材料力学电子教案PPT课件

C6H5OH → 6Na2S2O3
94
158x6
x
158x10-3
x = 94x10-3/6 = 0.01568
游离酚的含量=（V0-V）Nx0.01568x40/m
2021
44
3.1.4氯含量
合成环氧树脂用到环氧氯丙烷，因为有机合成不 可能达到100%的转化率，并且缩合时生成的NaCl 也不可能完全洗净，所以树脂中往往存在微量氯。 氯的存在对树脂性能有较大的影响，尤以电性能 最为显著。在树脂生产和使用时总是将氯含量作 为重要指标加以控制，氯含量定义为树脂中氯元 素占的百分比。通常规定应低于1%。
2021
23
（5）阻聚剂
在自由基聚合反应里，一些微量物质的加入，可 以在一定时间范围内延缓或减慢聚合的速度，这 类物质称为阻聚剂。阻聚剂通常在缩聚反应结束 后加入，可避免在较高温度下树脂与苯乙烯单体 混溶时发生凝胶，延长树脂溶液产品的贮存期。
2021
24
HO
OH
最常用的阻聚剂是对苯二酚
其用量视树脂的种类而异，常用量为树脂总量的 0.5／l0000到5／l 0000。
+ HX → ─ CH─ CH2X │ OH
1 10-3 (V0-V) N
环氧值= 100x /m = (V0-V)N/10m
V0 –空白实验消耗NaOH溶液的体积，ml V –试样消耗NaOH溶液的体积，ml
m –试样的质量
N –NaOH溶液的浓度，mol/L
2021
35
注意事项 （1）盐酸与丙酮相溶性不好，需现配现 用;
酚能腐蚀橡胶和合金，遇热、明火、氧化剂、静 电可燃，对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，也可 抑制中枢神经系统或损害肝、肾功能，因此树脂 中不宜过多的含有游离酚。
游离酚含量是酚醛树脂的主要技术指标，通常 以 质量百分含量表示。
2021
41
首先采用课本图3-1的装置将游离酚蒸出。用蒸汽 发生器产生的水蒸气通入盛有酚醛树脂的长颈烧瓶 中，将游离酚带出，经过冷凝管冷却成液态，然后 流入接收瓶中。直到用溴水检验无酚馏出时才停止 蒸馏，取蒸馏物进行测试。
2021
22
O
CH2 C C O CH3 CH3
用甲基丙烯酸甲酯作交联剂，因其折射率较低，接 近玻璃纤维的折射率，并具有良好的耐蚀性，故主 要用于制造透明玻璃钢制品。
缺点
沸点较低(100℃一101℃)，挥发性大，
价格较高，和聚酯树脂中不饱和双键的
共聚倾向小，产物交联度较低，结构较
疏松且制品表面硬度也较低。
2021
25
不饱和聚酯树脂的贮存期要求大于6个月
可通过加热试验确定。一般认为，在80℃条件下， 聚酯树脂液在24小时内不发生凝胶，则相当于该树 脂液在室温下有6个月的贮存期。阻聚剂的最少加入 量应保证室温下6个月的贮存期 。
2021
26
生产配比
2021
27
工艺流程
釜中通入氮气或二氧化碳，先投二元醇，加热， 再投二元酸，待二元酸熔化后开始搅拌。投料各 组分的总容积不得超过反应釜容积的80％。
—CH ―CH2 \∕ O
+ HX
→ ─ CH─ CH2X │
OH
2021
33
原理
环氧树脂溶解于盐酸—丙酮溶液，环氧基与稍过 量的盐酸反应生成氯醇，多余的盐酸以甲基红 （PH=4.8-6,红 黄）为指示剂用NaOH标准滴定液 滴定。由空白实验和试样消耗的NaOH差值计算环 氧值。
2021
34
—CH ―CH2 \∕ O 1 x
2021
45
双酚A型环氧树脂的理想结构
2021
8
(2)固化后的树脂综合性能良好。
力学性能略低于环氧树脂,但优于 酚醛树脂；耐腐蚀性能,如树脂品 种选用适当，优于环氧树脂；其
它性能如电性能、耐燃性能等，
可选用适当树脂满足需要；此外
该树脂颜色浅，可制成浅色、半
透明或透明的玻璃钢制品。
2021
9
(3)品种多，适应性广。 (4)价格较低。
2021
例如不饱和聚酯树脂的酸值和羟值、酚醛树脂的 游离酚含量、以及环氧树脂的环氧值和氯含量。
2021
4
其中,不饱和聚酯树脂是最常用的基体材料，一般是 由不饱和二元酸、饱和二元酸和二元醇缩聚而成的 线型聚合物，在树脂分子中同时含有重复的不饱和 双键和酯键。
2021
5
顺酐
苯酐
不饱和聚酯
2021
6
由于这样得到的不饱和聚酯是一种固体或半固体 状态，而且不能很好地交联成为性能良好的体型
适用范围较高粘度的透明树脂操作要点67钢球温度影响因素试管上线位置钢球与试样浸润性好坏68不饱和聚酯树脂中的酯基易受到碱的侵蚀并发生不可逆反应其浇铸体试样在碱溶液中浸泡会发生溶胀开裂等现象测定试样在试验前后的物理性能即可比较试样的耐碱性
2021
1
第3章 聚和物基体测试技术
3.1热固性树脂 3.2热塑性树脂
各组分加完后，反应温度升到190一200℃， 回流冷凝器出口温度控制在105℃以下.
反应温度过高会导致
树脂变色，上述冷凝
器出口温度过高会损
2021失二元醇。
28
反应时间与投料比有关，通过测定物料的酸值来判 断反应终点，视树脂的类型不同。终点酸值可控制 在20一60左右。当酸值达到30一50时，停止加热。
（2）相对分子量高，环氧值低的树脂， 不宜采用此 法。
2021
36
3.1.2酸值的测定和羟值的测定
酸值为中和1g 试样所需KOH 的毫克数。
中和通过乙酰化反应与1g不 饱和聚酯树脂生成的乙酸， 所消耗KOH的毫克数。
酸值是酯类树脂的一个重要参数，它表征树脂中 游离酸的含量，也表示聚合反应转化的程度。
2021
21
最常用的交联剂是苯乙烯
CH CH2
优点 缺点
蒸与气树压脂较及高各，种沸辅点助较组低分(有14很5好℃的)，相易于 挥容发性，；有与一不定饱气和味聚，酯造树成脂施进工行条共件聚较差， 应时采，取能一形定成的组劳分动均保匀护的措共施聚。物目；前原，一 些料国易家得提，出价应格把低苯廉乙，烯有在利空于气降中低的树含量 降脂低和到玻l0璃0p钢p制m品以的下成。本。
2021
37
测定酸值的原理
将一定量树脂试样溶解与适宜的溶剂中，然后在 酚酞存在下，用KOH标准溶液滴定,由消耗KOH溶 液的体积计算酸值。
酸值=56.1(V-V0)N/m
V0 –空白实验消耗KOH溶液的体积，ml V –试样消耗KOH溶液的体积，ml m–树脂试样的质量 N –KOH溶液的浓度，mol/L
限制了它同苯乙烯的相容性，因此一般不单独使
用，而同其它二元醇结合起来使用。
2021
13
OH OH CH2 CH CH3
l，2丙二醇由于结构上的非对称性，可得到非结 晶的聚酯树脂，可完全同苯乙烯相容，并且它的 价格相对讲也较低，因此是目前应用最广泛的二 元醇。
2021
14
其它可用的二元醇 OH
OH
2021
38
若树脂颜色较深，以颜色变化判断反应终点 困难，则用电位滴定。在滴定到反应终点附 近，电位会发生突变。
2021
39
羟值表征树脂中羟基的含量。
其原中理和是通酸过酐乙与酰羟化基反酰应化与，1对g不照空白实验，则可 知与饱羟和基聚酰酯化树的脂酸生酐成消的耗乙量酸。，该消耗量就是中和 滴定所时消少耗使K用O的H的标毫准克氢数氧.化钾的毫克数。
17
（3）饱和二元酸
加入饱和二元酸的主要作用是有效地调节聚酯分子 链中双键的间距，此外还可以改善与苯乙烯的相容 性。
为减少或避免树脂的结晶问题，可将邻苯二甲酸酐 作为饱和二元酸来制备不饱和聚酯树脂，所得的树 脂与苯乙烯的相容性好，有较好的透明性和良好的 综合性能。此外，邻苯二甲酸酐原料易得，价格低 廉，因此是应用最广的饱和二元酸酐。
R-OH + (CH3CO)2O → CH3COOR + CH3COOH (CH3CO)2 + H2O → 2CH3COOH CH3COOH + KOH → CH3COOK + H2O
羟值=56.1（V0-V）N/m+酸值
2021
40
3.1.3 游离酚含量的测定
合成酚醛树脂常采用单体苯酚，这样的话，树脂 就会或多或少的有一些游离酚存在。
结构产物。因此在生产后期，还必须经苯乙烯稀
释形成具有一定粘度的树脂溶液。
使用中再加入固化剂等物质，使苯乙烯单体和不 饱和聚酯分子中的双键发生自由基共聚反应，最 终交联成为体型结构的树脂。
2021
7
优点
(1)工艺性能优良。在室温下具有适宜的粘度， 可以在室温下固化，常压下成型，固化过程中无 小分子形成，因而施工方便，易保证质量，并可 用多种措施来调节它的工艺性能。
CH2 CH2 O CH2 CH2
一缩二乙二醇——可改进聚酯树脂的柔韧性；
一缩二丙二醇——可改进树脂柔韧性和耐腐蚀性；
新戊二醇——可改进树脂的耐腐蚀性，特别是耐
碱性和水解稳定性。
CH3
HO CH2 C CH2 OH
CH3
2021
15
（2）不饱和二元酸
不饱和聚酯树脂中的双键，一般由不饱和二元酸提供。 树脂中的不饱和酸愈多，双健比例愈大，则树脂固化时 交联度愈高，由此使树脂具有较高的反应活性，树脂固 化物有较高的耐热性，在破坏时有较低的延伸率。为改 进树脂的反应性和固化物性能，一般把不饱和二元酸和 饱和二元酸混合使用。
10
缺点 (1)固化时体积收缩率较大; (2)贮存有一定期限，一般为半年; (3)施工时有一定气味。
2021
11
主要原料
（1）二元醇
（2）不饱和二元酸 （3）饱和二元酸
（4）交联剂
（5）阻聚剂
2021
12
(1)二元醇
OH OH CH2 CH2
乙二醇是结构最简单的二元醇，由于其结构上的对
称性，使生成的聚酯树脂具有明显的结晶性，这便
2021
16
顺丁烯二酸酐和顺丁烯二酸是最常用的不饱和酸。 由于顺丁烯二酸酐具有较低的熔点，并且反应时 可以少缩合出一分子水，故用得更多。
反丁烯二酸是顺酸的反式异构体，虽然顺酸在高 于180℃缩聚时，几乎完全可以异构化而变成反 式结构，但用反丁烯二酸制备的的树脂有较高的 软化点和较大的结晶倾向性。
2021
2021
19
含氯和含溴的饱和二元酸，可以用来制造阻燃 树脂。它的缺点是所得树脂随着时间的延长而 逐渐变得有色、发暗。
用脂肪族二元酸，如己二酸和癸二酸部分替代 上述饱和二元酸，可增加所得树脂的柔韧性和 耐冲击性，但一般不单独使用。
2021
20
（4）交联剂
交联剂除在固化时能同树脂分子链发生交联产 生体型结构的大分子外，还起稀释剂的作用， 形成具有一定粘度的树脂溶液。
使料温降到180-190℃，加入助剂(如贮存稳定剂、 光稳定剂、染料以及防止表面发粘的石蜡等)，继续 搅拌半小时，冷却到160一170℃准备进行稀释。
稀释在稀释釜中进行，先投入苯乙烯，并加入阻聚 剂使其完全溶解，然后慢慢加入树脂。
2021
29
稀释速度受稀释釜内的物料温度控制，若稀释温 度过高则有凝胶的危险，若稀释温度过低则树脂 与苯乙烯的混合溶解情况不良、所以稀释温度一 般控制在60一70℃之间，最高不能超过90℃。
2021
42
测定游离酚含量的原理 以过量的KBrO3和KBr在酸性水溶液中反应生成 Br2 , Br2与游离酚发生反应生成三溴苯酚。剩余 的Br2与KI反应生成I2,然后用Na2S2O3标液在淀粉 指示剂下滴定。
2021
43
5KBr+KBrO3+6HCl → 3Br2+6KCl+3H2O C6H5OH+3Br2 → C6H2OHBr3+3HBr Br2+2KI → I2+2KBr I2+2Na2S2O3 → 2NaI+Na2S4O6
2021
18
间苯二甲酸与邻苯二甲酸酐相比，改进了邻苯型 聚酯中由于两个酯基靠的太近而引起的相互排斥 作用所带来的酯基稳定性问题，从而提高了树脂 的耐蚀性和耐热性，此外还提高了树脂的韧性。 但其价格昂贵，所以应用较少。
对苯二甲酸与间苯二甲酸相似，用对苯二甲酸制 得的聚酯树脂有较好的耐蚀性和韧性，但这种酸 活性不大，合成时不易反应，应用不多。2021ຫໍສະໝຸດ 23.1热固性树脂
复合材料主要是由增强材料和基体材料组成的。 其中基体材料分为树脂、金属及无机非金属三大 类。而树脂基体又可分为两类：一类为热固性树 脂，另一类为热塑性树脂。
在成形前，热固性树脂多呈液态，热塑性树脂多 呈粉粒状。这两类树脂差别很大，其测试技术也 各不相同。
2021
3
目前,常用的热固性树脂是不饱和聚酯树脂、酚醛 树脂和环氧树脂。它们成为复合材料中的基体都 需要经过一个固化过程。它们均有自己的重要的 测试指标。
稀释完毕，冷却至室温，过滤，包装。
2021
30
2021
31
3.1.1环氧值的测定
定义为100克环氧树脂中环 氧基团的物质的量。
环氧值是环氧树脂的一个重要指标，它反 映树脂分子中环氧基团的含量和树脂与助 剂反应的能力。
2021
32
环氧基是一个醚键形式，是一个三元环，具有较 大的张力和活性，能与许多试剂发生加成反应， 导致三元环破裂。测定环氧值就是利用环氧基与 卤化氢的加成反应。