复合材料-高性能树脂(自学)课件

第八章高性能树脂第八章高性能树脂18.1聚砜和聚芳醚砜双酚A型聚砜（简称聚砜）非双酚A型聚砜（聚芳砜，PASF）PolysulfonePSF，PSU聚芳醚砜（PES）结构特点

使聚合物具有良好的柔韧性使聚合物具有突出的耐热性和热氧化稳定性8.1聚砜和聚芳醚砜双酚A型聚砜（简称聚砜）非双酚A型聚砜2聚砜（PSF）合成：由二氯二苯基砜和双酚A的碱金属盐为原料反应制得的。M－－Na，K缩聚实施方法：溶液或熔融缩聚聚砜（PSF）合成：由二氯二苯基砜和双酚A的碱金属盐为原料反3特点：

能在－100~150℃长期使用（短期使用温度190℃）热稳定性高力学性能优异，即使在高温下也保持优良的机械性能化学稳定性好（除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐、在酮，酯中溶胀

）

主要缺点：耐紫外线和耐候性较差。耐疲劳强度差是主要缺点。特点：4成型方法：

注塑、模压、挤出、热成型、吹塑等。（控制熔体粘度）用途：

主要用于电子电气、食品和日用品、汽车用、航空、医疗和一般工业等部门

成型方法：5非双酚A型聚砜聚芳醚砜非双酚A型聚砜聚芳醚砜6合成：方法1方法2路易斯酸（如FeCl3、SbCl5）催化聚合实施方法：溶液聚合或熔融聚合（通常用）性能：耐热性更好，在高温下仍保持优良机械性能。合成：方法1方法2路易斯酸（如FeCl3、SbCl5）催化78.2聚醚醚酮合成：

原料：4,4’-二氟苯酮、对苯二酚、碳酸钠溶剂：二苯砜8.2聚醚醚酮合成：8特点：半结晶性聚合物，最高结晶度48％良好的热稳定性（HDT：160oC）Tg以上，强度和模量大幅下降（e.g.200oC下拉伸强度和拉伸模量分别为室温的42％和8％）韧性极好，断裂延伸率大于40％优良的化学稳定性、阻燃性、介电性及力学性能等成型方法：

注塑、挤出、层压、纺丝、制膜等。（加工温度：370℃～399℃

）特点：成型方法：9软化点300℃以上耐水性好，吸湿率低较好的耐热性（HDT：190℃；Td：350℃以上，可在120℃下长期使用）8.3聚苯醚（PPO）软化点300℃以上8.3聚苯醚（PPO）10合成：二氯苯和硫化钠为原料8.4聚苯硫醚（PPS）合成：二氯苯和硫化钠为原料8.4聚苯硫醚（PPS）11特点：高度结晶，溶解能力受限（只能溶于某些芳烃、氯代芳烃或杂环化合物中）优良的热稳定性，可在240℃下长期使用在空气中对PPS进行热处理使它发生交联耐化学腐蚀性能、耐蠕变性、对增强材料有良好的粘合性能、介电性能、阻燃性能和易加工性能特点：128.5聚酰亚胺（Polyimide，PI）基本结构具有突出的热稳定性和氧化稳定性，以及优异的耐辐射性能和介电性能。长期使用温度可达250oC以上。分类：

加聚型PI；缩聚型PI；热塑性PI热固性8.5聚酰亚胺（Polyimide，PI）基本结构具有13缩聚型PI

原料：芳香二酐、芳香二胺合成：分两步进行二酐＋二胺聚酰胺酸预聚物（可溶）聚酰亚胺环化（热/化学）缩聚型PI环化14（I）（II）聚酰胺酸不稳定，必须在干燥和冷冻的条件下保存

缩聚型聚酰亚胺树脂极少用作为复合材料的基体树脂。一般用于制造薄膜和涂料。

（I）（II）聚酰胺酸不稳定，必须在干燥和冷冻的条件下保存15加聚型PI端基带有不饱和基团的低相对分子质量聚酰亚胺。如：双马来酰亚胺、降冰片烯封端酰亚胺、乙炔封端酰亚胺等成型加工：通过不饱和端基进行固化，固化过程中没有挥发性物质放出热固性树脂加聚型PI端基带有不饱和基团的低相对分子质量聚酰亚胺。成型加16双马来酰亚胺（BMI）树脂主要原料：马来酸酐、二元胺BMI一般结构双马来酰亚胺（BMI）树脂主要原料：马来酸酐、二元胺BMI一17合成：双马来酰亚胺酸

环化双马来酰亚胺

目前国内大量应用且唯一商品化的BMI是4，4′－双马来酰亚胺基二苯甲烷（BDM）合成：双马来酰亚胺酸环化双马来酰亚胺目前国内大量应用18几种常见BMI单体的熔点几种常见BMI单体的熔点19固化BMI单体的分子双键端基与二元胺、酰胺、酰肼、巯基和羟基等含活泼氢的化合物进行加成反应；也可与环氧树脂、含不饱和双键的化合物(如烯丙基、乙烯基类化合物)反应；在催化剂或热作用下也可以发生自聚反应。固化20固化物性能优良的耐热性较高的强度和模量脆性大（交联密度高、分子链刚性大）

固化物性能21聚合物基体的作用①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定；②在纤维间传递载荷，并使载荷均衡;③基体保护纤维免受各种损伤。

聚合物基体的作用①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定；22基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。基体决定复合材料的一些性能，如复合材料的高温使用性能、横向性能、剪切性能、耐介质性能等。此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。基体决定23

聚合物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则：

①能够满足产品的使用需要如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性等。高拉伸（或剪切）模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高FRP力学性能。

聚合物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则：24②对纤维具有良好的浸润性和粘接力；③容易操作，如要求胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩率小等。④低毒性、低刺激性。⑤价格合理。

聚合物基体的选择②对纤维具有良好的浸润性和粘接力；聚合物基体的选择25第八章高性能树脂第八章高性能树脂268.1聚砜和聚芳醚砜双酚A型聚砜（简称聚砜）非双酚A型聚砜（聚芳砜，PASF）PolysulfonePSF，PSU聚芳醚砜（PES）结构特点

使聚合物具有良好的柔韧性使聚合物具有突出的耐热性和热氧化稳定性8.1聚砜和聚芳醚砜双酚A型聚砜（简称聚砜）非双酚A型聚砜27聚砜（PSF）合成：由二氯二苯基砜和双酚A的碱金属盐为原料反应制得的。M－－Na，K缩聚实施方法：溶液或熔融缩聚聚砜（PSF）合成：由二氯二苯基砜和双酚A的碱金属盐为原料反28特点：

能在－100~150℃长期使用（短期使用温度190℃）热稳定性高力学性能优异，即使在高温下也保持优良的机械性能化学稳定性好（除浓硝酸、浓硫酸、卤代烃外，能耐一般酸、碱、盐、在酮，酯中溶胀

）

主要缺点：耐紫外线和耐候性较差。耐疲劳强度差是主要缺点。特点：29成型方法：

注塑、模压、挤出、热成型、吹塑等。（控制熔体粘度）用途：

主要用于电子电气、食品和日用品、汽车用、航空、医疗和一般工业等部门

成型方法：30非双酚A型聚砜聚芳醚砜非双酚A型聚砜聚芳醚砜31合成：方法1方法2路易斯酸（如FeCl3、SbCl5）催化聚合实施方法：溶液聚合或熔融聚合（通常用）性能：耐热性更好，在高温下仍保持优良机械性能。合成：方法1方法2路易斯酸（如FeCl3、SbCl5）催化328.2聚醚醚酮合成：

原料：4,4’-二氟苯酮、对苯二酚、碳酸钠溶剂：二苯砜8.2聚醚醚酮合成：33特点：半结晶性聚合物，最高结晶度48％良好的热稳定性（HDT：160oC）Tg以上，强度和模量大幅下降（e.g.200oC下拉伸强度和拉伸模量分别为室温的42％和8％）韧性极好，断裂延伸率大于40％优良的化学稳定性、阻燃性、介电性及力学性能等成型方法：

注塑、挤出、层压、纺丝、制膜等。（加工温度：370℃～399℃

）特点：成型方法：34软化点300℃以上耐水性好，吸湿率低较好的耐热性（HDT：190℃；Td：350℃以上，可在120℃下长期使用）8.3聚苯醚（PPO）软化点300℃以上8.3聚苯醚（PPO）35合成：二氯苯和硫化钠为原料8.4聚苯硫醚（PPS）合成：二氯苯和硫化钠为原料8.4聚苯硫醚（PPS）36特点：高度结晶，溶解能力受限（只能溶于某些芳烃、氯代芳烃或杂环化合物中）优良的热稳定性，可在240℃下长期使用在空气中对PPS进行热处理使它发生交联耐化学腐蚀性能、耐蠕变性、对增强材料有良好的粘合性能、介电性能、阻燃性能和易加工性能特点：378.5聚酰亚胺（Polyimide，PI）基本结构具有突出的热稳定性和氧化稳定性，以及优异的耐辐射性能和介电性能。长期使用温度可达250oC以上。分类：

加聚型PI；缩聚型PI；热塑性PI热固性8.5聚酰亚胺（Polyimide，PI）基本结构具有38缩聚型PI

原料：芳香二酐、芳香二胺合成：分两步进行二酐＋二胺聚酰胺酸预聚物（可溶）聚酰亚胺环化（热/化学）缩聚型PI环化39（I）（II）聚酰胺酸不稳定，必须在干燥和冷冻的条件下保存

缩聚型聚酰亚胺树脂极少用作为复合材料的基体树脂。一般用于制造薄膜和涂料。

（I）（II）聚酰胺酸不稳定，必须在干燥和冷冻的条件下保存40加聚型PI端基带有不饱和基团的低相对分子质量聚酰亚胺。如：双马来酰亚胺、降冰片烯封端酰亚胺、乙炔封端酰亚胺等成型加工：通过不饱和端基进行固化，固化过程中没有挥发性物质放出热固性树脂加聚型PI端基带有不饱和基团的低相对分子质量聚酰亚胺。成型加41双马来酰亚胺（BMI）树脂主要原料：马来酸酐、二元胺BMI一般结构双马来酰亚胺（BMI）树脂主要原料：马来酸酐、二元胺BMI一42合成：双马来酰亚胺酸

环化双马来酰亚胺

目前国内大量应用且唯一商品化的BMI是4，4′－双马来酰亚胺基二苯甲烷（BDM）合成：双马来酰亚胺酸环化双马来酰亚胺目前国内大量应用43几种常见BMI单体的熔点几种常见BMI单体的熔点44固化BMI单体的分子双键端基与二元胺、酰胺、酰肼、巯基和羟基等含活泼氢的化合物进行加成反应；也可与环氧树脂、含不饱和双键的化合物(如烯丙基、乙烯基类化合物)反应；在催化剂或热作用下也可以发生自聚反应。固化45固化物性能优良的耐热性较高的强度和模量脆性大（交联密度高、分子链刚性大）

固化物性能46聚合物基体的作用①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定；②在纤维间传递载荷，并使载荷均衡;③基体保护纤维免受各种损伤。

聚合物基体的作用①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定；47基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。基体决定复合材料的一些性能，如复合材料的高温使用性能、横向性能、剪切性能、耐介质性能等。此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。基体决定48

聚合物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则