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第十二章章节、层压塑料跟增强塑料资料_图文

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第十二章 层压塑料和增强塑料的成型 本章要求: 1. 理解层压塑料和增强塑料,记住常用的增强 材料和基体材料。 2. 结合前面学过的塑料助剂中的偶联剂,理解 掌握胶接作用。 3. 了解偶联剂的表面处理方法 4. 了解增强塑料的成型工艺。 Outline 12.1 概述 12.2 增强塑料的组成 12.3 胶接作用和表面处理 12.4 增强塑料的成型 Outline 12.1 概述 12.2 增强塑料的组成 12.3 胶接作用和表面处理 12.4 增强塑料的成型 12.1 概述 层压塑料是将纸张、棉布、玻璃布、石 棉纸等片状底材经浸或涂树脂后(称附胶片 材),再经层叠、加热、加压而制成坚实的 板、管、棒等形状制品。 ? 增强塑料是指聚合物与增强材料相结合 而提高力学强度的有机复合材料。 ? 层压塑料也是增强塑料的一部分,构成 两者的主体材料都是树脂和增强物,不同 的是层压塑料强调了片状底材的层叠。 增强塑料的性能特点: ?比强度高。ρ<2×103kg/m3 ?热性能良好。增强塑料的热变形温度高,收 缩率小,导热系数低。 ?耐化学腐蚀性强。如尼龙耐碱,聚苯醚耐高 温水蒸气,聚甲醛耐水、耐有机溶剂等。 ?电绝缘性能优良。 复合材料的集散分布情况 ① 分散(掺和)强化型材料 ② 层状复合材料(或称接合型复合材料) ③ 梯度材料(梯度功能材料) 强化相材料的形态 ① 颗粒(粒子)弥散强化复合材料 ② 晶须强化复合材料 ③ 纤维强化复合材料 ④ 织物/非织物强化复合材料 Outline 12.1 概述 12.2 增强塑料的组成 12.3 胶接作用和表面处理 12.4 增强塑料的成型 12.2 增强塑料的组成 一、树脂 ? 热固性树脂 热固性树脂 (1)聚酯树脂 ?常用不饱和聚酯及其单体配成稠厚性液体。成型 时加入适量引发剂(如有机过氧化物)使其发生固 化反应。 ?优点:优越电绝缘性能、较强的抗水和抗酸性、 较好透明性以及抗御大多数有机溶剂的侵蚀。 ?缺点:是耐热性较差和固化时收缩率大。 (2)环氧树脂 ?通常使用的是稠厚液体,固化时常用酐类或胺 类化合物为硬化剂。由于固化反应无气体副产 物放出,可选用低压成型方法。 ?优点:环氧树脂对各种增强物的胶接作用都很 好。 ?缺点:脱模会发生困难,固化时收缩率较小。 (3)酚醛树脂 ?酚醛树脂成为增强塑料,分预浸和层压两步。 ?首先将树脂的水溶液或醇溶液涂浸在增强物上 并使其固化反应进行至乙阶段,借以逐出溶剂 和部分固化反应的副产物; ?然后对预浸物采用高压成型,反应至丙阶段。 工业上习惯将热固性树脂交联过程分为三个阶段: ①甲阶 (P<Pc) 此阶段树脂具有良好的可溶、可熔性。 ②乙阶 (P≈Pc) 分子间产生部分交联键和形成交联。此时树脂 的可溶、可熔性下降,但仍然可塑。 ③丙阶 (P>Pc) 此阶段分子具有网状结构,树脂达到不溶不熔 的深度交联。 (4)有机硅树脂 ?有机性溶液,固化时象酚醛树脂一样有挥 发性物质出来,成型时也需预浸和高压, 且固化时间较长。 ?这 类 树 脂 常 用 于 制 品 电 绝 缘 性 能 、 强 度 和 耐热性要求高的场合,成本也较高。 (5)三聚氰胺甲醛树脂 ?成型时要放出挥发性物质,必须经过预浸。 ?这类树脂具有优越的抗电弧性,上色范围广、 硬度高、耐磨性好、耐热性高等优点。但是 成本较高。 ?除上述几种热固性树脂外,近年来新发展 的有三聚氰氨三丙烯酯、聚磷苯二甲酸二 丙烯酯和聚间苯二甲酸二丙烯酯、聚酰亚 胺等二十多种热固性树脂。 12.2 增强塑料的组成 一、树脂 ? 热固性树脂 ? 热塑性树脂 热塑性树脂 ? 聚酰胺树脂; ? 聚烯烃树脂; ? PS树脂; ? 聚甲醛树脂; ? 聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂; ? 聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂; ? PC树脂; ? 改性聚苯醚树脂; ? 聚苯硫醚树脂。 二、增强材料 1、玻璃纤维; 按化学成分可分为无碱、中碱、高碱、高弹、高 强等几种。 2、碳纤维; 3、硼纤维; 4、碳化硼纤维; 5、晶须(单晶类纤维,Al2O3、SiC、SiO2); 6、石棉纤维。 12.3 胶接作用和表面处理 复合材料的组成 增强体 Reinforcement 基体 Matrix 界面 Interface 树脂基体 基体表面区 相互渗透区 增强材料表面区 增强材料 界面结构示意图 一、胶接作用 加入“双亲分子”的表面处理剂,这种 物质的分子一端具有亲极性增强材料的极性基 团,另一端是亲非极性树脂的非极性基团,则 可在增强材料与树脂之间起一种胶接作用。 树脂 增强材料 以玻璃纤维用乙烯基三氯硅烷处理后,用于增 强不饱和聚酯树脂为例 H2C Cl C Si Cl H Cl + H2O H2C OH C Si OH H OH H2C Si OH O C Si OH H O Si OH + HO 化学键理论 H Si O O O H H2C C Si H OH O Si OH H2C Si O O C Si O H O Si O 偶联剂与玻璃纤维的界面反应 复合材料的界面理论 ? 界面浸润理论 ? 化学键理论 ? 扩散理论 ? 静电理论 ? 机械粘结理论 化学键理论 偶联剂处理后的玻璃纤维,在引发剂作用下与不 饱和聚酯发生如下反应,形成化学键结合。 界面反应 处理剂 (1)有机络合物类。常用的是甲基丙烯酸二氯 化铬络合物(沃兰) (2)有机硅烷类偶联剂 (3)钛酸酯类偶联剂 4)铝酸酯类偶联剂 偶联剂 是一类具有两不同性质官能团的物质,其分子结 构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团, 一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应; 另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合 物发生化学反应或生成氢键溶于其中。 偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与



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