第2章-5-热固性塑料

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1、 高分子材料 -热固性塑料 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 李晓萌李晓萌热固性树脂热固性树脂/塑料塑料：受热熔化成型的同时发生固化发应，使：受热熔化成型的同时发生固化发应，使可流动的线型或支化型分子转变成三维立体网状结构，再受可流动的线型或支化型分子转变成三维立体网状结构，再受热不能熔融，也不在溶剂中溶解的树脂热不能熔融，也不在溶剂中溶解的树脂/塑料。塑料。热固性塑料一旦固化，改变形状只能靠切、削等二次加工。热固性塑料一旦固化，改变形状只能靠切、削等二次加工。2.4 热固性树脂热固性树脂交联前，分子链上有两个以上可参加反应的基团；交联后，交联前，分子链上有两个以上可参加反应的基团；交联后

2、，分子间相互交叉连接，成为三维网状结构。分子间相互交叉连接，成为三维网状结构。使用温度比热塑性塑料高，高温下分子链不产生相对流动。使用温度比热塑性塑料高，高温下分子链不产生相对流动。蠕变性小，形状稳定、绝缘性好、物理力学性能和老化性能蠕变性小，形状稳定、绝缘性好、物理力学性能和老化性能均优于热塑性塑料。均优于热塑性塑料。 凡是酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得的树脂统凡是酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应制得的树脂统称酚醛树脂，英文名称称酚醛树脂，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

3、物有甲醛、乙醛、糠醛。常见醛类化合物有甲醛、乙醛、糠醛。 最重要的酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚产物，英文名称最重要的酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚产物，英文名称Phenol-Formaldehyde，简称，简称PF，是最早（，是最早（1909年）实现年）实现工业化的树脂品种。工业化的树脂品种。 通过控制原料苯酚和甲醛的物质的量比及体系通过控制原料苯酚和甲醛的物质的量比及体系pH值，可值，可合成两种性质不同的酚醛树脂：合成两种性质不同的酚醛树脂：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 酚醛树脂酚醛树脂v 热塑性酚醛树脂的合成热塑性酚醛树脂的合成 酸性条件酸性条件(pH

4、7) 下，甲醛与苯酚摩尔比小于下，甲醛与苯酚摩尔比小于1(0.8)时缩时缩聚而成的一种线性树脂，可溶、可熔，分子内不含羟甲基。聚而成的一种线性树脂，可溶、可熔，分子内不含羟甲基。酚醛树脂的合成酚醛树脂的合成 其聚合度与苯酚用量有关，一般为其聚合度与苯酚用量有关，一般为4 12。因分子内不含。因分子内不含羟甲基，受热时只能熔融，不会自行交联。羟甲基，受热时只能熔融，不会自行交联。 依依pH值大小，可得两种分子结构热塑性酚醛树脂：值大小，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

5、化时放热量大，而导热系数低。固化速度比氨基树脂慢，固化时放热量大，而导热系数低。大型厚壁制件内部易过热，导致固化不均。大型厚壁制件内部易过热，导致固化不均。酚醛树脂的成型加工酚醛树脂的成型加工2.4.2 氨基树脂氨基树脂 含有氨基或酰胺基团的化合物与醛类化合物缩聚反应制得含有氨基或酰胺基团的化合物与醛类化合物缩聚反应制得的树脂统称氨基树脂，英文名称的树脂统称氨基树脂，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

6、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。 脲甲醛树脂脲甲醛树脂UF 由脲由脲(尿素尿素)与甲醛缩聚合成的氨基树脂，经加成和缩聚与甲醛缩聚合成的氨基树脂，经加成和缩聚两步得到线形或带支链的预聚物，加热或加入草酸、苯甲两步得到线形或带支链的预聚物，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、泡沫塑酸等固化剂交联成型。可用作模塑料、层压塑料、泡沫塑料，还大量用作粘合剂、织物处理剂、涂料等。料，还大量用作粘合剂、织物处理剂、涂料等。 v透明，表面粗糙度低，易着色，固化后无毒、无臭、

7、无味；透明，表面粗糙度低，易着色，固化后无毒、无臭、无味； v表面硬度高，耐刮伤，俗称表面硬度高，耐刮伤，俗称电玉电玉； v耐热性较差，长期使用温度耐热性较差，长期使用温度70 ；v 耐弱酸弱碱及油脂等介质，易吸水，吸湿后制品会发生变形耐弱酸弱碱及油脂等介质，易吸水，吸湿后制品会发生变形及裂纹；及裂纹；v 耐电弧，耐燃。耐电弧，耐燃。 模塑料主要用于色泽鲜艳的日用品、装饰品及电器零件，模塑料主要用于色泽鲜艳的日用品、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)与甲醛缩聚合成的氨

8、基树脂，又称与甲醛缩聚合成的氨基树脂，又称密胺密胺树脂。树脂。 由于分子结构中具有三氮杂环结构，并有多个可进行交联由于分子结构中具有三氮杂环结构，并有多个可进行交联的活性基团，因此其固化产物的耐热性、耐湿性及力学性能的活性基团，因此其固化产物的耐热性、耐湿性及力学性能均优于均优于UF。v表面硬度高，耐污染，色浅，可自由着色，广泛用于餐具、表面硬度高，耐污染，色浅，可自由着色，广泛用于餐具、医疗器械；医疗器械；v可在沸水中长期使用，短期使用温度可达可在沸水中长期使用，短期使用温度可达150200 ；v介电性能良好，耐电弧性突出。介电性能良好，耐电弧性突出。 2.4.3 环氧树脂环氧树脂 分子中含

9、有两个或以上环氧基团的线形高分子化合物，分子中含有两个或以上环氧基团的线形高分子化合物，其相对分子质量一般不高。经与多种类型的固化剂发生交联其相对分子质量一般不高。经与多种类型的固化剂发生交联反应制得具有不溶不熔性质的三维网状聚合物，英文名称为反应制得具有不溶不熔性质的三维网状聚合物，英文名称为Epoxy resin，简称，简称EP。 环氧树脂产量大、品种多，具有一系列优异性能，可用环氧树脂产量大、品种多，具有一系列优异性能，可用作胶黏剂、涂料、纤维增强树脂基复合材料基体，广泛应用作胶黏剂、涂料、纤维增强树脂基复合材料基体，广泛应用于机械、电机、化工、航空航天、汽车、建筑等领域。于机械、电机、

10、化工、航空航天、汽车、建筑等领域。 环氧树脂的特性环氧树脂的特性n 具有多样化的形式：从极低粘度的液态到高熔点固体；具有多样化的形式：从极低粘度的液态到高熔点固体；n 粘附力强：极性羟基、醚键和环氧基团的存在，使其对粘附力强：极性羟基、醚键和环氧基团的存在，使其对金属、木材等各种物质具有突出的粘附力，称金属、木材等各种物质具有突出的粘附力，称“万能胶万能胶”；n 收缩率低：固化过程为加成反应，没有水或其它挥发性收缩率低：固化过程为加成反应，没有水或其它挥发性产物放出，收缩率产物放出，收缩率2%2%，比比PF、UP低；低；n 力学性能：因含大量极性基团，固化后结构紧密，强度力学性能：因含大量极性

11、基团，固化后结构紧密，强度高、模量大，力学性能优良，但脆性大；高、模量大，力学性能优良，但脆性大；n 化学稳定性：优良的耐酸、碱和溶剂性；化学稳定性：优良的耐酸、碱和溶剂性；n 电绝缘性：宽广的温度和频率范围内，具有高介电性能、电绝缘性：宽广的温度和频率范围内，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。环氧树脂的种类环氧树脂的种类n缩水甘油醚类缩水甘油醚类RO CH2CHCH2On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RCOCH2CHCH2ORN CH2CHCH2ORn线型脂肪族类线型脂肪族类HCCHRCHCH2ORORn脂环族类脂环族类CHCHCHCHOOR双酚