合成树脂与塑料.ppt

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1、第二篇 合成树脂与塑料,第八章 概论,本章主要内容：8.1 合成树脂分类与用途8.2 塑料8.3 合成纤维8.4 粘合剂8.5 涂料8.6 离子交换树脂 难点：无,8.0 前言树脂定义 树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。,树脂分类 树脂分为天然树脂和合成树脂：天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。,树脂的主要用途：当前在聚合物生产中以合成树

2、脂产量最大，用途最为广泛。以合成树脂为原料生产的塑料、合成纤维、涂料、粘合剂以及离子交换树脂等已广泛应用于工农业各领域和人民生活中。,纤维、塑料和橡胶表现不同的应力-应变曲线，见图8-1。,从图中可以看出：a、弹性体在比较低的应力下表现很高的但可恢复的伸长率(高达500-1000)。b、纤维具有很高的抗形变力，伸长率低(10-50)并且有很高的模量(35000Ncm2)和高的拉伸强度(35000 N/cm2)。c、塑料的机械强度介于橡胶与合成纤维之间。塑料分为柔性和刚性两种类型。柔性塑料具有中至高结晶性。熔融温度和玻璃化温度宽，具有中至高模,量(15000-350000N/cm2)，拉伸强度为

3、1500-7000 N/cm2，极限伸长率20-800。刚性塑料具有很高的刚性和抗形变力。模量达70000-50000N/cm2，拉伸强度为3000-8500N/cm2，破裂前的仲长率0.5-3范围。,8.1 合成树脂分类与用途8.1.1 根据合成反应进行分类(1)加成聚合合成树脂 包括经自由基聚合、离子聚合、配位聚合等反应合成的聚合物例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。(2)逐步聚合合成树脂 包括经缩合聚合反应和逐步加成聚合反应合成的聚合物，酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯等。,根据受热后的变化行为进行分类(1)热塑性合成树脂 例如聚乙烯、聚酯、聚酰胺等。(2)热固性合成树脂 例

4、如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂等。,按聚合物主链结构和聚合物化学结构进行分类1碳链合成树脂聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯等。聚乙烯基化合物、聚醋酸乙烯及其衍生物：聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛等。聚丙烯酸及其衍生物a酸类聚合物：聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等。,b酯类聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲 酯、丁酯等。c腈及酰胺衍生物：聚丙烯腈、聚丙烯酰胺等。聚卤代烃a聚氯代烃：聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯b聚氟代烃：聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯等,聚烯丙基化合物：聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚氰脲酸三烯丙酯等。2碳-氧链合成材脂聚缩醛、聚甲醛。聚醚：聚环氧乙烷、聚环氧丙

5、烷、环氧树脂、氯代聚醚、聚苯醚等。酚醛树脂：苯酚-甲醛树脂。聚酯：聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、不饱和聚酯、芳香族聚酯、醇酸树脂等。,3.碳-硫链合成树脂聚琉化合物：聚苯硫醚。聚砜、聚芳砜。4.碳-氮链合成树脂聚亚胺氨基树脂聚酰胺：聚酰胺6，聚酰胺66，聚酰胺1010，聚芳酰胺等。聚酰亚胺,聚氨酯 聚脲聚芳杂环：聚苯并咪唑、聚苯并噻唑等。,5.根据聚合物性质进行分类 如水溶性聚合物、离子聚合物、导电聚合物、耐高温聚合物、液晶聚合物等。6.根据聚合物的用途进行分类 如高分子催化剂、高分子试剂、高分子絮凝剂、高分子医药等。7.根据高分子材料的应用领域进行分类 如塑料、合成纤维、

6、粘合剂、涂料、离子交换树脂等。塑料和合成纤维又可区分为通用型材料、工程材料、特种高分子材料等。,8.2 塑料概述塑料：以合成树脂为主要原料，添加稳定剂、着色剂、润滑剂以及增塑剂等组分得到的合成材料。性能评价：机械性能强度、坚韧性、刚性、抗蠕变性和抗 疲劳性能、耐磨性、硬度、摩擦系数等。,热性能主要是长时间连续使用条件下的最低和 最高温度限，热膨胀系数、导热系数等。电性能主要是介电性或绝缘性能。其 他耐化学腐蚀与老化行为以及对透明性、透气性、燃烧性等。,塑料的性能 塑料的基本性能密度 塑料的实体相对密度约在0.83-2.2范围，多数介于1-1.5之间。塑料的密度与其中填料的种类和数量有关。相对密

7、度小于1者为聚烯烃类塑料(无填料)。密度最轻者为聚4-甲基1-丁烯(相对密度0.83)，最高者为聚四氟乙烯。,吸水性 塑料是有机材料，所以其吸水性高于金属、陶瓷、玻璃、无机材料等。但低于木材，其测试方法一般是将一定大小的试样置于水中浸24h后，测定其重量增加的百分数。塑料的吸尔性一般为0.01-3，亲水性较大的品种，例如醋酸纤维素则高达7左有。吸水性高低与高聚物的化学结构和填料种类有关。,透气性 适用于塑料薄膜性能的评价。一般为一定厚度的薄膜于一定时间，如24h，于规定压力下，单位面积所透过的气体体积；如测透水(汽)性，则测透过的重量。塑料薄膜的透气性与高分子化合物的化学结构和气体的种类有关。

8、,乙烯基单体的X-取代基团对聚合物的透气率的影响见表8-1，基团极性不同透气率也不同。,机械性能 塑料品种不同，其机械性能差别可能甚大，例如有些品种是刚性材料，如聚苯乙烯、酚醛塑料等，有些品种则是柔性材料，如低密度聚乙烯，软聚氯乙烯等。,塑料的机械强度与是否加有填料填料的形态以及线型大分子是否有结晶取向等因素有关。无填料或加有粉状填料的模塑塑料的机械强度虽因品种的不同而有所不同，但差别不大，具有相同的数量级，见表8-3。,热性能 塑料的热性能主要从它的耐热性、导热系数、热膨胀系数、比热、耐寒性等方面进行评价。塑料的耐热性，用在一定负荷下受热，形状变化达规定范围时的温度来表示。国际上通用的有马丁

9、耐热温度，维卡耐热温度、以及热扭变温度等三种测定塑料形状稳定温度的方法。,马丁耐热温度 将试样置于每小时升温50 的等速升温烘箱中，与上夹具相连接的横杆上置重锤，使试样受50kg/cm2的弯曲应力。横杆末端与试样中线距离为240mm。当横杆末端端点下降达6mm时的温度为马丁耐热温度。,维卡耐热温度 将试样置于每小时外温50 的等速升温烘箱中，试样上置测试用金属针，面积为一平方毫米，负荷为50N。金属针刺入塑料深度为1mm时的温度为维卡耐热温度。热扭变温度 将试佯置油浴中，油浴以每分钟2 的速度逐渐升高温度，试样中部承受负荷为1.875 MPa和469 kPa压杆下降为0.254 mm时的温度为

10、该负荷的热扭变温度。,电性能 一般的塑料是不良导体，因此其重要用途之一是用作绝缘材料。塑料与其他绝缘材料如玻璃、陶瓷相比较，除具有某些优良的工艺性能，例如质轻、柔软、脆性低、易加工，可以制成电缆包被层和薄膜，为玻璃、陶瓷所不及外。在电性能方面，由于塑料的介质常数较低、介质损耗较小，因此作为绝缘材料时减少了电能损耗。有些品种如聚乙烯、聚苯,乙烯、聚四氟乙烯等在高频条件下，介质损耗仍甚低，因此适合用作高频或超高频绝缘材料。对于近代高频技术，雷达和电视技术的发展发挥了重大作用。几种绝缘材料的电性能见表8-7。,稳定性 塑料是有机高分子材料，为了正确合理的使用塑料，应当了解塑料的稳定性，包括耐化学腐蚀

11、性能、老化性能、耐气候性与耐火焰性等。高聚物的化学结构、所含官能团的性质、填料的种类以及是否含有增塑剂等因素对于塑料耐化学腐蚀性能发生重要影响。主链周围全部为氟原子的聚四氟乙烯，具有最耐无机酸、碱、无机盐水,溶液的化学腐蚀与耐有机溶剂性能。沿主链上具有极性原子或原子基团的聚氯乙烯，氯化聚醚、聚丙烯腈等耐无机酸、碱、无机盐水溶液的腐蚀作用优良。热塑性塑料易老化，因此需要加适当的添加剂如抗氧化剂和紫外线吸收剂等以防止或阻缓老化进程。塑料是含碳的有机高分子材料所以绝大数可燃。可采用引入阻燃性基团（氯原子、溴原子）和添加适当添加剂例如氧化锑等。,塑料分类、缩写代号与命名塑料的分类根据分类角度的不同而有

12、多种分类方法:根据受热后行为分为热塑性塑料和热固性塑料。根据化学组成分类，例如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、酚醛塑料、不饱和聚酪塑料等。根据塑料制品形成分为模塑塑料、增强塑料、泡沫塑料、薄膜、人造革等。,按照应用领域分为通用塑料、工程塑料与高性能塑料、特种塑料(功能塑料)。通用型塑料中的品种主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。工程塑料与高性能塑料通常指100 以上和0以下仍保持尺寸稳定和具有良好机械强度的塑料，特种塑料通常指具有特种功能的塑料。,树脂与塑料缩写代号 由于合成树脂与塑料名称较复杂，我国参照国际标准(ISO)编制了塑料及树脂缩写代号标准(GB l844-80)，举例如下：ABS

13、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile-butadiene-styrene copoymer);EP环氧树脂(epoxide resin)；EPC 乙烯-丙烯共聚物(ethylene-propylene copolymer)；,HDPE 高密度聚乙烯(high density polyethylene)；HIPS高冲击强度聚苯乙烯(high impact polystyrene)；PVC聚氯乙烯(polyvinyl chloride),8.3 合成纤维 纤维是人们衣着材料和工业用材料之一，分为天然纤维，如棉花、羊毛、蚕丝、麻等和化学纤维两大类。化学纤维又分为两类，一类非纤维状

14、天然高分子化合物经化学加工得到的人造纤维；另一类是由单体合成的合成纤维。人造纤维由于性能方面不及合成纤维优良所以从世界范围以及我国生产情况看来产量增长缓慢，甚至世界范围内有所下降。,生产合成纤维的高聚物条件 能够用来生产合成纤维的高聚物在宏观结构上应当是具有适当结晶度，经拉伸取向后成为不可逆状态的聚合物，并且需要具备以下条件：聚合物主链是线型结构，具有高分子量。聚合物分子结构具有线型对称性，这样可以使分子与分子间结合紧密。聚合物大分子与大分子之间存在相当强的作用力，如离子键、色散力、范德华力等。,合成纤维的特点 合成纤维与天然纤维和人造纤维相比较，具有强度高、密度低、弹性高、吸水性低、保暖性好

15、、耐磨性好、耐酸碱、不会虫蛀等特点。,合成纤维的性能1.细度 细度是表示纤维粗细程度的指标，一般用支数和纤度来表示。(1)支数 表示纤维和纱线粗细程度的一种参数。以单位重量的纤维或纱线在公定回潮率时的长度表示。公制支数:以1g重的纤维或纱线所具有的长度(米)表示。例如：1g纤维长50m，则为50支。纤维或纱线越细支数越高。,回潮率:公定回潮率:,指商品所含的水分与干净重的百分比,主指合同规定的某商品应该所含的水分与干净重的百分比,(2)纤度 纤维粗细程度的一种量度。以一定长度的纤维所具有的重量来表示。常用的纤度单位有“特”(tex)，全称“特克斯”，是中国选定的纤维和纱线纤度的法定单位。1 t

16、ex表示在公定回潮率时1000m长的纤维或纱线重1g。,2长度 经纺丝得到的合成纤维是连续状长丝。可直接用来针织或纺织，但多数情况需切断，根据长度与用途分为：棉型短纤维-以粘胶纤维为主，纤度为10.8-13.5 tex，长度为33-38mm，同棉纤维相仿。毛型短纤维-纤度为27-45 tex，长度为64-14mm，同羊毛相仿。中长纤维-纤度为18-27tex，长度为51-76 mm，主要用于混纺。,3卷曲度 合成纤维表面较光滑，因此合成纤维之间的抱和力很弱，因此在纤维成形时加以卷曲，以便进一步进行纺织加工。1cm长度纤维上所具有的卷曲数叫做卷曲度，卷曲度在12-14之间较为适宜。,4.吸湿性

17、棉纤维的吸湿性约在7左右，合成纤维中聚乙烯醇缩甲醛纤维俗称维尼纶或“维纶”纤维的吸湿性与棉纤维相近，其他合成纤维的吸湿都较差，所以作为衣着用时不吸汗，有闷热感。干燥条件下，磨擦易积累静电荷。5断裂强度 纤维的断裂强度用CN/公特(1/10 tex)。合成纤维的断裂强度多高于天然纤维和人造纤维。,6回弹性与弹性模(1)回弹性 纺织材料在外力作用时产生形变，外力除去后，恢复原来状态的能力称“回弹性”。纤维拉伸到一定的延伸度(一般为2-5)以后，当除去外力后在1min内形变恢复的百分数称做“回弹率”。回弹率高的纤维(90)制成的纺织物尺寸稳定性好，穿着过程中不易起皱。例如，涤纶有优良的回弹性制成的服

18、装具有挺括特性。,(2)弹性模数 即杨氏模数，是使纤维单位横断面积产生单位形变所需的负荷，用kg/mm2来表示。多指产生1伸长时所需的力，又叫做初始模量。弹性模数高，表示此纤维的刚性大。7耐磨性 衡量纤维表面的耐摩擦性质。在合成纤维中以聚酰胺纤维的耐磨性最为突出。耐磨性与含湿率有关，湿态时的耐磨性较干态时差。,8光照牢度 相当塑料的耐气候性。纺织材料在日光照射下所能维持原有性质不变的能力。纺织材料受到日光长期照射后会发黄、变脆、强度降低。9染色 合成纤维不同于天然纤维，由于纤维分子结构中基本没有可与染料结合的官能团；另外，由于分子结构紧密吸水性小，染料分子难以渗透入纤维内部所以不易染色。聚酰胺

19、纤维和聚乙烯醇缩甲醛纤维较易染色。,10耐霉蛀性 合成纤维具有优良的耐霉变和虫蛀性能。其他性 能如比重、耐化学腐蚀性取决于原料合成树脂。8.3.2 中国工业生产的民用合成纤维品种 按产量由大到小为序分别为：聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯PET)、腈纶纤维(聚丙烯腈PAN)、维纶纤维(聚乙烯醇缩甲醛)、聚酰胺-66纤维、聚丙纶纤维（PP）、锦纶纤维(聚酰胺-6)。近来还发展了氨纶纤维(聚氨酯纤维)。,8.4 粘 合 剂 通过表而粘结力和内聚力把各种材料粘合在一起。并且在结合处有足够强度的物质叫粘合剂，又称胶粘剂，它是一种非金属材料。粘合剂由基本原料和辅助物料所组成。粘合剂决定粘结力和内聚力大小，通

20、常是高分子合成树脂或具有反应活性的低分子量合成材脂；无机聚合物如水玻璃仅用于有限的范围。,粘结分为固体粘结和高粘度流体粘结。粘合剂能够湿润被粘结物体的表面，而在适当条件下转变为固态的高聚物从而牢固的粘结物体，这是固体粘结；粘合剂的主要成分结合剂是橡胶态弹性体或为高聚物的低熔点的无挥发性溶剂的粘稠溶液或为聚合物高粘度流体，它们也可湿润被粘结物体并产生强的粘结力，因此可直接用作粘合剂，但不会转变为坚硬的固体物，这是高粘度流体粘接。市场上的不干胶、压敏胶、粘结用胶带的作用属此类情况。,用粘合剂联接各种材料的优点：使用方便、迅速而且经济；粘合剂联结的材料受力时应力均匀分布，不像铆接或螺钉联结那样会产生

21、应力集中现象；可粘结很薄、很轻的材料；不同的材料例如塑料与金属可通过粘合剂进行联结；粘合剂可以粘接各种凹凸形状的材料；粘合剂还有阻尼作用；,粘合剂具有绝缘作用，粘接不同电位的金属材料时可以阻止电位腐蚀作用；粘接操作可在室温下进行，即使需加热时温度较低不会影响材料原有性能；某些新型材料如蜂窝夹层材料只可用粘接方法制造，为宇航、航空、汽车制造等行业提供了新材料。,8.4.1 粘合剂分类 粘合剂种类繁多，分类角度不同而有多种分类方法。按粘合剂中主要组分结合剂的种类分为无机粘合剂和有机粘合剂；按粘接强度特性分为：结构型粘合剂，用于结构部件的粘结如飞机、金属材料等要求高强度；非结构型粘合剂，用于粘接强度

22、要求不太高的非结构部件；次结构粘合剂，用于粘接强度介于结构型粘合剂与非结构型之间。,按外观形态分为溶液型、乳液型、膏糊型、粉末型、薄膜型(胶带型)等。按用途分为通用胶与特种胶、如高温胶、厌氧胶、热熔胶、光敏胶、导电胶等。按固化机理分类则可较系统的了解粘合剂的固化过程，粘合剂的固化过程不仅指发生化学变化的聚合过程，固化交联过程，而且包括由溶液、分散液、乳液经过溶剂和分散介质挥发以及熔融物冷凝转变为固体的物理变化过程。,粘合剂主要品种与用途 不发生化学变化而固化的粘合剂1.无可挥发溶剂的粘合剂 这一类粘合剂在粘结过程中或粘结前需进行加热方可产生粘接作用。主要的有2种。热溶胶 如乙烯-醋酸乙烯共聚物

23、、聚酰胺、聚酯等粘合剂。,增塑糊粘合剂 由糊用PVC树脂粉分散于增塑剂中，同时加有低分子量具有热活性反应化合物作为粘结促进剂，以环氧化合物、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或酚醛树脂等以及PVC树脂的热稳定剂等组成。此粘合剂的固化温度为120-250。,2.溶剂须在粘结前脱除的溶液型粘合剂 这一类粘合剂包括热封胶、高频热封胶、接触胶以及压敏胶等。热封胶 高聚物溶液或乳液涂布于被粘结材料表面，溶剂或水脱除后形成可热封胶层，无粘性，但受热后发挥粘接作用。许多聚合物都可以制成热封胶、重要的有氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、醋酸乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物，聚酯、聚酰胺等。,高频焊接用热封胶 其应用同上述热封胶，不同的

24、是用高频加热焊接，因此所用聚合物应当具有高介质损耗值。接触胶 由橡胶、树脂、添加剂加入适当溶剂所组成，含固量约20-30，使用时涂布于被粘结材料表面，待溶剂完全挥发后，叠合加压力使之接触而粘结。接触胶溶液由合成橡胶加合成树脂制成的溶液或高分子量聚氨酯溶液所组成。,压敏胶 为不干性胶，即无溶剂成分散剂存在下仍具有很高的粘性，而且不会转变为坚耍固体。压敏胶通常涂于纸张、布匹、塑料薄膜或金属薄膜上。3粘结时使溶剂挥发除去的溶液型粘合剂 它区分为高聚物和树脂在有机溶剂中形成的溶液型粘合剂和以水为溶剂的溶液型粘合剂两体系。,有机溶剂的溶液型粘合剂 是应用较广泛的粘合剂。使用此种粘合剂时，溶剂事先不脱除，

25、而在两材料粘结后溶剂逐渐扩散入被粘结的材料内而逐渐消失。这种粘合剂主要用于塑料的粘结。以水为溶剂或胶化剂的粘合剂 所用的高分子化合物主要是天然高分子或其产物如淀粉、糊精、骨胶、牛皮胶、羧甲基纤维素等。所用合成高聚物主要是聚乙烯醇。它们主要用纸张、木材、硅酸盐等材料的粘结。,4聚合物水乳液型粘合剂 聚合物水乳液型粘合剂、合成材脂乳液、橡胶胶乳液、合成橡胶胶乳(1atex)粘合剂是目前产量最大的粘合剂品种。其含固量一般为40-60，通过水分挥发，聚合物微粒和乳化剂形成薄膜而产生粘结作用。,乳液中加入增塑剂、溶剂和树脂可以改进乳液型粘合剂的粘结力还可降低成膜温度增加乳液的粘性，加入聚乙烯醇、纤维素醚

26、和其他水溶胶可以延长粘合剂使用时有效周期。橡胶胶乳中时常加入合成树脂乳液以改进其性能，或加入某些树脂或溶剂。,借化学反应而固化的粘合剂 此类粘合剂也可叫反应型粘合剂，主要成分是具有聚合活性的低分子量单体或低聚物固化时转变为线型高聚物而多数是转变为体型高聚物而产生粘结作用。,反应型粘合剂的固化条件：主要是固化温度分为室温固化(冷固化)，低温固化和高温固化三种情况。室温固化须经数小时或数天方可固化完全。低温固化温度为80-100；高温固化温度要求100-250。一般说来，低温固化和高温固化所得粘结件质量最好。,1.借聚合反应而固化的粘合剂 这一类粘合剂通过自由基聚合反应或离子聚合反应使单体或可发生

27、聚合反应的低聚物聚合为线型高聚物或体型高聚物而固化。(1)双包装聚合型粘合剂 这类粘合剂最主要的是不饱和聚酯粘合剂，主要组分是不饱和聚酯与乙烯基单体，苯乙烯或甲基丙烯酸甲酯形成的溶液。另一组分是过氧化物固化剂和固化促进剂：胺类、重金属盐如二甲基苯胺、环烷酸钻、镍等。,(2)单包装聚合型粘合剂 本类粘合剂包括氰基丙烯酸酯粘合剂和厌氧粘合剂。氰基丙烯酸酯类粘合剂 氰基丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯属于此类粘合剂。有时在这些单体中溶有聚合物和增塑剂以调整其粘度和柔软性。液态的氰基丙烯酸酯单体在催化剂：胺，醇和水分的作用下经阴离子聚合反应在常温下迅速聚合为线型高聚物。现在此粘合剂已用于外科手术，粘结伤口。,厌

28、氧胶 此粘合剂主要由某些二元醇的双甲基丙烯酸酯，少量过氧化物和少量促进剂所组成。当有氧气存在时它可长时间不发生变化。而无氧存在或与活性金属表面接触则在数小时内聚合为柔韧的聚合物。2.借加成聚合反应固化的粘合剂（1）环氧树脂粘合剂 由可固化的多元环氧树脂和固化剂所组成。环氧粘合剂固化剂分为热固化和冷固化两种配方。热固化的温度一般为150-200。,热固化剂为二元酸酐、双氰双胺、以及某些芳胺。冷固化剂为脂肪胺、环脂胺、多元胺、多元胺与环氧树脂的加成物，以及多元胺和脂肪酸二聚物的缩合物。胺固化剂用量应根据活性环氧基团进行计算。,(2)反应性聚氨酯粘合剂 这一类粘合剂的特点是对各种材料都具有良好的粘结

29、性，与其他反应性粘合剂比较，粘结层具有高弹性，即使低温下仍如此。商品分为无溶剂型与溶剂型两类，可为单包装，也可双包装。含有羟基端基的预聚物用多元异氰酸酯作为固化剂，反之含有异氰酸酯端基的预聚物则用多元胺或多元醇作为固化剂。固化时产生交联结构同时也可能发生扩链反应。多元胺固化速度远快于多元羟基固化剂。,3.借缩聚反应固化的粘合剂(1)具有多元羟甲基基团化合物形成的粘合剂 酚醛树脂和间苯二酚-甲醛树脂、脲-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂都属此类。这些树脂含有易发生脱水反应的羟甲基，在固化剂作用下或受热时产生脱水缩合反应，从而使树脂转变为体型结构。此类粘合剂可为水溶液状态或为有机溶剂溶液状态。固化剂主

30、要是可释放出酸性的化合物。,(2)有机硅粘合剂 广泛应用于高级建筑，例如合金钢玻璃窗的密封材料和嵌缝材料。由端羟基线型二甲基硅氧烷聚合物：、填料，主要是活性二氧化硅、(俗称白炭黑)，碳酸钙，炭黑等，活性硅烷交联剂、催化剂等四种基本组分构成。,交联剂 是R-SiX3或SiX3化合物，X为易水解的有机基团如醋酸根(CH3COO-)、烷氧基(R-O-)、胺基(R-NH-)、辛酸根(C7CH15COO)等。催化剂 为二丁基二月桂酸锡或辛酸锡等。单组分有机硅粘合剂中含有羟端基聚二甲基硅氧烷、填料、与上述交联剂。使用后接触空气中的水分使交联剂水解生成Si(OH)4它与聚二甲基硅氧烷的端羟基发生脱水反应产生

31、交联结构聚合物。,双组分有机硅粘合剂是将端羟基聚二甲基硅氧烷与填料、交联剂、烷氧基硅烷、控制量的水分进行混合为一种组分，另一组分为催化剂二丁基二月桂酸锡或辛酸锡。两组分混合后水分与烷氧基硅烷反应生成硅醇然后发生缩合反应产生交联。当端羟基聚二甲基硅氧烷分子量较大时产生的交联产物似硫化的橡胶，粘结层有弹性，称为硅橡胶。,(3)聚酰亚胺和聚苯并咪唑粘合剂 聚酰亚胺和聚苯并咪唑是新型的耐高温芳香族聚合物粘合剂。这类粘合剂由上述聚合物的预聚物溶液组成。或将预聚物制成薄膜型粘合剂。固化反应为脱水缩合反应，固化温度为230-250，压力为0.8-1.0MPa，预聚物室温下仅可在数小时内稳定、应当在-18 条

32、件下贮存。,(4)硫化用粘合剂 金属设备衬橡胶时通常是将末硫化的橡胶片粘结于金属表面然后进行硫化，使橡胶牢固的粘结于金属表面上。将未硫化的橡胶粘结于金属上的粘合剂由成膜聚合物，交联剂、稳定剂等溶于有机溶剂中制成。含固量约15-25。成膜物质主要为卤代聚合物，如氯化橡胶，交联剂为亚硝基化合物、异氰酸酯、肟等与一种氧化剂组成。有时须在金属表面上涂一层底漆以提高耐腐蚀能力。,8.4.3 粘结机理 有关粘合剂的作用机理提出了多种理论，包括简单的机械结合机理、静电作用机理、吸附机理、扩散机理以及其他机理。1.机械结合机理 任何材料的表面看来十分光滑平整，但经放大观察后表面仍然是粗糙的。有些材料如纸张、木

33、材、泡沫材料等则是多孔性材料。各种材料在粘结时，由于粘合剂湿润衬料表面而渗透入孔隙或凹凸槽中，固化后粘合剂的高分子材料锚着于孔隙和沟槽中，因而起了粘结作用。,2静电作用机理 此理论认为粘台剂涂布于被粘结材料表面后产生了电荷转移，因而在粘合剂与被粘物界面上产生了双电子层，由于静电作用两者之间产生吸引力。实际上，确有电荷转移现象发生，但吸引力到底有多大是值得讨沦的。,3.吸附机理 吸附理论认为粘结力是由于界面上分子间次价力，即范德华力和氢键力作用的结果。范德华力包括偶极力、诱导力和色散力。当粘合剂分子与被粘物分子之间的距离达到分子水平时，才能表现出范德华力。因此要求粘合剂湿润被粘物体的表面。,根据

34、吸附理论，若粘合剂中极性基团的极性越强、数量越多，则对极性被粘物的粘结强度则越高，非极性粘合剂与非极性被粘物之间，色散力起主要作用，其粘结强度应较低，极性粘合剂与非极性被粘物或非极性粘合剂与极性被粘物之间，由于分子间力小，所以粘结力差。缺陷:它不能解释有的粘合剂可以在强极性材料表面和非极性材料表面之间发生强力粘结作用，例如氰基丙烯酸酯粘合剂可以将聚苯乙烯塑料粘结于金属表面上。,4.扩散机理 粘合剂的扩散机理主要适用于高聚物材料的粘结。此机理认为粘接作用是由于被粘结的基材与粘合剂相互渗透扩散的结果。此机理建立于高聚物的基本性能：聚合物链段具有布朗运动，粘合剂和被粘结物质之间具有相溶性。当所用粘合

35、剂为溶液型粘合剂，而被粘结的塑料可溶于所用溶剂时，则被粘结的分子可能扩散入粘合剂层。,8.5 涂 料涂料（以前叫做油漆）涂料是指具有流动状态或粉末状态的有机物质，把它涂布在物体表面上经干燥、固化或熔融固化形成一层薄膜、均匀地覆盖并良好地附着于物质表面上，不论其中是否含有颜料、通称为涂料。涂料固化与粘合剂的固化相似，包括化学反应固化与物理的溶剂挥发、熔融体凝固的固化过程。涂料行业中统称为“干燥”。,涂料的组成及其作用 涂料的组成 涂料虽有很多的种类，但其基本组成由以下四种物质构成：成膜物质、颜料、溶剂和助剂。成膜物质 是形成涂膜的物质，它是具有聚合活性的天然油脂加工物；具有反应活性的合成树脂或线

36、型高聚物。要求在涂料贮存期间相当稳定，不发生明显物理的或化学的变化。成膜以后，于规定条件下，要求迅速形成干燥的漆膜层。,颜料 可使漆膜呈现颜色并具有遮盖力，增强机械性能，漆膜的耐久性以及某些持殊性能例如防腐蚀、防污染等。溶剂 使成膜物质均匀溶解，干燥后形成具有光泽的漆膜。正确选择溶剂可提高漆膜的物理件质，如光泽和致密性等。助剂 包括增塑剂、催干剂、乳化剂、分散剂、固化剂等，用量甚少，但对涂料的储存稳定性，干燥固化速度以及对形成漆膜的物理性质如柔韧性等产生影响。,涂料各组分的作用1成膜物质 根据来源可分为来自植物的漆料、油料及天然树脂和化学合成的合成树脂两大类。(1)漆料、油料和天然树脂 漆料

37、特别是产自漆树的生漆，是我国持产。生漆的主要成分是漆酚，含量40-70为邻苯二酚的几种带有不饱和支链的衍生物的混合物。涂刷于物体表面，在空气中能自己干燥结成黑色硬膜。,油料 主要是植物油，仍是我国涂料工业的主要原料之一。植物油来自植物种子，其组成是脂肪酸三甘油酯。,天然树脂，主要是虫胶与松香。虫胶是热带一种寄生昆虫的分泌物。加工精制的虫胶呈紫色至棕色片状物，能溶于醇、酮及碱溶液中。松香是一种外观为透明玻璃状脆性物质，能溶于各种有机溶剂中并能与油混溶。其主要成分是松香酸，易与碱性颜料作用。(2)人造树脂与合成树脂 人造树脂，由天然高分子化合物经化学改性得到的产品称人造树脂。涂料工业中应用最广的人

38、造树脂是硝酸纤维素，又叫做硝基纤维素；纤维素酯如醋酸纤维素，醋酸丁酸纤维素；纤维素醚如卞基纤维素，乙基纤维素等。,合成树脂，原则上各类合成树脂都可用作涂料的成膜物质。但由于涂料多数须为流体状态以便涂装，而成膜以后要求漆膜不仅具有光洁坚硬的表面性能，而且要求具有一定的柔韧性，所以一般用作塑料原料的合成树脂不能直接用作成膜物质，须根据涂料工业要求进行专门生产。,一般说来，用于涂料的合成材脂具有以下特点：具有反应活性的低聚物用作成膜物质时，有些品种由于固化后生成的交联高聚物，交联密度过高，柔韧性差因此须进行改性。例如用作涂料的酚醛树脂须用松香改性；氨基树脂与丁醇醚化改性，醇酸树脂用不干性油或干性油改

39、性等。线型高聚物用作成膜物质时，大致分为两种情况：,a、由于涂料需呈流体状态，生产溶液型涂料时，所用线型高聚物大多数是共聚物，以增加其塑性和在有机溶剂中的溶解性，并且平均分子量应适当，不能过高，以免溶液粘度过高。b、对于难以在常温制成溶液状态的聚合物，例如聚乙烯，可制成高分散粉末状态，用粉末喷涂或流态化涂布的方法进行涂装。,2.颜料颜料:是不溶于所用介质(如油、水等)的有色或白色的高分散性物质。要求具有适当的遮盖力，着色力、高分散度、鲜明的颜色和对光线的稳定性。作用：颜料在涂料中的作用是使所形成的漆膜具有某种色彩和遮盖力，增加漆膜的机械强度，提高耐磨性，阻止紫外线在漆膜中的穿透力以延缓漆膜的老

40、化进程，提高耐候性，延长使用期限。,基本性能：分散度、吸油量、遮盖力、着色力以及耐光性等，对于加有颜料的涂料流变性以及所形成的漆膜性能有重要影响。分散度：即颜料颗粒的大小及其分布，分散度越高颗粒越细；颗粒越细则形成的漆膜光洁度提高。遮盖力：是指加有颜料的涂料，所形成的漆膜中的颜料能遮盖基底，不使其透过漆膜而显露出来。,着色力：涂料工业中指一种颜料与另一种颜料混合后所显现颜色深浅的能力。颜色的颗粒越细，着色力越强。颜料分类：按其在涂料中的作用可分为着色颜料与体质颜料两类。着色颜料：是有色和白色的颜料。着色颜料种类很多但主要是红、黄、蓝三色颜料和白色颜料与黑色颜料五类。体质颜料：又称填料是没有遮盖

41、力的白色粉末状颜料，调在涂料中基本上是透明的，不能阻止光线透过漆膜。其作用是增加涂料中的含固量，增加漆膜的厚度，减少颜料的消耗，体质颜料主要是硫酸钡-碳酸钙和滑石粉、云母粉、硅藻土等。,3.溶剂和稀释剂 溶液型涂料中必须加有溶剂和稀释剂，能够独立溶解成膜物质的称作为溶剂；不能单独溶解成膜物质却能够对已制成的成膜物质溶液进行稀释，而成膜物质不沉降析出者称作稀释剂。,挥发速度对漆膜形成的影响：,挥发速度影响漆膜的干燥时间和漆膜的质量。挥发太快，漆膜干燥时间短，但在涂装过程中涂料会逐渐变稠，不便施工。涂层流平性不好，漆膜上会凝结水汽而发白，并且表面先成膜因而造成表面产生皱皮等缺点。如果挥发太慢，则涂

42、料会流挂，涂层厚薄不均，并且延长了干燥时间。,常用的溶剂：石油溶剂-松香水、沸点l 45-200之间的石油产品，又称“200号”溶剂汽油。煤焦油溶剂-甲苯、二甲苯等。酯类溶剂-香蕉水，由酯(醋酸乙酯、醋酸丁酯等)、酮(丙酮、甲乙 酮或环己酮等)、醚(如乙二醇乙醚)、醇(如乙醇、丁醇等)、甲苯等配成。,4助剂 助剂：是涂料中必不可少的组分、种类很多，但用量甚少。主要有催干剂、固化剂、增塑剂、流平剂、消光剂、紫外线吸收剂等。催干剂的作用：催化油性漆在氧的作用下的聚合、交联以及氧化反应以加快干燥成膜速度。主要是金属氧化物，亚油酸盐、环烷酸盐等，金属离子为钴、锰、铅、锌、钙等。,固化剂作用：主要用于活

43、性低聚物的交联固化的催化反应。根据合成树脂种类与反应的不同选择适当的固化剂。增塑剂：又称增韧剂，其作用是增加漆膜的柔韧性，主要用于以线型高聚物为成膜物质的涂料中。如硝基纤维涂料、过氯乙烯涂料等。主要是邻苯二甲酸二丁酯、二辛酯等；以及磷酸酯类，如磷酸三甲酚酯、三丁酯、三苯酯等。其他助剂：如流平剂、消泡剂等，根据需要加入。,8.5.2 涂料的分类 由于分类角度不同，涂料有多种分类方法。1.根据组成的形态分类按成膜物质的分散形态，分为无溶剂型涂料、溶液型涂料、分散性涂料、粉末涂料等。按是否含有颜料分为厚漆(含颜料、无溶剂)、磁漆(含颜料、溶液型涂料)、清漆(不含颜料、溶液型涂料)。,2.根据成膜物质

44、的类别分类 如火漆、天然树脂清漆，沥青涂料、环氧树脂涂料3根据干燥成膜机理分类 如挥发干燥型涂料、固化干燥型涂料。4根据涂料作用分类 如底漆、中间涂料、面漆、防腐蚀漆、防火漆、头度漆、二度漆等。5按干燥后漆膜的外观分类 如大红漆、有光漆、无光漆、皱纹漆、锤纹漆此外还有按应用领域分类：如建筑用漆、船舶用漆、汽车用漆等。,8.5.3 涂料性能与涂料成膜后漆膜的性能涂料的作用:在于涂装施工以后，以干燥成膜形成漆膜，保护或装饰被涂装的材料表面。要求漆膜经久，耐用、耐气候老化以及某些特殊性能。因此对漆膜性能的评价对于正确使用与选择涂料具有重要意义。,涂料性能(1)颜色及外观 清漆用比色计测定其颜色深度。

45、色漆要求同一批的涂料，要求颜色上下一致，不允许有深浅。(2)粘度 一般用涂4-粘度计(杯形有出料孔)测定在20以下，100毫升涂料液，从直径4mm孔径中流出的秒数。测定清漆则用 气泡粘度计。(3)细度 测定涂料中颜料颗粒的分散程度，通常在专用的刮板细度计上测定。(4)密度 通常在规定容量的金属密度杯中测定。,(5)结皮性 化学固化型涂料在容器中贮存时表面可能产生结皮现象，因此应在开口容器中长时间观察考查发生结皮的时间。(6)触变性 对流体状态酌涂料希望具有触变性。即在涂料受到搅拌或涂刷应力作用时呈易流动状态。应力消除后即静止时呈现胶凝不易流动状态。这样的涂料可避免施工时末干燥固化前产生流挂、滴

46、漆等弊病。(7)含固量 工厂生产的各种溶液型涂料的含固量不等，多数在50-65范围，必要时，施工时需进行稀释特别是用于喷涂时必须稀释。,(8)挥发速度 溶剂型涂料的挥发速度与成膜速度相匹配以便得到均匀性很好的涂层。(9)酸值 一般用来测定清漆和稀释剂中游离酸含量。(10)贮存稳定性 涂料多数是固液胶体分散体系，长 期贮存后固体颗粒可能絮凝结块。涂料一般从生产日期算起贮存稳定期应超过一年。(11)活化期 对于分开包装的化学固化型涂料，如环 氧树脂，加入 固化剂混合均匀后，应立即使用并在规定的时间内使用完毕，此规定的时间为活化期。,涂料成膜后的性能 一般是将涂料在规定的镀锌铁皮上或石棉板上经成膜后

47、进行下列性能测试。(1)柔韧性 将试样板在规定的不同直径圆棒周围90挠曲，即经不同曲径半径的挠曲，观察开裂情况，涂层不开裂者为合格。,(2)冲击强度 此性能评价涂料在高速度的负荷冲 击下，快速变形的性能，此性能与涂料 的延伸率、附着力和静态硬度有关。测 定方法是将1kg的重锤在规定的高度自由 落下 冲击规定厚度的涂层试样，被冲击 的凹槽涂层不破裂 为合格。单位kg/cm2 表示。,(3)硬度 在专用设备上测定。(4)附着力 涂层与被涂表面之间的粘结力即附着力 对于涂料的保护与装饰作用的好坏产生重 要影响，常用的测定方法有 划格或划痕 法，画圈法等。,(5)耐水性 有些漆膜如船舶用漆、潜水电机涂

48、料、水闸用涂料，外墙涂料等经常与水接触或被雨淋，因此其附水性甚为重要，测定方法是将试样放置水中浸泡观察一定时间后有无起泡、脱落、泛白等现象。,(6)耐磨性 对于经常受到机械磨损的涂层如地板、甲板、马路标志涂料以及高速运行的飞机、火车汽车等易受到空气和灰尘摩擦的场合所使用的涂层对耐磨性都有一定要求，其测定方法是在磨耗试验器上用细砂或金刚砂经机械磨损涂层以观察其磨损程度。(7)有些涂层 还要进行耐热性、耐温变性、保光性、保色性等试验，以评价其有关使用性能。,8.6 离子交换树脂离子交换树脂是含有离子官能团，其部分离子可与溶液中的同性电荷的离子进行交换，具有交联结构的合成树脂。通常是圆球状颗粒。这种

49、树脂制成的膜片称为离子交换膜。含有酸性基团的离子交换树脂可与水溶液中的阳离子进行交换，所以称为阳离子交换树脂；含有季铵基团或氨基的离子交换树脂称为阴离子交换树脂。,有可与多价金属离子反应的鳌合基团的离子交换树脂称为鳌合性离子交换树脂。同一种既含有酸性又含有碱性基团的离子交换树脂称为两性离子交换树脂。具有氧化-还原功能的称为氧化还原树脂。,离子交换树脂的分类按交换离子的特性分 阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。按功能团酸或碱的强弱分 为强酸、中酸、弱酸；强碱性、弱碱性树脂。,按带有官能团的数目分 带有一种官能团的离子交换树脂属单官能基离子交换树脂。如果带有数种不同酸度或不同碱度官能团的则属于多官能

50、基离子交换树脂。根据离子交换树脂颗粒宏观结构分 凝胶型与大孔型两大类。,8.6.2 离子交换树脂的合成 各种离子交换树脂都由两部分组成即高分子骨架和官能团。合成路线：a、多数情况首先合成高分子骨架或称为高分子基体，然后再通过某些化学反应引入可进行离子交换的离子基团。b、少数情况下是利用带有可进行离子交换基团的单体直接合成。,高分子基本骨架或基体的合成 离子交换树脂骨架虽有苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系、乙烯吡啶系、脲醛系、氯乙烯系等七种，但以前三种为主，尤以苯乙烯与丙烯酸系最为重要，其产量最大。,1.苯乙烯系骨架的合成 单体苯乙烯与适量二乙烯苯(通常用量低于12)在自由基引发剂作用下进行悬