各种聚合物

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• (2)罗吉星等人以氢氧化钠、对二氯苯为原料,利用硫铁 矿发生的硫化氢,在六甲基磷酰三胺反应体系中加入单一催 化剂,于190~235℃常压条件下反应得到高分子量的聚苯硫醚。 该法具有反应活性高、常压、低温反应,缩合时间短,产品 后处理过程简易等优点,从而使得该法具有高效率、低成本 的优势。
(3) 用途 该改性树脂常用于制备玻璃纤维增强的模压塑料,层压 塑料,注射用塑料等。
酚醛树脂 —在生活中的应用
酚醛树脂的发 泡材料
低烟、低毒
保温、隔热、防 力学强度高、隔
火、质轻
音、抗化学腐蚀
一、压塑粉
• 热塑性压塑粉:主要用于制造开关、插座、 插头等电气零件,日用品及其他工业制品。
• 热固性压塑粉:主要用于制造高电绝缘制 件。
二、酚醛胶
• 酚醛-丁腈橡胶胶粘剂
• 酚醛-缩醛胶粘剂 • 酚醛-环氧树脂胶粘剂
耐热性好、粘结强度高
• 酚醛-尼龙胶粘剂
• 酚醛-环氧树脂-缩醛胶粘剂
三、酚醛纤维
热塑性线型 酚醛树脂
熔融纺丝
聚甲醛及盐 酸水溶液固

甲醛交联的 体型结构纤

主要用途:防护服、耐燃织物、室内装饰品, 也可用作绝缘、隔热与绝热、过滤材料等, 还可加工成低强度、低模量碳纤维,活性 炭纤维和离子交换纤维等
面临的问题
高分子量PPS树脂的合成由于采用传统方法合 成的PPS分子量不高,使其性能大大降低,极 大地限制了其应用。因此合成高分子量的PPS 逐渐成为各国研究的重点,主要涉及线型和支 链型两种高分子量PPS树脂的合成
43
线型高分子量PPS树脂的合成
• (1) Mlie等人用氢氧化钠、对二氯苯为原料,利用炼化厂生 产的硫化氢,在N—-甲基吡咯烷酮反应体系中加入无水醋酸 钠、糖酸钠之类的复合催化剂,于270℃,490—- 980kPa条件 下反应得到高分子量的聚苯硫醚。该法需要较高反应压力和 温度、较长的反应时间,因此对设备的耐腐蚀性要求较高, 同时后处理困难,导致反应收率低,因此该法的成本也比较 高。
医疗、食品领域
接触透镜杀菌容器、防毒面具零件、牙科用反射镜支架、人 工呼吸器、血压检查管、外科容器和注射器等。 在食品工业中用于各种阀门和管路。
汽车领域
止推环,用于空调压缩系统的密封条 、发动机控制器传动密 封环。在ABS刹车系统中使用的零件 齿轮传动装置
聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide)
又称聚苯撑硫 苯环经硫原子连接起来,刚性结构,有很高的热稳定性,
卓越的耐化学腐蚀性,好的耐燃性,无毒.是一种性 能优异的特种工程塑料
纯 PPS 为白色粉末,密度 1.34g/cm3
聚苯硫醚的优越性
PPS纤维是一种线型高相对分子质量结晶性高聚物,具有 很高的热稳定性、耐化学腐蚀性、阻燃性及良好的加工性 能. • 热稳定性 • PPS纤维在高温下具有优良的强度、刚性及耐疲劳性,
1 •酚醛树脂的起源 2 •酚醛树脂的制备 3 •酚醛树脂的改性 4 •酚醛树脂的应用 5 •酚醛树脂的发展
什么是酚醛树脂?
以酚类化合物与醛类化合物经缩聚反应而 制成的聚合物称为酚醛树脂,其中以苯酚 和甲醛为原料缩聚的酚醛树脂最为常用, 简称为PF。
合成:德国 化学家拜尔 首先合成了 酚醛树脂
1872
醌或其他结构,致使材料变色,因此耐热性差; ④对GF(玻璃纤维 glass fiber)的粘附性较差
改性的途径
改性途径: ① 封锁酚羟基
② 引进其他组分(引进与酚醛树脂发生化学反应或与它相容性较好的
组分,分隔或包围羟基,从而达到改变固化速度,降低吸水性的目的。
③ 高分子链上引入杂原子(如O,S,N,S等),取代亚甲基等 ④ 多价金属元素(如Ca,Mg,Zn,Cd等)与树脂形成络合物
主要围绕着增强 阻燃、低烟以及成型 适用性方面开展,向 功能化、精细化发展Biblioteka 酚醛树脂的合成原理加成反应
苯酚与甲醛,羟甲基苯酚
缩合及缩聚反应
酸催化酚醛树脂的合成原理 (苯酚过量)
1预聚物
加成、聚合:亚甲基阳离子的亲电取代反应
CH2O + H+ OH + +CH2
+CH2 OH
甲醛:苯酚=0.75~0.85:1
OH
催化剂:草酸,盐酸,硫酸等
OH CH2OH
OH
CH2OH + H+
以邻-邻 为例
H+ +
OH H2 OH C
OH
OH CH2+
OH
O
H+
HCH
OH CH2OH OH
OH
OH
CH2
OH
HO
CH2
CH2OH
HO
CH2
HO
OH
H2O
(2)交联固化
由于苯酚过量,预聚物 中可反应的羟甲基极少,所 以需加入交联剂:六亚甲基 四胺
聚苯醚砜树脂(PES)
结构:
结构
硫原子对氧化显示出最稳定 状态,共轭程度增加
醚键允许相邻的链段旋转
性质
耐热氧化和热稳定性优良 有韧性,在适当的温度可熔融加工
链上的苯环
高的强度和模量
水解稳定性好
耐酸或碱的水溶液
聚苯醚砜树脂(PES)
• 合成方法:主要采用溶液聚合的亲核缩聚反应, 较为成熟的是单酚路线法和双酚路线法。
应用:
• 聚砜适于制作耐热件、绝缘件、减磨耐磨件、仪器仪 表零件及医疗器械零件。
• 聚砜在电子电器工业常用于制造集成线路板、线圈管 架、接触器、套架、电容薄膜、高性能碱电池外壳。
应用:
• 聚砜在家用电器方面用于微波烤炉设备、咖啡加 热器、湿润器、吹风机、布蒸干机、饮料和食品 分配器等。也可代替有色金属用于钟表、复印机、 照相机等的精密结构件。
交联时六亚甲基四胺分 解,提供所需亚甲基,连接 预聚物成网状结构
N
NN N
碱催化酚醛树脂的合成原理(甲醛过量)
1预聚物
(1)加成:酚负离子对甲醛的亲核进攻
O + H2C O
O CH2O-
H
OCH2OH
以邻羟甲基为例
条件:甲醛:苯酚=1.2~3.0:1 催化剂: NaOH,NH3·H2O,Ba(OH)2等。
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制备: (逐步聚合)
先将双酚A和氢氧化钠在二甲基亚砜溶液中反应生成双 酚A钠盐
利用二甲苯与水形成恒 沸物,将反应生成的水 带出(减压或常压)
制备: (逐步聚合)
钠盐再与4,4’-二氯二苯砜进行缩聚反应制得聚砜
需高纯度的单体, 以达到高分子量产物。
必须除尽,以免使 产品的电性能下降。
• 该法产率低,产物分子量低,分子链枝化交联度高,含较 多杂质,如二硫杂蒽。

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聚苯硫醚的制备
Macallum法
• 对-二氯苯、硫和碱金属盐(如碳酸钠)于275~360 ℃加 压下熔融缩聚制得
Philips法 • 即硫化钠法,是世界上最早实现工业化生产的方法.也
是现今最普遍的方法.以对-二氯苯和硫化钠为原料,在 NMP中合成,在常压至1.96 MPa,170~350 ℃条件下 进行
可在200~240 ℃下连续使用,在低于400 ℃的空气或氮气 中较稳定,基本无质量损失,不能用作耐高温纤维。
阻燃性 PPS纤维加工成的制品很难燃烧,不需添加阻燃剂就可以达 到UL-94V-0标准。
36
聚苯硫醚的优越性
PPS 的耐化学腐蚀性 • PPS 是由苯撑结构单元组成,具有高的结晶度,
经固化交联,具有优异的耐化学腐蚀性能。 • 除了受强氧化酸,如浓硫酸、浓硝酸和王水的
OH
O
OH-
+HCH
OH
HOCH2
CH2OH
CH2OH
+ HCHO HO-
OH CH2OH
OH
CH2OH
OH CH2OH
+ HCHO OH-
CH2OH OH
HOCH2
CH2OH
(2)缩合:羟甲基酚的缩聚反应
缩聚反应包括如下两种反应: a 羟甲基酚之间 b 苯酚与羟甲基酚之间
OH a.
CH2OH
OH CH2OH
侵蚀外,它不受绝大多数酸碱盐的侵蚀 绝缘性 PPS纤维的介电常数3.9~5.1,介电强度(击穿电
压强度)13~17 kV/mm,在高温、高湿、变频等 条件下仍能保持良好的绝缘性。
37
聚苯硫醚的制备
Genvresse法
• 合成聚苯硫醚最古老的的方法,苯和硫在付-克催化剂存在 下共热,生成一种原始意义的聚苯硫醚,方程式如下:
聚砜:(polysulfone)
• 定义:指的是结构中有烃基-SO2-烃基结构单元的一类热塑性聚合物材 料。这类聚合物材料以其良好的韧性和高温下的稳定性闻名。
结构:
双酚A型
• 物理性质:刚性,高强度,透明性,高抗冲击性(-100℃~150℃) 良好尺寸稳定性(沸水、150℃蒸汽只收缩0.1%) Tc=185℃, 在酮类、卤代烷和芳香烃类溶解
CH2OH
OH b.
CH2OH
2.交联
OH CH2OH
CH2OH
HO
CH2OCH2
CH2O
OH CH2OH
HO
CH2
OH
CH2OH
酚醛树脂的改性
酚醛树脂的缺点:
① 苯酚羟基、亚甲基易被氧化 ② 酚羟基是强极性基团,易吸水,使酚醛树脂制
品电性能下降,脆性大 ③ 酚羟基受热或紫外光作用下易发生变化,生成
单酚路线法:(以单酚-S盐为单体)
4一氯一4’一羟基二苯砜(单酚S)
双酚路线法:(以双酚-S盐和DDS为单体)
应用:
应用领域
电器电子 机械领域
交通运输
主要制品
OVERALL PROCESS
线圈骨架、电位计的外部底座、吹风器零件、印刷电路板、 按钮式开关、可控硅的绝缘体、电动工具马达的绝缘体、打 印机、送风机
• 化学性质:抗酸、碱和电解质的腐蚀
抗氧化剂(可以用漂白剂进行清洗) 抗表面活性剂和烃类溶剂
聚芳砜 聚醚砜
应用:
聚砜已通过美国医药、食品领域的有关规范,可代替不 锈钢制品。聚砜耐水解、无毒、耐高温蒸气消毒、高透 明、尺寸稳定性好等特点,可用作手术工具盘、喷雾器、 心脏阀、起博器、防毒面具、牙托等。
各类机器的杠杆、柄、支架,X-射线装置的观察玻璃、链锯、 农机发动机和汽化器等绝缘体、活塞环、耐热滚轮、复印机 零部件、汽车空调的零部件、电弧焊枪的手柄、齿轮。热水、 蒸汽用阀门、防腐蚀电极的绝缘体、温度传感器的组件、泵 的泵体和叶轮、散热器阀门、超滤装置零部件。
各种轴承保持架、制动轴的轴瓦、点火器的噪音消除器、发 动机齿轮、汽化器的线圈骨架、雾灯反光镜、止推环以及飞 机热空气导管和窗框等。
聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂
举例 聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂( 属于“引进其他组分”)
(1) 改性原理 酚醛树脂分子中的羟甲基与聚乙烯醇缩醛分子中的羟基发
生脱水反应,形成接枝共聚物。
(2)改性结果: a.接枝共聚物的形成,对酚醛树脂起到增韧作用 b.降低了树脂的固化速率,因此可降低成型压力 c.制品的耐热性有所降低
四、防腐蚀材料
• 酚醛树脂涂料 • 酚醛树脂玻璃钢 • 酚醛树脂胶泥(砂浆) • 酚醛树脂浸渍(压型)墨制品
五、隔热保温材料
作为绝热、节能、防火的新材料可广 泛应用于中央空调系统、
轻质保温彩钢板、 房屋隔热降能保温、 化工管道的保温材料(尤其 是深低温的保温)、车船等场所的保 温领域
酚醛树脂发展面临的问题
聚苯硫醚的制备
• 硫磺法 • 对二氯苯和硫磺在六甲基磷酰三胺或N-甲
基吡咯烷酮中于175~250℃温度范围内,在 常温下发生缩聚反应生成PPS,收率在85% 以上。反应按照两步进行,首先硫磺在极 性有机溶剂中与还原剂和助剂反应,被还 原为S2-,之后S2-与对二氯苯进行常压聚合。
聚苯硫醚的制备
氧化聚合法
• 酚醛树脂发展面临的问题
• ①废水处理:有害物质:苯酚、甲醛和甲醇, 氯离子浓度很高,COD(化学需氧量)高达数 十万mg / L ②废旧酚醛树脂产品及其复合材料的循环利用 ③绿色化生产:以淀粉等含醛基的天然产物代 替甲醛生产酚醛树脂;酶催化合成聚酚树脂可 代替传统的酚醛树脂
酚醛树脂最新发展
最新发展举例 (1)通过减少涂覆树脂砂中的树脂量和硬化 剂量来改善臭氧的生成和崩裂, 并通过化学 改性开发了高强度酚醛树脂 (2)已开发出无定形耐火材料中使用的高熔 融粘合性能抑制热间流动的粉末状酚醛树 脂, 以及使用高沸点溶剂的同时又具有良好 热间流动性的液态酚醛树脂 (3)含有钙型沸石的酚醛模塑料具有最好的 耐热性、电绝缘性和弯曲强度
电绝缘制品:艾尔斯 沃思发现用六次甲基 四胺可以使酚醛树脂 固化,使其具有较高 电绝缘性等应用特性
1907
1913
受限:60,70年代多种热 固性与热塑性树脂的出现, 其发展受到限制
now
1911
工业化生产:比 利时裔美国人贝 克兰提出酚醛树 脂加热固化法
改性:德国科学家 阿尔贝特发明了松 香改性酚醛树脂, 这种树脂适合制作 油漆涂料
• 该法由早稻田大学E.Tsuchida和K.Yamamoto 提出,原料为二苯基二硫化物,路易斯酸为催 化剂,氧气为氧化剂,常温常压下制备聚苯硫 醚,具有划时代的意义,方程式如下:
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聚苯硫醚的制备
缩合法 • 即对卤代苯硫酚熔融或溶液缩聚,若在熔融状态下缩聚,
通常生产不熔不溶物,若反应温度低于熔融温度10~20 ℃, 可得线型PPS
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