复合材料聚合物基体考试整理

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济南大学复合材料聚合物基体考试整理

复材1108班

第一章（12分）

不饱和聚酯树脂：是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(例如苯乙烯)中的溶液。不饱和聚酯：是由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐，二元醇经缩聚反应合成的相对分子质量不高的聚合物。

不饱和聚酯树脂的合成方法：熔融缩聚法、溶剂共沸脱水法、减压法、加压法。不饱和聚酯树脂的合成过程包括：线型不饱和聚酯的合成、用苯乙烯稀释聚酯。不饱和聚酯树脂固化的三个阶段：凝胶、定型、熟化。最常用的交联单体：是苯乙烯。

酸值：中和一定量的不饱和聚酯树脂所消耗的氢氧化钾的毫克数。固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树脂的全过程。引发剂：是能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。

有机过氧化物的通式为：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基团可以是：烷基、芳基、酰基、碳酸酯基。

有机过氧化物的特性是用：活性氧含量、临界温度、半衰期来表征的。

通用型不饱和聚酯树脂具有下列技术指标：粘度、酸值、凝胶时间、固体含量。工业上生产不饱和聚酯树脂的方法有：一步法、二步法。增粘剂：能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质。

阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应的物质。

不饱和聚酯树脂的固化是一种游离基型共聚反应，具有链引发、链增长链终止三个游离基型聚合反应的特点。

影响树脂增粘过程的因素：树脂的起始粘度、不饱和聚酯的结构、增粘剂的种类与用量、体系的水分含量、填料的种类。

常用的交联剂分为：单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体。酸酐中的反式双键比顺式双键活泼。

第二章（6分）

环氧树脂：指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。环氧树脂分5类：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类。

环氧值：是指每100g树脂中所含环氧基的克当量数。环氧当量：含有1克当量环氧基的环氧树脂的克数。

半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。常用的脂肪族胺类固化剂有：二乙烯三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）、三乙烯四胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）、四乙烯五胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）。

用于环氧树脂的固化剂有两类：反应性固化剂、催化性固化剂。 E-44表示主要组成物质为：二酚基丙烷，环氧平均值为0.44。

稀释剂：用来降低环氧树脂的粘度。主要有两种：活性稀释剂、非活性稀释剂。增韧剂：能够改善环氧树脂固化物的抗冲击强度、耐热冲击性能。主要分为：活性增韧剂、非活性增韧剂。

第三章（4分）

酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得到的合成树脂。

酚醛树脂的合成和固化过程完全按照体型缩聚反应的规律。

酚醛树脂：是由酚类（苯酚、甲酚、二甲酚）和醛类（甲醛、乙醛、糠醛）在酸或碱催化剂作用下合成的缩聚物。

热固性酚醛树脂在碱催化剂下进行的，甲醛/苯酚摩尔比为（1.1~1.5）：1之间。热塑性酚醛树脂在酸催化剂下进行的，甲醛/苯酚摩尔比为（0.8~0.86）：1之间。一阶热固性酚醛树脂的固化有：热固化、酸固化（常温）两种。六次甲基四胺是热塑性酚醛树脂最广泛采用的固化剂。酚醛树脂改性的途径：封锁酚羟基、引进其他组分。热塑性酚醛树脂是可溶、可熔的。

第四章（4分）

呋喃树脂：是由糠醛或糠醇为原料单体，或者与其他单体进行缩聚反应而得的一类聚合物的总称。在呋喃树脂的大分子链中都含有呋喃环。糠醛苯酚树脂的固化过程也要加入固化剂六次甲基四胺。

呋喃树脂固化必须用酸类作固化剂，其固化速度取决于温度以及酸的活度和用量。

尿醛树脂：由甲醛和尿素合成的热固性树脂。

尿醛树脂的合成反应包括：加成反应和缩聚反应两个阶段。

有机硅树脂：是主链含有硅氧键，侧基为有机基团的高分子聚合物。有机硅树脂：是由双官能团的单体共水解缩聚而得。

有机硅树脂固化常用的固化剂为：三乙醇胺。固化温度高，时间长。有机硅单体通式：RnSiX4-n。其中，X为CI或OR”。R为烷基或芳基。 1,2-聚丁二烯树脂的大分子完全由碳和氢原子组成，是一种全碳氢聚合物。

第五章（9分）

热塑性树脂：是由合成的或天然的线型高分子化合物组成。

热塑性树脂按适用范围分为：通用型和工程型两大类。即通用塑料和工程塑料。热塑性树脂可通过：共混改性和增强填充改性的手段以提高其性能。高分子合金是一种塑料。

聚乙烯的制造方法：高压法、中压法、低压法、辐射聚合法。工业上多用密度大小来标志其类别。

聚氯乙烯是30年代较早实现工业化生产的大品种塑料之一。

硬质聚氯乙烯产品未添加增塑剂时具有良好的：机械性能、耐候性、阻燃性。氟树脂：是一类由乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。聚氟树脂有塑料王之称。

氟乙烯的合成方法：加成法、裂解法。

聚酰胺俗称尼龙，是主链上含有酰胺基团的高分子化合物。聚酯树脂：是一类由多元酸和多元醇经缩聚反应得到的在大分子主链上具有酯基重复结构单元的树脂。

涤纶：是对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物，是一种热塑性树脂。

以氯化钛和烷基铝为催化剂首次合成了高相对分子质量、高熔点的结晶聚丙烯。聚氯乙烯的聚合方法：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。偏氟乙烯的聚合方法：溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。

聚丙烯的聚合方法：溶液聚合、悬浮聚合、液相和气相本体聚合。

三氟氯乙烯的聚合方法：溶液聚合、乳液聚合。

1、简述不饱和聚酯树脂的主要原料及作用，原料中酸和碱的类型、比例对不饱和聚酯树脂的性能有何影响？

答：原料及作用：二元酸：（1）提供不饱和度（2）使不饱和度间有一定的间隔。二元醇：可得到高相对分子质量、高熔点的支化的聚酯。

酸和醇的类型：不饱和二元酸或酸酐（反丁烯二酸、顺丁烯二酸等）、饱和二元酸或酸酐，二元醇。

比例的影响: 增加顺酐/苯酐的摩尔比，双键密度增大，数值凝胶时间变短，折光率和粘度变小，树脂的耐热性以及一般的耐溶性、耐腐蚀性能提高。

2、从手糊实验的经历，简述不饱和聚酯树脂的固化特征，各种辅料的作用及注意事项。答：固化特征：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成不溶、不熔的具有体型网络结构的树脂的全过程。其固化过程一般有三个阶段：从起始粘流态的树脂转变为不能流动的凝胶，最后转变为不溶、不熔的坚硬的固体。

辅料作用：引发剂：能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应。促进剂：能促使有机过氧化物在室温下就能分解产生游离基。阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应。注意事项：（1）引发剂与促进剂不能同时使用，以免发生强烈氧化反应，引起爆炸。（2）树脂能与氧和水发生反应，而氧和水为阻聚剂，在树脂表面加薄膜或制备时加石蜡来隔绝空气中的氧气和水，避免表面发粘。 3、简述呋喃树脂的结构和固化？

答：结构：呋喃树脂是由糠醛或糠醇为原料单体，或者与其他单体进行缩聚反应而得的一类聚合物的总称。在呋喃树脂的大分子链中都有呋喃环。固化：呋喃型树脂固化时必须用酸类作固化剂，其固化速度取决于温度以及酸的活度和用量。一般认为，呋喃树脂的固化过程是由于呋喃环上的双键在强酸性催化剂作用下发生加成聚合作用，从而形成体型结构的聚合物。

4、工业上所以采用对苯二甲酸二甲酯，即采用酯交换法而不采用直接法的原因？答：（1）为了获得高相对分子质量的聚酯，其对原料单体的纯度有较高的要求，但对苯二甲酸的提纯比较困难，而对苯二甲酸二甲酯通过结晶与蒸馏的方法很容易精制。（2）对苯二甲酸二甲酯的熔点比较低，同时它在乙二醇中的溶解性也较高，有利于达到均匀的反应体系。 5、氟树脂的性能及其主要品种？

答：氟树脂是一类由乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。氟树脂的分子链结构中由于有C-F键，碳链外又有氟原子形成的空间屏蔽效应，故其具有优异的化学稳定性、耐热性、介电性、耐老化性和自润滑性等。

主要品种：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等。 6、简述有机硅树脂的结构和固化？

答：结构：有机硅是主链含有硅氧键、侧基为有机基团的高分子聚合物，它可以按相对分子质量的大小分为低分子质量的有机硅聚合物，这是一种液体状的硅油；高相对分子质量的弹性体硅橡胶;以及中等相对分子质量的热固性的硅树脂等。

固化：有机硅树脂固化一般是在较高温度下（200~500度）热固化，最常用的固化剂为三乙醇胺或它和过氧化二苯甲酰的混合物，固化时间较长。

7、简述1,2-聚丁二烯树脂的固化原理？

答： 1,2-聚丁二烯树脂固化时主要通过大分子链上的乙烯基侧链与含有乙烯基的单体在游离基引发剂的存在下可交联共聚固化为体型结构的固态树脂。由于这类树脂外双键活性较低，因此树脂固化时常用复合的引发温度较高的引发剂，最终固化温度要大于140度，固化

后的聚丁二烯树脂具有良好的综合性能。

在乙烯基单体存在下， 1,2-聚丁二烯通过共聚反应的固化历程，与不饱和聚酯树脂的固化历程相似，固化时的主要问题是速度较慢以及收缩率较大，这可通过树脂改性和添加填料来克服。

8、综述聚乙烯的制造方法？

答：聚乙烯的4种聚合方法：高压法、中压法、低压法、辐射聚合法。（1）高压法生产聚乙烯时压力和温度对产品性能有很大的影响，一般工业上生产聚乙烯采用压力为100-200MPa，温度为160-300度，以氧或有机过氧化物为引发剂，进行乙烯单体无溶剂本体聚合。

（2）中压法生产聚乙烯，工业上采用的压力为7-8MPa，温度为100度以上，以金属氧化物为催化剂。此催化剂对于空气及水分很敏感，故此法必须在干燥而无空气的条件下进行，然后再用溶剂法进行分馏，使高相对分子质量的聚合物与液态聚合物分开。（3）低压法生产聚乙烯，工业上是将四氯化钛与三乙基铝在无水烷烃溶剂中相混合制成糊状催化剂，然后在30-70度下，于常压或略加压的情况下，将依稀单体通入烷烃溶剂中进行聚合反应。整个反应系统应避免与空气和水接触，以免发生爆炸。（4）辐射聚合法是将正脂肪烃或环烷烃为乙烯单体吸收剂，其乙烯溶液的浓度为2%-10%，催化剂为四氯化钛的烷烃分散液，四氯化钛的用量为乙烯量的0.01%-5%，压力为几至几十兆帕，反应温度一般在20-200度，在Y-射线辐射下进行聚合，制的浓度为0.1%-5%的聚乙烯溶液，除去催化剂，冷却后析出聚乙烯，过滤、洗涤得产品。 9、简述环氧树脂采用阴离子型固化剂的固化原理？

答：阴离子型固化剂中常用的是叔胺类，它们属于路易士碱，固化原理如下：（1）叔胺首先引发环氧基开环，形成醇盐离子： +H2CCHH2CCHRN3 R3N +-O O（2）醇盐离子与另一个树脂分子中的环氧基反应，使分子链增长： ++H2CCHHCCHHCCHRNRN2233

-+OH2CCHO

O- O +R3NH2CCHH2CCH

OH2CCH

H2CCH

-O

(3)反应继续不断进行、使许多树脂分子交联在一起形成体型高聚物。(反应式在上面) （4）链终止：叔胺的端基消除，并形成不饱和双键的端基: +R3NH2CCHH2CC + R3NOH2CCHOH2CCH OO H2CCHH2CCH --OO

ROCH2CHCH21.缩水甘油醚类

OCH3 CH3OHH HCCCCOOCCC nOOCCCH2C2H2H HH2H2OCH3OH2CH3

2.缩水甘油酯类

RCOOCH2CHCH2

3.缩水甘油胺类