第二章之不饱和聚酯

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1、1/43下午6时15分 本章的重点本章的重点： 聚合物基体聚合物基体( (热固性树脂（包括不饱和聚酯树脂、环热固性树脂（包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等）和热塑性树脂）。氧树脂、酚醛树脂等）和热塑性树脂）。本章的主要内容本章的主要内容: :第二章第二章 基体材料基体材料 化学化工学院高分子材料科学与工程系化学化工学院高分子材料科学与工程系 复合材料概论复合材料概论1、聚合物、聚合物(包括热固性树脂和热塑性树脂包括热固性树脂和热塑性树脂)基体基体2、金属和陶瓷基体、金属和陶瓷基体2/43下午6时15分 不饱和聚酯不饱和聚酯是不饱和二元羧酸是不饱和二元羧酸(或酸酐或酸酐)和饱和二元羧酸或酸

2、酐和饱和二元羧酸或酸酐)组成的混合酸，与多元醇缩聚而成的，具有组成的混合酸，与多元醇缩聚而成的，具有酯键和不饱和双键的线酯键和不饱和双键的线型高分子化合物型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是在。通常，聚酯化缩聚反应是在190-220进行，直至进行，直至达到预期的酸值达到预期的酸值(或粘度或粘度)。在聚酯化缩聚反应结束后、趁热加入一。在聚酯化缩聚反应结束后、趁热加入一定量的定量的乙烯基单体乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。饱和聚酯树脂。 不饱和聚酯不饱和聚酯+交联单体不饱和聚酯树脂。交联单体不饱和聚酯树脂。第一节第一节

3、不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂化学化工学院高分子材料科学与工程系化学化工学院高分子材料科学与工程系 复合材料概论复合材料概论一、概述一、概述第二章第二章 基体材料基体材料 3/43下午6时15分 酸值酸值是表征树脂中含有的末反应的羧基量大小的性是表征树脂中含有的末反应的羧基量大小的性能指标，常用每克树脂所消耗的能指标，常用每克树脂所消耗的KOH毫克数来表示，它毫克数来表示，它反映缩聚反应程度的大小，且与粘度有关。酸值小，反反映缩聚反应程度的大小，且与粘度有关。酸值小，反应程度高，粘度高。随反应进行，分子链不断增长，终应程度高，粘度高。随反应进行，分子链不断增长，终端羧基量减少，酸值下降。端羧基量

4、减少，酸值下降。 除了滴定酸值以外，还需测定树脂的羟基数即除了滴定酸值以外，还需测定树脂的羟基数即羟值羟值。在采用等摩尔比的酸和醇时，理论上终端的羧基和羟基在采用等摩尔比的酸和醇时，理论上终端的羧基和羟基应相等，酸值和羟基数也相等，但实际加入的醇是过量应相等，酸值和羟基数也相等，但实际加入的醇是过量的，且反应过程中有损失的，且反应过程中有损失(醇挥发，苯酐可能升华等醇挥发，苯酐可能升华等)，使，使两者不等。有时为严格检查反应进行程度，就需再进行两者不等。有时为严格检查反应进行程度，就需再进行羟基数的测定。羟基数的测定。 第二章第二章 基体材料基体材料 第一节第一节 不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂

5、4/43下午6时15分 不饱和聚酯树脂的相对密度在不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11-1.20左右，固化时体积收缩率左右，固化时体积收缩率较大，固化树脂的一些物理性质如下。较大，固化树脂的一些物理性质如下。 耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50-60，一些耐热性好的树脂则可达一些耐热性好的树脂则可达120。 力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度，见表度，见表2-1。 性性 能能数数 值值拉伸强度拉伸强度/MPa拉伸弹性模量拉伸弹性模量MPa伸长率伸长率压缩强度压

6、缩强度/MPa弯曲强度弯曲强度/MPa42-71(2.1-4.5) 1031.392-19060-120表表-通用刚性不饱和树脂的力学性能通用刚性不饱和树脂的力学性能1 1物理性质物理性质 化学化工学院高分子材料科学与工程系化学化工学院高分子材料科学与工程系 复合材料概论复合材料概论5/43下午6时15分 耐化学腐蚀性能。耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶耐化学腐蚀性能。耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何形树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何形状的不同状的不同，可以有很大的差异。，可以有很大的差异。 介电性能。介电

7、性能良好，见表介电性能。介电性能良好，见表2-2。性性 能能数数 据据体积电阻体积电阻/.cm击穿电压击穿电压/Kv.mm-1介电常数介电常数60Hz功率因数功率因数60Hz耐电弧性耐电弧性/s101415-203.0-4.40.003125表表2-2通用刚性不饱和树脂的电学性能通用刚性不饱和树脂的电学性能第二章第二章 基体材料基体材料 第一节第一节 不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂6/43下午6时15分 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有上具有聚酯链键和不饱和双键聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有，而在

8、大分子链两端各带有羧基和羟基羧基和羟基。 主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。 主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。 在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形

9、成了共振稳定的羧酸根阴离子，性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。2 2化学性质化学性质 化学化工学院高分子材料科学与工程系化学化工学院高分子材料科学与工程系 复合材料概论复合材料概论7/43下午6时15分COOH +MgOCOOMgOHCOOH+COOMgOHCOOMgOOC+ H2O 聚酯链末端上的聚酯链末端上的羧基羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物可以和碱土金属氧化物或氢氧化物例如例如MgO，CaO，Ca(OH)2等等反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终使反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终使

10、树脂很快稠化，形成凝胶状物，因此将这些物质称为增粘剂。树脂很快稠化，形成凝胶状物，因此将这些物质称为增粘剂。第二章第二章 基体材料基体材料 第一节第一节 不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂8/43下午6时15分 不饱和聚酯是由饱和的和不饱和的二元羧酸或酸酐与多元醇经缩不饱和聚酯是由饱和的和不饱和的二元羧酸或酸酐与多元醇经缩聚反应合成的，具有聚酯链键和不饱和双键的线型高分子化合物，它聚反应合成的，具有聚酯链键和不饱和双键的线型高分子化合物，它的合成过程完全遵循线型缩聚反应的历程。的合成过程完全遵循线型缩聚反应的历程。 1.1.不饱和聚酯的合成原理不饱和聚酯的合成原理 HOHROHR+nHOOCCRCO

11、OHHOOCOORO+(2n-1)H2O 二元酸与二元醇进行缩聚反应：二元酸与二元醇进行缩聚反应：化学化工学院高分子材料科学与工程系化学化工学院高分子材料科学与工程系 复合材料概论复合材料概论二、不饱和聚酯树脂的合成二、不饱和聚酯树脂的合成9/43下午6时15分HOOHROO+ROCCOHO ROHCRCOO 酸酐与二元醇进行缩聚反应：首先进行酸酐的开环加成反应，形酸酐与二元醇进行缩聚反应：首先进行酸酐的开环加成反应，形成羟基酸：成羟基酸：第二章第二章 基体材料基体材料 第一节第一节 不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂10/43下午6时15分或或羟羟基酸与二元醇进行缩聚反应基酸与二元醇进行缩聚反应：