復合材料常用熱塑性樹脂(1)
時間:2005-08-30
復合材料常用熱塑性樹脂
迄今，幾乎所有的熱塑性樹脂皆可用玻璃纖維或其它纖維增強。下面對增強效果比較顯著，并得到廣泛應用的樹脂作一介紹：
1、聚烯烴
聚烯烴樹脂是一類發展最快、品種最多、產量最大的熱塑性樹脂，主要品種有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
（1）聚氯乙烯 聚氯乙烯在工業上是由氯乙烯通過游離基型加聚反應而得。工業聚氯乙烯樹脂主要是非晶態結構。硬質聚氯乙烯（未添加增塑劑）具有良好的力學性能、耐候性和耐燃性，可以單獨用作結構材料。硬質聚氯乙烯可用增強材料（如玻璃纖維）進行增強，增強后聚氯乙烯強度與剛度可增加數倍，但熱扭變溫度無顯著提高。聚氯乙烯有較高的化學穩定性。除了濃硫酸（濃度超過90%）和50%以上的濃硝酸以外，聚氯乙烯耐酸、堿的性能良好，并耐大多數油類、脂肪和醇類的侵蝕，但不耐芳烴類、酮類、酯類的侵蝕。環己酮、四氫呋喃、二氯乙烷和硝基苯則是它的溶劑。聚氯乙烯在室溫下是穩定的，但溫度超過100℃導致釋出氯化氫，使聚合物顏色變深，為了改善其熱穩定性，在進一步加工過程中都要加入穩定劑。
（2）聚乙烯 聚乙烯是聚烯烴樹脂中發展最為迅速的一種樹脂，制造方法有高壓法、中壓法、低壓法等。聚乙烯的分子結構簡單，具有良好的結晶性，使聚乙烯的溶解性能降低，但提高了聚合物的力學強度和硬度。低壓法聚乙烯軟化點在120℃以上，使用溫度可達80～100℃，但此時不能承受載荷。其耐寒性良好，摩擦性能良好，化學穩定性高。安的吸水性極小，并且有突出的電絕緣性能和良好的耐輻射性。其缺點是力學強度不高，熱變形溫度很低，故不能承受較高的載荷。用玻璃纖維增強聚乙烯可使力學性能和熱性能有很大提高，通常用20%～25%的玻璃纖維增強聚乙烯。
（3）聚丙烯 聚丙烯的特點是結晶度很高，相對密度小（約為0.90～0.91g/cm2），熔點在170～175℃范圍內，分子量一般在15～70萬之間，與其它聚烯烴相比，聚丙烯相對分子質量的分布較寬。聚丙烯的強度和剛性均超過聚乙烯，尤其具有突出的耐彎曲疲勞性能。缺點是蠕變比聚酰胺和聚氯乙烯要大得多。宏觀世界的耐熱性較好，熱變形溫度為90～105℃。聚丙烯為非極性高聚物，有優良的電絕緣性能，更兼有優良的耐熱性。此外，它還有良好的化學穩定性，聚丙烯幾乎不吸水，除對強氧化性的酸（發煙硫酸、發煙硝酸）外，幾乎都很穩定，耐堿性也很突出。由于聚丙烯大分子鏈中的叔碳原子對氧的侵蝕非常敏感，在光、熱和空氣中的氧作用下容易老化，一般常將抗氧劑與紫外光穩定劑并用使之起到協同效應作用，以抑制老化過程。用玻璃纖維增強的聚丙烯，其力力學性能有很大的提高，熱變形溫度、尺寸穩定性及低溫沖擊性能和老化性能亦有所提高。
（4）聚苯乙烯 聚苯乙烯的相對密度為1.05～1.07，為無定形結構，玻璃化溫度為80℃左右，最高使用溫度僅為60～75℃。聚苯乙烯具有優良的電性能，有很高的體積電阻、表面電阻和極低的介電損耗（0.00001～0.00003），且這些性能隨溫度、濕度僅有微小的變化。它的吸水性極小（在水中浸300h以上其吸水率僅為0.05%），它可以耐許多礦物油、有機酸、低級醇和脂肪烴。但受許多芳烴和氯代烴類的浸蝕而溶脹或溶解。聚苯乙烯具有良好的透明性，其透明度可達88%～92%。由于分子中含有苯環，可使α位的C-H鍵活化而容易氧化，長時間在空氣中會老化而產生龜裂。聚苯乙烯用玻璃纖維增強后，最突出的性能改善是提高低溫沖擊韌性。
