熱固性樹脂

熱固性樹脂在固化后，由于分子間交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此剛性大、硬度高、耐溫高、不易燃、制品尺寸穩(wěn)定性好，但性脆。因而絕大多數(shù)熱固性樹脂在成型為制品前，都加入各種增強(qiáng)材料，如木粉、礦物粉、纖維或紡織品等使其增強(qiáng)，制成增強(qiáng)塑料。在熱固性樹脂中，加入增強(qiáng)材料和其他添加劑，如固化劑、著色劑、潤(rùn)滑劑等，即能制成熱固性塑料，有的呈粉狀、粒狀，有的作成團(tuán)狀、片狀，統(tǒng)稱模塑料。熱固性塑料常用的加工方法有模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄等，某些品種還可用于注射成型。

除不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂外，熱固性樹脂主要有以下品種。

一、三聚氰胺甲醛樹脂

三聚氰胺甲醛樹脂是由三聚氰胺和甲醛縮聚而成的熱固性樹脂。用玻璃纖維增強(qiáng)的三聚氰胺甲醛層壓板具有高的力學(xué)性能、優(yōu)良的耐熱性和電絕緣性及自熄性。

二、呋喃樹脂

由糠醛或糠醇本身進(jìn)行均聚或與其它單體進(jìn)行共縮聚而得到的縮聚產(chǎn)物，習(xí)慣上稱為呋喃樹脂。這類樹脂的品種很多，其中以糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂及糠醇樹脂較為重要。

（1）糠醛苯酚樹脂?？啡┛膳c苯酚縮聚生成二階熱固性樹脂，縮聚反應(yīng)一般用堿性催化劑。常用的堿性催化劑有氫氧化鈉、碳酸鉀或基它堿土金屬的氫氧化物?？啡┍椒訕渲闹饕攸c(diǎn)是在給定的固化速度時(shí)有較長(zhǎng)的流動(dòng)時(shí)間，這一工藝性能使它適宜用作模塑料。用糠醛苯酚樹脂制備的壓塑粉特別適于壓制形狀比較復(fù)雜或較大的制品。模壓制品的耐熱性比酚醛樹脂好，使用溫度可以提高10～20℃，尺寸穩(wěn)定性、電性能也較好。

（2）糠醛丙酮樹脂?？啡┡c丙酮在堿性條件下進(jìn)行縮合反應(yīng)形成糠酮單體繽紛可與甲醛在酸性條件下進(jìn)一步縮聚，使糠酮單體分子間以次甲基鍵連接起來(lái)，形成糠醛丙酮樹脂。

（3）糠醇樹脂?？反荚谒嵝詶l件下很容易縮聚成樹脂。一般認(rèn)為，在縮聚過程中糠醇分子中的羥甲基可以與另一個(gè)分子中的α氫原子縮合，形成次甲基鍵，縮合形成的產(chǎn)物中仍有羥甲基，可以繼續(xù)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，最終形成線型縮聚產(chǎn)物糠醇樹脂。

呋喃樹脂的性能及應(yīng)用——未固化的呋喃樹脂與許多熱塑性和熱固性樹脂有很好的混容性能，因此可與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合來(lái)加以改性。固化后的呋喃樹脂耐強(qiáng)酸（強(qiáng)氧化性的硝酸和硫酸除外）、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑的侵蝕，在高溫下仍很穩(wěn)定。呋喃樹脂主要用作各種耐化學(xué)腐蝕和耐高濁的材料。

（1）耐化學(xué)腐蝕材料 呋喃樹脂可用來(lái)制備防腐蝕的膠泥，用作化工設(shè)備襯里或其它耐腐材料。

（2）耐熱材料 呋喃玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的耐熱性比一般的酚醛玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料高，通?？稍?50℃左右長(zhǎng)期使用。

（3）與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合改性 將呋喃樹脂與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混和使用，可改進(jìn)呋喃玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能以及制備時(shí)的工藝性能。這類復(fù)合材料已廣泛用來(lái)制備化工反應(yīng)器的攪拌裝置、貯槽及管道等化工設(shè)備。

三、聚丁二烯樹脂

聚丁二烯樹脂是一種分子量不高的液體，大分子主鏈上主要包含1，2-結(jié)構(gòu)，又稱為1，2-聚丁二烯樹脂。這種樹脂的大分子鏈上具有很多乙烯基側(cè)鏈，所以，在游離基引發(fā)劑存在下，可進(jìn)一步交聯(lián)成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的體型高聚物。

1，2-聚丁二烯樹脂可由丁二烯在烷基鋰、堿金屬（常用金屬鈉）或可溶性堿金屬?gòu)?fù)合物（如鈉-萘體系）引發(fā)劑引發(fā)下，按陰離子型聚合歷程合成。1，2-聚丁二烯樹脂大分子鏈完全由碳?xì)浣M成，因此樹脂固化后有優(yōu)良的電性能、彎曲強(qiáng)度較好、耐水性優(yōu)良。

四、有機(jī)硅樹脂

在有機(jī)硅聚合物中，具有實(shí)用價(jià)值和得到廣泛應(yīng)用的主要是由有機(jī)硅單體（如有機(jī)鹵硅烷）經(jīng)水解縮聚而成的主鏈結(jié)構(gòu)為硅氧鍵的高分子有機(jī)硅化合物。這種主鏈由硅氧鍵構(gòu)成，側(cè)鏈通過硅原子與有機(jī)基團(tuán)相連的聚合物，稱為聚有機(jī)硅氧烷。

有機(jī)硅樹脂則是聚有機(jī)硅氧烷中一類分子量不高的熱固性樹脂。用這類樹脂制造的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，在較高的溫度范圍內(nèi)（200～250℃）長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用后，仍能保持優(yōu)良的電性能，同時(shí)，還具有良好的耐電弧性能及憎水防潮性能。有機(jī)硅樹脂的性能如下：

（1）熱穩(wěn)定性。有機(jī)硅樹脂的Si-O鍵有較高的鍵能（363kJ/mol），所以比較穩(wěn)定，耐熱性和耐高溫性能均很高。一般說(shuō)來(lái)其熱穩(wěn)定性范圍可達(dá)200～250℃，特殊類型的樹脂可以更高一些。

（2）力學(xué)性能。有機(jī)硅樹脂固化后的力學(xué)性能不高，若在大分子主鏈上引進(jìn)氯代苯基，可提高力學(xué)性能。有機(jī)硅樹脂玻璃纖維層壓板的層間粘接強(qiáng)度較差，受熱時(shí)彎曲強(qiáng)度有較大幅度的下降。若在主鏈中引入亞苯基，可提高剛性、強(qiáng)度及使用溫度。

（3）電性能。有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的電絕緣性能，它的擊穿強(qiáng)度、耐高壓電弧及電火花性能均較優(yōu)異。受電弧及電火花作用時(shí)，樹脂即使裂解而除去有機(jī)基團(tuán)，表面剩下的二氧化硅同樣具有良好的介電性能。

（4）憎水性。有機(jī)硅樹脂的吸水性很低，水珠在其表面只能滾落而不能潤(rùn)濕。因此，在潮濕的環(huán)境條件下，有機(jī)硅樹脂玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料仍能保持其優(yōu)良的性能。

（5）耐腐蝕性能。有機(jī)硅樹脂玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可而濃度（質(zhì)量）10%～30%硫酸、10%鹽酸、10%～15%氫氧化鈉、2%碳酸鈉及3%過氧化氫。醇類、脂肪烴和潤(rùn)滑油對(duì)它的影響較小，但耐濃硫酸及某些溶劑（如四氯化碳、丙酮和甲苯）的能力較差。

熱固性樹脂其分子結(jié)構(gòu)為體型，它包括大部分的縮合樹脂，熱固性樹脂的優(yōu)點(diǎn)是耐熱性高，受壓不易變形。其缺點(diǎn)是機(jī)械性能較差。熱固性樹脂有酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯以及硅醚樹脂等。

指在加熱、加壓下或在固化劑、紫外光作用下，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化成為不溶不熔物質(zhì)的一大類合成樹脂。這種樹脂在固化前一般為分子量不高的固體或粘稠液體；在成型過程中能軟化或流動(dòng)，具有可塑性，可制成一定形狀，同時(shí)又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而交聯(lián)固化；有時(shí)放出一些副產(chǎn)物，如水等。此反應(yīng)是不可逆的，一經(jīng)固化，再加壓加熱也不可能再度軟化或流動(dòng)；溫度過高，則分解或碳化。這也就是與熱塑性樹脂的基本區(qū)別。

固化和玻璃化是兩個(gè)完全不同的過程，熱固型樹脂固化溫度以上才能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而玻璃態(tài)到高彈態(tài)轉(zhuǎn)變是相變問題。一個(gè)是化學(xué)過程、一個(gè)是物理過程，研究玻璃化的時(shí)候可以不理固化的問題。對(duì)應(yīng)到工程上就是固化的時(shí)候看固化溫度，樹脂的最高工作溫度看玻璃化溫度。

熱固性樹脂多用縮聚（見聚合）法生產(chǎn)。常用熱固性樹脂有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺－甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺等。熱固性樹脂主要用于制造增強(qiáng)塑料、泡沫塑料、各種電工用模塑料、澆鑄制品等，還有相當(dāng)數(shù)量用于膠粘劑和涂料。

從發(fā)展看，熱固性樹脂還在進(jìn)一步改進(jìn)質(zhì)量，研制新品種，以滿足新加工工藝開發(fā)的要求。用彈性體和熱塑性樹脂進(jìn)行改性、開發(fā)注塑級(jí)熱固性模塑料以及反應(yīng)注射成型用專用樹脂及配方，已受到很大重視。采用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將為熱固性樹脂的合成開辟新途徑。

熱固性塑料：以熱固性樹脂為主要成分，配合以各種必要的添加劑通過交聯(lián)固化過程成形成制品的塑料。在制造或成型過程的前期為液態(tài)，固化后即不溶不熔，也不能再次熱熔或軟化。常見的熱固性塑料有酚醛塑料、環(huán)氧塑料、氨基塑料、不飽和聚酯、醇酸塑料等。熱固性塑料與熱塑性塑料共同構(gòu)成合成塑料中的兩大組成體系。熱固性塑料又分甲醛交聯(lián)型和其他交聯(lián)型兩種類型。熱固性塑料第一次加熱時(shí)可以軟化流動(dòng)，加熱到一定溫度，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)一交聯(lián)反應(yīng)而固化變硬，這種變化是不可逆的，此后，再次加熱時(shí)，已不能再變軟流動(dòng)了。正是借助這種特性進(jìn)行成型加工，利用第一次加熱時(shí)的塑化流動(dòng)，在壓力下充滿型腔，進(jìn)而固化成為確定形狀和尺寸的制品。

熱固性塑料特點(diǎn)是在一定溫度下，經(jīng)一定時(shí)間加熱、加壓或加入硬化劑后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而硬化。硬化后的塑料化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、質(zhì)地堅(jiān)硬、不溶于溶劑、加熱也不再軟化，如果溫度過高則就分解。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無(wú)化學(xué)鍵產(chǎn)生，加熱時(shí)軟化流動(dòng)．冷卻變硬的過程是物理變化。甲醛交聯(lián)型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料（如脲－甲醛－三聚氰胺－甲醛等）。其他交聯(lián)型塑料包括不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂、鄰苯二甲二烯丙酯樹脂等。常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等。

熱固性樹脂---酚醛樹脂,環(huán)氧樹脂(不飽和聚酯樹脂,有機(jī)硅樹脂)

中文名稱

熱固性樹脂復(fù)合材料

英文名稱

thermosetting resin composite

定　　義

以熱固性樹脂為基體，纖維或其織物為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。

應(yīng)用學(xué)科

航空科技（一級(jí)學(xué)科），航空材料（二級(jí)學(xué)科）

第1章緒論

1.1熱固性樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展概況

1.2熱固性樹脂基復(fù)合材料的分類與成型工藝

1.3熱固性樹脂基復(fù)合材料的性能

1.4熱固性樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用

1.4.1熱固性樹脂基復(fù)合材料在國(guó)防、軍工及航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.4.2熱固性樹脂基復(fù)合材料在建筑工業(yè)中的應(yīng)用

1.4.3熱固性樹脂基復(fù)合材料在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用

1.4.4熱固性樹脂基復(fù)合材料在交通運(yùn)輸與能源工業(yè)中的應(yīng)用

1.4.5熱固性樹脂基復(fù)合材料在機(jī)械電器工業(yè)中的應(yīng)用

1.4.6熱固性樹脂基復(fù)合材料在電子工業(yè)中的應(yīng)用

1.4.7熱固性樹脂基復(fù)合材料在醫(yī)療、體育、娛樂方面的應(yīng)用

1.4.8熱固性樹脂基復(fù)合材料在農(nóng)、林、牧、漁及食品業(yè)中的應(yīng)用

1.5熱固性樹脂基復(fù)合材料的發(fā)展方向

參考文獻(xiàn)

第2章不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料及其應(yīng)用

2.1概述

2.1.1不飽和聚酯樹脂的概念及其特性

2.1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況

2.1.3不飽和聚酯樹脂的技術(shù)進(jìn)展

2.1.4不飽和聚酯樹脂的應(yīng)用

2.2不飽和聚酯樹脂

2.2.1合成原理

2.2.2合成方法

2.2.3原料酸和醇對(duì)聚酯性能的影響

2.2.4不飽和聚酯樹脂的固化

2.2.5不飽和聚酯樹脂的品種及其改性

2.3聚酯模塑料

2.3.1片狀模塑料

2.3.2其他模塑料

2.4非增強(qiáng)型不飽和聚酯復(fù)合材料

2.4.1聚酯混凝土

2.4.2聚酯膩?zhàn)?

2.4.3人造石

參考文獻(xiàn)

第3章酚醛樹脂及其復(fù)合材料

3.1概述

3.1.1酚醛樹脂及其復(fù)合材料的發(fā)展簡(jiǎn)史

3.1.2酚醛樹脂及其復(fù)合材料的性能和應(yīng)用

3.2酚醛樹脂的分類、合成與固化

3.2.1熱塑性酚醛樹脂

3.2.2熱固性酚醛樹脂

3.2.3改性酚醛樹脂

3.2.4酚醛樹脂的應(yīng)用

3.3酚醛樹脂復(fù)合材料

3.3.1酚醛泡沫材料

3.3.2酚醛摩擦復(fù)合材料

3.冀3酚醛燒蝕復(fù)合材料

3.3.4碳一碳復(fù)合材料

3.4酚醛復(fù)合材料的成型工藝

3.4.1酚醛模塑料

3.4.2酚醛層壓材料

3.4.3酚醛片狀模塑料

3.5酚醛樹脂及其復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)

3.5.1酚醛樹脂及其復(fù)合材料的最新發(fā)展

3.5.2酚醛樹脂及其復(fù)合材料的回收利用

參考文獻(xiàn)

第4章熱固性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其應(yīng)用

4.1概述

4.1.1環(huán)氧樹脂的定義

4.1.2環(huán)氧樹脂的性能及其應(yīng)用特點(diǎn)

4.1.3環(huán)氧樹脂的主要應(yīng)用領(lǐng)域

4.2熱固性環(huán)氧樹脂

4.2.1熱固性環(huán)氧樹脂的分類

4.2.2熱固性環(huán)氧樹脂的合成

4.2.3熱固性環(huán)氧樹脂的改性

4.2.4熱固性環(huán)氧樹脂的固化

4.2.5新型耐熱、耐濕熱固性環(huán)氧樹脂

4.3熱固性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用

4.3.1熱固性環(huán)氧樹脂在灌封復(fù)合材料中的應(yīng)用

4.3.2熱固性環(huán)氧樹脂在絕緣復(fù)合材料中的應(yīng)用

4.3.3熱固性環(huán)氧樹脂在混凝土復(fù)合材料中的應(yīng)用

4.3.4熱固性環(huán)氧樹脂在液晶復(fù)合材料中的應(yīng)用

4.3.5熱固性環(huán)氧樹脂在納米復(fù)合材料中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第5章熱固性聚酰亞胺樹脂復(fù)合材料

5.1熱固性聚酰亞胺樹脂

5.1.1熱固性聚酰亞胺樹脂的合成原理

5.1.2熱固性聚酰亞胺的近期發(fā)展

5.1.3熱固性聚酰亞胺在復(fù)合材料中的應(yīng)用

5.2纖維增強(qiáng)熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料

5.2.1玻璃纖維增強(qiáng)熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料

5.2.2碳纖維增強(qiáng)熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料

5.2.3PMR15纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

5.2.4耐高溫聚酰亞胺纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

5.2.5碳纖維增強(qiáng)熱固性聚酰亞胺復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域中的應(yīng)用

5.3聚酰亞胺樹脂無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料

5.3.1聚酰亞胺/黏土納米復(fù)合材料

5.3.2聚酰亞胺/二氧化硅納米復(fù)合材料

5.4聚酰亞胺樹脂自潤(rùn)滑復(fù)合材料

5.4.1聚酰亞胺自潤(rùn)滑復(fù)合材料常用的添加劑

5.4.2聚酰亞胺自潤(rùn)滑復(fù)合材料的研究進(jìn)展

參考文獻(xiàn)

第6章熱固性雙馬來(lái)酰亞胺樹脂復(fù)合材料及其應(yīng)用

6.1概述

6.1.1雙馬來(lái)酰亞胺的概念

6.1.2雙馬來(lái)酰亞胺的合成與性能

6.2雙馬來(lái)酰亞胺樹脂的改性

6.2.1擴(kuò)鏈增韌

6.2.2烯丙基化合物的增韌

6.2.3橡膠的增韌

6.2.4熱塑性樹脂的增韌

6.2.5環(huán)氧樹脂的增韌

6.2.6合成新型單體

6.2.7雙馬來(lái)酰亞胺的工藝改性

6.3雙馬來(lái)酰亞胺樹脂復(fù)合材料

6.3.1雙馬來(lái)酰亞胺復(fù)合材料的性能

6.3.2玻璃纖維增強(qiáng)雙馬來(lái)酰亞胺復(fù)合材料

6.3.3雙馬來(lái)酰亞胺樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第7章氰酸酯樹脂復(fù)合材料及其應(yīng)用

7.1概述

7.1.1氰酸酯樹脂的概念和特點(diǎn)

7.1.2氰酸酯樹脂的發(fā)展和應(yīng)用’

7.2氰酸酯樹脂

7.2.1氰酸酯樹脂的合成原理

7.2.2氰酸酯樹脂的固化反應(yīng)

7.2.3氰酸酯樹脂的改性

7.3氰酸酯樹脂及其復(fù)合材料的應(yīng)用

7.3.1氰酸酯樹脂復(fù)合材料在高性能印刷電路板中的應(yīng)用

7.3.2氰酸酯樹脂復(fù)合材料在雷達(dá)天線罩中的應(yīng)用

7.3.3氰酸酯樹脂復(fù)合材料在導(dǎo)彈材料中的應(yīng)用

7.3.4氰酸酯樹脂在宇航復(fù)合材料中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第8章有機(jī)硅樹脂及其復(fù)合材料的應(yīng)用

8.1概述

8.1.1有機(jī)硅的發(fā)展簡(jiǎn)史

8.1.2有機(jī)硅化合物的命名

8.2有機(jī)硅樹脂

8.2.1有機(jī)硅樹脂的定義及性能

8.2.2有機(jī)硅樹脂的分類及制備

8.2.3有機(jī)硅樹脂復(fù)合材料

8.2.4有機(jī)硅樹脂在復(fù)合材料中其他方面的應(yīng)用

8.3硅橡膠

8.3.1硅橡膠的定義及性能

8.3.2硅橡膠在復(fù)合材料中的應(yīng)用

8.4硅烷偶聯(lián)劑

8.4.1硅烷偶聯(lián)劑的定義

8.4.2硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)特征及偶聯(lián)機(jī)理

8.4.3硅烷偶聯(lián)劑的主要品種及物理性能

8.4.4選用硅烷偶聯(lián)劑的一般原則

8.4.5硅烷偶聯(lián)劑的使用

8.4.6應(yīng)用領(lǐng)域

8.5有機(jī)硅脫模劑

8.5.1概述

8.5.2有機(jī)硅脫模劑的品種及產(chǎn)品形態(tài)

8.5.3脫模劑的制法

8.5.4脫模劑在復(fù)合材料中的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)

第9章其他熱固性樹脂及其復(fù)合材料

9.1三聚氰胺甲醛樹脂及其復(fù)合材料

9.1.1概述

9.1.2三聚氰胺甲醛樹脂的合成與固化

9.1.3三聚氰胺甲醛樹脂及其復(fù)合材料的應(yīng)用

9.2苯并環(huán)丁烯樹脂及其復(fù)合材料

9.2.1概述

9.2.2苯并環(huán)丁烯樹脂

9.2.3苯并環(huán)丁烯樹脂及其復(fù)合材料的應(yīng)用

參考文獻(xiàn)2100433B