当前课程知识点:材料学概论 > 第10讲 高分子及聚合物材料(二) > 10.1 高分子材料性能与加工 > 10.1.3 热固性树脂(热固性塑料)
下一节我就讲热固性的树脂
也叫热固性塑料
热固性塑料
我们知道现在一提塑料
就包括热塑性的
也包括热固性的
应该说从历史的发展来讲
先有的热固性的塑料
后有的热塑性的
因此早期 热固性的塑料
叫做什么
叫做电木 甚至木头之类的
它起的一些名字
没有塑料的意思在这里边
因为它是热固性的 它没有塑性
那么后来的发展
热塑性的塑料出来了
那么大量的变到日常生活了
因为它有塑性而且透明的
因此把这种材料都叫做塑料
塑料显然它是有一定塑性的
叫塑料
那么现在把热固性的热塑性的
都用塑料给它代(替)
冠以名称都叫做塑料
所以似乎是把热固性的树脂
叫热固性的树脂叫做塑料
有点牵强附会
因为它没有塑性了
它为什么叫塑料
但是现在因为大家伙
约定俗成了
也不会因为把热固性的树脂
热固性的树脂叫成塑料
引起人们的误解
因此就把热固性的也叫塑料了
它是有这么个过程
那么现在就是说
什么叫做热固性的塑料
热固性的树脂
所谓热固性的树脂
就是说在加热的时候
它是可塑的
一旦成型以后
再也不能够被加热的方法
来返回它原来的塑性
就不能再加工了
叫做热固性的塑料
比如说环氧树脂
酚醛树脂 脲醛树脂这些
包括我们过去用的那个
那个塑料梳子
梳头的梳子
那一次再也不能
再重新加工又变成可塑性的了
那平常我们所见的
热塑性树脂是什么
加热 它可以变形
变完形以后回收过去
我再加热还可以变形
再加热还可以变形
因此它可以回收可以再利用
可以再变成塑料
这是热塑性和热固性
树脂的区别
那么我们说热塑性
和热固性的树脂
它为什么会有二者之分
为什么有二者之分
就是关键它的结构不一样
结构不一样
我们看 热固性的
thermo set resin
热塑性
是thermo plastic resin
那么这是热固性热塑性之分
你们看图 中间是加热
注意 中间是热
左手右手各拉一位
拉的是谁
一个是热固性的
一个是热塑性的
它拉着他们俩
当一加热温度一高
热塑性的瘫软了
热固性的它不瘫软
那么意思是什么
就是说热固性的一旦成型以后
再加热没有塑性了
那么热塑性
加热以后它就会还有塑性
这是热塑性热固性之别
那么 从树脂来讲
热塑性树脂 热固性树脂
从它的特性来讲
预先实现高分子量化
藉由加热、熔融、冷却而赋形
这是热塑性
热固性的利用具有
反应性基的低分子化合物
在使用时藉由反应
而实现三维固化
就是在加工过程当中
让它固化 固化完了以后
成型以后就不能成型了
它的长处就是说热塑性的
它的产量非常高
成型周期短可循环再利用
那么热固性塑料
它的优点是什么
低温低压成型
耐热性耐腐蚀性优良
容易改性和增加附加功能
当然热塑性的短处是什么
成型温度高
成型压力高 耐热性差
热固性 成型时间长
有脆性 循环再利用比较困难
这是热固性热塑性之间的区别
那么历史名称怎么形成的
它的性能的区别
它的优缺点在这里面
我们说它有这些特性
有这些长处 有这些短处
到底原因在哪
就在它的结构
它的结构造成的
那么热固性树脂
它是怎么合成的
注意 它首先由热固性的树脂
再加上固化剂
再加上添加剂或者是稀释剂
再加上填充剂
得到热固性树脂的配合物
然后要使它固化
加热的时候进行固化
当然可以通过加热
可以通过反应
因为这里边加上固化剂
在这里面进去了
那么可以做什么
可以做粘结剂 可以做涂料
可以做电气
电子用的 复合材料可以用
可以用加工 建筑用的就很多
当然我说的粘结剂和涂料
这里边讲的热固性塑料
不一定完全是热固性的
热塑性的高分子材料
也可以做粘结剂和涂料
也可以做粘结剂和涂料
我再强调一遍
讲高分子材料
五大应用随时都有
塑料 橡胶 纤维 粘结剂 涂料
这五大用途
从始至终我们要注意
好 我们现在讲热固性树脂的
基本结构和构成单元
热固性树脂它有它的
基本结构是什么
它的构成单元是怎么样的
热固性的基本结构
由图中所示的三大部分组成
三大部分组成
哪三大部分组成
一个是树脂骨架
再有一个是官能基
官能基 树脂骨架
在树脂骨架和官能基之间
有一个结合基
有一个结合基
官能基是什么
注意官能基非常重要
官能基的存在使它什么
使它产生交联
分子之间产生交联
只有交联以后才能形成热固性
如果不交联它就不能形成
注意我们开始讲的是热塑性的
讲了大量的热塑性的
后来讲橡胶
讲橡胶 注意橡胶位于
热塑性和热固性之间
之间 它有一定的弹性
热固性它就没有弹性了
弹性很低了非常低了
那这是什么原因
注意 橡胶也发生交联了
链跟链之间发生交联
那么热固性
它更发生交联
交联更强
交联的数目更多
它要想实现交联
关键作用在官能基
以前讲过官能基如果是两个
就是链状的 如果是三个
那就可以为交联
为长叉为交联提供了条件
如果再长出腿来 四个的
那就是更 大量的交联
是不是
两只手就那个
三只手就变成小偷了
是不是
官能基 官能基有哪些
比方说对于酚醛树脂来讲
它里边有羟基和羟甲基
对于环氧树脂的官能基
有缩水甘油基
有酯环式环氧基
注意它都是环氧基
对于BT树脂
它有马来酰亚胺基
对于氰酸酯 有氰酸基
这些基都是产生交联的官能基
非常重要
那么对于结合基
这里面有醚键 有酯键 有胺键
对于树脂的骨架
注意 树脂的骨架
有芳香族系列的
有脂肪族系列的
芳香族系列的 苯环
有双酚A型
有线形酚醛树脂型的
有可溶酚醛树脂型的
有联苯型的
那么脂肪族系的
有添水双酚A型的
有聚丙烯乙二醇型的
等等这些
这都是它的R
它的树脂骨架
当然树脂骨架
也会对热固性的树脂
产生影响
那比方说环氧树脂的分子结构
环氧树脂
什么叫环氧树脂
在高分子化学当中
环氧树脂是用一个分子中
含有两个或者两个以上的
环氧基团来定义的
一个环氧基团的化学结构
如图中所示
那么注意 它在环氧树脂
发生反应的时候
注意 我们搞材料的人经常做
金相样品 镶样 把一个样品
弄个环氧树脂
里面加环氧树脂加乙二胺
放到里边去
开始液态的东西
在室温下自己就固化了
固化以后就变成环氧树脂
环氧树脂就是说
你再用什么酒精
或者什么东西也不溶了
你再给它加热也不行了
镶样 就是这个
那么它是怎么变成
热固性树脂
注意看
环氧树脂 两个线性环氧树脂
末端的环氧环
刚才讲了环氧树脂
必须得有两个以上的环氧团的
这种叫做环氧树脂
注意 它是两个线性的氧分子
末端的环氧环
由乙二胺作为固化剂
乙二胺作为固化剂反应
它把环氧环打开
把环氧环打开
乙二胺作为一个交接的
作为这么交接的
这么一个链段
就把两个环氧高分子
给它连接起来
给它连接起来
如果环氧基比较密
就一个一个的都连接起来
一个一个的都连接起来
注意它打开环氧环
打开环氧环
胺键地方
它就跟碳原子
形成一个链
打开一个环氧环
乙二胺就是实现了交联
注意打开一个环氧环
乙二胺就实现了交联
交联 大家伙交联到一块去了
注意 两个线性环氧分子
末端的环氧基
与乙二胺反应形成交联
注意这个反应
没有副产物产生
这一点非常好
它如果有副产物产生
这就引起不必要的麻烦
它没有副产物产生
因此我们平常在实验室
我们徒手就可以做
环氧树脂
做环氧树脂
不用 根本不要什么
其他的仪器
只要这种两种原料
环氧树脂加乙二胺
混合到一块
它就会反应
而且是个放热反应
我们讲完了热塑性的聚合物
讲完了橡胶
讲完了热固性的聚合物
我们现在再回头看一下
高分子的结构层次
和这种结构层次是如何
决定高分子材料的性能
首先我们看一次结构
化学结构 一次结构 化学结构
我们看主链上
碳链高分子 杂链高分子
有机元素高分子
首先看它的组成
看它的原子结构与排列
看它结构单元的间接顺序
看结构的成分
链结构的支化、交联、端基
相对分子质量
相对分子质量分布
构型 取代基
围绕特定原子的空间
排开方式
这是一次结构
二次结构是构象
是单个高分子在空间
存在的形式
它是伸展链还是无规线团
还是折叠链还是螺旋链等等
这是二次结构的形式
当然二次结构形式
它包括分叉没分叉
叉是在一边还是在两边
叉是不是有规律
等等这些
三次结构形式
就是聚集态的结构
它的织态结构
伸展链结构
缨状胶束结构
片晶 非晶态结构等等
那么高次结构形式
就讲了宏观聚集态结构
是不是球晶
能不能组成复合材料
有没有泡沫 有没有填充物
有没有增强材料
有没有夹层材料等等
包括合成人造革
纺织品等等这些
高次混合物结构
混合物的宏观聚集状态
就是高分子合金
嵌段共聚物
弹性丝 分子混合物
交联
那么从这些结构层次
可以由这些结构层次
来改变聚合物
它的性能
你需要什么性能
你就采取什么性能
要发泡的
苯乙烯要发泡的
那就得采取
想办法给它吹气或者加压
或者什么东西
实现高层次的结构
就是说高分子材料
它的组成花样非常多
它通过它的结构形式
改变它的性能的方式
也非常多 非常多
因此高分子材料
当然高分子材料有它的缺点
它强度比较低 强度比较低
这些 它不如金属那么强
但是高分子材料
成型的方法很多
成型的花样很多
改善它的性能的方式很多
比如说它的夹心 合成
填充物 充泡 泡沫化
等等这些东西
实现丝
金属材料
就不好实现这些东西
你说金属材料实现泡沫
那不太好实现
高分子材料它就很好实现
你陶瓷材料要拉丝
实现不了很难
高分子材料它就(可以)
所以材料本身
各有各的特点
不要说我拿我的优势
跟它的劣势比较
这没法比了 是不是
没法比
所以高分子材料有很多
是其他材料所没有的这种特性
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业




