聚氨酯树脂拉挤

武汉理工大学材料学院复合材料系王钧改性聚氨酯树脂在复合材料拉挤方面的应用•1909年美国籍化学家L.H.Backeland首先合成出有应用价值的酚醛树脂•1937年德国化学家OttoBayer发现异氰酸酯与含活泼氢的化合物的聚合反应，从而建立了聚氨酯化学的基础•1941年不饱和聚酯树脂开始大规模应用•40年代后期环氧树脂开始工业应用一、热固性树脂的发展主要热固性树脂性能对比价格工艺性力学性能电学性能耐候性燃烧性耐热性聚氨酯较高-高较好-好较好-很好好较好-很好一般-较好一般-好环氧较高较好-好较好-好较好-很好较好-好一般-较好一般-较好不饱和中-较高好-很好一般-好一般-好一般-好一般-较好一般-较好酚醛低-中一般一般-好一般-好一般-好好好二、聚氨酯树脂2.1异氰酸酯的反应N＝C＝OHOH＋NOOCN＝C＝OO＝C＝NHHO＝C＝NNOHOCNOCHNHNHNCOCOOOHCOHN＋HOHCO2＋＋2.1.1异氰酸酯与羟基反应生成氨基甲酸酯2.1.2异氰酸酯与水反应生成脲和二氧化碳N＝C＝OR'H＋NNHOCO＝C＝NH2NNH2R'HNNHOC＋O＝C＝NNHNHCOO＋OHOCCO2COCO2.1.3异氰酸酯与胺反应生成取代脲2.1.4异氰酸酯与羧酸反应生成酰胺和二氧化碳N＝C＝OHO＋OHR'OHHNOOCHNOCOR'HNOCON＝C＝O＋HNOCHNNOCHNC＝OHN2.1.5异氰酸酯与多元醇发生交联反应2.1.6异氰酸酯与脲反应生成缩二脲，并发生交联HNOOCO＝C＝N＋NOCOC＝OHNHNOCO＝C＝N＋NOCC＝OHN2.1.7异氰酸酯与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯，并发生交联2.1.8异氰酸酯与酰胺反应生成酰基脲，并发生交联2.2主要异氰酸酯品种CH2CH3NCONCONCOCH2NCOOCNCH2NCOOCNNCO6OCNNCOTDIHDIMDIHMDINDI2.3主要聚合物多醇及多胺RCOOCOOR'R'HOOHCH2CHOOHHnRCH2OOHHnCH2CH2CH2ClCH2NH2H2NClCH2NH2H2NCH2CH2OHHOCHCH2OHHOCH3CH2OHCH2OHCHOHCH2OHCH2OHCCH2OHCH2CH3柔性刚性支化•可以根据需要调节分子中的软段和硬段•可以根据需要控制分子间的交联•分子中硬段部分结晶2.4聚氨酯树脂的分子结构及聚集态结构软段硬段结晶区•反应速度快•耐候性•耐化学腐蚀性•粘接性•高强度•高断裂延伸•耐冲击三、改性聚氨酯树脂基复合材料基本性能UP－PU环氧树脂乙烯基酯树脂弯曲强度（MPa）488311326弯曲模量（MPa）195081528718308温度（60℃）湿度（93％RH）1D1948499.9％16900100％1799298.3％4D1910497.9％1667298.2％1777197.1％6D1927298.9％1660497.8％1780597.3％14D1914698.1％1653797.4％1775997.0％21D1909997.9％1649697.4％1772296.8％28D19881102％1669998.4％1669991.2％温度（60℃）湿度（93％RH）12hrs温度（25℃）湿度（93％RH）12hrs1Cy19981102％14850100％1705193.1％4Cy19674101％1464998.6％1668391.1％6Cy19772101％1462198.5％1665691.0％14Cy19786101％1446794.6％1706493.2％21Cy19500100％1442694.4％1691292.4％28Cy19778101％1458995.4％1682991.9％聚氨酯改性不饱和树脂耐湿热性能UP－PU环氧树脂乙烯基酯树脂弯曲强度（MPa）488311326弯曲模量（MPa）19508152871830880℃5％HCl1D1806892.6％15488*1580786.3％4D1756390.0％1014865.5％1518282.9％7D1749189.7％//1528983.5％14D1721788.3％//1515682.8％21D1721288.9％//1484481.1％28D1717488.0％//1486381.2％80℃10％NaOH1D1646084.4％21464*718839.3％4D1520277.9％1418066.1％//7D1264364.8％////聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能UP－PU环氧树脂乙烯基酯树脂弯曲强度（MPa）488311326弯曲模量（MPa）19508152871830825℃5％HCl1D1856895.2％23342*1615988.3％15D1786691.6％1534565.7％1541384.2％30D1778391.2％//1513282.7％25℃10％NaOH1D1902097.5％24571*1783898.9％15D1842194.1％1745471.0％1664995.2%30D1802192.4％1751071.3%1591994.0％聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能测试性能UP－PU国外产品*强度（MPa）离散性(%)模量（GPa）离散性(%)强度（MPa）模量（GPa）0＃120623.9656.20.52139854.51＃102235.643.21.72//2＃92450.236.81.1682022.1聚氨酯改性不饱和树脂0°弯曲性能0＃试样为纯单向纤维1＃试样为纯单向纤维上下表面各加一层毡2＃试样为纯单向纤维上下表面各加二层毡测试性能UP－PU国外产品*强度（MPa）离散性(%)模量（GPa）离散性(%)强度（MPa）模量（GPa）0＃44.61.7515.00.7888.212.41＃161.234.216.80.53//2＃220.129.818.40.9928912.4聚氨酯改性不饱和树脂90°弯曲性能原辅材料设计结构工艺设备测试技术复合材料及制品4.1聚合物基复合材料的构成及相互关系四、改性聚氨酯树脂在拉挤中的应用•产品是目的•材料是基础•设计是关键•工艺是手段•测试是保障各要素之间关系•相互联系•相互制约•共同作用复合材料既是材料，又是结构，最终是制品各要素间的系统匹配是决定复合材料制品优劣的关键。4.2聚氨酯树脂拉挤制品应用实例4.2.1薄壁拉挤制品（移动基站天线罩南京华格）抗压试验4.2.2220kV全复合材料接点桁架塔复合材料桁架塔优点：可以利用复合材料的绝缘性，缩小塔体结构、缩短横担长度，减少输电走廊土地面积，同时可以减轻塔重。塔体结构、接点间连接是成败的关键。（1）整体结构与连接设计•拉挤复合材料型材（单组份聚氨酯树脂）•预制成型的整体框架•不同形状的复合材料连接夹板•金属螺丝锁紧拉挤型材（2）连接结构（3）结构强度测试该产品已在辽宁丹东220KV高电压等级输电线路挂线运行，重量比同尺寸钢结构塔减轻30%、横担长度可缩短60%。4.2.2500kV全复合材料接点桁架塔目前国内唯一通过电气、力学性能测试全复合材料结构的500kV格构塔塔头。复合材料的可设计性为复合材料制品的设计与制备，提供了创新空间和自由。根据产品的特点与要求，充分发挥可设计性，就可以设计、制备出“有个性”的新材料、新结构、新工艺、新制品。复合材料是技术和艺术结合科学与哲学结合感悟与总结感谢各位的关注！欢迎大家指正！