高分子材料 热固性塑料

Thermosetting plastics
Cross-linked molecules Thermosetting means the plastic softens when initially heated , but sets permanently rigid once it has cooled or has been chemically crosslinked. It is similar to the relationship between a raw and a cooked egg.
Heated
Permanently hard Cooled softens
Preparation Strategy of thermosets
+
Multi functional monomer to crosslinked polymer Melamine resin Polyester resin
蜜胺树脂加无机填料后制成模塑制品，色
彩丰富，大多用于装饰板、餐具、日用品。 餐具外观酷似瓷器或象牙，不易脆裂又适 宜机械洗涤。
蜜胺树脂与脲醛树脂混合可配制成胶粘剂，
用于制造层压材料。用丁醇改性的密胺树 脂可作涂料和热固性漆。
Thermosetting plastics
• Thermosetting plastics (thermosets) are polymer materials that irreversibly cure. The cure may be done through heat (generally above 200oC), through a chemical reaction (twopart epoxy, for example), or irradiation such as electron beam processing. • Most often, the cure process involves cross-linking which strengthens the polymer (setting). • Thermoset materials are usually liquid or malleable prior to curing and designed to be molded into their final form, or used as adhesives. Others are solids like that of the molding compound used in semiconductors and integrated circuits.
NH百度文库 N H2 N N N NHCH2OH HOH2C CH2OH
N CH2O HOH C 2 N
N N
CH2O
NH2 HOCH2HN
N N
N
N
N
CH2OH CH2OH
NHCH2OH
HOH2C
Curing -H2O
Curing -H2O
Melamine formaldehyde resin
Properties of melamine formaldehyde resin
• 脲醛塑料制品表面有光泽，断面结构细， 加入各种颜料及染料可以制得各种鲜艳色 泽的制品，其外观很象大理石，形同玉石， 所以俗称“电玉”。
• 脲醛树脂是国内外木材工业的主要粘合剂。由于 它胶合强度高、固化快、操作性好、生产成本低、 原料丰富易得等一系列优点而得到广泛应用。但 是脲醛树脂所含的游离甲醛具有毒性，树脂中的
OH HOCH2－
－CH2OH （2，6-二羟甲基酚）
OH －CH2OH （2，4-二羟甲基酚） CH2OH
OH
CH2O HOCH2－ －CH2OH CH2OH （2，4，6-三羟甲基酚）
第二阶段 OH －CH2OH ＋ OH OH －CH2－ OH
CH2OH
CH2OH
OH HOCH2－
OH －CH2OH CH2OH HOCH2－
热固性酚醛树脂的聚合原理 热固性酚醛树脂的合成是苯酚与甲醛在碱性介质中缩聚而得。 其中甲醛稍微过量，一般一般酚与甲醛的物质的量的比为6∶7。 反应的第一阶段形成各种羟基酚，第二阶段是各种羟基酚之间进 行反应，第三阶段是形成网状大分子的反应： 第一阶段
OH
OH
＋ CH2O
－CH2OH（邻羟甲基酚） OH （对羟甲基酚） CH2OH CH2O
CH2
OH ～CH2－
－CH2－
CH2
－CH2－ OH OH
OH
HOCH2－
－CH2－ OH
－CH2－ CH2～
－CH2－
OH CH2OH
－ CH2～
Properties of Phenolic resin
• 高温性能
酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其 结构的整体性和尺寸的稳定性。
• 蜜胺树脂（三聚氰胺甲醛树脂）单体具有较大的化学活性，很 高的胶接强度，耐水能力高，能经历三小时以上的沸水，热稳
定性高，耐磨性好，固化快。
• 蜜胺树脂成品比脲醛树脂成品硬度和耐磨性好，对化学药物的 抵抗能力，电绝缘性能等都好。但是固化后胶层容易破裂不宜
单独使用。
• 储存期短，易变质，制成粉状可延长储存期限。
Curing
Properties of Urea formaldehyde resin
• 1924年，英国氰氨公司研制出脲醛树脂，1928年始出售产品，30年 代中期产量达千吨，80年代世界年产量已超过1.5Mt。 • 脲醛树脂成本低廉，颜色浅，硬度高，耐油，抗霉，有较好的绝缘 性和耐温性，是开发较早的热固性树脂之一。 • 脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格便宜，具 有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性 也不高。 • 脲醛树脂可用于耐水性和介电性能要求不高的制品，如插线板、开 关、机器手柄、仪表外壳、旋纽、日用品、装饰品、麻将牌、便桶 盖，也可用于部分餐具的制造。
酚醛泡沫彩钢复合板
Urea formaldehyde resin 脲醛树脂
• Urea-formaldehyde, also known as urea-methanal, named so for its common synthesis pathway and overall structure, is a nontransparent thermosetting resin or plastic, made from urea and formaldehyde heated in the presence of a mild base such as ammonia or pyridine. • These resins are used in adhesives, finishes, MDF, and molded objects.
O O CH2O CH2O HO CH2 NH C NH2 H2N C NH2 -H2O C O Catalyst CH2O -H2O O ( CH2 NH C NH )n C O
Prepolymer
CH2 N CH2 N CH2 N CH2 N C O C O CH2 N CH2 N CH2 N CH2 N C O C O CH2 N CH2 N CH2 N CH2 N C O C O
Dr. Leo H. Baekeland

在酸性介质中，酚与醛的反应过程如下：
OH
OH ＋ CH2O OH n －CH2OH OH OH OH －CH2OH H2O OH －CH2－
二羟二苯基甲烷
OH
OH
－CH2－
－CH2－
n
热塑性酚醛树脂
式中的n一般为4～12，其数值的大小与反应物中苯酚的过量程度有关。固化 时，利用树脂中酚基上未反应的对位活泼氢与甲醛或六甲基四胺作用，形成不溶 不熔的热固性酚醛树脂。
• 粘结强度 酚醛树脂一个重要的应用就是作为粘结剂。酚醛树脂是一种多功能，与各种 各样的有机和无机填料都能相容的物质。润湿速度特别快，并且在交联后可以 为磨具、耐火材料，摩擦材料以及电木粉提供所需要的机械强度，耐热性能和 电性能。 • 高残碳率 在温度大约为1000℃ 的惰性气体条件下，酚醛树脂会产生很高的残碳，这 有利于维持酚醛树脂的结构稳定性。也是它能用于耐火材料领域的一个重要原 因。 • 低烟低毒 与其他树脂系统相比，酚醛树脂具有低烟低毒的优势。在燃烧的情况下酚醛 树脂系统将会缓慢分解产生氢气、碳氢化合物、水蒸气和碳氧化物。分解过程 中所产生的烟相对少，毒性也相对低。 • 抗化学性 交联后的酚醛树脂可以抵制大多化学物质的分解。例如汽油，石油，醇， 乙二醇和各种碳氢化合物。
OH
OH －CH2OH CH2OH
－CH2OH＋
－CH2－
OH OH OH
HOCH2－
－CH2OH CH2
HOCH2－
－CH2OH＋ HOCH2－
－CH2OH
CH2OH HOCH2－
－CH2OH OH
其它略
第三阶段 CH2～ OH HOCH2－ －CH2－ OH －CH2－
CH2OH
OH
－CH2－ OH －CH2～ CH2 OH OH －CH2－ －CH2OH CH2 OH －CH2－ OH －CH2－ CH2

Dr. Leo Baekeland

First totally synthetic plastic (1907)

Patented in 1909 By controlling the pressure and temperature applied to phenol and formaldehyde, he found he could produce his dreamed-of hard moldable plastic: bakelite Replaced rubber for insulation in electrics
with formaldehyde.
The lower molecular weight, uncured melamine resins are water soluble used
for impregnating or laminating. Glass fiber reinforced melamine can be processed by compression molding. Also known as MELAMINE PLASTICS or MELAMINE RESINS.
Prepolymer to crosslinked polymer Phenolic resin Urea resin
Phenolic resin 酚醛树脂
In 1872，the famous Germany chemist, Adolf von Bayer had already observed the residue at the bottom of the test tube using for the reaction of Phenol and formaldehyde, which was very hard to get rid of. However, his interesting was focused on the organic dye, he didn’t research this reaction
游离甲醛含量越低，其毒性就越小。
Application of Urea formaldehyde resin
Melamine formaldehyde resin
Thermosetting resins of the amino resin family, made by reacting melamine
Phenolic resin
Application of Phenolic resin
Application of Phenolic resin
酚醛树脂主要应用于电绝缘体铸件，用于电器外壳、设备和汽车的部件等。也 有部分用于木材层板的粘合剂，用于家具和室内装修。通过浸渍木材和纸板得 到的装饰薄板可用于工作台面、印刷电路、墙面装饰等。