第三章不饱和聚酯--基体材料的制备工艺-2.pptVIP

聚合物（树脂）基体 （1）不饱和聚酯树脂 （2）环氧树脂 （3）酚醛树脂 基体材料在复合材料中的作用 1.粘结 2.均衡和传递载荷 3.防止纤维屈曲 4.保护纤维 5.决定复合材料的工艺性和成型方法 6.决定复合材料的耐热性、耐腐蚀性、阻燃性、抗辐射性、耐溶剂性和吸湿性 3.4 不饱和聚酯树脂 3.4.1 概念 （1）不饱和聚酯 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产物 （2）不饱和聚酯树脂： 不饱和聚酯在乙烯基类稀释剂（交联单体，如苯乙烯）中的溶液 3.4.2.不饱和聚酯的合成 1.原料 不饱和二元羧酸（或酸酐） （反丁烯二酸，顺丁烯二酸酐等） 饱和二元羧酸（或酸酐） （间苯二甲酸，邻苯二甲酸酐等） 多元醇 （乙二醇，1，2丙二醇） 4.原料酸和醇对产物的影响 1）二元酸 （1）不饱和二元酸 ①提供不饱和聚酯的不饱和双键 ②使用顺丁烯二酸酐（顺酐）或反丁烯二酸 HOOC-CH=CH-COOH ③反丁烯二酸中的反式双键较顺式双键活泼，固化快且固化度高 ④多用顺酐 （熔点低，缩水量少，价格便宜，自转化特性） （2）饱和二元酸 ①使用邻（间，对）苯二甲酸酐（苯酐） ②调节不饱和聚酯的不饱和度（双键密度） ③增加树脂韧性 ④降低树脂的结晶倾向 ⑤改善在乙烯基类交联单体（苯乙烯）中的溶解性 （3） 二元醇 （1）多使用乙二醇或1，2－丙二醇 （2）使用多元醇制备高熔点支化聚酯 （3）使用一元醇控制分子链长 5.稀释剂的选用 （1）不饱和聚酯树脂＝稀释剂＋不饱和聚酯 ①高沸点，低粘度 ②能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等 ③反应活性大，能使交联反应在室温或较低温度下进行 ④能与树脂共聚形成均相共聚物。 （3）常用交联剂： ①苯乙烯 ②乙烯基甲苯 ③ 二乙烯基苯 ④ 甲基丙烯酸甲酯 ⑤ 邻苯二甲酸二烯丙酯 （4）苯乙烯的优缺点： ①优点 a.粘度低 b.与树脂有良好的共混性，对引发剂、促进剂溶解性好 c.苯乙烯双键活泼，易于进行共聚反应 d.价格便宜，材料来源广 ②缺点 a.沸点较低（145℃），易挥发 b.有一定毒性，对人体有害。 （5）苯乙烯用量对性能的影响 ①用量过多 a.胶液稀，操作时易流胶 b.制品固化收缩率大。 ②用量过小 a.树脂胶液粘度大，不易使用 b.固化不完全，制品软化温度低。 6.不饱和聚酯树脂的固化 （1）固化的概念 粘流态树脂体系发生交联反应而转化成为不溶不熔且具有体型网络结构的固态树脂的全过程。 （2）不饱和聚酯树脂的固化过程 1）原理 引发剂引发打开不饱和聚酯分子和苯乙烯中的双键，通过自由基共聚反应，使线型的聚酯分子交联成三维网状的体形大分子结构。 2）过程（三个主要阶段：链引发、链增长、链终止） ①链引发： A. 引发效应 树脂被引发后，双键打开，形成“自由基” M1 、M2——分别代表乙烯类单体、聚酯分子 ～m1 ?——代表乙烯类单体形成的自由基 ～m2?——代表不饱和聚酯形成的自由基 B. 引发方式 a 、引发剂引发（如过氧化苯甲酰） b 、引发剂和促进剂配合使用 （如过氧化环己酮－萘酸钴）引发 c 、紫外线照射引发 2）链增长反应竞聚率 A. K11 、K12、K21、K22分别代表四个反应速度常数 B. 反应速度不同,即单元反应的竞聚率不同，得到非“恒份共聚物” C. 控制乙烯类单体种类及浓度，使得到“恒份共聚物”。 D. 对不饱和聚酯树脂（顺酐型），苯乙烯含量在33－40％时，能形成“恒份共聚物”。 3） 链终止（体系反应的终止过程） A. 链终止反应主要是双基终止 B.凝胶现象 共聚反应进行到一定程度后，体系粘度增大，大分子活性链运动受阻，偶合终止反应减弱，而此时单体分子仍可以自由扩散，自由基还在生成，链增长反应出现“自动加速效应”，粘度急剧上升，体系呈凝胶态物质特性 C.凝胶现象后体系进一步反应，逐渐形成三维网状结构，粘度更大，限制了单体的扩散，使聚合速度下降而终止反应。 7.不饱和聚酯树脂的其他辅助剂 1）、引发剂 （1）一般为过氧化物，其通式为 ROOR` （2）作用 产生自由基，引发树脂体系进行固化反应 ROOR`→ RO· ＋ ·OR` （3）引发剂的类型 氢过氧化物、酸过氧化物、酮过氧化物、酯过氧化物、二酰基过氧化物。