第10章其它聚合物基体树脂.ppt
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1、第10章 其它聚合物基体树脂,陕扁殉衷嫉玉醋潍痕统貌景稗驳鹅圈贿蔷募娜婉监驾闸萨欧序鲜最瞬寸啃第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,2,10.1 聚醚醚酮(PEEK)树脂,阮扑咨驱唇论逾颐苔确荒喝耶睫瓤箕马澄蚕鞍皆迪辣萍敖莽诞沟钱邱殆倦第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,3,一、性能 由对苯二酚和4,4-二氟二苯甲酮合成的聚醚醚酮:1、玻璃化转变温度Tg 185、熔点288、热变形温度 165,用玻璃填料填充后可以提高到接近熔点温度;2、热稳定性好,320保持超过1周;具有柔软性或延展 性,在200可保持半年;3、吸水率0.
2、5,仅为环氧的1l0,;4、耐溶剂性好、水解稳定性优异、耐火焰性好;低发烟性,加工温度340400;5、韧性是环氧树脂的50100倍;结晶度最高为48%,,八锭饶坏笔枣圭扳扦山讯铱邱曾园逼读名跋受昂便瓜钻掉哗户臻阮描旅简第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,4,PEEK性能变化趋势:(1)力学性能随温度的升高而下降,刚开始力学性能下降较明显,但到200以上时,变化不大。30CF增强的PEEK复合材料的力学性能。(2)分解反应仅生成CO2、CO,无其他气化小分子,毒性较低、酸性气体释放量较小,耐火焰性能好。(3)电性能好。优良的耐辐射性能,容易通过清洗程序来排污
3、和净化,如稀酸和洗涤剂,可用在核能工业材料上。(4)溶解性:室温下不溶于一般溶剂,但能溶于浓硫酸,溶解时PEEK被磺化;溴能引起PEEK严重降解,强氧化剂如发烟硝酸使PEEK树脂降解而不能溶解PEEK树脂;在较高温度下,PEEK能制得氢氟酸、三氟甲基磺酸或二氯IN氟丙酮单水合物和酚-1,2,4-三氯苯的稀溶液,而酚-1,2,4-三氯苯溶剂体系用于PEEK的凝胶渗透色谱,用二苯酮可形成PEEK的高温溶液。,老砌害栓尽蛔樊畅莹希愈椽冷静蚌遁职兼乍屁赋图下撬团悠苹兹刻脑讼菜第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,5,二、PEEK的应用 耐热性比其他耐高温塑料优异,而且
4、具有高强度、高模量、高断裂韧性以及优良的尺寸稳定性,对交变应力的优良耐疲劳性是所有塑料中最出众的,可与合金材料媲美;具有突出的摩擦学特性,耐滑动磨损和微动磨损性能优异;具有自润滑性好、易加工、绝缘性稳定、耐水解等优异性能,使得其在航空航天、汽车制造、电子电气、医疗和食品加工等领域具有广泛的应用,开发利用前景十分广阔。,演趣蚜俄匿锈鬼激吊鳞遍赤否教啤裤岛颅驮绕抚茵禄肛堤离采困迄妖走寡第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,6,1.航空航天领域 可替代铝和其他金属材料制造各种飞机零部件。PEEK树脂密度小,加工性能好,可直接加工成型要求精细的大型部件。具有良好的耐雨
5、水侵蚀性能,可制造飞机外部零件。具有优异的阻燃性能,燃烧时的发烟量和有毒气体的量少,常用来制造飞机内部部件,以降低飞机发生火灾时的危害程度。,将弃境回互利佣个设姜亲殊遗齐誊垦崖穆毯郭额摹碧独网椒慨澡埋雏尚舆第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,7,2.电子电器领域 具有优良的电气性能,是理想的电绝缘体,在高温、高压和高湿度等恶劣的工作条件下,仍能保持良好的电绝缘性。纯度很高,机械和化学性能稳定,硅片加工过程中的污染得到降低。在很大的温度范围内不变形,采用PEEK树脂制作的零部件在高温热焊处理时不发生变化,在半导体工业中,用来制造晶圆承载器、电子绝缘膜片以及各种
6、连接器件,还可用于晶片承载片绝缘膜、连接器、印刷电路板、高温接插件等。超纯水的输送、贮存设备如管道、阀门、泵和容积器等。现在日本等国的超大规模集成电路的生产已经在使用PEEK树脂材料。,审涤婉仿拍臻齿势付查话掂伶玉泛歼震警捷若妄烃府隧封吻连课退楚挚饭第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,8,3.汽车制造业领域 作为金属不锈钢和钛的替代品用于制造发动机内罩、汽车轴承、垫片、密封件、离合器齿环等各种零部件;也可用在汽车的传动、刹车和空调系统中。目前波音飞机、AMD、尼桑、NEC、夏普、克莱斯勒、通用、奥迪、空中客车公司已开始大量使用这种材料。,补曳谎沧缺凹炉陆波饰
7、孽胳麦荔炮杖兴扎凰培杀虾穿必诅阵殊捅饱吻床薄第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,9,4.工业领域 具有良好的力学性能、耐化学腐蚀和耐高温性能,能够经受高达25kPa的压力和260的高温,作为半结晶的工程塑料;不溶于浓硫酸以外的所有溶剂。在化学工业和其他加工业中,用来制作压缩机阀片、活塞环、密封件和各种化工用泵体、阀门部件。代替不锈钢制作涡流泵的叶轮、可明显降低磨损程度和噪声级别,具有更长的使用寿命。符合套管组件材料的规格要求,在高温下仍可使用各种黏合剂进行粘接。,官谩剐摆讫牙代四杨予衰潍嚏苑爽撬店靶龋疚慰洁移博酒苹缓汲涯煌情丈第10章其它聚合物基体树脂第10
8、章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,10,5.医疗领域 可在134下经受多达3000次的循环高压灭菌,这一特性使其可用于生产灭菌要求高、需反复使的手术和牙科设备。PEEK树脂在热水、蒸汽、溶剂和化学试剂等条件下可表现出较高的机械强度、良好的抗应力性能和水解稳定性,用它可制造需要高温蒸汽消毒的各种医疗器械。PEEK不仅具有质量轻、无毒、耐腐蚀等优点,还是与人体骨骼最接近的材料,可与肌体有机结合,代替金属制造人体骨骼是其在医疗领域的又一重要应用。,琅房圆雾虑桌泰壕祟踊平扼骂识汪誉旷禾稿侗涉恤畸苗谍祥愚耀咕要挠匙第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,11,10.
9、2 含炔基树脂,具有高反应性,在一定条件(如热、辐射等)下能加成聚合形成体型结构,固化过程中没有挥发性副产物产生,固化产物具有无气隙、耐湿热、热稳定性和性能保持率高的特点。已开发了一些新型的含炔基树脂如聚芳基乙炔树脂、含硅芳炔树脂、炔基聚酰亚胺、乙炔基封端的聚苯基喹嗯啉、聚芳砜、聚醚、聚苯并嗯唑、聚苯并咪唑、聚苯并咪唑喹啉等树脂。,宁诸嘘雏赦深煤窍仅磋超虫悲辊咬施史考稗樟宇闯挨生堂钨量门拥相懦匙第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,12,10.2.1 聚芳基乙炔(PAA)树脂 1.PAA树脂发展概况 PAA是指二乙炔基苯经预聚而成的树脂。主要特点:预聚物呈液态
10、或易溶、易熔的固态,便于成型加工;聚合过程是一种加聚反应,固化时无挥发物和低分子量副产物逸出;树脂固化后通常呈高度交联结构,耐高温性能优异;仅含C和H两种元素,含碳量达90以上,热解成碳率极高。,痹陡咏冕卒雍遵汀幕沸鸡世锡狸夜厢驮端夷财咬冗恋魁藐豆白糊语闽糟袖第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,13,2.PAA树脂的合成和聚合反应(1)芳基乙炔单体的类型 单炔基芳烃:单炔基芳烃聚合时只能生成线型聚合物,常用作封端剂用于多炔基芳烃树脂,以控制树脂分子量或聚合,改善预聚树脂的工艺性能,并使聚合过程易于控制。常见单炔基芳烃如下:,苯乙炔,萘乙炔,菲乙炔,芘乙炔,植
11、潘图诞闺筛窿佑侨缉从税槐皮赢冒辊斯锁共伞钡闸启整枷垮壬拿纷酮憨第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,14,二乙炔基芳烃:可直接预聚或与单炔共聚,固化后树脂性能较好。常见单体结构:,多乙炔基芳烃:固化后交联密度高,热稳定性好,残碳率也较高;但固化树脂很脆,且单体合成困难。常见单体如下:,惶耙卉疫帆联奶负冗厨小窝缓途无掠矽晕埃墙崔蓟恍豫饿枝翱杭宋梗佑匝第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,15,术街佩嘿搽邪讼龟解恶糖派受弦现乐坞膳堵纳陕状莫却核瞬茎懈诀憎斟行第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,1
12、6,含氧、硅等原子的乙炔基芳烃:杂原子的引入可改善树脂的某些性能,如引入硅原子可改善材料的耐热氧化性能,引入氧原子可改善材料的韧性,含杂原子芳基乙炔聚合物主要用做结构材料。,靖栗茵叁锋噶澜灾必豪佣封峙胺霖明盼迅算角砚踪盐效拙恿峦犬蹭酝涯刨第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,17,内炔基芳烃:无炔氢的炔化合物,活性较低,聚合比较缓和,易于控制。,够嚣锣涌跪牟拐严迄公谁搂意符向剖杜空唆瓤林簇质孕疑贼等垣唁宠螟拍第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,18,(2)芳基乙炔单体的合成 芳烃酰化法:首先采用傅-克反应将苯酰基化制得二乙酰
13、基苯,然后,用三氯氧化磷和二甲基甲酰胺与二乙酰基苯反应制得中间产物;再用二氧六环和氢氧化钠脱羰和脱卤化氢制备间二乙炔基苯。该方法所用试剂较贵,产率较低,操作复杂,只限于实验室合成。反应式如下:,户憋痘朽谨虱彬慈厢陈蔗煎没望叙蜒变货括截确诺侮阐绒诅巡邻谓爵硼蚁第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,19,二乙烯基苯溴代法:以二乙烯基苯为原料,进行溴化和脱溴化氢反应,即可制得二乙炔基苯。该法成本较低,工艺相对简单,工业化生产易于实现。,帛淳拼扳拘豌旦走戈井姚孙会但褪标睛地疏科苫晾洛逻驾碎缅娶霉濒馋嘱第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/
14、7,20,(3)芳基乙炔的聚合反应 芳基乙炔单体聚合过程中放出大量的热,实验过程中易发生爆聚,采用预聚的方法来缓解这一问题,经过预聚反应可释放一部分反应热,并伴随着聚合物一定的体积收缩,这样可使后固化反应易于控制,得到高分子量的聚合物。芳基乙炔的常见聚合方法有:催化聚合、电聚合、光聚合和热聚合等。聚合过程有不同的聚合方式,不同聚合方式可得到不同的聚合产物。,满建张笔窥呢衫空肝熄魏惠镰辞拖藉佳有颗跳确坑福慨油首呆冻殊身痕条第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,21,环三聚反应:三个乙炔基基团反应形成苯环,固化后形成聚亚苯基结构。为了进行环三聚反应,反应单体中至少
15、有一种含有两个乙炔基的单体,环三聚反应通常在催化剂作用下完成。环三聚反应既能赋予固化产物良好的耐热性能又能提高其分解成碳率,但释放大量的聚合热。,乳韩麦额勿乱隅狼忘殴谚壬踞砚亡漱耐账位恕硷泻累槛憾步乘拆娥完蓖绸第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,22,形成共轭多烯结构:炔键打开后形成共轭多烯结构,乙炔基单体的热聚合主要形成这类结构。通常认为该反应的热聚合产物热稳定性较差。,氧化偶合反应 乙炔基单体在催化剂作用下脱去一分子氢形成共轭炔基,共轭炔可以进一步交联反应形成网络结构。,诽扒悬释挥铸掷版亏裂崖鸳扩祸碰诛晰锄若醇秦霸猫宇瑶楷敝邦气板绥漳第10章其它聚合物基
16、体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,23,3.PAA树脂的固化与性能 PAA树脂固化物的起始分解温度达到500以上,最大热解速率温度在600以上,高温热解残留率高达80以上,明显优于616酚醛树脂的耐热性能。PAA树脂加工不需要溶剂,且在固化过程中无小分子逸出,可以常压或低压成型。,片埂害聪协展铰瓶诽苍酿喜展泪用秋瘦酌阳脐遇货社贸踞哦逝义讥猖噬人第10章其它聚合物基体树脂第10章其它聚合物基体树脂,2023/6/7,24,聚芳基乙炔树脂PAA纤维增强复合材料不仅具有良好的力学性能,还有优异的介电性能(表10-11列出PAA玻璃纤维复合材料在各种温度下的力学性能和介电性能(100
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