通用塑料實(shí)用教案

1、1酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh) Phenol-formadehyde Resin (PF) 酚類(lèi)與醛類(lèi)化合物縮聚而得樹(shù)脂 PF塑料：在酚醛樹(shù)脂中添加各種助劑所得到(d do)的具有綜合使用和加工性能的原料體系，成為酚醛塑料。第1頁(yè)/共72頁(yè)第一頁(yè)，共72頁(yè)。2酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)發(fā)展史 時(shí)間 人物 主要貢獻(xiàn) 存在問(wèn)題 1872 1899 BAYER 酸催化下，酚與醛可反應(yīng)，得到白色結(jié)晶物。難于進(jìn)一步處理。 Smith 甲醛與多元酚反應(yīng)，催化劑為濃鹽酸和五倍子酸。反應(yīng)劇烈，不易控制。Kleeberg 進(jìn)行應(yīng)用研究，稀鹽酸、溶劑、乙醛、多聚甲醛，得到可切削制品。收縮嚴(yán)重，產(chǎn)

2、物不定。1902 Blumer Lugt 酒石酸催化，低溫反應(yīng)減少龜裂，得到商品酚醛樹(shù)脂Laccain。多孔、龜裂、收縮 1905 1907 比利時(shí)裔美國(guó)科學(xué)家Baekeland1.控制催化劑和酚/醛比，得到熱固性和熱塑性PF。2.高溫模壓成型，得到無(wú)龜裂制品。3.木粉和纖維增加韌性。4.1910年10月10日，成立Bakelite公司，大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)PF。5.先后申請(qǐng)了400個(gè)專(zhuān)利，預(yù)見(jiàn)了所有PF的應(yīng)用。燒蝕材料1946上海塑料廠小規(guī)模生產(chǎn)。第2頁(yè)/共72頁(yè)第二頁(yè)，共72頁(yè)。3主要(zhyo)原料HHO第3頁(yè)/共72頁(yè)第三頁(yè)，共72頁(yè)。4基本(jbn)反應(yīng) (1)苯酚與甲醛反應(yīng)(fnyng

3、)生成羥甲基酚v（） 羥甲基酚與苯酚(bn fn)反應(yīng)第4頁(yè)/共72頁(yè)第四頁(yè)，共72頁(yè)。5 （） 羥甲基酚之間的反應(yīng)(fnyng)v（） 羥甲基酚與甲醛(ji qun)反應(yīng)第5頁(yè)/共72頁(yè)第五頁(yè)，共72頁(yè)。6影響反應(yīng)(fnyng)的因素酚/醛pH值酚醛pH10酚醛pH5第6頁(yè)/共72頁(yè)第六頁(yè)，共72頁(yè)。7 酚醛1 主要(zhyo)反應(yīng)第7頁(yè)/共72頁(yè)第七頁(yè)，共72頁(yè)。8 酚醛1 第8頁(yè)/共72頁(yè)第八頁(yè)，共72頁(yè)。9 pH10（堿性( jin xn)催化劑） 第10頁(yè)/共72頁(yè)第十頁(yè)，共72頁(yè)。11合成條件對(duì)酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)影響第11頁(yè)/共72頁(yè)第十一頁(yè)，共72頁(yè)。12熱固性

4、酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)階狀態(tài)階段分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)外觀階段（甲） 線性分子長(zhǎng)期穩(wěn)定可流動(dòng)階段（乙） 區(qū)域部分交聯(lián) 高溫固化固液混合階段（丙） 整體網(wǎng)狀交聯(lián) 熱固性不可塑形第12頁(yè)/共72頁(yè)第十二頁(yè)，共72頁(yè)。13材料分子結(jié)構(gòu)(fn z ji u)特征 （） 具有優(yōu)良的力學(xué)性能和電性能，強(qiáng)度和彈性模量都比較高，長(zhǎng)期經(jīng)受高溫后的強(qiáng)度保持率高，使用溫度高。 （） 尺寸穩(wěn)定性好，且阻燃性好，發(fā)煙量低。 （） 模量高，可做輕結(jié)構(gòu)材料使用。 （） 耐熱性好，通常可以在以下長(zhǎng)期使用。 （） 耐化學(xué)腐蝕(fsh)性好，可耐有機(jī)溶劑和弱酸弱堿，但不耐濃硫酸，硝酸，強(qiáng)堿及強(qiáng)氧化劑的腐蝕(fsh)。 （）

5、絕熱性能好，有較高的絕緣電阻和介電強(qiáng)度，所以是一種優(yōu)良的工頻絕緣材料，但其介電常數(shù)的介電損耗比較大。此外，但性能會(huì)受到溫度和濕度的影響，特別是含水量大于5%時(shí)，電性能會(huì)迅速下降。第13頁(yè)/共72頁(yè)第十三頁(yè)，共72頁(yè)。14PF樹(shù)脂(shzh)固化過(guò)程A階樹(shù)脂(shzh)C階樹(shù)脂(shzh)B階樹(shù)脂第14頁(yè)/共72頁(yè)第十四頁(yè)，共72頁(yè)。15酚醛固化劑第15頁(yè)/共72頁(yè)第十五頁(yè)，共72頁(yè)。16酚醛固化劑第16頁(yè)/共72頁(yè)第十六頁(yè)，共72頁(yè)。17酚醛固化劑第17頁(yè)/共72頁(yè)第十七頁(yè)，共72頁(yè)。18熱塑性酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)合成與固化 熱塑性酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)六次甲基四

6、胺固化產(chǎn)物固化劑用量10%固化溫度160170固化壓力3040 MPa影響固化反應(yīng)(fnyng)的因素第18頁(yè)/共72頁(yè)第十八頁(yè)，共72頁(yè)。19熱固性酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)合成與固化熱塑性酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)少量(sholing)六次甲基四胺酸性條件160170固化產(chǎn)物第19頁(yè)/共72頁(yè)第十九頁(yè)，共72頁(yè)。20硼改性酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)耐熱(nai r)、抗灼燒、耐溶劑高速重負(fù)荷(fh)砂輪轎車(chē)剎車(chē)片第20頁(yè)/共72頁(yè)第二十頁(yè)，共72頁(yè)。21鉬改性酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)耐受瞬時(shí)高溫、強(qiáng)度高燒蝕材料、分解溫度(wnd)500整流罩、噴管

7、、熱防護(hù)第21頁(yè)/共72頁(yè)第二十一頁(yè)，共72頁(yè)。22酚醛制品(zhpn) 酚醛泡沫塑料(pomslio)階酚醛樹(shù)脂(fn qun sh zh)發(fā)泡劑（碳酸鈉、鋁粉、氟利昂）勻泡劑硅油催化劑（酸）計(jì)量混合加熱固化成型第22頁(yè)/共72頁(yè)第二十二頁(yè)，共72頁(yè)。23第23頁(yè)/共72頁(yè)第二十三頁(yè)，共72頁(yè)。24環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh) 環(huán)氧樹(shù)脂定義 分子(fnz)鏈中規(guī)律性重復(fù)排列有醚鍵、仲羥基鍵，并且由環(huán)氧基團(tuán)封端的一類(lèi)聚合物稱(chēng)為環(huán)氧樹(shù)脂。（簡(jiǎn)稱(chēng)EP） 第24頁(yè)/共72頁(yè)第二十四頁(yè)，共72頁(yè)。25環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)展(fzhn)歷史 (1)環(huán)氧聚合物合成 (2)工業(yè)化合成原理和固化反應(yīng) (3)工業(yè)

8、化生產(chǎn) (4)中國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)工業(yè),1958年上海工業(yè) 化生產(chǎn)。第25頁(yè)/共72頁(yè)第二十五頁(yè)，共72頁(yè)。26環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)合成反應(yīng)NaOH第26頁(yè)/共72頁(yè)第二十六頁(yè)，共72頁(yè)。27第27頁(yè)/共72頁(yè)第二十七頁(yè)，共72頁(yè)。28第28頁(yè)/共72頁(yè)第二十八頁(yè)，共72頁(yè)。29環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)固化反應(yīng) （）胺類(lèi)固化劑第29頁(yè)/共72頁(yè)第二十九頁(yè)，共72頁(yè)。30第30頁(yè)/共72頁(yè)第三十頁(yè)，共72頁(yè)。31 （）酸酐(sungn)固化劑OOOOOO第31頁(yè)/共72頁(yè)第三十一頁(yè)，共72頁(yè)。32酸酐(sungn)固化反應(yīng)第32頁(yè)/共72頁(yè)第三十二

9、頁(yè)，共72頁(yè)。33環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)指標(biāo) （）環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧值 100克環(huán)氧樹(shù)脂中含有環(huán)氧基的摩爾數(shù)。表征了環(huán)氧樹(shù)脂中環(huán)氧基的數(shù)量多少(dusho)。一般而言，環(huán)氧值較大，分子量較小。 （）環(huán)氧樹(shù)脂命名、環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)類(lèi)型環(huán)氧值第33頁(yè)/共72頁(yè)第三十三頁(yè)，共72頁(yè)。34 （）環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)固化劑用量計(jì)算 計(jì)算題：用二乙烯三胺固化環(huán)氧樹(shù)脂公斤(n jn)，需要多少固化劑？（f=1.1）第34頁(yè)/共72頁(yè)第三十四頁(yè)，共72頁(yè)。35環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)結(jié)構(gòu)特征和性能 環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)的固化體系主要由環(huán)

10、氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)、固化劑、稀釋劑、增塑劑、增韌劑、增強(qiáng)劑、及填充劑等組成，并且有以下特性： （1）具有多樣化的形式 （2）黏附力強(qiáng) （3）收縮率低 （4）力學(xué)性能 （5）化學(xué)穩(wěn)定性 （6）電絕緣性能 （7）尺寸穩(wěn)定性 （8）耐霉菌第35頁(yè)/共72頁(yè)第三十五頁(yè)，共72頁(yè)。36 環(huán)氧樹(shù)脂(shzh)的主要缺點(diǎn)是它的成本要高于聚酯樹(shù)脂(shzh)和酚醛樹(shù)脂(shzh)，在使用某些樹(shù)脂(shzh)和固化劑時(shí)毒性較大。第36頁(yè)/共72頁(yè)第三十六頁(yè)，共72頁(yè)。37環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)固化劑用輔助材料 稀釋劑 能夠降低環(huán)氧樹(shù)脂粘度，增加流動(dòng)性的助劑。不能參與固化反應(yīng)的稀釋劑

11、稱(chēng)為(chn wi)非活性稀釋劑；含有環(huán)氧基團(tuán)，參與固化反應(yīng)的稀釋劑稱(chēng)為(chn wi)活性稀釋劑。第37頁(yè)/共72頁(yè)第三十七頁(yè)，共72頁(yè)。38 非活性稀釋劑：鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯。 活性稀釋劑：正丁基縮水(su shu)甘油醚第38頁(yè)/共72頁(yè)第三十八頁(yè)，共72頁(yè)。39環(huán)氧樹(shù)脂(hun yn sh zh)應(yīng)用. 膠粘劑（）土木、建筑用膠粘劑 （）電子電器用膠粘劑 （）交通工具：汽車(chē)、飛機(jī)和船舶(chunb) （）機(jī)械工業(yè)：機(jī)械工業(yè)、模具、光學(xué)零件 第39頁(yè)/共72頁(yè)第三十九頁(yè)，共72頁(yè)。40 . 反應(yīng)注射成型 （）工藝原理 （）設(shè)備模具 （）產(chǎn)品(chnpn)應(yīng)用 第40頁(yè)/共

12、72頁(yè)第四十頁(yè)，共72頁(yè)。41 . 環(huán)氧樹(shù)脂模塑料 （）原料(yunlio)特點(diǎn) （）加工工藝 （）產(chǎn)品應(yīng)用 . 環(huán)氧樹(shù)脂涂料 （）性能特點(diǎn) （）產(chǎn)品應(yīng)用 第41頁(yè)/共72頁(yè)第四十一頁(yè)，共72頁(yè)。42 . 環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料(f h ci lio) （）加工工藝 （）產(chǎn)品應(yīng)用 . 環(huán)氧樹(shù)脂泡沫塑料和齒科材料 （）環(huán)氧樹(shù)脂泡沫塑料成型原理 （）產(chǎn)品應(yīng)用 （）齒科材料應(yīng)用 第42頁(yè)/共72頁(yè)第四十二頁(yè)，共72頁(yè)。43不飽和聚酯樹(shù)脂( j zh sh zh)第43頁(yè)/共72頁(yè)第四十三頁(yè)，共72頁(yè)。44不飽和聚酯樹(shù)脂(j zh sh zh) 不飽和聚酯樹(shù)脂定義(dngy)： 由飽和二元羧酸（酸酐）、不飽

13、和二元羧酸（酸酐）與多元醇縮聚而成的線性高聚物。第44頁(yè)/共72頁(yè)第四十四頁(yè)，共72頁(yè)。45 不飽和聚酯樹(shù)脂的物理性質(zhì)不飽和聚酯樹(shù)脂的物理性質(zhì) 相對(duì)相對(duì)(xingdu)(xingdu)密度：密度：1.111.111.201.20左右左右 固化時(shí)體積收縮率較大固化時(shí)體積收縮率較大 固化樹(shù)脂的耐熱性：絕大多數(shù)的熱變形溫度都在固化樹(shù)脂的耐熱性：絕大多數(shù)的熱變形溫度都在50506060，一些耐熱性好的樹(shù)脂則可達(dá)，一些耐熱性好的樹(shù)脂則可達(dá)120120。紅熱。紅熱膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)11為（為（130130150150）10-610-6。 力學(xué)性能：較高的拉伸、彎曲、壓縮等強(qiáng)度。力學(xué)性能：較高的拉伸、彎曲、壓

14、縮等強(qiáng)度。 耐化學(xué)腐蝕性能：耐水、稀酸、稀堿的性能較好，耐化學(xué)腐蝕性能：耐水、稀酸、稀堿的性能較好，耐有機(jī)溶劑的性能差，且樹(shù)脂的耐化學(xué)腐蝕性能隨其耐有機(jī)溶劑的性能差，且樹(shù)脂的耐化學(xué)腐蝕性能隨其化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何形狀的不同而有很大的差異?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)和幾何形狀的不同而有很大的差異。 介電性能：良好。介電性能：良好。 第45頁(yè)/共72頁(yè)第四十五頁(yè)，共72頁(yè)。46 不飽和聚酯樹(shù)脂的化學(xué)性質(zhì)不飽和聚酯樹(shù)脂的化學(xué)性質(zhì)(huxu xngzh) 具有多功能團(tuán)的線型高分子化合物，在其骨架具有多功能團(tuán)的線型高分子化合物，在其骨架主鏈上具有聚酯鏈鍵和不飽和雙鍵，而在大分子主鏈上具有聚酯鏈鍵和不飽和雙鍵，而在大分子鏈兩端各

15、帶有羧基和羥基。鏈兩端各帶有羧基和羥基。 主鏈上的雙鍵：與乙烯基單體發(fā)生共聚交聯(lián)反主鏈上的雙鍵：與乙烯基單體發(fā)生共聚交聯(lián)反應(yīng)，使不飽和聚酯樹(shù)脂從可溶、可熔狀態(tài)轉(zhuǎn)變成應(yīng)，使不飽和聚酯樹(shù)脂從可溶、可熔狀態(tài)轉(zhuǎn)變成不溶、不熔狀態(tài)。不溶、不熔狀態(tài)。 主鏈上的酯鍵：可發(fā)生水解反應(yīng)，酸或堿可以主鏈上的酯鍵：可發(fā)生水解反應(yīng)，酸或堿可以加速該反應(yīng)；與苯乙烯共聚交聯(lián)后，可大大地降加速該反應(yīng)；與苯乙烯共聚交聯(lián)后，可大大地降低水解反應(yīng)的發(fā)生。低水解反應(yīng)的發(fā)生。第46頁(yè)/共72頁(yè)第四十六頁(yè)，共72頁(yè)。47酸性介質(zhì)中：水解是可逆的，不完全酸性介質(zhì)中：水解是可逆的，不完全(wnqun)(wnqun)的，所以，聚酯能耐酸性介

16、質(zhì)的的，所以，聚酯能耐酸性介質(zhì)的侵蝕。侵蝕。堿性介質(zhì)中：由于形成了共振穩(wěn)定的羧酸根陰離子，水解成為不可逆的，所以聚酯堿性介質(zhì)中：由于形成了共振穩(wěn)定的羧酸根陰離子，水解成為不可逆的，所以聚酯耐堿性較差。耐堿性較差。第47頁(yè)/共72頁(yè)第四十七頁(yè)，共72頁(yè)。48樹(shù)脂主要(zhyo)原料 不飽和聚酯樹(shù)脂的主要原料包括： 羧酸(su sun)（酸酐）飽和酸（酐）不飽和酸（酐） 多元醇 乙烯基單體 自由基引發(fā)劑第48頁(yè)/共72頁(yè)第四十八頁(yè)，共72頁(yè)。49樹(shù)脂(shzh)主要反應(yīng)第49頁(yè)/共72頁(yè)第四十九頁(yè)，共72頁(yè)。50主要(zhyo)原料 順丁烯二酸酐 苯酐 氯代苯酐 對(duì)苯二甲酸 癸二酸 反丁烯二酸 第

17、50頁(yè)/共72頁(yè)第五十頁(yè)，共72頁(yè)。51主要(zhyo)原料乙二醇乙二醇 一縮二乙二醇一縮二乙二醇 一縮二丙二醇一縮二丙二醇 氫化雙酚氫化雙酚 第51頁(yè)/共72頁(yè)第五十一頁(yè)，共72頁(yè)。52苯乙烯磷酸(ln sun)三烯丙酯第52頁(yè)/共72頁(yè)第五十二頁(yè)，共72頁(yè)。53第53頁(yè)/共72頁(yè)第五十三頁(yè)，共72頁(yè)。54不飽和聚酯的合成(hchng)不飽和聚酯的聚合反應(yīng)機(jī)理為醇酸縮聚，反應(yīng)與線形聚酯聚合反應(yīng)歷程相同，聚合方法(fngf)多采用熔融縮聚。第54頁(yè)/共72頁(yè)第五十四頁(yè)，共72頁(yè)。55不飽和聚酯樹(shù)脂(j zh sh zh)合成 以順丁烯二酸酐與乙二醇經(jīng)酯化縮聚以順丁烯二酸酐與乙二醇經(jīng)酯化縮聚(s

18、uj)(suj)形成線形成線型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)為例，說(shuō)明不飽和聚酯樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)：型樹(shù)脂結(jié)構(gòu)為例，說(shuō)明不飽和聚酯樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)：第55頁(yè)/共72頁(yè)第五十五頁(yè)，共72頁(yè)。56實(shí)際(shj)生產(chǎn)中，會(huì)用飽和二元酸代替部分不飽和二元酸，目的是為了調(diào)節(jié)不飽和聚酯的不飽和性（雙鍵密度），提高樹(shù)脂的韌性，改善聚合物與苯乙烯等乙烯基單體的兼容性等，使之有良好的綜合性能。第56頁(yè)/共72頁(yè)第五十六頁(yè)，共72頁(yè)。57 不飽和聚酯樹(shù)脂的制備分為聚合和稀釋兩部分。二元酸和二元醇按設(shè)定比例加入已排除空氣的反應(yīng)釜中，于170210進(jìn)行縮聚至反應(yīng)終點(diǎn)(zhngdin)（反應(yīng)終點(diǎn)(zhngdin)通過(guò)體系酸值測(cè)定控制）。然后，在稀釋釜內(nèi)預(yù)

19、先投入按配方計(jì)量的苯乙烯、阻聚劑等，攪拌均勻，再將反應(yīng)釜中的聚合物緩慢放入稀釋釜中，冷卻過(guò)濾得具有一定粘度的液體樹(shù)脂。第57頁(yè)/共72頁(yè)第五十七頁(yè)，共72頁(yè)。58不飽和聚酯的固化 不飽和聚酯中含有大量的雙鍵(shun jin)，常采用加入交聯(lián)單體，在引發(fā)劑的作用下，用自由基共聚的方法進(jìn)行交聯(lián)固化，引發(fā)劑多采用有機(jī)過(guò)氧化物。第58頁(yè)/共72頁(yè)第五十八頁(yè)，共72頁(yè)。59第59頁(yè)/共72頁(yè)第五十九頁(yè)，共72頁(yè)。60 不飽和聚酯的加工適用性很廣，根據(jù)不同加工工藝的使用要求，不飽和聚酯的固化體系分為三大類(lèi)： （1）室溫(sh wn)固化體系 （2）中溫固化體系 （3）高溫固化體系第60頁(yè)/共72頁(yè)第六十

20、頁(yè)，共72頁(yè)。61室溫(sh wn)固化體系 手糊、噴射、注射、澆注及纖維纏繞成型工藝一般采用常溫固化系統(tǒng)。在常溫條件下穩(wěn)定(wndng)的有機(jī)過(guò)氧化物和促進(jìn)劑組成的氧化-還原系統(tǒng)，如過(guò)氧化甲乙酮-環(huán)烷酸鈷及過(guò)氧苯甲酰-叔胺類(lèi)。第61頁(yè)/共72頁(yè)第六十一頁(yè)，共72頁(yè)。62中溫固化體系(tx) 成型溫度(wnd)在50100。一類(lèi)由過(guò)氧化酯和二酰基過(guò)氧化物等分解溫度(wnd)較高的有機(jī)過(guò)氧化物和促進(jìn)劑組成的氧化-還原系統(tǒng)，另一類(lèi)是分解溫度(wnd)較低的過(guò)氧化物。國(guó)內(nèi)目前一般采用過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化苯甲酰和環(huán)烷酸鈷組成的固化系統(tǒng)，另一類(lèi)系由異丙基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化苯甲酰和特殊促進(jìn)劑組成的體系。這類(lèi)體系用于連續(xù)成型的波形瓦、平板、拉擠、注射、預(yù)浸漬和SMC（低溫、低壓）等成型工藝中。第62頁(yè)/共72頁(yè)第六十二