《聚合物复合材料》课件

聚合物复合材料石光教授、王玉海老师华南师范大学化学与环境学院材料科学研究所1安全ppt教材及参考书黄丽陈晓红宋怀河聚合物复合材料中国轻工出版社2006.9(教材）周曦亚复合材料化学工业出版社2005.12安全ppt第一章绪论1.1复合材料的发展史天然复合材料：木材，骨骼、竹子、肌肉、贝壳及其它组织。例如木材:细胞壁主要是由纤维素、半纤维素和木质素三种成分构成木材的微纤丝A.微纤丝B.结晶区C.非结晶区电子显微镜下木材管胞壁的分层结构模式ML.胞间层；P.初生壁；S1.次生壁外层3安全ppt1.1复合材料的发展史例如骨骼：由30%的有机质和70%无机质所组成，而70%的无机质当中磷酸钙占了95%。简单说，钙质约占骨骼的65%-70%，是骨的主要成分。密质骨基体中细小致密的纳米羟基磷灰石4安全ppt第一章绪论复合材料的优点：取长补短、协同增效、特殊功能。以天然材料为原料的复合材料：天然纤维与黏土、天然树脂虫胶与天然纤维、砂石水泥与钢筋等。1.1复合材料的发展史5安全ppt第一章绪论聚合物与天然纤维：20世纪初，酚醛树脂与木屑、纸张、麻布等。聚合物与玻璃纤维：20世纪40年代，玻璃钢——现代复合材料发展的标志。1.1复合材料的发展史玻璃钢冷却塔电木板6安全ppt1.1复合材料的发展史复合材料作为航空航天领域的发动机壳体材料

金属材料是最早应用的固体火箭发动机壳体材料，其中主要是低合金钢.其优点是成本低、工艺成熟、便于大批量生产,特别是后来在断裂韧性方面有了重大突破,因此即便新型复合材料发展迅速,但在质量比要求不十分苛刻的发动机上仍大量使用。7安全ppt1.1复合材料的发展史利用纤维缠绕工艺制造固体发动机壳体,是近代复合材料发展史上的一个重要里程碑,但玻璃钢比强度仍不是很高,弹性模量也偏低,继后已逐渐为芳纶及碳纤维复合材料取代。8安全ppt1.1复合材料的发展史芳纶是芳族有机纤维的总称,最早问世的是美国的凯夫拉-49,属于全对位的聚芳酰胺纤维。它的强度是铝的2倍,而密度仅为其1/2,弹性模量是E玻璃纤维的2倍。因此自70年代问世后立即用于美国MX、“潘兴-2”等战略战术导弹和各种航天用固体发动机,一度居于统治地位。

前苏联也开发了多个芳纶品种,如CBM、APMOC性能优于美国。APMOC纤维强度比凯夫拉高38%,模量高20%,纤维强度转化率己达到75％以上，是目前实际使用中性能最高的芳纶纤维,达到美国第三代碳纤维水平,已用于前苏联SS-24,SS-25等洲际导弹。据报道近年来又有新的发展,强度已达到6.9GPa,模量接近200GPa。9安全ppt1.1复合材料的发展史80年代中期以来，碳纤维开发迅猛发展,性能水平大幅度提高,抗拉强度由初期的2.5GPa提高到目前的7.0GPa,并且有了优良的表面处理剂和树脂基体的配合，强度转化率提高到85~95,碳纤维的应用使壳体强度和刚度大为改观,而大规模生产又使碳纤维价格有了较大幅度的下降，因此当前先进固体发动机均优先选用碳纤维复合材料壳体。固体发动机壳体使用的大都是高强中模碳纤维。根据键能和键密度计算得出的单晶石墨理论强度高达15OGPa,因此碳纤维进一步开发的潜力是巨大的,它将是本世纪初固体发动机壳体的主要材料。10安全ppt1.1复合材料的发展史与液体火箭结构类似，差别在于固体火箭的箭体同时又是发动机的壳体燃料用的高压容器、直升机旋翼桨叶。随着新型增强体及基体的应用，复合材料的发展进入了新的阶段。复合材料不仅应用于一般的航空结构件，更可用作承力结构件。航天航空飞行器注重结构重量，要求高的比强度、比模量的复合材料。11安全ppt1.1复合材料的发展史各种材料的力学性能材料名称相对密度/(g/cm3)拉伸强度/×104（kg/cm2)弹性模量/×106（kg/cm2)比强度/×107cm比模量/×109cm钢7.81.032.10.130.27铝2.80.470.750.170.26钛4.50.961.140.310.25玻璃纤维复合材料2.01.060.40.530.20碳纤维Ⅱ/环氧树脂1.451.51.41.030.97碳纤维Ⅰ/环氧树脂1.61.072.40.671.5芳纶纤维/环氧树脂1.41.40.81.00.57硼纤维/环氧树脂2.11.382.10.661.0硼纤维/铝2.651.02.00.381.7512安全ppt1.1复合材料的发展史对复合材料的性能要求：经典的碳纤维增强复合材料，要求质量轻、强度高、力学性能好。复合材料的使用不仅限于增强力学性能，而是将按照对产品所提出的用途要求，通过复合设计使物料在电绝缘性、化学稳定性、热性能等方面与力学性能一样达到综合性能的提高。此外，生产成本及工艺也很重要。复合材料的应用领域越来越宽：航空、航天，建筑，机械，交通，能源，化工，电子，体育器材及医疗器材。金属基、陶瓷基、陶瓷－金属基复合材料的开发。13安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类定义：把两种以上宏观上不同的材料，合理地进行复合而制得的一种材料，目的是通过复合来提高单一材料所不能发挥的各种特性。特点：基体——连续相，起连接作用并传递应力；增强相－－分散相，起承受应力和显示功能的作用；最终以复合的固相材料出现，通过复合使各组分性能互补，获得原组分不具备的许多优良性能。14安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类命名：根据物质的组成、结构和特性的相互关系来确定名称，在一定程度上反映事物的特征。命名原则：根据增强材料与基体材料的名称命名，增强材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面，再加上复合材料。如：碳纤维环氧树脂复合材料；或简写：碳/环氧复合材料，或强调某一组成：碳纤维复合材料，环氧树脂复合材料等。15安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类复合材料的分类：按增强材料的形态分类：1、纤维状复合材料：增强材料以纤维状态分散于基体中，有连续纤维复合及短纤维或晶须状复合两类。2、粒状或碎片状复合材料：增强相是粒状、碎片状材料及其他不规则性状分散于基体中。3、织物状复合材料：增强相可以是无纬布、二维织物或多维织物与基体复合。4、无纺织物（纸、毡、无纺布）复合材料。16安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类按增强纤维种类分类1、无机纤维（玻璃纤维、碳纤维及其他陶瓷纤维、矿物纤维）复合材料。2、有机纤维（芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚脂纤维、高强度聚烯烃纤维等）复合材料。3、金属纤维（钨丝、不锈钢丝等）复合材料。4、陶瓷纤维（氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等）复合材料。5、其他，如各种天然织物纤维等。混杂纤维复合材料等。17安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类按基体材料分类：1、聚合物基复合材料：以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶）维基体制成的复合材料。2、金属基复合材料：以金属为基体制成的复合材料，如钢基复合材料，铝基复合材料，钛基复合材料等。3、陶瓷基复合材料：以陶瓷材料（包括玻璃及水泥）为基体制成的复合材料。4、碳基复合材料：用易于在高温下烧制成碳制材料的物质为基体，和沥青纤维等复合的材料。18安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类按材料的作用分类1、结构复合材料：用于制造受力构件的复合材料。2、功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼、导电、导磁、摩擦、屏蔽等）的复合材料。纤维增强复合材料在复合材料中用的最多、最广。19安全ppt1.2复合材料的定义、命名及分类各种组合而的到的复合材料及应用增强纤维基体应用金属纤维：钢、硼、晶须等有机纤维：人造纤维、尼龙、芳纶等无机纤维：玻璃、碳、碳化硅等水泥金属树脂橡胶建筑轮胎、传送带耐高温、高刚性、尺寸稳定性领域太多20安全ppt1.3复合材料的特征比强度和比模量：高。比强度高的材料能承受高的应力，比模量高的材料轻且刚性大。抗疲劳性能：好。疲劳是材料在循环应力作用下的性能。主要由于缺陷少的碳纤维的抗疲劳性好，基体材料的塑性好。一般金属材料的疲劳强度极限是其抗张强度的30％～50％，碳纤复合材料则为70％～80％。破坏前有明显前兆。21安全ppt1.3复合材料的特征减震性能：强。构件的自振频率与其结构有关，又与弹性模量的平方根成正比，自振频率高，不宜产生共振现象；大量基体与纤维间的界面对振动有反射和吸收作用，振动阻尼性强，激起振动也能快速衰减。过载安全性：好。高温性能：好。增强材料的耐高温性能好。具有可设计性：各向异性，通过改变纤维基体种类，体积含量，纤维排列方向，铺层次序等就可以满足对复合材料结构与性能的各种设计要求。22安全ppt1.4对高性能复合材料的期望及开发现状1、对高性能复合材料的期望对通过更高性能的纤维获得高比强度、高比刚度复合材料的要求。单向增强复合材料：纤维方向、垂直纤维方向的剪切强度都依赖于纤维刚性的增大而提高。高比强度、比刚度23安全ppt纤维种类熔点/℃密度/(g/cm3)拉伸强度/Gpa弹性强度/GpaE玻璃纤维7002.553.674S玻璃纤维8402.504.684碳纤维（高强）36501.753.0240碳纤维（高模）36501.902.5450氮化硼纤维29801.901.490碳化硅纤维29602.553.0200增强用纤维的性能24安全ppt1.4对高性能复合材料的期望及开发现状对提高高温特性、耐热性的要求树脂基体的耐高温性能较差，对改进成型方法和成型技术的要求2、高性能复合材料的开发现状开发新的高性能增强纤维开发高性能纤维增强的成型方法和技术开发以混杂带来的高性能化25安全ppt第二章基体材料26安全ppt2.1概述复合材料是由增强材料和基体材料通过一定的成型工艺，经过一定的物理和化学变化过程，复合而成的具有特定性状的整体材料。基体材料的作用：使增强材料粘结成为一个整体，向增强材料传递载荷（以剪切力的形式），保护增强材料免受外界环境作用和物理损伤。基体材料对复合材料性能的影响：拉伸性能，压缩性能，剪切性能，耐热性能，耐腐蚀性能、耐湿性能等。27安全ppt2.1概述对基体材料性能的要求：与增强材料间的粘接性：通过羰基、羧基、羟基及其他极性基团与增强材料间形成化学键或范德华作用形成完整界面。弹性模量、断裂伸长率与纤维相匹配:基体的弹性模量对复合材料纵向拉伸、纵向压缩性能的影响，可用纵向压缩强度作为评价基体性能的指标。基体的断裂伸长率大于纤维时，断裂发生在纤维或界面处，使复合材料显示出较强的承载能力和良好的韧性。良好的工艺性能：包括各组分间的混溶性、流动性、成型性。28安全ppt2.2聚合物基体聚合物：合成树脂的种类、数量远大于天然有机高分子。随着合成工业的发展和新的聚合方法的出现，种类和数量不断增长。包括热固性树脂、热塑性树脂、橡胶。29安全ppt2.2.1热固性树脂基体1、不饱和聚酯树脂(UPR)：unsaturatedpolyesterresin,

结构特点：1、主链上含有脂键、不饱和双键。2、具有线性结构，线性不饱和聚酯。30安全ppt3、含有双键，可在加热、光照、高能辐射及引发剂作用下与交联单体进行共聚，固化成具有三维网络的体型结构。4、交联前后性能变化很大。取决于酸、醇的种类及数量。1、不饱和聚酯树脂31安全ppt32安全ppt不饱和聚酯树脂作为玻璃钢复合材料基体树脂不饱和聚酯树脂作为涂料不饱和聚酯树脂作为胶粘剂33安全ppt34安全ppt1、不饱和聚酯树脂（UPR)通常，聚酯化缩聚反应是在190~220℃进行，直至达到预期的酸值（或粘度）。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。35安全ppt不饱和聚酯树脂的物理和化学性质物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11~1.20左右，固化时体积收缩率较大，固化树脂的一些物理性质如下：(1)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120℃。(2)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。

36安全ppt不饱和聚酯树脂的物理和化学性质(3)耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。(4)介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。化学性质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聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基.37安全ppt不饱和聚酯树脂的物理和化学性质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。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。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。

38安全ppt不饱和聚酯树脂的物理和化学性质聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物[例如MgO，CaO，Ca(OH)2等]反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.1~1.0Pa·s粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pa·s以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性.39安全ppt二元酸:不饱和二元酸和饱和二元酸1、不饱和二元酸：主要品种：顺丁烯二酸酐（顺酐），熔点低，缩水量小，价廉；顺式双键向反式双键（活性更高，有利于提高固化程度）转变，转化程度与反应温度、二元醇类型、聚酯的酸值有关。反丁烯二酸：固化速率较快、固化程度较高，制品热变形温度较高。其他品种：顺丁烯二酸、氯代顺丁烯二酸、2-次甲级丁二酸等。1、不饱和聚酯树脂40安全ppt2、饱和二元酸：作用：调节双键密度，增加韧性、降低结晶倾向，改善在乙烯基类交联单体中的溶解性。主要品种：邻苯二甲酸酐（苯酐），刚性、韧性、降低结晶倾向、与苯乙烯良好的相容性。其他品种：间苯二甲酸、对苯二甲酸、六次甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸、六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸（HET）；脂肪二元酸（己二酸、癸二酸等）可提高树脂韧性。1、不饱和聚酯树脂41安全ppt1、不饱和聚酯树脂3、不饱和酸和饱和酸的比例举例说明：顺酐、苯酐、丙二醇缩聚而成的通用不饱和聚酯顺酐：苯酐＝1：1(摩尔比）；如>1，则产品凝胶时间、折射率、粘度下降，固化树脂耐热性提高，耐一般溶剂、耐腐蚀性提高；如<1，则固化产品会由于固化不良而力学性能下降。42安全ppt1、不饱和聚酯树脂二元醇二元醇为聚酯主要醇原料；一元醇用于控制分子链长；多元醇可得到高相对分子质量、高熔点的枝化聚酯。常用二元醇：1，2-丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇（固化树脂韧性增加，但醚键使耐水性降低）其他二元醇：2,2’-二甲基丙二醇、二酚基丙烷二丙二醇醚。加入少量多元醇制成具有支链的聚酯，可提高固化树脂的耐热性与硬度，但粘度增加，易于凝胶。43安全ppt1、不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂的固化1、交联剂：提供交联桥键、溶剂作用。不饱和聚酯树脂：不饱和聚酯＋烯类交联单体组成的溶液。固化树脂性能的影响因素：聚酯树脂本身结构、交联剂的种类及用量。交联剂的种类和用量直接影响树脂的工艺性能。对交联剂要求：高沸点、低粘度，能溶解树脂呈均匀溶液，能溶解引发剂、促进剂及染料；无毒，反应活性大，能与树脂共聚成均匀共聚物，共聚物反应能在较低温度下进行。44安全ppt1、不饱和聚酯树脂交联剂的品种：苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基甲苯、甲基丙烯酸甲脂、邻苯二甲酸二丙烯脂、三聚氰酸三丙烯脂。苯乙烯：粘度低、混溶性好、对引发剂促进剂溶解性好、双键活性大易共聚并生成均匀的共聚物，用量最大。沸点低、易挥发、毒性大。用量：20％~50%。45安全ppt1、不饱和聚酯树脂乙烯基甲苯：固化收缩低，沸点高，挥发性小，毒性小，产品柔韧性好。二乙烯基苯：非常活泼、室温易聚合，与等量苯乙烯并用可得到相对稳定的树脂，固化物交联密度高，硬度耐热性好，脆性大。甲基丙烯酸甲脂：固化制品透光性、耐候性好；树脂粘度小，利于提高对玻璃纤维的浸润速度；沸点低挥发性大，味臭，易自聚。邻苯二甲酸二丙烯脂：粘度大，活性低，固化产物热变形温度高，介电性好。46安全ppt1、不饱和聚酯树脂2、引发剂：能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应。自由基聚合反应机理。加入引发剂的原因：使反应可控、完全，改善工艺性能。引发剂种类：有机过氧化物类a、烷基过氧化氢类：R－O－O－H如：异丙苯过氧化氢47安全ppt1、不饱和聚酯树脂b、过氧化二烷基（二芳基）：如：过氧化叔丁基（DTBP）:过氧化二异丙苯（DCP）:主要用于高温(＞100°C)引发

DCPDTBP48安全pptc、过氧化二酰基如：过氧化二苯甲酰（BPO）：可单独用作中温引发剂，也可与叔胺一起用作室温氧化还原引发剂。

d、过酸脂：如：过苯甲酸叔丁脂（BPB）：用于高温引发

氧化特戊酸叔丁酯BPP用于50°C的中温引发。

其他：过碳酸二脂、酮过氧化物等。BPBBPO49安全ppt过氧化二碳酸酯:主要用于低温或中温(30～50°C)引发氧化二碳酸二异丙酯IPP:需要在零度以下贮存，且在室温下为半固体状，目前已较少使用;过氧化二碳酸二异丁酯IBP过氧化二碳酸二环己酯DCPD过氧化二碳酸二(对叔丁基环己酯)TBCP

50安全ppt过氧化物特性：临界温度：具有引发活性的最低温度。半衰期：温度一定，分解一半所需要的时间。评价活性大小。使用方法：安全、方便用增塑剂（邻苯二甲酸二丁脂等）将有机过氧化物调制成一定浓度的糊状物，使用时再加到树脂中。1、不饱和聚酯树脂51安全ppt常用自由基聚合引发剂的分解温度52安全ppt不饱和聚酯树脂制品成型温度不同，所需要的引发剂种类不同：①常温固化系统：手糊、喷射、注射、浇注及纤维缠绕成型工艺一般采用常温固化系统。在常温条件下稳定的有机过氧化物和促进剂组成的氧化-还原系统，如过氧化甲乙酮-环烷酸钴及过氧苯甲酰-叔胺类。②中温固化系统成型温度在50～100℃。一类由过氧化酯和二酰基过氧化物等分解温度较高的有机过氧化物和促进剂组成的氧化-还原系统，另一类是分解温度较低的过氧化物。国内目前一般采用过氧化环己酮、过氧化苯甲酰和环烷酸钴组成的固化系统，另一类系由异丙基过氧化氢、过氧化苯甲酰和特殊促进剂组成的体系。这类体系用于连续成型的波形瓦、平板、拉挤、注射、预浸渍和SMC（低温、低压）等成型工艺中。③高温固化系统成型温度在100以上，用这类引发剂必须考虑适用期、树脂体系在模具中的流动性、反应性及制品的物理-化学性能。主要是用于SMC及BMC的压制成型工艺中。53安全ppt1、不饱和聚酯树脂3.促进剂：促进剂是指聚酯树脂在固化过程中，能降低引发剂引发温度，促使有机过氧化物在室温下产生游离基的物质。

促进剂的作用：不饱和聚酯树脂用的有机过氧化物临界温度都在60℃以上，不能满足室温固化要求，只有在还原剂（或氧化剂）的存在下，有机过氧化物分解的活化能才能显著降低，这样，有机过氧化物的分解温度可在室温下分解，因此，由引发剂与促进剂组成的体系常称为引发系统。

54安全ppt促进剂的分类：（1）按其对有机过氧化物的效果分类：①对过氧化物有效的促进剂；②对氢化氧化物有效的促进剂；③对过氧化物及氢氧过化物都效的促进剂。绝大多数的促进剂具有还原性，其作用原理是促使过氧化物形成游离基，并形成反应链。（2）按引发剂促进剂体系分类：①过氧化二苯甲酰-叔胺体系；②酮过氧物环烷酸钴引发体系。（3）组合促进剂：一种促进剂与另一种促进剂组合将产生协同效应，缩短凝胶时间及固化时间。55安全ppt1、不饱和聚酯树脂促进剂的使用方法；用苯乙烯将促进剂配成较稀的溶液。注意：通过引发剂－促进剂的品种及用量选择，有效控制树脂的各项工艺性能。配胶时，引发剂和促进剂不能直接混合，以免引起爆炸。通常将引发剂加到树脂中搅拌，再加入促进剂搅拌均匀56安全ppt1、不饱和聚酯树脂4、有机过氧化物的协同效应多种有机过氧化物引发剂复合，改变树脂固化工艺，以适应自动化、机械化、连续化生产的需要。引发剂之间的配合出现的三种情况：协同增效显著，活性增加：如过氧化二辛酰和过氧化二苯甲酰，过氧化甲乙酮和过氧化二苯甲酰等。57安全ppt1、不饱和聚酯树脂协同增效较小，引发活性有一定的增加，如过氧化二苯甲酰和过氧化二异丙苯，过氧化二苯甲酰和过苯甲酸叔丁脂等。抑制作用，活性降低：如：过氧化环己酮和2,5-二甲基己烷-2,5-二过氧化氢等。5、不饱和聚酯固化的特点树脂的固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成不溶不熔的具有体型网络的固态树脂的全过程．58安全ppt1、不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂的固化过程：凝胶阶段：从粘流态的树脂到失去流动性形成半固体的凝胶状态，对成型工艺起决定作用，最重要阶段。凝胶时间的影响因素有阻聚剂、引发剂和促进剂加入量、环境温度和湿度、树脂体积、交联剂蒸发损失。硬化阶段：树脂开始凝胶到一定硬度，能把制品从模具上取下。完全固化阶段：时间很长，通常通过后处理来缩短时间。59安全ppt迄今，国内外用作复合材料基体的不饱和聚酯（树脂）基体基本上是邻苯二甲酸型（简称邻苯型）、间苯二甲酸型（简称间苯型）、双酚A型和乙烯基酯型、卤代不饱和聚酯树脂等。60安全ppt结构与性能的关系1、邻苯型不饱和聚酯和间苯型不饱和聚酯。邻苯二甲酸和间苯二甲酸互为异构体，由它们合成的不饱和聚酯分子链分别为邻苯型和间苯型，虽然它们的分子链化学结构相似，但间苯型不饱和聚酯和邻苯型不饱和聚酯相比，具有下述一些特性：用间苯型二甲酸可以制得较高分子量的间苯二甲酸不饱和聚酯树脂，使固化制品有较好的力学性能、坚韧性、耐热性和耐腐蚀性能；

61安全ppt间苯二甲酸聚酯的纯度高，树脂中不残留有间苯二甲酸和低分子量间苯二甲酸酯杂质；间苯二甲酸聚酯分子链上的酯键受到间苯二甲酸立体位阻效应的保护，邻苯二甲酸聚酯分子链上的酯键更易受到水和其它各种腐蚀介质的侵袭。如：用间苯二甲酸聚酯树脂制得的玻璃纤维增强塑料在71℃饱和氯化钠溶液中浸泡一年后仍具有相当高的性能。62安全ppt结构与性能的关系2、双酚A型不饱和聚酯与邻苯及间苯不饱和聚酯大分子链的化学结构相比，分子链中易被水解破坏的酯键间距增大，降低了酯键密度；与苯乙烯等交联剂共聚固化后的空间效应大，对酯基起屏蔽保护作用，阻碍了酯键的水解；分子结构中的新戊基，连接着两个苯环，保持了化学键的稳定性，这类树脂有较好的耐酸、耐碱及耐水解性能。63安全ppt结构与性能的关系3、乙烯基聚酯树脂是60年代发展起来的一类新型树脂，特点是聚合物中具有端基不饱和双键；又称环氧丙烯酸脂树脂，是一种溶于苯乙烯液含有不饱和双键的特殊结构的不饱和聚酯树脂；是国际公认的高度耐蚀树脂

。64安全ppt乙烯基聚酯树脂具有较好的耐蚀性能，优于间苯型不饱和树脂；力学性能与标准型环氧乙烯基树脂相当的，尤其是耐疲劳性能和动态载荷性能；另外，较通用树脂，乙烯基聚酯树脂又具有良好的耐候性能；乙烯基聚酯树脂又具有良好的玻纤浸润性能和工艺性能，适合于各种FRP成型工艺，包括纤维缠绕、拉挤、手糊、喷射等各种复合材料工艺。65安全ppt标准型双酚A环氧乙烯基树脂：是由甲基丙烯酸与双酚A环氧树脂通过反应合成的乙烯基树脂，已溶于苯乙烯溶液，具体分子结构如下66安全ppt标准型双酚A环氧乙烯基树脂该类型树脂具有以下特点：1、在分子链两端的双键极其活泼，使乙烯基树脂能迅速固化，很快得到使用强度，得到具有高度耐腐蚀性聚合物；2、采用甲基丙烯酸合成，酯键边的甲基可起保护作用，提高耐水解性；3、树脂含酯键量少，每摩尔比耐化学聚酯（双酚A-富马酸UPR）少35-50%，使其耐碱性能提高；4、较多的仲羟基可以改善对玻璃纤维的湿润性与粘结性，提高了层合制品的力学强度；5、由于仅在分子两端交联，因此分子链在应力作用下可以伸长，以吸收外力或热冲击，表现出耐微裂或开裂。

67安全ppt由于不饱和双键位于聚合物分子链的端部，双键非常活泼，固化时不受空间障碍的影响，可在有机过氧化物引发下，通过相邻分子链间进行交联固化，也可与单体苯乙烯共聚固化68安全ppt结构与性能的关系树脂链中的R基团可屏蔽酯键，提高酯键的耐化学性能和耐水解稳定性；树脂中单位分子质量中的酯键比普通不饱和聚酯少35%~50%，提高了树脂在酸、碱溶液中的水解稳定性；树脂链上的仲羟基与玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性提高了复合材料的强度；环氧树脂主链，可赋与乙烯基树脂韧性，分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。树脂的品种和性能，随所用原料不同有广泛变化，可按复合材料对树脂性能要求设计分子结构。69安全ppt阻燃环氧乙烯基酯树脂阻燃乙烯基树脂一般采用溴化环氧树脂合成，分子结构如下图所示。由于树脂中由于含溴，因此阻燃乙烯基树脂在具有耐化学性的同时，又可以阻燃。70安全ppt酚醛环氧乙烯基酯树脂将酚醛环氧树脂引入乙烯酯树脂的骨架中，合成的乙烯基酯树脂一般称酚醛环氧乙烯基酯树脂。树脂具有较高的热稳定性。树脂固化后，交联密度大。其热变形温度达120-135℃，可以延长使用寿命并具有优良的耐腐蚀性，特别对含氯溶液或有机溶剂耐腐蚀性好。为了适应耐高温强度情况的需要，较多厂家对酚醛环氧乙烯基酯树脂进行了改性，提高了树脂的交联密度和耐热性能，具有优良的耐酸、耐溶剂腐蚀性和抗氧化性能，适用于各种高温强腐蚀情况，如脱硫装置（FGD）、高温烟囱等。71安全ppt柔性乙烯基酯树脂为了适应各种防腐蚀工程施工的需要，发展了柔性乙烯基酯树脂，柔性乙烯基酯树脂具有对钢和混凝土表面很高的粘接性，与传统的环氧乙烯基酯树脂相比，其延伸率更高，粘接强度大大的提高，抗冲强度提高近4倍，层间强度提高20%，并具有独特的耐磨性。①用于耐腐蚀内衬、灌缝材料或底涂树脂，如整体砂浆地坪制作中的底涂，可以省略国内施工操作中的玻璃钢隔离层制作，在提高整体性能的同时，也可节省成本；②管接件等各种材料的粘接；③与Kevlar纤维或其它增强材料合用，制作高强度和耐疲劳的制品，如运动或军用头盔、帆船等。72安全pptPU改性环氧乙烯基酯树脂该类型树脂是通过氨基甲酸酯（如TDI）对环氧乙烯基酯树脂进行改性而成，兼有链内不饱和性和链端的不饱和性；

和通常的双酚A环氧乙烯基酯树脂相比，具有优异的耐腐蚀性、柔韧性和良好工艺性，由于氨基甲酸酯的引入，提高了树脂与纤维的相容性，并能保持树脂表面良好的气干性。能够适合于缠绕等各种工艺。73安全ppt公司陶氏化学亚什兰化学昭和聚合物DSM公司上纬企业上海富晨Reichhold国度美国美国日本荷兰中国台湾上海挪威品牌DerakaneHetronRipoxyAtlacSwancorFuchemNorpolDion标准型双酚A环氧乙烯基酯411922806430901854,879,8809100阻燃型环氧乙烯基酯5109925507509058929300酚醛环氧乙烯基酯4709806305909078909400高交联密度型环氧乙烯基酯—970600—9778989700柔性环氧乙烯基酯8084———980810—PU改性型环氧乙烯基酯———580—8209800国内外乙烯基酯树脂牌号一览表

74安全ppt结构与性能的关系

4、卤代不饱和聚酯：指由HET酸酐作为饱和二元酸（酐）得到的一种氯代不饱和聚酯。氯茵酸酐又称氯桥酸酐、六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸酐，简称HET、CA，分子量370.9，白色晶粉末，熔点240~24l℃。含氯量57.4％，溶于丙酮、苯、微溶于正已烷、四氯化碳。在水中水解为氯桥酸。

75安全ppt卤代不饱和聚酯的合成有活性没活性76安全ppt卤代不饱和聚酯氯代不饱和聚酯树脂具有相当好的耐腐蚀性能，它在某些介质中耐腐蚀性能与双酚A不饱和聚酯树脂和乙烯基树脂基本相当，而在某些介质（如湿氯）中的耐腐蚀性能则优于乙烯基树脂和双酚A不饱和聚酯树脂。

难燃性耐热性耐水解、耐腐蚀77安全ppt卤代不饱和聚酯热湿氯与不饱和聚酯树脂接触后会发生反应而产生氯代的不饱和聚酯树脂或称“氯奶油”。由双酚A不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂产生“氯奶油”性状柔软，湿氯可以通过该“氯奶油”层进一步（腐蚀）渗透，但由氯代不饱和聚酯产生“氯奶油”性状坚硬，可以阻止湿氯的进一步（腐蚀）渗透。78安全ppt按结构:可分为邻苯型、间苯型、对苯型、双酚A型、乙烯基酯型等；按其性能:可分为通用型、耐热型、防腐型、自熄型、耐气候型、高强型、低收缩型等；不饱和聚酯树脂的分类及应用1)通用型树脂主要是邻苯型不饱和聚酯树脂，亦包括部分间苯型不饱和聚酯树脂，大多用于手糊玻璃纤维增强塑料制品。2)耐热型树脂要求不饱和聚酯树脂在高温下应用，热变形温度较低的通用型树脂不适用。耐热型树脂的热变形温度应不小于110℃，在较高温度下具有高的强度保留率。要求分子刚性好，交联密度大，如酚醛环氧乙烯基树脂，热变形温度可达到220℃。79安全ppt3）耐化学型树脂这类树脂具有优异的耐腐蚀性能和耐水性能，商品树脂主要有双酚A型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、间苯型不饱和聚酯树脂和卤代聚酯树脂等。4）阻燃型树脂阻燃型树脂是在合成时使用一种能产生阻燃（自熄）的成分，例如使用四溴苯酐、氯茵酸酐（HET酸酐）取代苯酐代合成树脂。不饱和聚酯树脂的分类及应用80安全ppt5）耐气候型树脂这类树脂使用新戊二醇及甲基丙烯酸酯类交联单体，并添加紫外光吸收剂，提高了树脂的耐气候性和光稳定性。树脂透明性好，耐侯树脂浇铸体的折射率可与玻璃纤维的折射率相近或一致。6）高强型树脂这类树脂具有高的强度和坚韧性，主要用于纤维缠绕工艺制备的复合材料不饱和聚酯树脂的分类及应用81安全ppt7）胶衣树脂用于复合材料的胶衣层，以提高制品的外观（美观）、质量和使用寿命。

多用在玻璃纤维/聚酯复合材料表面，要求胶衣树脂和复合材料基体有良好的相容性。胶衣层的作用与质量除决定于胶衣树脂的质量外，还与胶衣层的制备工艺有关。所以要控制胶衣层的厚度、胶衣层凝胶时间、增强层的铺放及时间的控制、空气泡的驱尽程度和胶衣层制作时的环境温度、时间等。

不饱和聚酯树脂的分类及应用82安全ppt按用途可分为产品胶衣和模具胶衣两大类。从产品胶衣来讲，选择胶衣的关键是产品的要求。比如说，如果产品需要下水的（船舶），对耐水性有特殊要求，需要选择耐水性能好的间苯新戊二醇体系胶衣；产品需要接触腐蚀气体的，对防腐性能有一定的要求，需要选择耐腐的乙烯基体系胶衣。模具胶衣大部分根据成型产品时的工艺要求来进行选择，同时还要选择匹配的模具树脂。如果在产品的成型工艺中需要加温，这样就对模具有耐温要求，需要选择耐温更好的乙烯基体系模具胶衣和树脂。如果产品对装配上的尺寸精度要求严格，就需要选择低收缩体系的模具胶衣和树脂。不饱和聚酯树脂的分类及应用83安全ppt按照使用要求，胶衣树脂主要分为以下几类：

①通用型胶衣：耐沸水、耐摩擦、耐肥皂或清洁剂的腐蚀，具有良好的表面光泽；②耐化学腐蚀胶衣：用于耐腐蚀制品的表面；③光稳定型胶衣：具有优良的耐气候性；④食品容器用的胶衣。不饱和聚酯树脂的分类及应用84安全ppt按主要用途:可分为玻璃钢（FRP）用树脂与非玻璃钢用树脂两大类。所谓玻璃钢制品是指树脂以玻璃纤维及其制品为增强材料制成的各种产品，也称为玻璃纤维增强塑料（简称FRP或玻璃钢）；非玻璃钢制品是树脂与无机填料相混合或其本身单独使用制成的各种制品，也称为非增强型玻璃钢制品。按具体专用品种：包括有缠绕树脂、喷射树脂、RTM树脂、拉挤树脂、SMC、BMC树脂、阻燃树脂、食品树脂、防腐蚀树脂、气干型树脂、宝丽板树脂、工艺品树脂、纽扣树脂、玛瑙树脂、人造石树脂、高透明树脂水晶树脂、原子灰树脂等。不饱和聚酯树脂的分类及应用85安全pptBMC团状模塑料:由短切玻璃纤维、不饱和树脂、填料以及各种添加剂经充分混合而成的团状预浸料。SMC片状模塑料:由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂，填料及各种助剂组成。特点：①低粘度；②增稠快；③活性高：能快速固化；④在加入引发剂，增稠剂后的几个月存放期内性能稳定，且在使用时能快速固化。用途：有优良的电气性能，机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，质轻及工程设计容易、灵活,广泛应用于运输车辆、建筑、电子/电气等领域。86安全pptBMC模塑料的制备87安全ppt微波炉专用烤盘88安全ppt建筑领域

门、窗、轻型采光建筑、格栅、活动房、冷库、公园亭、台、报亭等。不饱和聚酯树脂的应用玻璃钢瓦棚

玻璃钢活动房

89安全ppt工业领域冷却塔，玻璃钢管、罐、槽等防腐产品及工程：包括大、中、小口径管道、管件、阀门、贮罐、贮槽、格栅、填仓板、塔器、烟囱、防腐地面、建筑防腐、轴流风机、离心风机、太阳能热水器、风力发电机等。

不饱和聚酯树脂的应用电池厂污水处理玻璃钢防腐池冷却塔管道90安全ppt工业领域

不饱和聚酯树脂的应用离心风机风力发电机叶片风力发电机叶片复合材料中，不饱和聚酯树脂复合材料占一半的用量。91安全ppt交通领域火车双层客车及零部件、窗框、汽车车身、保险杠、火车通风道、弹簧板、游艇、救生艇、交通艇、渔船、快艇、舢舨、养殖船、冲锋舟等。不饱和聚酯树脂的应用电动汽车电瓶车92安全ppt交通领域不饱和聚酯树脂的应用游艇冲锋舟93安全ppt生活领域浴缸、洗漱台、熨斗、镜架、整体卫生间、座椅、快餐桌、成套家具、电话亭、柜台、垃圾箱等。不饱和聚酯树脂的应用94安全ppt生活领域不饱和聚酯树脂的应用95安全ppt娱乐设备包括大型游艺机、大型水上乐园、儿童乐园。不饱和聚酯树脂的应用96安全ppt城市建设不饱和聚酯树脂的应用97安全pptUPR玻璃钢的其他应用领域：玻璃钢交通设备、劳保及保安用品：包括公路牌、路标、人行桥、灯具、电缆盒、测量标尺、头盔、收亭、防爆器材、井盖等。玻璃钢食品容器：高位水箱、食品运输罐、饮料罐。玻璃钢机电、矿用、轻纺产品：包括防护罩、格栅、干式变压器、互感器、高压拉杆、计算机房、电器开关、SMC卫星天线、铜箔板、服装模特、通风管道、棉条筒等。玻璃钢运动器材和音乐舞蹈器材：包括网球拍、双杠、单杠、助跳板、赛艇、道具等。不饱和聚酯树脂的应用98安全pptUPR的非玻璃钢应用领域大致如下：浇铸工艺品；包括水晶工艺品、不透明各种造型工艺品等。纽扣

：各种聚酯钮扣制品。人造石：包括人造大理石、人造玛瑙、人造花岗岩等涂层：包括家具涂层、钢琴、电视机、收音机外壳、缝纫机台板以及自行车罩光漆等。原子灰

：汽车修补用聚酯腻子等。其它：包括锚固剂、电器浇铸、增韧剂、粘接剂等不饱和聚酯树脂的应用99安全ppt2、环氧树脂本节内容环氧树脂的特性环氧树脂的类型固化剂的类型环氧树脂的应用100安全ppt2、环氧树脂环氧树脂的合成起始于20世纪30年代，而于40年代后期开始工业化，至20世纪70年代相继发展了许多新型的环氧树脂品种，产量逐年增长，2010年世界环氧树脂产量大约200万吨，其中我国120万吨。由于环氧树脂及其固化体系具有一系列优异的性能，可用于粘合剂、涂料、焊料和复合材料基体树脂等，广泛应用于机械、电机、化工、建筑、汽车等领域。101安全ppt2、环氧树脂定义：分子中含有两个或两个以上环氧基团的线型有机高分子化合物。环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构特点：相对分子质量不高，可与多种类型的固化剂发生交联反应形成三维网状聚合物。102安全ppt2、环氧树脂良好的粘结性能、力学性能、耐化学药品性、耐气候性、电绝缘性、尺寸稳定性优异。是复合材料的主要基体。103安全ppt1、环氧树脂的特性a、具有多样化的形式:各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。

b、固化方便:选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0~180℃温度范围内固化。1、环氧树脂的特性104安全pptc、收缩率低：固化反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。d、黏附力强：分子链中固有的极性羟基和醚键，使对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。可做环氧结构胶。1、环氧树脂的特性105安全ppt1、环氧树脂的特性e、力学性能高：固化后的环氧树脂体系具有具有很强的内聚力，分子结构致密，其力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。f、电绝缘性：固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料，是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。g、化学稳定性好:固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性，其耐腐蚀性优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。106安全ppt1、环氧树脂的特性h、尺寸稳定性：上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。i、耐霉菌：固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。

缺点：成本较高，某些树脂和固化剂毒性较大。107安全ppt2、工业树脂质量控制指标a、环氧值：是鉴别环氧树脂性质的最主要指标，工业环氧树脂型号就是按环氧值不同来区分的。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基的物质的量数。环氧值的倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量的含义是：含有1mol环氧基的环氧树脂的克数。如：相对分子量为340，每个分子含2个环氧基的环氧树脂，其环氧值为2/340*100=0.59；环氧单量就是170。108安全ppt2、工业树脂质量控制指标b、无机氯含量：树脂中的氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂的固化，同时也影响固化树脂的电性能，因此氯含量也是环氧树脂的一项重要指标。c、有机氯含量：树脂中的有机氯含量标志着分子中未起闭环反应的那部分氯醇基团的含量，它含量应尽可能地降低，否则也要影响树脂的固化及固化物的性能。d、挥发分。e、粘度或软化点：粘度和软化点影响成型工艺。109安全ppt2、环氧树脂3、环氧树脂的类型按分子结构分类：五大类1、缩水甘油醚类2、缩水甘油脂类3、缩水甘油胺类4、线型脂肪族类5、脂环族类12345110安全ppt2、环氧树脂联苯型环氧树脂(TMBP)的合成

111安全ppt2、环氧树脂复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂，而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。112安全ppt2、环氧树脂4、缩水甘油醚型环氧树脂

a、双酚A型环氧树脂：由环氧氯丙烷与双酚A在碱性催化剂作用下反应生成。N＝0~19，平均相对分子质量300~7000.300~700，软化点<50oC，用于胶接、层压、浇铸等1000以上，软化点>60oC，用于油漆等方面。缺点：耐热性差，不能在较高环境温度下使用。113安全ppt2、环氧树脂b、酚醛多环氧树脂：包括苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型、三混甲酚甲醛型环氧树脂。

线型分子中含有两个以上的环氧基，固化后交联密度大，热稳定性、力学强度、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性优良。是线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成。114安全ppt2、环氧树脂

聚合度n≈1.6，含3.6个环氧基。115安全ppt2、环氧树脂c、双酚S型环氧树脂：4,4‘-二羟基二苯砜（双酚S）双缩水甘油醚高温下强度高，热稳定性、化学稳定性及尺寸稳定性好，与醇酸树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等有很高的反应能力，对玻璃纤维及碳纤维有较好的润湿性和粘结力。强极性，提高耐热性、粘结力，增加环氧基的开环活性116安全ppt2、环氧树脂d、其他多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂

间苯二酚型环氧树脂

活性大，粘度小，加工工艺性好，耐热性好，可用作耐高温浇注料、无溶剂胶黏剂等，还可作为环氧树脂的活性稀释剂。

117安全ppt2、环氧树脂间苯二酚-甲醛型环氧树脂：有四个环氧基，固化物热变形温度达300度，耐腐蚀，电性能良好。低分子量的间苯二酚甲醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而得。118安全ppt2、环氧树脂

三羟苯基甲烷型环氧树脂：固化物的热变形温度达260度以上，良好的韧性和湿热强度，耐长期高温氧化。119安全ppt2、环氧树脂

四酚基乙烷型环氧树脂：具有四个环氧基团，具有较高的热变形温度和良好的化学稳定性。120安全ppt2、环氧树脂上述所讲的多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂：间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂，这些多官能缩水甘油醚树脂固化后具有高的热变形温度和刚性，可单独或者与通用E型树脂共混，供作高性能复合材料（ACM）、印刷线路板等基体材料。121安全ppt2、环氧树脂5、缩水甘油脂型环氧树脂：由环氧氯丙烷与有机酸在碱性催化剂存在下生成的。与双酚A型相比，粘度低，使用工艺性好；反应活性高；粘合力高，固化物力学性能好；电绝缘性好；耐气候性好，具良好的耐超低温性，在超低温条件下，仍具较高粘结强度。有较好的表面光泽度，透光性、耐气候性好。122安全ppt2、环氧树脂主要品种有：邻苯二甲酸双缩水甘油脂四氢邻苯二甲酸双缩水甘油脂缩水甘油酯类环氧树脂一般用胺类固化剂固化，与固化剂的反应类似于缩水甘油醚类环氧树脂。浅色透明液体粘稠液体123安全ppt2、环氧树脂6、缩水甘油胺类环氧树脂：由环氧氯丙烷与脂肪族或芳香族伯胺或仲胺类化合物反应而成的环氧树脂。

特点：多官能度，环氧当量高，交联密度大，耐热性显著提高，粘结性好，缺点：脆性较大。主要品种：四缩水甘油甲基二苯胺环氧树脂在室温和高温下均有良好的粘结强度，固化物具有较低的电阻124安全ppt2、环氧树脂

三缩水甘油对氨基苯酚环氧树脂：可作为高温碳化的烧蚀材料，耐γ射线的环氧玻璃纤维增强塑料。125安全ppt2、环氧树脂三聚氰酸环氧树脂：三聚氰酸和环氧氯丙烷缩合、闭环而得。含有3个环氧基团，固化物结构紧密，耐高温性能好，本体三氮杂环耐化学稳定性好，分子中含氮量高，具自熄性。目前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越的粘接性和耐热性，来制造碳纤维增强的复合材料（CFRP）用于飞机二次结构材料126安全ppt2、环氧树脂7、线性脂肪族环氧树脂：分子结构中无苯环和脂环结构，环氧基与脂肪链相连。柔韧性好，耐热性差。通式为：127安全ppt2、环氧树脂主要品种：a、聚丁二烯环氧树脂（2000＃环氧树脂）：低分子量的聚丁二烯分子中的双键经环氧化制得。分子结构中有环氧基和双键，羟基和脂基侧链。粘度：0.8～2.0Pa.s，环氧值：0.162～0.186.固化剂：酸酐，胺特点：具有长度脂肪链节，固化产品具有很好的曲挠性；结构中含有环氧基和双键，控制交联密度；固化产物收缩率较大。128安全ppt2、环氧树脂b、二缩水甘油醚：由环氧氯丙烷制得。600号、630号稀释剂（多缩水甘油醚）。用于降低二酚基丙烷型环氧的粘度，延长适用期，增加树脂韧性。两者的环氧基含量>50%.129安全ppt2、环氧树脂8、脂环族环氧树脂：由脂环族烯烃的双键经环氧化制得，环氧基直接连接在脂环上。固化物具有较高的抗拉强度和抗压强度；耐高温性能好，长期暴置在高温条件下仍能保持良好的力学性能；耐电弧性能好，耐紫外光老化性能和耐候性好。主要品种：a、二氧化双环戊二烯：6207（R-122）130安全ppt2、环氧树脂特性：分子量164.2，白色结晶粉末，熔点>185oC，环氧当量82。以酸酐为固化剂，需加入少量多元醇引发剂。固化物耐热性好，热变形温度大于300oC，分子中不含苯环，不受紫外线影响，不含其他极性基团，介电性优异。用于高温下使用的浇铸料、胶粘剂和玻璃纤维增强材料等。b、二氧化双环戊基醚：以双环戊二烯为原料，经裂解、加氯化氢、水解醚化及环氧化反应过程制得。131安全ppt三个异构体的混合物：以二元酸酐或多元芳香胺为固化剂，胶液浓度低，适用期长，工艺性好。固化物耐老化性能好，韧性好，耐热性好（热变形温度高达235℃）。用于纤维增强结构材料，深水耐压和耐热结构材料，绝缘材料，高温高压的缠绕浇铸、密封、胶接和耐腐蚀涂料等。缺点：刺激性大。2、环氧树脂132安全ppt2、环氧树脂9、新型环氧树脂：用于航空等高科技领域，要求耐热性优异。提高耐热性，主要方法为合成多官能度环氧树脂，在环氧骨架中引入萘环等刚性基团及环氧树脂与其他耐热性树脂如双马来酰亚胺树脂混用等，或是在环氧树脂分子主链或侧链上引入硅氧烷。如：BPTGE无亲水氮原子，吸水性低，耐热性好。133安全ppt2、环氧树脂提高韧性：主要途径有使用增韧剂、改进固化剂、用有机硅及橡胶改性、聚合物结构柔性化等，单纯通过环氧树脂的分子设计很难使耐热和强韧性同时得到提高，环氧树脂增韧的同时往往给耐热性带来不良的影响。同时提高耐热性和韧性：除了分子设计外，还要和热塑性树脂共混，需要控制共混物的界面形态，改善脆性和提高粘结强度。134安全ppt10、环氧树脂的固化剂：使线性的环氧树脂形成三维网状结构的第二组分。两大类：Ⅰ、反应性固化剂，可与环氧树脂发生化学反应，并通过逐步聚合交联成体型网状结构．都含有活泼的氢原子，反应过程中伴有氢原子转移，如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚等；Ⅱ、催化性的固化剂，可引发树脂分子中的环氧基按阳离子或阴离子聚合的历程进行固化反应，如叔胺．三氟化硼络合物等。Ⅲ、共同点：都是通过树脂分子结构中具有的环氧基或仲羟基的反应完成固化过程。2、环氧树脂135安全ppt2、环氧树脂固化剂品种繁多，性能各异，不同固化剂使树脂的操作工艺及固化产物性能产生巨大区别，充分了解各类固化剂，合理选用固化剂对环氧树脂的使用使非常重要的问题。选用固化剂主要的考虑因素：制品性能要求、操作工艺要求（固化温度、与树脂的互溶性、胶液粘度、适用期等）及毒性。136安全ppt2、环氧树脂a、多元胺类固化剂：多元脂肪胺、多元芳香胺。伯胺及仲胺与环氧树脂的反应机理：多元胺通过上述逐步聚合反应与环氧树脂交联成复杂的体型高聚物。137安全ppt2、环氧树脂胺类固化剂的用量计算：原则是胺基上的一个活泼氢与树脂的一个环氧基反应，计算公式：注：由于胺相对分子质量的大小、反应能力和挥发性的不同，计算结果比实际用量少，一般要高于计算量的10％。138安全ppt2、环氧树脂脂肪族胺类固化剂：较常用的室温固化剂，固化速度快，但异挥发，刺激作用大，固化物脆性大，耐热性差，在复合材料方面应用少。芳香族胺类固化剂：反应活性较低，需加热固化，固化产物热变形温度高，耐化学药品性、电和机械性能好。叔胺类固化剂：多作为促进剂，用于多元胺、聚酰胺树脂及酸酐固化剂体系。促进效果与分子结构中的电子云密度和分子长度有关。如咪唑等。胺类固化剂毒性和腐蚀性较大，低毒胺类固化剂的开发，如β-羟乙基乙二胺，脂肪族多胺与环氧乙烷、丙烯腈反应的加成物，相对分子量增大，挥发性降低，毒性减小。139安全ppt2、环氧树脂b、酸酐类固化剂：特点：树脂-酸酐混合物粘度低、适用期长、挥发性及毒性较低，加热固化时体系收缩率和放热效应较低；固化物色泽浅、力学、电学性能及热稳定性能好，热变形温度较高，耐辐射和耐酸性更优；缺点：需高温长时间固化，一般高于150oC,需加入适当的催化剂缩短固化周期。140安全ppt2、环氧树脂用量计算：一对酸酐开环与一个环氧基反应。100g环氧树脂所需要酸酐用量如下：K：常数，一般的酸酐为0.8～0.9,卤化酸酐为0.6，叔胺摧化酸酐为1.0。

酸酐熔点较高，使用时需加热融化或将某些酸酐制成低熔点的混合物。141安全ppt2、环氧树脂主要品种：

（a）邻苯二甲酸酐（苯酐，PA）：最早用于环氧树脂的固化剂白色固体，M＝148，T＝128oC用量为树脂重量的30％～50%，固化温度150～170oC,固化时间4～24h;适用期长，固化放热量少，放热温度的，操作简单，固化物耐热性、耐老化性较好，耐酸性好，耐碱性较差，热变形温度>100oC142安全ppt2、环氧树脂

（b）顺丁烯二酸酐（顺酐，MA）：白色晶体，M＝98.06，T＝53oC用量为树脂重量的30％~40%,混合物适用期长，固化放热温度低，产物耐热性好，但脆性较大，常和增韧剂一起使用或与其他酸酐混用。143安全ppt2、环氧树脂

（c）、均苯四甲酸二酐（PMDA）白色晶体，M＝218，T＝286oC，活性强，但熔点高，常温下不易与环氧树脂混合，有四种混入方式。固化物交联密度大、抗压强度、耐化学药品性及热稳定性好，热变形温度高（280oC）。144安全ppt2、环氧树脂（d）四氢苯酐（THPA）：不易升华，价格比苯酐便宜，固化物色泽较浅，用量为树脂的57％，熔点：102~103oC，为低毒固化剂，与树脂的混合温度要求在80~100oC，温度太低易析出。

（e）六氢苯酐（HHPA）：低熔点（35~36oC)的腊状固体，50oC左右与环氧树脂混溶，混合物粘度低，适用期长，固化放热小，并能在较短时间内完成固化；活性低，需催化剂（如苄基二甲胺，2.4.6-（二甲基甲基）酚DMP-30）。145安全ppt2、环氧树脂

c、阴离子及阳离子固化剂：催化性固化剂，起到固化催化作用，引发树脂分子中环氧基的开环聚合反应。由于树脂分子间的相互直接反应，固化物的体型结构具有聚醚的结构。用量凭经验由实验决定。种类：路易斯碱，按阴离子聚合反应历程；路易斯酸，按阳离子聚合反应历程；可单独使用，或作为促进剂使用。（a）阴离子型：叔胺类，属路易斯碱，氮原子外层一对未共享的电子对具有亲核性质，电子给体。（b）阳离子型：路易斯酸（AlCl3、ZnCl2、SnCl2、BF3等）电子受体；146安全ppt2、环氧树脂

d、树脂类固化剂：含活性基团－NH－、－CH2OH、－SH、－COOH、－OH等的线型低聚物。可同时起到改性作用。主要品种：苯胺甲醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚硫橡胶、呋喃树脂、聚氨酯树脂等。（a）酚醛树脂：线型酚醛树脂、热固性酚醛树脂：酚羟基与环氧基反应、羟甲基与羟基及环氧基反应。具有较长的适用期，固化速度比较慢，需要添加促进剂。147安全ppt2、环氧树脂反应机理：148安全ppt2、环氧树脂（b）聚酰胺树脂：与多元胺类似，低分子量聚酰胺树脂中的胺基可与环氧基团反应形成交联结构。主要品牌：650（胺值200）、651（胺值400）等注：室温粘度大，需要活性稀释剂；加入量为40％~200%；适用期短，室温下易反应，毒性挥发性小；固化物韧性好，但耐热性、耐湿性及耐溶剂性差。

e、其他固化剂：双氰胺、含硼化合物、金属盐类和多异氰酸脂类等，其固化机理尚不清楚。149安全ppt2、环氧树脂11、环氧树脂的其他助剂：为改进环氧树脂的工艺性能和固化产物的物理机械性能及降低成本而加入稀释剂、增塑剂、增韧剂等。稀释剂：降低环氧树脂的粘度，使树脂具有较好的渗透性和浸润性；非活性稀释剂：不能与环氧树脂和固化剂进行反应，仅达到降低粘度的目的，如邻苯二甲酸二丁酯,甲苯，乙醇，丙酮等，在树脂固化过程中挥发掉，所以容易使固化产物的结构致密性变差，影响质量。，活性稀释剂：含有活性环氧基或其他活性基团，直接参与树脂的固化反应，固化后成为产物的一部分，如环氧丙烷丁基醚，环氧丙烷苯基醚，二缩水甘油醚等150安全ppt2、环氧树脂增韧剂：非活性增韧剂：聚氯乙烯用的增塑剂及磷酸、亚磷酸脂类，不参与固化反应，只起减小交联密度，削弱固化树脂刚性的作用，但同时会影响固化产物的强度和耐热性。活性增韧剂：含有活性基团的柔性高分子化合物，直接参与固化反应，可以改善产物的韧性，常用的如丁腈橡胶，聚硫橡胶，低相对分子质量聚酰胺151安全ppt环氧树脂的使用指南组成：环氧树脂、固化剂、改性剂、填料、稀释剂及其他添加剂，其中固化剂是必不可少的，根据性能用途的不同，各种成分也有不同要求。（一）环氧树脂的选择

1．从用途上选择

作粘接剂时最好选用中等环氧值（0.25-0.45）的树脂；作浇注料时最好选用高环氧值（>0.40）的树脂；作涂料用的一般选用低环氧值（<0.25）的树脂等。2．从机械强度上选择

环氧值过高的树脂强度较大，但较脆；环氧值中等的高低温度时强度均好；环氧值低的则高温时强度差些。3．从操作要求上选择

不需耐高温，对强度要求不大，希望环氧树脂能快干，不易流失，可选择环氧值较低的树脂；如希望渗透性也，强度较好的，可选用环氧值较高的树脂。

152安全ppt环氧树脂的使用指南（二）、固化剂的选择

1．固化剂种类

常温或低温固化一般选用胺类固化剂，加温固化则常用酸酐、芳香类固化剂。

2．固化剂的用量

胺类固化剂：通过公式计算，改变的范围不多于10-20%，若用过量的胺固化时，会使树脂变脆。若用量过少则固化不完善。

3．选择固化剂的原则

（1）性能要求：有的要求耐高温，有的要求柔性好，有的要求耐腐蚀性好，则根据不同要求选用适当的固化剂。（2）固化方法：有的制品不能加热，则不能选用热固化的固化剂。（3）适用期：要适用期长的，一般选用酸酐类或潜伏性固化剂。（4）安全：一般要求毒性小的为好，便于安全生产。（5）成本选择。

153安全ppt环氧树脂的使用指南（三）、改性剂的选择

改性剂的作用是为了改善环氧树脂的鞣性、抗剪、抗弯、抗冲、提高绝缘性能等。常用改性剂有：（1）聚硫橡胶：可提高冲击强度和抗剥性能。（2）聚酰胺树脂：可改善脆性，提高粘接能力。（3）聚乙烯醇叔丁醛：提高抗冲击柔性。（4）丁腈橡胶类：提高抗冲击柔性。（5）酚醛树脂类：可改善耐温及耐腐蚀性能。（6）聚酯树脂：提高抗冲击柔性。（7）尿醛三聚氰胺树脂：增加抗化学性能和强度。（8）糠醛树脂：改进静弯曲性能，提高耐酸性能。（9）乙烯树脂：提高抗剥性和抗冲强度。（10）异氰酸酯：降低潮气渗透性和增加抗水性。（11）硅树脂：提高耐热性。

154安全ppt环氧树脂的使用指南（四）、填料的选择

填料的作用是改善制品的一些性能，并改善树脂固化时的散热条件，用了填料也可以减少环氧树脂的用量，降低成本。因用途不同可选用不同的填料。其大小最好小于100目，用量视用途而定。

155安全ppt环氧树脂的使用指南（五）、稀释剂的选择

稀释剂可分惰性及活性二大类，用量一般不超过30%。活性稀释剂：非活性稀释剂：

156安全ppt环氧树脂的使用例子环氧塑封料（EMC）的制备157安全ppt环氧塑封料（EMC）的制备158安全pptEMC的要求：高纯度、高耐热性、高流动性、低吸水性和低模量

159安全ppt环氧塑封料（EMC）的制备160安全ppt芯片塑封161安全ppt芯片塑封162安全ppt环氧树脂的应用土建材料

防腐地坪、防静电地坪、环氧砂浆和混凝土制品、高级路面和机场跑道、快速修补材料、加固地基基础的灌浆材料、建筑胶粘剂及涂料等

防静电地坪防滑车道163安全ppt环氧树脂的应用

底涂一般是用来抹平地面，修补基层的一些问题，如粉化，鼓泡，同时还可以进行一定的防水处理，中涂是施工产品的重要表现，是耐磨还是防静电或者是其他要求，一般在中涂采用不同的材料和工艺，面涂一般是调色和保护作用。

164安全ppt碳纤维/环氧预浸料、芳纶纤维/环氧预浸料技术用于危桥修复修复桥梁结构165安全ppt环氧树脂的应用电子行业

高低压电器、电机、LED、电子元器件的绝缘及封装

166安全ppt轻便、容易运输、安装输电工程能源工业167安全ppt世界风能利用基本状况风电机组单机容量逐步增加，叶片的叶形设计、结构设计、铺层设计、材料设计、模具技术到叶片制造是一个系统工程，对纤维和树脂有特定要求30年来，生产叶片100000片，叶片长度从5m到61.5m168安全ppt风力发电机部件169安全ppt3、酚醛树脂本节内容酚醛树脂的性能酚醛树脂的种类酚醛的改性酚醛树脂的应用170安全ppt1872年德国化学家拜尔首先合成了酚醛树脂。1905～1909年，美国科学家L.H.贝克兰对酚醛树脂及其成型工艺进行了系统的研究，1910年在柏林吕格斯工厂建立通用酚醛树脂公司，实现了工业生产。是最早合成的一类热固性树脂，也是最早工业化的热固性树脂。1911年J.W.艾尔斯沃思提出用六亚甲基四胺固化热塑性酚醛树脂，并制得了性能良好的塑料制品，获得了广泛的应用。1969年，由美国金刚砂公司开发了以苯酚－甲醛树脂为原料制得的纤维，随后由日本基诺尔公司投入生产。酚醛树脂的生产至今不衰，2006年世界总产量约4015kt，居热固性树脂的首位。中国自40年代开始生产，2006年产量为450kt。

3、酚醛树脂3.1酚醛树脂的发展历史171安全ppt3、酚醛树脂原料易得，合成方便，具有良好的机械强度、耐酸性能、耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能，树脂本身又有广泛改性的余地。目前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料、砂轮片制造等行业酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的结构材料有着非常重要的用途。3.2酚醛树脂的特点：172安全ppt酚醛树脂为热固性树脂，与其它热固性树脂相比，其优点有：(1)固化时不需要加入催化剂、促进剂，只需加热、加压，调整酚与醛的摩尔比与介质pH值，就可得到具有不同性能的产物。(2)固化后密度小，机械强度、热强度高，变形倾向小，耐化学腐蚀及耐湿性高，是高绝缘材料。其缺点是脆性大，颜色深，加工成型压力高。

3、酚醛树脂173安全ppt174安全ppt3、酚醛树脂高温性能良好：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。正因为这个原因，酚醛树脂才被应用于一些高温领域，例如耐火材料，摩擦材料，粘结剂和铸造行业。3.3酚醛树脂的重要性能175安全ppt3、酚醛树脂高粘结强度：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。因此，可以设计正确的酚醛树脂，快速润湿填料，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。水溶性酚醛树脂或醇溶性酚醛树脂被用来浸渍纸、棉布、玻璃、石棉和其它类似的物质为它们提供机械强度，电性能等。

3.3酚醛树脂的重要性能176安全ppt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。酚醛树脂的这种特性，也是它能用于耐火材料领域的一个重要原因。低烟低毒:与其他树脂系统相比，酚醛树脂系统具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下，酚醛树脂缓慢分解产生氢气、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。这些特点使酚醛树脂适用于公共运输和安全要求非常严格的领域，如矿山，防护栏和建筑业等。

3、酚醛树脂3.3酚醛树脂的重要性能177安全ppt抗化学性:交联后的酚醛树脂可以抵制任何化学物质的分解。例如汽油，石油，醇，乙二醇和各种碳氢化合物。热处理：热处理会提高固化树脂的玻璃化温度，可以进一步改善树脂的各项性能。酚醛树脂最初的玻璃化温度与在最初固化阶段所用的固化温度有关。热处理过程可以提高交联树脂的流动性促使反应进一步发生，同时也可以除去残留的挥发酚，降低收缩、增强尺寸稳定性、硬度和高温强度。同时，树脂也趋向于收缩和变脆。树脂后处理升温曲线将取决于树脂最初的固化条件和树脂系统。3、酚醛树脂3.3酚醛树脂的重要性能178安全ppt工业生产过程

常用的原料为苯酚、间苯二酚、间甲酚、二甲酚、对叔丁基或对苯基酚和甲醛、糠醛等。