2.2聚合物基体解析

n
CH3 C CH3 CH2 CH CH2 O
CH3 HO C CH3 OH
+
CH2 O
CH CH2Cl
碱
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环氧树脂中固有的极性羟基 环氧树脂与固化剂的反 和醚键的存在，使其对各种 应中没有水或其他挥发 物质具有突出的粘附力 性副产物产生。 1. 粘结力强； 2. 固化收缩小，固化体积收缩率 1%~4%，制品尺寸稳定性好； 3. 电绝缘性、耐化学腐蚀性能(特别 是耐碱性)好； 4. 固化物机械强度高； 5. 树脂保存期长，可制成B阶树脂， 有良好制造预浸渍制品的特性。 树脂是半热塑性的，其特点是在室 温下呈硬而脆可部分溶于丙酮。
棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状 。
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特点及应用
加热即可固化，有无固化剂都 可。 固化时有小分子析出，体积收缩率大
粘附性差、脆性大、机械强度小于环氧，但价格便宜。 酚醛树脂的含碳量高，可在1000度以上瞬时
使用，因此用它制造耐烧蚀材料，做宇宙飞
行器载入大气的防护制件。 应用领域：生产压塑粉、层压塑料；制造清 漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰 品；制造隔音、隔热材料等。 常见的高压电 插座、家具塑料把手等等
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绝缘板
涡轮涂层-耐烧蚀
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2.4.3 热塑性树脂基体
概述 热塑性聚合物：是指具有线型或支链型结构的有
机高分子化合物。这类聚合物可以反复受热软化(或
熔化)，而冷却后变硬。 常用的热塑性树脂：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯
乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。
典型的热塑性聚合物：聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜。
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ห้องสมุดไป่ตู้
现代生活中的高分子材料－橡胶
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现代生活中的高分子材料－橡胶
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现代生活中的高分子材料－纤维
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生物材料
人造心脏
人工心脏瓣膜
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生物材料
人工肾
人造关节
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高分子材料的应用
高分子材料遍及各行各业，各个领域：包装、农林牧渔、建筑、电
子电气，交通运输、家庭日用、机械、化工、纺织、医疗卫生、玩具、
CH2 O
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CH
环氧树脂的性能及特点：
在树脂基复合材料中，用量仅次于不饱和树脂。其 综合性能明显优于不饱和树脂。在受力构件、耐碱、电性 能要求较高的场合一般使用环氧树脂。 主要类型: (1) “双酚A型环氧树脂”、又称“E”型环氧树 脂 (2) “脂环族环氧树脂” 环氧树脂俗称万能胶。
CH3 CH2 O CH CH2 O C CH3 O CH2 CH CH2 OH O
1.2.热塑性树脂特点： 优点：
具有高断裂韧性(高断裂应变和高冲击强度)，这使得FRP具有更高 的损伤容限。 预浸料不需冷藏且贮存期无限、成型周期短、可再成型、易于修
补、废品及边角料可再生利用等优点。
缺点：
工艺性差。(熔体或溶液粘度很高，纤维浸渍困难，预浸料制
备及制品成型需要在高温高压下进行)
聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料，因耐热性、抗蠕变性或耐
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不饱和聚酯树脂性能特点：
1.工艺性能优良。这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化，
常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢制品。
2.固化后树脂综合性能好。 3. 价格低廉。
4.缺点是固化时收缩率较大，成型时气味和毒性大，综合性能低。
主要是GF增强，用于民用和生活用品。
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性能特点
有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损 性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一 定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料 填充增强改性，提高性能和扩大应用范围 。
它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固态预聚 体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不熔的 三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。
热塑性基体: 如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚
醚醚酮等，它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶
可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。
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2.4.1聚合物基体的种类、组分和作用
失树加阻 等脂入聚 的量剂 体，、 积环引 ，境发 交温剂 联度和 剂和促 蒸湿进 发度剂 损，的
胶凝阶段
对成型工艺起决定性作用，是固化过程最重要的阶段。
硬化阶段
室温下，这段时间可能要几天至几星期。 完全固化阶段 完全固化通常是在室温下进行，并可用 后处理的方法来加速，如在80 ℃保温3 小时
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分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化 合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。 分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征， 环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由 于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型 的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状 结构的高聚物。
2.4聚合物基体
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聚合物定义
聚合物-Polymer：具有非常大的分子量的化合物(高分子),
分子间由结构单元、或单体经由共价键连接在一起。一般相对
分子量高于10000。
Polymer-源于希腊字，polys-多；meros-小的单位(part)。 很多小单位连结在一起的这种特别的分子，我们 称之为聚合物。
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2.4.3 热塑性树脂基体
(1) 聚酰胺(PA)
发展概况： 是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实 现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代
金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。
种类
聚酰胺主链上含有许多重复的酰胺基，用作塑料时称尼龙，用 作合成纤维时我们称为锦纶，目前聚酰胺品种多达几十种，其 中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的应用最广泛。
应用领域：胶黏剂、涂料、建筑、航空 航天复合材料等。
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涂料 高尔夫球杆
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酚醛树脂随酚类和醛类配比用量不同和使用的催化
剂不同所得到的酚醛树脂分热固性和热塑性两大类。
在国内，作为纤维增强塑料基体用的酚醛树脂大多 采用热固性树脂。 酚醛树脂也叫电木，又称电木粉。原为无色或黄褐色
透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、
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2.4.3热固性树脂基体
1.概述
复连 合续 材纤 料维 增 强 树 脂 基
不饱和聚酯树脂
GF增强塑料
酚醛树脂
环氧树脂
耐腐蚀性或先进复合材料基体
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2.4.2热固性树脂基体
1.1热固性树脂基本性能：
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聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯。
O C O
饱和聚酯：没有非芳族的不饱和键
不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸 酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不 饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。 不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定 量的乙烯基单体，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。具有线型结构、可溶、分子量不高且主 链上同时具有重复酯键及不饱和双键。
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高分子材料的种类 复合材料 基体
塑料 以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂 和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。 纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100 倍。 具有可逆形变的高弹性材料。 涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和 保护作用的聚合物材料 能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在 一起的聚合物材料 具有特殊功能与用途但用量不大的精细 高分子材料
文教办公、家具等等。

农用塑料：①薄膜 ②灌溉用管 建筑工业：①给排水管PVC、HDPE ②塑料门窗 ③涂料油漆 ④复合地板、家具人造木材、地板 ⑤PVC天花板

包装工业：①塑料薄膜：PE、PP、PS、PET、PA等 ②中空容器：PET、、PE、PP等 ③泡沫塑料：PE、PU等

汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等
药品性等方面问题而使应用受到限制。
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2.4.1聚合物基体的种类、组分和作用
2. 聚合物基体的组分：
固化剂 增韧剂
聚合物 促进剂
稀释剂
改进工艺、降低成本、提高性能、扩大应用范围。
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2.4.1聚合物基体的种类、组分和作用
3. 聚合物基体的作用：
①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维间传递载荷， 并使载荷均衡； ②基体决定复合材料的很多性能。如复合材料的高温使用性
管道
储罐
格栅
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(2)交联剂、引发剂和促进剂
(a) 交联剂
酯乙甲苯 等烯酯乙 基、烯 甲邻， 苯苯其 、二它 三甲还 聚酸有 氰二甲 酸丙基 三烯丙 丙酯烯 、
不饱和双键
加热
体型结构
脆
无实用价值
共聚合 溶于烯类单体
体型结构产物
性能改善
既是溶剂，又是交联剂 ：选择和用量直接影响着树脂的工艺性能 以及固化物的性能。
1909年贝克兰发明 酚醛树脂
5
纤维的发展
•1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶液，制 得第一根人造纤维； •1883年，法国人de Chardonnet把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶 液，得到人造丝；
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现代生活中的高分子材料－塑料
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现代生活中的高分子材料－塑料
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现代生活中的高分子材料－特种塑料
能(耐热性)、强度、疲劳性能、断裂韧性、剪切性能、耐介
质性能(如耐水、耐化学品性能)等； ③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等； ④基体保护纤维免受各种损伤。
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2.4.1聚合物基体的种类、组分和作用
4.聚合物基体的选择：
对聚合物基体的选择应遵循下列原则：