聚合物基体期末复习

第一章概论

1、基体材料在复合材料中所起的作用；

答：（1）、粘结作用基体材料作为连续相，把单根纤维粘成一个整体，使纤维共同承载。

（2）、均衡载荷、传递载荷在复合材料受力时，力通过基体传给纤维。

（3）、保护纤维在复合材料的生产与应用中，基体可以防止纤维受到磨损、遭受浸蚀。

2、由基体起主导作用的复合材料性能有哪些？

答：（1）成型工艺性能；（2）耐热性；（3）耐腐蚀性；（4）纵向压缩强度；（5）层间剪切强度。

3、提高树脂基体耐热性和耐腐蚀性的途径有哪些？

答：（1）增加高分子链的刚性：如在主链中尽量减少单键，引进共轭双键、三键或环状结构（包括苯环和杂环）。

（2）进行结晶：在主链上引入醚键、酰胺键或在侧基上引入羟基、氨基或氰基，都能提高结晶高聚物的熔融温度。

（3）进行交联：随交联密度的增加。树脂耐热性不断提高。

4、影响树脂电绝缘性能的因素是什么？

答：（1）大分子链的极性：树脂大分子链中极性基团越多，极性越强，则电绝缘性越差；（2）已固化树脂中杂质的存在：已固化树脂中的杂质越少，则电性能越好。

5、热固性树脂与热塑性树脂的本质区别是什么？

答：热固性树脂：固化过程分别是化学变化（不可逆）；热塑性树脂：固化过程是物理变化（可逆）。

6、聚合物基复合材料的主要性能特点及其应用领域。

答：1、比强度、比模量高；2、抗疲劳性能好；3、阻尼减振性好；4、具有多种功能特性：（1）瞬时耐高温、耐烧蚀（2）优异的电绝缘性能和高频介电性能（3）优良的耐腐蚀性能；

5、良好的加工性能；

6、可设计性强。

复合材料的三大应用领域：航空航天领域：约占18%；体育休闲用品：约占37%；各类工业应用：约占45%。

第二章不饱和聚酯树脂

1、UP与UPR的区别、UPR的特征官能团；

答：不饱和聚酯树脂（UPR, Unsaturated Polyester Resins)：不饱和聚酯在乙烯基类交联单体（如苯乙烯）中的溶液。

不饱和聚酯( UP,Unsaturated Polyester )：不饱和二元酸（酸酐）、饱和二元酸（酸酐）与二元醇缩聚而成的线性聚合物，常温下为结晶体。

特征官能团：活性官能团为C=C，端基为－COOH或－OH

2、通用UP合成原理；

答：醇酸缩聚反应，即二元醇与二元酸或酸酐发生酯化反应，脱出小分子水，缩聚成酯的过程。反应历程：线型缩聚反应。

3、通用UP合成原料与配方、配方中各成分的作用；

答：通用UP合成配方：顺丁烯二酸酐:邻苯二甲酸酐:丙二醇＝1.0:1.0:2.1～2.2 （mol比）；醇比酸过量5～10％（mol数）；作用：（1）邻苯二甲酸酐：与顺丁烯二酸酐共缩聚可以调节双键的密度，增加树脂的韧性，降低不饱和聚酯的结晶倾向，改善它在苯乙烯交联单体中的溶解性。（2）顺丁烯二酸酐：存在不饱和双键，与醇缩聚后形成的不饱和聚酯链中的双键可以在引发剂等作用下与交联单体进行共聚，交联固化成具有三向网络的体型结构。（3）丙二醇：与羧酸发生缩聚，且由于丙二醇的分子结构中有不对称的甲基，由此得到的聚酯结晶倾向较少，与交联剂苯乙烯有很好的相容性；控制高聚物的分子量。

4、通用UP合成工艺、温度控制；

答：一步法：将顺酐、苯酐、丙二醇同时加入到反应釜中进行缩聚反应；

二步法：先把苯酐和丙二醇先投入到反应釜中进行缩聚反应，当酸值为90~100时，再投入顺酐反应至终点。

温度控制：物料温度：190～210 ℃馏头温度：＜105 ℃。P8

5、UP稀释剂的种类、作用及用量；

答：稀释剂的种类:含-C=C-的烯类单体，如：苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二烯丙酯。最常用的是苯乙烯；稀释剂的用量：为顺酐mol数的1.5～3.0倍，在树脂中的质量含量为30～35％；作用：作为稀释剂和交联剂。

6、酸值的定义及含义；

答：酸值的定义：中和1g树脂所消耗KOH标准溶液的毫克数。酸值的含义：表征了分子量的相对大小。

7、提高聚酯化反应程度的方法；

答：酯化反应为可逆反应，提高反应程度需使平衡移动。需采取的具体措施：提高反应温度、加快搅拌速度、减压蒸馏（抽真空强制脱水）

8、UPR的固化机理及特点；

答：UPR固化机理：自由基共聚反应，包括链引发、链增长和链终止其特点为：①连锁反应；②不可逆反应；③单体浓度逐渐减少，转化率逐渐上升，最后可能保留部分未反应的单体；④放热反应。

9、引发剂的作用及其引发途径；

答：引发剂：是能使含双键的单体或线性聚合物活化而成为自由基并进行链锁反应的物质。引发剂的引发途径：热引发、光引发、氧化-还原引发。

10、有机过氧化物的特性参数；

答：1、活性氧含量：又称有效氧含量（%），描述有机过氧化物的纯度的指标，是有机过氧化物有效成分的标志。

2、临界分解温度：有机过氧化物受热分解形成初级自由基的所需的最低温度。

3、半衰期：指在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。常用来评价过氧化物活性的大小。（P18）

11、UPR最常用引发剂的名称、活性及用量；

答：过氧化环己酮（CHP）：不稳定，与钴促进剂联用，常温固化。优点是放热峰温度较低，对固化温度的敏感性弱，固化应力小，在透明板材中颜色稳定。

过氧化甲乙酮（MEKP）：不稳定，与钴促进剂联用，常温固化。价格低、活性高、使用极为方便，和树脂容易混溶。是UPR固化在世界上应用最广泛的引发剂。

用量：合用树脂中1%~2%；胶衣树脂中2%~4%

12、促进剂的作用、分类及用量；

答：促进剂：在聚酯固化过程中能单独使用以促进引发剂分解的活化剂。

①只对有机过氧化物有效:主要为叔胺类，如N,N’-二甲基苯胺等。一般使用10%的溶液，用量1%~4%。

②只对有机过氧化氢有效:主要为金属盐类，如环烷酸钴等。通常聚酯树脂使用含1%钴的溶液，用量一般为0.5%~4%，具体用量与环境温度及配胶量有关。

③对有机过氧化物和有机过氧化氢都有效:主要为硫醇类，如十二烷基硫醇等。

13、UPR常用阻聚剂及其用量；

答：用量最高的两类阻聚剂：（1）多元酚：对苯二酚；（2）醌：1,4-苯醌；用量：100-300ppm. （溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表示的浓度，也称百万分比浓度。ppm是英文part per million的缩写，表示百万分之几）

14、增稠的目的，预浸料的种类及组成；

答：增粘目的：制备预浸料，用于SMC和BMC。

种类：SMC：Sheet Molding Compound，片状模塑料；

BMC：Bulk Molding Compound，团状模塑料。

SMC：片状模塑料。由一定比例的树脂、填料、增粘剂、引发剂、低收缩添加剂、内脱模剂和阻聚剂等配制成糊状物，然后浸渍玻璃纤维毡片，上下两面再覆以聚乙烯薄膜制成。BMC:团状模塑料。其主要原料由GF（短切玻璃纤维）、UP（不饱和树脂）、MD（填料碳酸钙）以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。

15、增稠剂的种类及用量；

答：种类：（1）碱土金属氢氧化物Mg（OH）2、Ca（OH）2等；（2）碱土金属氧化物MgO 、CaO 等；

用量：MgO与Mg（OH）2为常用增粘剂。其用量一般为1～5％。

16、增稠机理？

答：（1）初期增粘过程：碱土金属氧化物或氢氧化物与带羧端基（－COOH）的UP进行酸碱反应，使聚酯分子链扩展。

（2）后期增粘过程：有人认为反应受扩散控制，有可能形成下述形式的络合物。由于形成的络合物具有网络结构，使体系的粘度有明显的增加。

17、乙烯基酯树脂的结构特点与性能特点；