，软化点，高分子量树脂，软化点100，脆性固体，脆性固体环氧值环氧值:每每100g环氧树脂预聚体中所含环氧基得摩尔数。环氧树脂预聚体中所含环氧基得摩尔数。tE-40表示环氧值为表示环氧值为0、40。t环氧树脂得环氧值越大环氧树脂得环氧值越大,其相对分子质量越小其相对分子质量越小,两者可相两者可相互换算互换算:例例:计算计算E-20环氧树脂得相对分子质量环氧树脂得相对分子质量M和聚合度和聚合度n？解解:环氧树脂得固化环氧树脂得固化 环氧树脂固化体系主要由环氧树脂、固化剂、稀释剂、环氧树脂固化体系主要由环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、增强剂及填充剂组成。增塑剂、增韧剂、增强剂及填充剂组成。n 多元胺类固化剂多元胺类固化剂伯胺氮原子上得氢原子与环氧基团反应伯胺氮原子上得氢原子与环氧基团反应,转变为仲胺转变为仲胺仲胺再与另一环氧基团反应生成叔胺仲胺再与另一环氧基团反应生成叔胺芳香族胺类芳香族胺类 含稳定苯环结构得伯、仲胺含稳定苯环结构得伯、仲胺,常用得就是间苯二胺和间常用得就是间苯二胺和间苯二甲胺苯二甲胺,特点就是特点就是:n反应活性较低反应活性较低,需加热下固化需加热下固化;n固化产物固化产物HDT高高,耐化学药品性、电性能、力学性能好。耐化学药品性、电性能、力学性能好。脂肪族胺类脂肪族胺类 常用得室温固化剂常用得室温固化剂,包括乙二胺、多亚乙基多胺包括乙二胺、多亚乙基多胺(二亚二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等乙基三胺、三亚乙基四胺等)、己二胺等、己二胺等,特点就是特点就是:n固化速度快固化速度快,反应时放热促进固化反应反应时放热促进固化反应;n毒性大毒性大,固化产物较脆且耐热性差。固化产物较脆且耐热性差。叔胺叔胺 多用作固化反应促进剂多用作固化反应促进剂,氮原子上电子云密度越大氮原子上电子云密度越大,促进促进效果越好效果越好,常用三乙胺、二甲基苄胺、甲基苄胺等。常用三乙胺、二甲基苄胺、甲基苄胺等。u根据伯胺与仲胺固化剂氨基上得活泼氢与环氧基得反应根据伯胺与仲胺固化剂氨基上得活泼氢与环氧基得反应,可计算固化剂用量可计算固化剂用量:100g环氧树脂固化所需胺得质量环氧树脂固化所需胺得质量(g)例例:若若100gE-40双酚双酚A型环氧树脂完全固化型环氧树脂完全固化,需要添加多少需要添加多少克乙二胺固化剂？克乙二胺固化剂？解解:M乙二胺乙二胺=60g/mol,乙二胺固化剂用量乙二胺固化剂用量(g):常用多元酸酐常用多元酸酐种类种类t邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐PA 固化温度固化温度150170;固化时间固化时间424h;耐酸性强耐酸性强,耐碱性耐碱性差差;HDT100;用于大型浇铸件和层压件。用于大型浇铸件和层压件。t顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐MA HDT120,使用过氧化物使用过氧化物HDT200;t均苯四甲酸酐均苯四甲酸酐PMDA HDT280t四氢苯酐四氢苯酐THPAt六氢苯酐六氢苯酐HHPAn酸酐类固化剂酸酐类固化剂固化反应过程固化反应过程优点优点t固化物色泽浅、机械性能、电性能、耐化学腐蚀性、耐老固化物色泽浅、机械性能、电性能、耐化学腐蚀性、耐老化性和耐热性优良化性和耐热性优良;t树脂树脂-酸酐混合物粘度低、适用期长酸酐混合物粘度低、适用期长,固化较缓慢易控固化较缓慢易控;t低挥发性低挥发性,毒性较低毒性较低;t固化收缩率和放热效应较胺类固化剂低固化收缩率和放热效应较胺类固化剂低;缺点缺点t需高温固化需高温固化,固化周期长固化周期长,可加入适当催化剂克服可加入适当催化剂克服;应用应用t多用于浇铸和增强塑料。多用于浇铸和增强塑料。2、3、1 不饱和聚酯树不饱和聚酯树脂脂 不饱和聚酯不饱和聚酯就是聚酯得一种就是聚酯得一种,英文名称英文名称Unsaturated Polyester,简称简称UP。就是由。就是由不饱和二元酸不饱和二元酸(酐酐)、饱和二元酸饱和二元酸(酐酐)与多元醇缩聚而成得线形高分子化合物。其结构式为与多元醇缩聚而成得线形高分子化合物。其结构式为:G和和R分别代表二元醇和饱和二元酸中得亚烷基或芳基。分别代表二元醇和饱和二元酸中得亚烷基或芳基。不饱和聚酯不饱和聚酯得合成原料得合成原料n二元酸二元酸a、不饱和二元酸不饱和二元酸:提供不饱和双键提供不饱和双键顺丁烯二酸酐顺丁烯二酸酐:熔点低熔点低,反应时缩水量少反应时缩水量少,价廉价廉。反反丁烯二酸丁烯二酸:固化速率快、固化程度较高。固化速率快、固化程度较高。b、饱和二元酸饱和二元酸:调节双键密度调节双键密度,增加树脂韧性增加树脂韧性,降低结晶倾向降低结晶倾向邻苯二甲酸酐邻苯二甲酸酐间苯二甲酸间苯二甲酸对苯二甲酸对苯二甲酸c、不饱和酸与饱和酸得比例不饱和酸与饱和酸得比例:比例增加比例增加,粘度、凝胶时间和折粘度、凝胶时间和折射率下降射率下降,而交联度增大而交联度增大,固化产物得耐热性、耐溶剂、耐腐蚀固化产物得耐热性、耐溶剂、耐腐蚀性提高。性提高。n二元醇二元醇1,2-丙二醇丙二醇:具有不对称甲基具有不对称甲基,结晶倾向小结晶倾向小,与苯乙烯有良好得相容与苯乙烯有良好得相容性性,固化物物理化学性能良好固化物物理化学性能良好。一缩二乙二醇一缩二乙二醇:使使UP基本不结晶并增加柔性基本不结晶并增加柔性,但使固化物耐水性降但使固化物耐水性降低。低。n交联单体交联单体 与不饱和聚酯得不饱和双键共聚与不饱和聚酯得不饱和双键共聚,使之交联。要求高沸点、使之交联。要求高沸点、低粘度低粘度,能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等呈均匀溶液能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等呈均匀溶液,无无毒、反应活性大、共聚能在室温或较低温度进行。毒、反应活性大、共聚能在室温或较低温度进行。苯乙烯苯乙烯:粘度低、与树脂相容性好、双键活性大粘度低、与树脂相容性好、双键活性大;易挥发易挥发 、有毒。、有毒。乙烯基甲苯乙烯基甲苯:挥发性、毒性、固化时收缩率较苯乙烯低挥发性、毒性、固化时收缩率较苯乙烯低,产物柔韧产物柔韧性较好性较好二乙烯基苯二乙烯基苯:比苯乙烯活性大比苯乙烯活性大,固化物交联密度高固化物交联密度高n二酚基丙烷型二酚基丙烷型n端双键端双键型型先合成端羟基得饱和或不饱和聚酯先合成端羟基得饱和或不饱和聚酯,然后加入丙烯酸继续酯化然后加入丙烯酸继续酯化,即得丙烯酸化聚酯。由于双键位于两端即得丙烯酸化聚酯。由于双键位于两端,其性能比位于链中其性能比位于链中无规分布得有所提高。无规分布得有所提高。n热塑性树脂改性型热塑性树脂改性型其她类型其她类型不饱和聚酯不饱和聚酯2、4、4 聚氨酯聚氨酯 聚氨酯聚氨酯就是指就是指主链上含有主链上含有氨基甲酸酯基团氨基甲酸酯基团(-NHCOO-)基团得聚基团得聚合合物物,全全称为聚氨基甲酸酯称为聚氨基甲酸酯,英文名称英文名称Polyurethane,简称简称PU。于。于1937年由德国科学家首先研制成功年由德国科学家首先研制成功,1939年开始年开始工业化生产。工业化生产。聚氨酯按聚氨酯按结构结构可分为可分为线型线型得热塑性得热塑性聚氨酯聚氨酯和和体型体型得热固得热固性性聚氨酯聚氨酯。前者。前者用作热塑性弹性体和合成纤维用作热塑性弹性体和合成纤维,而而后者后者广泛广泛地应用于泡沫塑料、涂料、胶粘剂及橡胶制品等。地应用于泡沫塑料、涂料、胶粘剂及橡胶制品等。