復(fù)合材料聚合物基體考試整理

1、濟(jì)南大學(xué)復(fù)合材料聚合物基體考試整理復(fù)材1108班第一章（12分）不飽和聚酯樹(shù)脂：是指不飽和聚酯在乙烯基類(lèi)交聯(lián)單體 （例如苯乙烯）中的溶液。 不飽和聚酯：是由不飽和二元酸或酸酐、 飽和二元酸或酸酐, 二元醇經(jīng)縮聚反應(yīng) 合成的相對(duì)分子質(zhì)量不高的聚合物。不飽和聚酯樹(shù)脂的合成方法：熔融縮聚法、溶劑共沸脫水法、減壓法、加壓 _ 不飽和聚酯樹(shù)脂的合成過(guò)程包括：線(xiàn)型不飽和聚酯的合成、用苯乙烯稀釋聚酯。不飽和聚酯樹(shù)脂固化的三個(gè)階段：凝膠、定型、熟化。最常用的交聯(lián)單體：是苯乙烯。 酸值：中和一定量的不飽和聚酯樹(shù)脂所消耗的氫氧化鉀的毫克數(shù)。固化：粘流態(tài)樹(shù)脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成為不溶、6熔的具有體型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 的

2、固態(tài)樹(shù)脂的全過(guò)程。引發(fā)劑:是能使單體分子或含雙鍵的線(xiàn)型高分子活化而成為游離基并進(jìn)行連鎖聚 合反應(yīng)的物質(zhì)。有機(jī)過(guò)氧化物的通式為：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基團(tuán)可以是：烷基、 芳基、?；?、碳酸酯基。有機(jī)過(guò)氧化物的特性是用：活性氧含量、臨界溫度、半衰期來(lái)表征的。通用型不飽和聚酯樹(shù)脂具有下列技術(shù)指標(biāo)：粘度、酸值、凝膠時(shí)間、固體含量。 工業(yè)上生產(chǎn)不飽和聚酯樹(shù)脂的方法有：一步法、二步法。增粘劑：能使不飽和聚酯樹(shù)脂粘度增加的物質(zhì)。阻聚劑：使單體與不飽和聚酯不能發(fā)生聚合反應(yīng)的物質(zhì)。不飽和聚酯樹(shù)脂的固化是一種游離基型共聚反應(yīng)，具有鏈引發(fā)、鏈增 鏈終止三個(gè)游離基型聚合反應(yīng)的特點(diǎn)。影響樹(shù)脂增粘過(guò)程的因

3、素：樹(shù)脂的起始粘度、不飽和聚酯的結(jié)構(gòu)、增粘劑的種類(lèi) 與用量、體系的水分含量、填料的種類(lèi)。常用的交聯(lián)劑分為:單官能團(tuán)單體、雙官能團(tuán)單體、多官能團(tuán)單體。 酸酐中的反式雙鍵比順式雙鍵活潑。第二章（6分）環(huán)氧樹(shù)脂：指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的那一類(lèi)有機(jī)高分子化合物。環(huán)氧樹(shù)脂分5類(lèi)：縮水甘油醚類(lèi)、縮水甘油酯類(lèi)、縮水甘油胺類(lèi)、線(xiàn)型脂肪族類(lèi)、 脂環(huán)族類(lèi)。環(huán)氧值：是指每100g樹(shù)脂中所含環(huán)氧基的克當(dāng)量數(shù)。環(huán)氧當(dāng)量：含有1克當(dāng)量環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂的克數(shù)。半衰期：在給定溫度下，有機(jī)過(guò)氧化物分解一半所需要的時(shí)間。常用的脂肪族胺類(lèi)固化劑有：二乙烯三胺（ H2NCH2CH2NHCH2CH2N三乙烯四胺_（ H2N

4、CH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 四 乙 烯 五 胺 （H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2用于環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑有兩類(lèi)：反應(yīng)性固化劑、催化性固化劑。E-44表示主要組成物質(zhì)為：二酚基丙烷，環(huán)氧平均值為 0.44。稀釋劑：用來(lái)降低環(huán)氧樹(shù)脂的粘度。主要有兩種：活性稀釋劑、非活性稀釋劑。 增韌劑：能夠改善環(huán)氧樹(shù)脂固化物的抗沖擊強(qiáng)度、耐熱沖擊性能。主要分為：活 性增韌劑、非活性增韌劑。第三章（4分）酚類(lèi)和醛類(lèi)的縮聚產(chǎn)物通稱(chēng)為酚醛樹(shù)脂，一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得 到的合成樹(shù)脂。酚醛樹(shù)脂的合成和固化過(guò)程完全按照體型縮聚反應(yīng)的規(guī)律。酚醛樹(shù)脂：是由

5、酚類(lèi)（苯酚、甲酚、二甲酚）和醛類(lèi)（甲醛、乙醛、糠醛）在酸- 或堿催化劑作用下合成的縮聚物。熱固性酚醛樹(shù)脂在堿催化劑下進(jìn)行的，甲醛/苯酚摩爾比為（1.11.5）: 1之間。熱塑性酚醛樹(shù)脂在酸催化劑下進(jìn)行的，甲醛/苯酚摩爾比為（0.80.86）: 1之間 一階熱固性酚醛樹(shù)脂的固化有：熱固化、酸固化（常溫）兩種。六次甲基四胺是熱塑性酚醛樹(shù)脂最廣泛采用的固化劑。酚醛樹(shù)脂改性的途徑:封鎖酚羥基、引進(jìn)其他組分。熱塑性酚醛樹(shù)脂是可溶、可熔的。第四章（4分）呋喃樹(shù)脂：是由糠醛或糠醇為原料單體,或者與其他單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)而得的一 類(lèi)聚合物的總稱(chēng)。在呋喃樹(shù)脂的大分子鏈中都含有呋喃環(huán)?？啡┍椒訕?shù)脂的固化過(guò)程也要加入

6、固化劑六次甲基四胺。呋喃樹(shù)脂固化必須用酸類(lèi)作固化劑，其固化速度取決于溫度以及酸的活度和用 量。尿醛樹(shù)脂：由甲醛和尿素合成的熱固性樹(shù)脂。尿醛樹(shù)脂的合成反應(yīng)包括：加成反應(yīng)和縮聚反應(yīng)兩個(gè)階段。有機(jī)硅樹(shù)脂：是主鏈含有硅氧鍵，側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)的高分子聚合物。 有機(jī)硅樹(shù)脂：是由雙官能團(tuán)的單體共水解縮聚而得。有機(jī)硅樹(shù)脂固化常用的固化劑為：三乙醇胺。固化溫度高，時(shí)間長(zhǎng)。有機(jī)硅單體通式：RnSiX4-n。其中,X為CI或OR”。R為烷基或芳基。1,2-聚丁二烯樹(shù)脂的大分子完全由碳和氫原子組成，是一種全碳?xì)渚酆衔?。第五章?分）熱塑性樹(shù)脂：是由合成的或天然的線(xiàn)型高分子化合物組成。熱塑性樹(shù)脂按話(huà)用范圍分為：通用型和工

7、程型兩大類(lèi)。即通用塑料和工程塑料。 熱塑性樹(shù)脂可通過(guò)：共混改性和增強(qiáng)填充改性的手段以提高其性能。高分子合金是一種塑料。聚乙烯的制造方法：高壓法、中壓法、低壓法、輻射聚合法。工業(yè)上多用密度大 小來(lái)標(biāo)志其類(lèi)別。聚氯乙烯是30年代較早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的大品種塑料之一。硬質(zhì)聚氯乙烯產(chǎn)品未添加增塑劑時(shí)具有良好的：機(jī)械性能、耐候性、阻燃性 氟樹(shù)脂：是一類(lèi)由乙烯分子中的氫原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。 聚氟樹(shù)脂有塑料王之稱(chēng)。氟乙烯的合成方法：加成法、裂解法。聚酰胺俗稱(chēng)尼龍，是主鏈上含有酰胺基團(tuán)的高分子化合物。聚酯樹(shù)脂：是一類(lèi)由多元酸和多元醇經(jīng)縮聚反應(yīng)得到的在大分子主鏈上具有酯基 重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的樹(shù)脂。

8、滌綸：是對(duì)苯二甲酸和乙二醇的縮聚產(chǎn)物，是一種熱塑性樹(shù)脂。以氯化鈦和烷基鋁為催化劑首次合成了高相對(duì)分子質(zhì)量、高熔點(diǎn)的結(jié)晶聚丙_ 聚氯乙烯的聚合方法：本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。偏氟乙烯的聚合方法:溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。聚丙烯的聚合方法：溶液聚合、懸浮聚合、液相和氣相本體聚合。氟氯乙烯的聚合方法：溶液聚合、乳液聚合1、簡(jiǎn)述不飽和聚酯樹(shù)脂的主要原料及作用，原料中酸和堿的類(lèi)型、比例對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂 的性能有何影響？答：原料及作用： 二元酸：（1）提供不飽和度（ 2）使不飽和度間有一定的間隔。二元醇： 可得到高相對(duì)分子質(zhì)量、高熔點(diǎn)的支化的聚酯。酸和醇的類(lèi)型：不飽和二元酸或酸酐（反丁烯

9、二酸、順丁烯二酸等） 、飽和二元酸或酸 酐，二元醇。比例的影響 : 增加順酐 /苯酐的摩爾比，雙鍵密度增大，數(shù)值凝膠時(shí)間變短，折光率 和粘度變小，樹(shù)脂的耐熱性以及一般的耐溶性、耐腐蝕性能提高。2、從手糊實(shí)驗(yàn)的經(jīng)歷，簡(jiǎn)述不飽和聚酯樹(shù)脂的固化特征，各種輔料的作用及注意事項(xiàng)。答：固化特征：粘流態(tài)樹(shù)脂體系發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成不溶、不熔的 具有體型網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂的全過(guò)程。 其固化過(guò)程一般有三個(gè)階段： 從起始粘流態(tài)的樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒芰鲃?dòng) 的凝膠，最后轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗?、不熔?堅(jiān)硬的固體。輔料作用：引發(fā)劑：能使單體分子或含雙鍵的線(xiàn)型高分子活化而成為游離基并進(jìn)行 連鎖聚合反應(yīng)。 促進(jìn)劑： 能促使有機(jī)過(guò)氧化物在 室溫

10、下就能分解產(chǎn)生游離基。阻聚劑：使 單體與不飽和聚酯不能發(fā)生聚合反應(yīng)。注意事項(xiàng)：（ 1）引發(fā)劑與促進(jìn)劑不能同時(shí)使用， 以免發(fā)生強(qiáng)烈氧化反應(yīng)， 引起爆炸。（2）樹(shù)脂能與氧和水發(fā)生反應(yīng)，而氧和水為阻聚劑，在樹(shù)脂表面加薄膜或制備時(shí)加石蠟來(lái) 隔絕空氣中的氧氣和水，避免表面發(fā)粘。3、簡(jiǎn)述呋喃樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和固化？答： 結(jié)構(gòu)：呋喃樹(shù)脂是由糠醛或糠醇為原料單體， 或者與其他單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)而得的一 類(lèi)聚合物的總稱(chēng)。在呋喃樹(shù)脂的大分子鏈中都有呋喃環(huán)。固化： 呋喃型樹(shù)脂固化時(shí)必須用酸類(lèi)作固化劑，其固化速度取決于溫度以及酸的活度和用量。一般認(rèn)為， 呋喃樹(shù)脂的固化過(guò)程是由于呋喃環(huán)上的雙鍵在強(qiáng)酸性催化劑作用下發(fā)生 加成聚合

11、作用，從而形成體型結(jié)構(gòu)的聚合物。4、工業(yè)上所以采用對(duì)苯二甲酸二甲酯，即采用酯交換法而不采用直接法的原因？答：（ 1）為了獲得高相對(duì)分子質(zhì)量的聚酯， 其對(duì)原料單體的純度有較高的要求， 但對(duì)苯二 甲酸的提純比較困難， 而對(duì)苯二甲酸二甲酯通過(guò)結(jié)晶與蒸餾的方法很容易精制。（2）對(duì)苯二甲酸二甲酯的熔點(diǎn)比較低， 同時(shí)它在乙二醇中的溶解性也較高， 有利于達(dá)到均勻的反應(yīng)體系。5、氟樹(shù)脂的性能及其主要品種？ 答：氟樹(shù)脂是一類(lèi)由乙烯分子中的氫原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。氟樹(shù)脂的分子鏈結(jié)構(gòu)中由于有 C-F 鍵，碳鏈外又有氟原子形成的空間屏蔽效應(yīng)，故 其具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、介電性、耐老化性和自潤(rùn)

12、滑性等。主要品種：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等。6、簡(jiǎn)述有機(jī)硅樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和固化？答：結(jié)構(gòu)：有機(jī)硅是主鏈含有硅氧鍵、側(cè)基為有機(jī)基團(tuán)的高分子聚合物，它可以按相對(duì) 分子質(zhì)量的大小分為低分子質(zhì)量的有機(jī)硅聚合物， 這是一種液體狀的硅油； 高相對(duì)分子質(zhì)量 的彈性體硅橡膠 ;以及中等相對(duì)分子質(zhì)量的熱固性的硅樹(shù)脂等。固化：有機(jī)硅樹(shù)脂固化一般是在較高溫度下（ 200500 度）熱固化，最常用的固化 劑為三乙醇胺或它和過(guò)氧化二苯甲酰的混合物，固化時(shí)間較長(zhǎng)。7、簡(jiǎn)述 1,2-聚丁二烯樹(shù)脂的固化原理？答： 1,2-聚丁二烯樹(shù)脂固化時(shí)主要通過(guò)大分子鏈上的乙烯基側(cè)鏈與含有乙烯基的單體在 游離基引發(fā)劑的

13、存在下可交聯(lián)共聚固化為體型結(jié)構(gòu)的固態(tài)樹(shù)脂。 由于這類(lèi)樹(shù)脂外雙鍵活性較 低，因此樹(shù)脂固化時(shí)常用復(fù)合的引發(fā)溫度較高的引發(fā)劑， 最終固化溫度要大于 140 度，固化后的聚丁二烯樹(shù)脂具有良好的綜合性能。在乙烯基單體存在下，1,2-聚丁二烯通過(guò)共聚反應(yīng)的固化歷程，與不飽和聚酯樹(shù)脂的固化歷程相似，固化時(shí)的主要問(wèn)題是速度較慢以及收縮率較大，這可通過(guò)樹(shù)脂改性和添加填料來(lái)克服。8、綜述聚乙烯的制造方法？答：聚乙烯的4種聚合方法：高壓法、中壓法、低壓法、輻射聚合法。（1） 高壓法生產(chǎn)聚乙烯時(shí)壓力和溫度對(duì)產(chǎn)品性能有很大的影響，一般工業(yè)上生產(chǎn)聚乙烯采 用壓力為100-200MPa，溫度為160-300度，以氧或有機(jī)過(guò)

14、氧化物為引發(fā)劑，進(jìn)行乙烯單體 無(wú)溶劑本體聚合。（2） 中壓法生產(chǎn)聚乙烯，工業(yè)上采用的壓力為7-8MPa，溫度為100度以上，以金屬氧化 物為催化劑。此催化劑對(duì)于空氣及水分很敏感，故此法必須在干燥而無(wú)空氣的條件下進(jìn)行， 然后再用溶劑法進(jìn)行分餾，使高相對(duì)分子質(zhì)量的聚合物與液態(tài)聚合物分開(kāi)。（3）低壓法生產(chǎn)聚乙烯，工業(yè)上是將四氯化鈦與三乙基鋁在無(wú)水烷烴溶劑中相混合制成糊 狀催化劑，然后在 30-70度下，于常壓或略加壓的情況下，將依稀單體通入烷烴溶劑中進(jìn)行 聚合反應(yīng)。整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)避免與空氣和水接觸，以免發(fā)生爆炸。（4） 輻射聚合法是將正脂肪烴或環(huán)烷烴為乙烯單體吸收劑，其乙烯溶液的濃度為 2%-10%

15、，催化劑為四氯化鈦的烷烴分散液，四氯化鈦的用量為乙烯量的0.01%-5%，壓力為幾至幾十兆帕，反應(yīng)溫度一般在 20-200度，在Y-射線(xiàn)輻射下進(jìn)行聚合，制的濃度為0.1%-5%的聚乙烯溶液，除去催化劑，冷卻后析出聚乙烯，過(guò)濾、洗滌得產(chǎn)品。9、簡(jiǎn)述環(huán)氧樹(shù)脂采用陰離子型固化劑的固化原理？答：陰離子型固化劑中常用的是叔胺類(lèi)，它們屬于路易士堿，固化原理如下：（1）叔胺首先引發(fā)環(huán)氧基開(kāi)環(huán)，形成醇鹽離子：R N + H2C CH R3N+ H2CCH -（2 ）醇鹽離子與另一個(gè)樹(shù)脂分子中的環(huán)氧基反應(yīng)，使分子鏈增長(zhǎng)：R3N + _H2C_CH H2C CH R3N+H2C CHh2cchO-（3）反應(yīng)繼續(xù)不

16、斷進(jìn)行、使許多樹(shù)脂分子交聯(lián)在一起形成體型高聚物。（反應(yīng)式在上面）（4）鏈終止：叔胺的端基消除，并形成不飽和雙鍵的端基：R3N+ H2C CH -Ao H2C-CHvO h2c ch O-H2O H2C CH + R3Nh2c chO-1縮水甘油醚類(lèi)R0CH 2CHCH2OHh2cc c0OH2CfCfCOC_CH2 0H 出c-威2縮水甘油酯類(lèi)3縮水甘油胺類(lèi)4線(xiàn)型脂肪族類(lèi)R CO O CH ?CH CH 2OR N CH2CH、一CHROH HH HRCc R-C Cth、錄OOR5脂環(huán)族類(lèi)HCCHo13類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂是由環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫原子的化合物如酚類(lèi)、醇類(lèi)、有機(jī)羧酸類(lèi), 胺類(lèi)等縮聚而成。4和5類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂是由帶雙鍵的烯烴用過(guò)氧乙酸或在低溫下用過(guò)氧化氫進(jìn)行環(huán)氧化而成。10、不飽和聚酯樹(shù)脂的合成原理？ 聚酯化反應(yīng)的歷程完全與二元醇的線(xiàn)型縮聚反應(yīng)的歷程相同。OO OC羥基酸R o+HOR-OH *HOR-OC R C OHO O2 HO R O C R C OHIIIIHOR OC R C O R O CR COH總反應(yīng)式:OIICn R O + n H O R OH C11O若反應(yīng)物為二元酸，則反應(yīng)總式為：IIIIO R O CRCn OH + (n-1) H2OOOIIIIn HO C R C OH + nHO R OH -oc-R- o c-o-oHOH +