单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2007,蔡浩鹏,*,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,武汉理工大学材料学院复合材料系 王 钧改性聚氨酯树脂,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,Otto Bayer,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,1909年美国籍化学家L.H.Backeland首先合成出,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,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,二、聚氨酯树脂,2.1,异氰酸酯的反应,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,二、聚氨酯树脂2.1 异氰酸酯的反应2.1.1 异氰酸酯,2.1.3,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,2.1.3 异氰酸酯与胺反应生成取代脲2.1.4 异氰酸,2.1.5,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,2.1.5 异氰酸酯与多元醇发生交联反应2.1.6 异,2.1.7,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,2.1.7 异氰酸酯与氨基甲酸酯反应生成脲基甲酸酯，并发,2.2,主要异氰酸酯品种,TDI,HDI,MDI,HMDI,NDI,2.2 主要异氰酸酯品种TDIHDIMDIHMDINDI,2.3,主要聚合物多醇及多胺,柔 性,刚性,支化,2.3 主要聚合物多醇及多胺柔 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,可以根据需要调节分子中的软段和硬段2.4 聚氨酯树脂的分子,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,反应速度快三、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,）,488,311,326,弯曲模量,（,MPa,）,19508,15287,18308,温度,（,60,）,湿度,（,93,RH,）,1D,19484,99.9,16900,100,17992,98.3,4D,19104,97.9,16672,98.2,17771,97.1,6D,19272,98.9,16604,97.8,17805,97.3,14D,19146,98.1,16537,97.4,17759,97.0,21D,19099,97.9,16496,97.4,17722,96.8,28D,19881,102,16699,98.4,16699,91.2,温度（,60,）,湿度（,93,RH,）,12hrs,温度（,25,）,湿度（,93,RH,）,12hrs,1Cy,19981,102,14850,100,17051,93.1,4Cy,19674,101,14649,98.6,16683,91.1,6Cy,19772,101,14621,98.5,16656,91.0,14Cy,19786,101,14467,94.6,17064,93.2,21Cy,19500,100,14426,94.4,16912,92.4,28Cy,19778,101,14589,95.4,16829,91.9,聚氨酯改性不饱和树脂耐湿热性能,UPPU环氧树脂乙烯基酯树脂弯曲强度（MPa）488311,UP,PU,环氧树脂,乙烯基酯树脂,弯曲强度,（,MPa,）,488,311,326,弯曲模量,（,MPa,）,19508,15287,18308,80,5,HCl,1D,18068,92.6,15488,*,15807,86.3,4D,17563,90.0,10148,65.5,15182,82.9,7D,17491,89.7,/,/,15289,83.5,14D,17217,88.3,/,/,15156,82.8,21D,17212,88.9,/,/,14844,81.1,28D,17174,88.0,/,/,14863,81.2,80,10,NaOH,1D,16460,84.4,21464,*,7188,39.3,4D,15202,77.9,14180,66.1,/,/,7D,12643,64.8,/,/,/,/,聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能,UPPU环氧树脂乙烯基酯树脂弯曲强度（MPa）488311,UP,PU,环氧树脂,乙烯基酯树脂,弯曲强度,（,MPa,）,488,311,326,弯曲模量,（,MPa,）,19508,15287,18308,25,5,HCl,1D,18568,95.2,23342,*,16159,88.3,15D,17866,91.6,15345,65.7,15413,84.2,30D,17783,91.2,/,/,15132,82.7,25,10,NaOH,1D,19020,97.5,24571,*,17838,98.9,15D,18421,94.1,17454,71.0,16649,95.2%,30D,18021,92.4,17510,71.3%,15919,94.0,聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能,UPPU环氧树脂乙烯基酯树脂弯曲强度（MPa）488311,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,）,0,1206,23.96,56.2,0.52,1398,54.5,1,1022,35.6,43.2,1.72,/,/,2,924,50.2,36.8,1.16,820,22.1,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UPPU国外产品*强度（MPa）离散性模量（GPa,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,）,0,44.6,1.75,15.0,0.78,88.2,12.4,1,161.2,34.2,16.8,0.53,/,/,2,220.1,29.8,18.4,0.99,289,12.4,聚氨酯改性不饱和树脂,90,弯曲性能,测试性能UPPU国外产品*强度（MPa）离散性模量（GPa,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。,原 辅设 计结 构工 艺 测 试复合材料4.1 聚合物基复,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,）,4.2 聚氨酯树脂拉挤制品应用实例4.2.1 薄壁拉挤制品,抗压试验,抗压试验,4.2.2 220kV,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。,4.2.2 220kV全复合材料接点桁架塔 复,（,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,（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,（,2,）连接结构,（2）连接结构,（,3,）结构强度测试,（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%,。,该产品已在辽宁丹东220KV高电压等级输电线路,4.2.2 500kV,全复合材料接点桁架塔,4.2.2 500kV全复合材料接点桁架塔,聚氨酯树脂拉挤课件,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。,目前国内唯一通过电气、力学性能测试全复合材料结,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,复合材料的可设计性为复合材料制品的设计与制备，,感谢各位的关注！,欢迎大家指正！,感谢各位的关注！,