复合材料常用热塑性树脂(1)
时间:2005-08-30
复合材料常用热塑性树脂
迄今,几乎所有的热塑性树脂皆可用玻璃纤维或其它纤维增强。下面对增强效果比较显著,并得到广泛应用的树脂作一介绍:
1、聚烯烃
聚烯烃树脂是一类发展最快、品种最多、产量最大的热塑性树脂,主要品种有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
(1)聚氯乙烯 聚氯乙烯在工业上是由氯乙烯通过游离基型加聚反应而得。工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构。硬质聚氯乙烯(未添加增塑剂)具有良好的力学性能、耐候性和耐燃性,可以单独用作结构材料。硬质聚氯乙烯可用增强材料(如玻璃纤维)进行增强,增强后聚氯乙烯强度与刚度可增加数倍,但热扭变温度无显著提高。聚氯乙烯有较高的化学稳定性。除了浓硫酸(浓度超过90%)和50%以上的浓硝酸以外,聚氯乙烯耐酸、碱的性能良好,并耐大多数油类、脂肪和醇类的侵蚀,但不耐芳烃类、酮类、酯类的侵蚀。环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷和硝基苯则是它的溶剂。聚氯乙烯在室温下是稳定的,但温度超过100℃导致释出氯化氢,使聚合物颜色变深,为了改善其热稳定性,在进一步加工过程中都要加入稳定剂。
(2)聚乙烯 聚乙烯是聚烯烃树脂中发展最为迅速的一种树脂,制造方法有高压法、中压法、低压法等。聚乙烯的分子结构简单,具有良好的结晶性,使聚乙烯的溶解性能降低,但提高了聚合物的力学强度和硬度。低压法聚乙烯软化点在120℃以上,使用温度可达80~100℃,但此时不能承受载荷。其耐寒性良好,摩擦性能良好,化学稳定性高。安的吸水性极小,并且有突出的电绝缘性能和良好的耐辐射性。其缺点是力学强度不高,热变形温度很低,故不能承受较高的载荷。用玻璃纤维增强聚乙烯可使力学性能和热性能有很大提高,通常用20%~25%的玻璃纤维增强聚乙烯。
(3)聚丙烯 聚丙烯的特点是结晶度很高,相对密度小(约为0.90~0.91g/cm2),熔点在170~175℃范围内,分子量一般在15~70万之间,与其它聚烯烃相比,聚丙烯相对分子质量的分布较宽。聚丙烯的强度和刚性均超过聚乙烯,尤其具有突出的耐弯曲疲劳性能。缺点是蠕变比聚酰胺和聚氯乙烯要大得多。宏观世界的耐热性较好,热变形温度为90~105℃。聚丙烯为非极性高聚物,有优良的电绝缘性能,更兼有优良的耐热性。此外,它还有良好的化学稳定性,聚丙烯几乎不吸水,除对强氧化性的酸(发烟硫酸、发烟硝酸)外,几乎都很稳定,耐碱性也很突出。由于聚丙烯大分子链中的叔碳原子对氧的侵蚀非常敏感,在光、热和空气中的氧作用下容易老化,一般常将抗氧剂与紫外光稳定剂并用使之起到协同效应作用,以抑制老化过程。用玻璃纤维增强的聚丙烯,其力力学性能有很大的提高,热变形温度、尺寸稳定性及低温冲击性能和老化性能亦有所提高。
(4)聚苯乙烯 聚苯乙烯的相对密度为1.05~1.07,为无定形结构,玻璃化温度为80℃左右,最高使用温度仅为60~75℃。聚苯乙烯具有优良的电性能,有很高的体积电阻、表面电阻和极低的介电损耗(0.00001~0.00003),且这些性能随温度、湿度仅有微小的变化。它的吸水性极小(在水中浸300h以上其吸水率仅为0.05%),它可以耐许多矿物油、有机酸、低级醇和脂肪烃。但受许多芳烃和氯代烃类的浸蚀而溶胀或溶解。聚苯乙烯具有良好的透明性,其透明度可达88%~92%。由于分子中含有苯环,可使α位的C-H键活化而容易氧化,长时间在空气中会老化而产生龟裂。聚苯乙烯用玻璃纤维增强后,最突出的性能改善是提高低温冲击韧性。