聚氨酯树脂拉挤..

7D
12643
64.8％
/
/
/
/
聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能
UP－PU 环氧树脂 乙烯基酯树脂
弯曲强度（MPa）
弯曲模量（MPa） 1D 18568
488
19508 95.2％ 23342
311
15287 * 16159
326
18308 88.3％
25℃ 5％HCl
25℃ 10％NaOH
15D
30D 1D 15D 30D
燃烧性
一般- 较好 一般- 较好 一般- 较好 好
耐热性
一般- 好 一般- 较好 一般- 较好 好
二、聚氨酯树脂
2.1 异氰酸酯的反应
2.1.1 异氰酸酯与羟基反应生成氨基甲酸酯
O N＝C＝O ＋ HO N H C O
2.1.2 异氰酸酯与水反应生成脲和二氧化碳
O O＝C＝N O N H C OH ＋ O＝C＝N N H N＝C＝O ＋ HOH N H C O C O OH O C N H
O N H C N H ＋ CO2
2.1.3 异氰酸酯与胺反应生成取代脲
O N H O＝C＝N N＝C＝O ＋ H2N R' NH2 N H C O C NH NH R'
2.1.4 异氰酸酯与羧酸反应生成酰胺和二氧化碳
O C OH ＋ O＝C＝N O C O O C N H
O C N H ＋ CO2
NDI
CH2
NCO
HMDI
2.3 主要聚合物多醇及多胺
R H O CH2
CH2
CH
柔性
H O CH2 CH2
OH n
CH2 OH n
O HO R' O C R
O C O R' OH
Cl
Cl CH2 NH2
H2N
CH2
NH2
H2N
刚性
HO CH2 CH2 OH
HO CH2 CH CH3 OH
CH2
OH OH OH
96.8％
91.2％ 93.1％ 91.1％ 91.0％ 93.2％ 92.4％ 91.9％
温度（60℃） 湿度（93％ RH）12hrs 温度（25℃） 湿度（93％ RH）12hrs
聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能
UP－PU 弯曲强度（MPa） 弯曲模量（MPa） 1D 4D 80℃ 5％HCl 7D 14D 21D 28D 80℃ 10％NaOH 1D 4D 18068 17563 17491 17217 17212 17174 16460 15202 488 19508 92.6％ 90.0％ 89.7％ 88.3％ 88.9％ 88.0％ 84.4％ 77.9％ 15488 10148 / / / / 21464 14180 环氧树脂 311 15287 * 65.5％ / / / / * 66.1％ 15807 15182 15289 15156 14844 14863 7188 / 乙烯基酯树脂 326 18308 86.3％ 82.9％ 83.5％ 82.8％ 81.1％ 81.2％ 39.3％ /
拉挤型材
（2）连接结构
（3）结构强度测试
该产品已在辽宁丹东220KV高电压等级输电线路挂线运行， 重量比同尺寸钢结构塔减轻30%、横担长度可缩短60%。
4.2.2 500kV全复合材料接点桁架塔
wenku.baidu.com
目前国内唯一通过电气、力学性能测试全复合材料结构的 500kV格构塔塔头。
感悟与总结
复合材料的可设计性为复合材料制品的设计与 制备，提供了创新空间和自由。 根据产品的特点与要求，充分发挥可设计性，
97.9％
102％ 102％ 101％ 101％ 101％ 100％ 101％
16496
16699 14850 14649 14621 14467 14426 14589
97.4％
98.4％ 100％ 98.6％ 98.5％ 94.6％ 94.4％ 95.4％
17722
16699 17051 16683 16656 17064 16912 16829
就可以设计、制备出“有个性”的新材料、新结构、
新工艺、新制品。 复合材料是技术和艺术结合 科学与哲学结合
感谢各位的关注！
欢迎大家指正！
改性聚氨酯树脂 在复合材料拉挤方面的应用
武汉理工大学 材料学院复合材料系 王 钧
一、热固性树脂的发展
• 1909年美国籍化学家L.H. Backeland首先合成 出有应用价值的酚醛树脂 • 1937年德国化学家Otto Bayer发现异氰酸酯与 含活泼氢的化合物的聚合反应，从而建立了聚 氨酯化学的基础 • 1941年不饱和聚酯树脂开始大规模应用
聚氨酯改性不饱和树脂0°弯曲性能
UP－PU
测试性能 0＃ 1＃ 2＃ 强度 （MPa） 1206 1022 924 离散性 (%) 23.96 35.6 50.2 模量 （GPa） 56.2 43.2 36.8 离散性 (%) 0.52 1.72 1.16
国外产品*
强度 （MPa） 1398 / 820 模量 （GPa） 54.5 / 22.1
0＃ 试样为纯单向纤维 1＃ 试样为纯单向纤维上下表面各加一层毡 2＃ 试样为纯单向纤维上下表面各加二层毡
聚氨酯改性不饱和树脂90°弯曲性能
UP－PU 测试性能 0＃ 1＃ 2＃ 强度 （MPa） 44.6 161.2 220.1 离散性 (%) 1.75 34.2 29.8 模量 （GPa） 15.0 16.8 18.4 离散性 (%) 0.78 0.53 0.99 国外产品* 强度 （MPa） 88.2 / 289 模量 （GPa） 12.4 / 12.4
O N H C O ＋ O＝C＝N N O C O
C＝O N H
2.1.8 异氰酸酯与酰胺反应生成酰基脲，并发生交联
O N H C ＋ O＝C＝N N O C
C＝O N H
2.2 主要异氰酸酯品种
CH3 NCO OCN CH2
HDI
6
NCO
NCO
TDI
OCN NCO
CH2
MDI
NCO
OCN NCO
• 40年代后期环氧树脂开始工业应用
主要热固性树脂性能对比
价格 聚氨酯 环氧 不饱和 酚醛
较高- 高 较高 中- 较高 低-中
工艺性
较好- 好 较好- 好 好- 很好 一般
力学性能
较好- 很好 较好-好 一般- 好 一般- 好
电学性能
好 较好- 很好 一般- 好 一般- 好
耐候性
较好- 很好 较好- 好 一般- 好 一般- 好
17866
17783 19020 18421 18021
91.6％
91.2％ 97.5％ 94.1％ 92.4％
15345
/ 24571 17454 17510
65.7％
/ * 71.0％ 71.3%
15413
15132 17838 16649 15919
84.2％
82.7％ 98.9％ 95.2% 94.0％
4.2 聚氨酯树脂拉挤制品应用实例
4.2.1 薄壁拉挤制品（移动基站天线罩南京华格）
抗压试验
4.2.2 220kV全复合材料接点桁架塔
复合材料桁架塔优点：可以利用复合材料的绝缘性， 缩小塔体结构、缩短横担长度，减少输电走廊土地面积， 同时可以减轻塔重。塔体结构、接点间连接是成败的关 键。
（1）整体结构与连接设计 • 拉挤复合材料型材（单组份聚氨 酯树脂） • 预制成型的整体框架 • 不同形状的复合材料连接夹板 • 金属螺丝锁紧
97.9％
98.9％ 98.1％
16672
16604 16537
98.2％
97.8％ 97.4％
17771
17805 17759
97.1％
97.3％ 97.0％
21D
28D 1Cy 4Cy 6Cy 14Cy 21Cy 28Cy
19099
19881 19981 19674 19772 19786 19500 19778
2.1.5 异氰酸酯与多元醇发生交联反应
O
OH N＝C＝O ＋ HO R' OH
O O N H C O R'
C
N H O O C N H
2.1.6 异氰酸酯与脲反应生成缩二脲，并发生交联
O N＝C＝O ＋ N H C N H N O C N H
C＝O N H
2.1.7 异氰酸酯与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯， 并发生交联
CH2 CH3 CH2 C CH2
OH CH2 OH OH
支化
CH CH2
2.4 聚氨酯树脂的分子结构及聚集态结构
• 可以根据需要调节分子中的软段和硬段 • 可以根据需要控制分子间的交联 • 分子中硬段部分结晶
软段
硬段
结晶区
三、 改性聚氨酯树脂基复合材料基本性能
• • • • • • • 反应速度快 耐候性 耐化学腐蚀性 粘接性 高强度 高断裂延伸 耐冲击
四、改性聚氨酯树脂在拉挤中的应用
4.1 聚合物基复合材料的构成及相互关系
原辅 材料
• • • • •
设计 结构
产品是目的 材料是基础 设计是关键 工艺是手段 测试是保障
测试 技术
复合材料 及制品
工艺 设备

各要素之间关系 • 相互联系 • 相互制约 • 共同作用
复合材料既是材料，又是结构，最终是制品 各要素间的系统匹配是决定复合材料制品优劣的关键。
聚氨酯改性不饱和树脂耐湿热性能
UP－PU 环氧树脂 乙烯基酯树脂
弯曲强度（MPa）
弯曲模量（MPa） 1D 温度 （60℃） 湿度 （93％RH） 19484
488
19508 99.9％ 16900
311
15287 100％ 17992
326
18308 98.3％
4D
6D 14D
19104
19272 19146