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溶剂回收热固树脂复合材料

发布时间:2023-01-19 03:57:19

『壹』 如何解决热固性树脂复合材料固化变形

这其中的变形主要是热变形,只有降低热固性树脂的固化温度才能够解决掉变形问题,可以选择常温固化树脂或者是双组份固化树脂。

『贰』 塑料回收利用的目录

第一章绪论
一、塑料与环境
二、废旧塑料的再生利用
三、废旧塑料再利用展望
思考题第二章废旧塑料的回收
第一节废旧塑料的来源
一、树脂合成过程中产生的废料
二、塑料制品成型加工产生的废料
三、塑料制品应用产生的废料
第二节废旧塑料的种类及性能
一、热塑性塑料(含共聚物、共混物)
二、热固性塑料
第三节废旧塑料的鉴别方法
一、根据塑料回收标志进行鉴别
二、常规鉴别法
三、密度鉴别法
四、加热分析法
五、其他鉴别方法
第四节废旧塑料的分选
一、手工分选法
二、风筛分选法
三、浮选分离法
四、密度分选法
五、其他分选法
六、塑料废弃物与其他物质的分离方法
思考题
第三章废旧塑料的再生利用
第一节废旧塑料的直接再生利用类别
一、根据不同的废旧塑料来源采用的工艺方法
二、废旧塑料的再生利用成型生产工艺
第二节废旧塑料再生料的制备
一、破碎及其设备
二、预洗
三、精洗
四、干燥
五、塑料泡沫材料的预处理
六、塑炼、均化与造粒
第三节挤出成型工艺及设备
一、挤出成型设备
二、挤出成型工艺过程
三、挤出机的操作有关事项
四、废旧塑料挤出成型典例
第四节吹塑与吹塑中空成型工艺及设备
一、吹塑薄膜
二、中空吹塑成型
第五节注射成型工艺及设备
一、注射成型设备
二、注射成型工艺
三、废旧塑料注射成型典例
四、废旧塑料注射成型制品产生缺陷的主要原因及解决
办法
第六节压延成型工艺及设备
一、压延成型设备
二、压延成型工艺
三、回收塑料的压延成型典例
四、压延机操作与维护
第七节其他再生利用方法及设备
一、浇铸成型方法
二、发泡成型方法及设备
三、热成型方法及设备
四、模压成型方法及设备
思考题
第四章废旧塑料的改性利用
第一节废旧塑料的物理改性利用
一、成型前的预处理
二、共混改性
三、充填改性
四、增强改性
五、增韧改性
六、其他性能的改性方法
第二节废旧塑料的化学改性
一、聚烯烃的氯化改性
二、聚烯烃的交联改性
三、聚烯烃的接枝共聚改性
四、回收塑料物理与化学的同时改性方法
第三节混合废旧塑料的利用
一、混合废旧塑料材料的结构与性能
二、加工方法
三、混合废旧塑料的回收利用
第四节热固性塑料的利用
一、聚氨酯回收利用
二、酚醛树脂回收利用
三、不饱和聚酯树脂回收利用
四、环氧树脂回收利用
五、其他热固性树脂的回收利用
六、热固性复合材料的回收利用
思考题
第五章废旧塑料的其他利用
第一节废旧塑料的热分解
一、废旧塑料油化工艺
二、热分解的汽化工艺
三、炭化
四、回收废旧塑料的热分解典例
第二节化学分解
一、水解法
二、醇解法
三、废聚酯的解聚
第三节分解工艺及设备
一、槽(釜)式反应器
二、窑式反应器
三、流化床反应器
四、螺旋反应器和螺杆挤出反应器
第四节废旧塑料的热能利用
一、废旧塑料焚烧工艺及设备
二、残留物的处理
思考题
第六章废旧塑料回收利用典型实例
第一节常用塑料回收利用途径
一、回收废旧聚乙烯的利用途径
二、回收废旧聚丙烯的利用途径
三、回收废旧聚氯乙烯的利用途径
四、回收废旧聚苯乙烯的利用途径
第二节薄膜的使用回收与利用
一、薄膜的使用
二、薄膜的回收
三、薄膜回收料的利用
第三节塑料容器的使用与回收
一、容器的使用
二、容器的回收
第四节编织袋和周转箱的回收
一、编织袋的回收
二、周转箱的回收
第五节聚氯乙烯门窗回收利用
第六节利用废旧塑料生产塑木制品及塑木托盘
一、塑木技术发展背景及概况
二、塑木制品的生产工艺过程
第七节废PET塑料饮料瓶的回收利用
第八节塑料包装材料容器直接回收再作包装
第九节聚苯乙烯制备涂料和黏合剂
一、制高分子快干漆
二、制防潮涂料
三、制保护漆
四、制不干胶
五、制塑料漆
思考题
参考文献

『叁』 BMC废料如何处理

热固性塑料(BMC材料)包括热固性树脂及其增强塑料或材料(也称复合材料)。(BMC材料)大多是不饱和聚酯、环氧树脂和酚醛树脂等热固性树脂与玻璃纤维、碳纤维等制成的复合材料,典型的复合材料是不饱和聚酯树脂增强塑料。热固性树脂及其增强塑料(热固性)和热塑性塑料一样,在再利用前也要进行切断及粉碎,在常温下热固性塑料比热塑性塑料脆性大,更轻易粉碎。在热固性树脂中,聚氨酯占尽大多数,其次是酚醛树脂,环氧树脂用量相对较小。
热固性树脂的回收利用有两方面:①粉碎料加黏结剂,形成复合材料;②粉碎料在热塑性和热固性树脂中作部分填料。 热固性复合材料的回收利用和其树脂利用类似,主要也包括两方面:①粉碎后作填料;②裂解以回收原料,包括化学原料(单体或油)和增强材料。
热固性塑料经粉碎后,可作为复合材料的填料,用以制造砂浆、复合材料或裂解制油等。
其他化学处理方法有热裂解、反相气化、催化裂解、燃烧法、溶解分解等方法,除催化解聚和溶解分解外通常都不能回收树脂(而且只对某些树脂管用,比如环氧树脂或酚醛树脂),只能回收增强材料,主要研究方向是回收碳纤维等高价值的增强材料。裂解方法可以获得与原油类似的高热值燃料,比较受重视。
除物理或化学方法外,就只有焚烧这种经济价值比较低的处置方案,但复合材料的固体灰渣更多,回收成本很差。

『肆』 热固性树脂的分类

除不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂外,热固性树脂主要有以下品种。
一、三聚氰胺甲醛树脂
三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成的热固性树脂。用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板具有高的力学性能、优良的耐热性和电绝缘性及自熄性。
二、呋喃树脂
由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到的缩聚产物,习惯上称为呋喃树脂。这类树脂的品种很多,其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为重要。
(1)糠醛苯酚树脂。糠醛可与苯酚缩聚生成二阶热固性树脂,缩聚反应一般用碱性催化剂。常用的碱性催化剂有氢氧化钠、碳酸钾或基它碱土金属的氢氧化物。糠醛苯酚树脂的主要特点是在给定的固化速度时有较长的流动时间,这一工艺性能使它适宜用作模塑料。用糠醛苯酚树脂制备的压塑粉特别适于压制形状比较复杂或较大的制品。模压制品的耐热性比酚醛树脂好,使用温度可以提高10~20℃,尺寸稳定性、电性能也较好。
(2)糠醛丙酮树脂。糠醛与丙酮在碱性条件下进行缩合反应形成糠酮单体缤纷可与甲醛在酸性条件下进一步缩聚,使糠酮单体分子间以次甲基键连接起来,形成糠醛丙酮树脂。
(3)糠醇树脂。糠醇在酸性条件下很容易缩聚成树脂。一般认为,在缩聚过程中糠醇分子中的羟甲基可以与另一个分子中的α氢原子缩合,形成次甲基键,缩合形成的产物中仍有羟甲基,可以继续进行缩聚反应,最终形成线型缩聚产物糠醇树脂。
呋喃树脂的性能及应用——未固化的呋喃树脂与许多热塑性和热固性树脂有很好的混容性能,因此可与环氧树脂或酚醛树脂混合来加以改性。固化后的呋喃树脂耐强酸(强氧化性的硝酸和硫酸除外)、强碱和有机溶剂的侵蚀,在高温下仍很稳定。呋喃树脂主要用作各种耐化学腐蚀和耐高浊的材料。
(1)耐化学腐蚀材料 呋喃树脂可用来制备防腐蚀的胶泥,用作化工设备衬里或其它耐腐材料。
(2)耐热材料 呋喃玻璃纤维增强复合材料的耐热性比一般的酚醛玻璃纤维增强复合材料高,通常可在150℃左右长期使用。
(3)与环氧树脂或酚醛树脂混合改性 将呋喃树脂与环氧树脂或酚醛树脂混和使用,可改进呋喃玻璃纤维增强复合材料的力学性能以及制备时的工艺性能。这类复合材料已广泛用来制备化工反应器的搅拌装置、贮槽及管道等化工设备。
三、聚丁二烯树脂
聚丁二烯树脂是一种分子量不高的液体,大分子主链上主要包含1,2-结构,又称为1,2-聚丁二烯树脂。这种树脂的大分子链上具有很多乙烯基侧链,所以,在游离基引发剂存在下,可进一步交联成三向网络结构的体型高聚物。
1,2-聚丁二烯树脂可由丁二烯在烷基锂、碱金属(常用金属钠)或可溶性碱金属复合物(如钠-萘体系)引发剂引发下,按阴离子型聚合历程合成。1,2-聚丁二烯树脂大分子链完全由碳氢组成,因此树脂固化后有优良的电性能、弯曲强度较好、耐水性优良。
四、有机硅树脂
在有机硅聚合物中,具有实用价值和得到广泛应用的主要是由有机硅单体(如有机卤硅烷)经水解缩聚而成的主链结构为硅氧键的高分子有机硅化合物。这种主链由硅氧键构成,侧链通过硅原子与有机基团相连的聚合物,称为聚有机硅氧烷。
有机硅树脂则是聚有机硅氧烷中一类分子量不高的热固性树脂。用这类树脂制造的玻璃纤维增强复合材料,在较高的温度范围内(200~250℃)长时间连续使用后,仍能保持优良的电性能,同时,还具有良好的耐电弧性能及憎水防潮性能。有机硅树脂的性能如下:
(1)热稳定性。有机硅树脂的Si-O键有较高的键能(363kJ/mol),所以比较稳定,耐热性和耐高温性能均很高。一般说来其热稳定性范围可达200~250℃,特殊类型的树脂可以更高一些。
(2)力学性能。有机硅树脂固化后的力学性能不高,若在大分子主链上引进氯代苯基,可提高力学性能。有机硅树脂玻璃纤维层压板的层间粘接强度较差,受热时弯曲强度有较大幅度的下降。若在主链中引入亚苯基,可提高刚性、强度及使用温度。
(3)电性能。有机硅树脂具有优良的电绝缘性能,它的击穿强度、耐高压电弧及电火花性能均较优异。受电弧及电火花作用时,树脂即使裂解而除去有机基团,表面剩下的二氧化硅同样具有良好的介电性能。
(4)憎水性。有机硅树脂的吸水性很低,水珠在其表面只能滚落而不能润湿。因此,在潮湿的环境条件下,有机硅树脂玻璃纤维增强复合材料仍能保持其优良的性能。
(5)耐腐蚀性能。有机硅树脂玻璃纤维增强复合材料可而浓度(质量)10%~30%硫酸、10%盐酸、10%~15%氢氧化钠、2%碳酸钠及3%过氧化氢。醇类、脂肪烃和润滑油对它的影响较小,但耐浓硫酸及某些溶剂(如四氯化碳、丙酮和甲苯)的能力较差。

『伍』 求一些热固性的材料的介绍,最好是优点缺点都发出来

环氧树脂:
(一)、环氧树脂的概念:
环氧树脂是指高分子链结构中含有两个或两个以上环氧基团的高分子化合物的总称,属于热固性树脂,代表性树脂是双酚A型环氧树脂。
(二).环氧树脂的特点(通常指双酚A型环氧树脂)
1.单独的环氧树脂应用价值很低,它需要与固化剂配合使用才有实用价值。
2.高粘接强度:在合成胶粘剂中环氧树脂胶的胶接强度居前列。
3.固化收缩率小,在胶粘剂中环氧树脂胶的收缩率最小,这也是环氧树脂胶固化胶接高的原因之一。例如:
酚醛树脂胶:8—10% ; 有机硅树脂胶:6—8%
聚酯树脂胶:4—8% ; 环氧树脂胶:1—3%
若经过改性加工后的环氧树脂胶收缩率可降为0.1—0.3%,热膨胀系数为6.0×10-5/℃
4.耐化学性能工好:在固化体系中的醚基、苯环和脂肪羟基不易受酸碱侵蚀。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用两年;而在50%H2SO4和10%HNO3常温浸泡半年;10%NaOH(100℃)浸泡一个月,性能保持不变。
5.电绝缘性优良:环氧树脂的击穿电压可大于35kv/mm
6.工艺性能良好、制品尺寸稳定、耐性良好和吸水率低。
双酚A型环氧树脂的优点固然好,但也有其缺点:
①.操作粘度大,这在施工方面显的有些不方便
②.固化物性脆,伸长率小。
③.剥离强度低。
④.耐机械冲击和热冲击差。
(三).环氧树脂的应用与发展
1.环氧树脂的发展史:
环氧树脂是1938年由P.Castam申请瑞士专利,由汽巴公司在1946年研制出最早的环氧粘接剂,1949年美国的S.O.Creentee研制了环氧涂料,我国于1958年开始环氧树脂的工业化生产。
2.环氧树脂的应用:
①涂料工业:环氧树脂在涂料工业中需用量最大,目前较广泛使用的有水性涂料、粉末涂料和高固分涂料。可广泛用于管道容器、汽车、船舶、航天、电子、玩具、工艺品等行业。
②电子电器工业:环氧树脂胶可用于电气绝缘材料,例如整流器、变压器的密封灌注;电子元器件的密封保护;机电产品的绝缘处理与粘接;蓄电池的密封粘接;电容器、电阻、电感器的表面披覆。
③五金饰品,工艺品、体育用品品行业:可用于标牌、饰品、商标、五金、球拍、钓具、运动用品、工艺品等产品上。
④光电行业:可用于发光二极管(LED)、数码管、像素管、电子显示屏、LED灯饰等产品的封装、灌注和粘接。
⑤建筑工业:在道路、桥梁、地坪、钢铁结构、建筑、墙体涂料、堤坝、工程施工、文物修补等行业也会广泛用到。
⑥胶粘剂、密封剂和复合材料领域:如风力发电机叶片、工艺品、陶瓷、玻璃等各种物质之间的粘接,碳纤维板材的复合、微电子材料的密封等等。
(四).环氧树脂胶的特性
1、环氧树脂胶是在环氧树脂的基础上对其特性进行再加工或改性,使其性能参数等符合特定的要求,通常环氧树脂胶也需要有固化剂搭配才能使用,并且需要混合均匀后才能完全固化,一般环氧树脂胶称为A胶或主剂,固化剂称为B胶或固化剂(硬化剂)。
2、反映环氧树脂胶固化前的主要特性有:颜色、粘度、比重、配比、凝胶时间、可使用时间、固化时间、触变性(止流性)、硬度、表面张力等。
粘度(Viscosity):是指胶体在流动中所产生的内部摩擦阻力,其数值由物质种类、温度、浓度等因素决定。
凝胶时间:胶水的固化是从液体向固化转化的过程,从胶水开始反应起到胶体趋向固体时的临界状态的时间为凝胶时间,它由环氧树脂胶的混合量、温度等因素决定。
触变性:该特性是指胶体受外力触动(摇晃、搅拌、振动、超声波等)时,随外力作用由稠变稀,当外界因素停止作用时,胶体又恢复到原来时的稠度的现象。
硬度(Hardness):是指材料对压印、刮痕等外力的抵抗能力。根据试验方法不同有邵氏(Shore)硬度、布氏(Brinell)硬度、洛氏(Rockwell)硬度、莫氏(Mohs)硬度、巴氏(Barcol)硬度、维氏(Vichers)硬度等。硬度的数值与硬度计类型有关,在常用的硬度计中,邵氏硬度计结构简单,适于生产检验,邵氏硬度计可分为A型、C型、D型,A型用于测量软质胶体,C和D型用于测量半硬和硬质胶体。
表面张力(Surface tension):液体内部分子的吸引力使表面上的分子处于向内一种力作用下,这种力使液体尽量缩小其表面积而形成平行于表面的力,称为表面张力。或者说是液体表面相邻两部分间单位长度内的相互牵引力,它是分子力的一种表现。表面张力的单位是N/m。表面张力的大小与液体的性质、纯度和温度有关。
3、反映环氧树脂胶固化后特性的主要特性有:电阻、耐电压、吸水率、抗压强度、拉伸(引张)强度、剪切强度、剥离强度、冲击强度、热变形形温度、玻璃化转变温度、内应力、耐化学性、伸长率、收缩系数、导热系数、诱电率、耐候性、耐老化性等。
电阻(Resistivity):描述材料电阻特性通常用表面电阻或体积电阻。表面电阻简单地说就是同一表面上两电极之间所测得的电阻值,单位是Ω。将电极形状和电阻值结合在一起通过计算可得到单位面积的表面电阻率。体积电阻也叫体积电阻率、体积电阻系数,指通过材料厚度的电阻值,是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要指标。表示1cm2电介质对泄漏电流的电阻,单位是Ω•m或Ω•cm。电阻率愈大,绝缘性能愈好。
耐电压(Proof voltage):又称耐压强度(绝缘强度),胶体两端所加的电压越高,材料内电荷受到的电场力就越大,越容易发生电离碰撞,造成胶体击穿。使绝缘体击穿的最低电压叫做这个物体的击穿电压。使1毫米厚的绝缘材料击穿时,需要加上的电压千伏数叫做绝缘材料的绝缘耐压强度,简称耐电压,单位是:Kv/mm。绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系。温度越高,绝缘材料的绝缘性能越差。为保证绝缘强度,每种绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度,在此温度以下,可以长期安全地使用,超过这个温度就会迅速老化。
吸水率(Water absorption):是指物质吸水程度的量度。系指在一定的温度下把物质在水中浸泡一定时间所增加的质量百分数。
拉伸强度(Tensile strength):拉伸强度是胶体拉伸至断裂时的最大拉伸应力。有称扯断力、扯断强度、抗张力、抗张强度。单位为MPa。
剪切强度(Shear strength):也称抗剪强度,是指单位粘接面积上能够承受平行于粘接面积的最大载荷,常用的单位为MPa。
剥离强度(Peel strength):也称抗剥强度,是指每单位宽度所能承受的最大破坏载荷,是衡量线受力能力的,单位为kN/m。
伸长率(Elongation):是指胶体在拉力作用下长度的增加,以原长的百分数表示。
热变形温度(Heat deflection temperature under load):是指固化物耐热性的一种量度,是将固化物试样浸在一种等速升温的适宜传热介质中,在简支梁式的静弯曲负荷作用下,测出试样弯曲变形达到规定值时的温度,即为热变形温度,简称HDT。
玻璃化温度(Glass transition temperature):是指固化物从玻璃形态向无定形或高弹态或流态转变(或相反的转变)的较窄温度范围的近似中点,称为玻璃化温度,通常以Tg表示,是耐热性的一个指标。
收缩率(Shrinkage ration):定义为收缩量与收缩前尺寸之比的百分数,收缩量则为收缩前后尺寸之差。
内应力(Internal stress):是指在没有外力存在下,胶体(材料)内部由于存在缺陷、温度变化、溶剂作用等原因所产生的应力。
耐化学性(Chemical resistance):是指耐酸、碱、盐、溶剂和其他化学物质的能力。
阻燃性(Flame resistance):是指材料接触火焰时,抵制燃烧或离开火焰时阻碍继续燃烧的能力。
耐候性(Weatherability):是指材料曝露在日光、冷热、风雨等气候条件下的耐受性。
老化(Aging):固化后胶体在加工、贮存和使用过程中,由于受到外界因素(热、光、氧、水、射线、机械力和化学介质等)的作用,发生一系列物理或化学变化,使高分子材料交联变脆、裂解发粘、变色龟裂、粗糙起泡、表面粉化、分层剥落、性能逐渐变坏,以至丧失力学性能不能使用,这种变化的现象叫老化。
介电常数(Dielectric Constant):又称电容率、诱电率(Permittivity)。是指每“单位体积”的物体,在每一单位之“电位梯度”下所能储蓄“静电能量”(Electrostatic Energy)的多少。当胶体的“透电率”越大(表示品质越不好),而两逼近之导线中有电流工作时,就愈难到达彻底绝缘的效果,换言之就越容易产生某种程度的漏电。故绝缘材料的介质常数在通常情况下要愈小愈好。水的介电常数是70,很少的水分,会引起显著的变化。
4、环氧树脂胶大部分是热固型的胶,它有以下主要特点:温度越高固化越快;一次混合的量越多固化越快;固化过程中有放热现象等。

『陆』 塑料回收是用做什么

在中国回收回去基本上就是粉碎归类,然后重新加工成新产品, 但是我们的回收利用率还是非常的低

那么我们到底怎样才能

更好地处理这些废旧塑料瓶呢?

这位荷兰的设计师Dave Hakkens

开启了他的脑洞研发出四台机器

并把它们称之为Version

这四台机包括塑料粉碎机、挤出机、注塑机和旋转模塑机

通过一种大功率的粉碎机机器

将各种颜色的塑料物品研磨成碎屑后

混合不同的材料来创造出新的、奇特的产品样式

或通过Dave Hakkens设计好的模具做一个小产品

利用这些机器制作出的各种产品

从容器、餐具、手机壳、钟表

墙砖、首饰到攀岩墙上的支点等

此外,Dave Hakkens跟团队还拍摄了一系列

关于这四台机器的安装制作教程视频

并制作了一个网站在上面分享知识

让更多的人能够参与进来

让身边的废物重新被人所利用

Dave Hekkens 希望是

这些简易的塑料工坊能够像

每个社区里都会有的杂货店一样

出现在世界上的每一个角落里

(网站:https://map.preciousplastic.com/)

而同样在荷兰

荷兰鹿特丹的KWS Infra公司

提出“废旧塑料道路”计划

预计在2018年建造世界上第一条塑料车道

建造公路需要的材料全都是回收的废弃塑料

这些塑料来自海上、或是垃圾焚烧厂

公司将在工厂里

把清理过的塑料打造成

类似乐高积木的一块块塑料“路板”

建造公路时只需要在打造好的路基上将模板

一一拼合即可

即节省时间成本又能废物利用

塑料公路的结构设计成中空的

方便安置各种线缆与管道

更重要的是,相比起柏油或石子路

这些塑料铺成的公路耐高温性更强

可以承受零下40摄氏度的低温

至80摄氏度的超高温

所以使用寿命也比柏油马路多出两到三年

目前,“废旧塑料公路”计划还在实验阶段

设计团队正在反复进行路面测试

保证在雨雪或潮湿天气下

避免车辆在上面驾驶发生打滑危险

计划在三年之内建设完成

喵妹觉得无论是Version还是塑料公路

都是为改善生态环境进行技术改革的开端

作为地球的一份子

帮助世界减少不必要的污染

维持良好的生态环境是人人有责的事

更何况,还能动手做自己喜爱的小玩意呢!

【卖废品就上废品之家,您的问题我来回答】

塑料制品的广泛应用给人类文明带来了巨大的推进效应,现在塑料已经成为各个领域的主要原料或辅助材料。塑料制品已经深入到生活和生产的各个领域,塑料的消费也一直呈现上升趋势。然而,大规模的生产和使用必然伴随着大量废弃物的产生和排出。据统计,在发达工业国家的城市固体废弃物中,废塑料约占10-20%的体积,每年全人类要丢弃4000万吨废塑料。废塑料作为垃圾影响市容、危害环境、形成巨大的“白色污染”,造成地下水及土壤污染,妨碍动植物生长,危及人类的 健康 和生存。因此,废塑料的回收利用已成为人类非常急迫的 社会 问题。

从二十世纪80年代开始,塑料废弃物的处理技术逐步发展起来。经过10多年的努力,在废塑料的处理上已取得了很大的进步。目前,处理废塑料的方法大约可分为:焚烧、填埋、降解、以及再生和利用。从环境保护和实现可持续发展的角度来看,再生利用是最理想的办法。
废旧塑料的再生方法与用途:
再生法是指将废旧塑料重新熔化再制成低价值的再生塑料。根据原料性质,废塑料再利用可分为简单再生利用和复合再生利用两大类。简单再生利用是把单一品种的废塑料直接循环回收利用或经过简单加工后加以利用。简单再生所回收的废塑料的特点是比较干净,成分比较单一。采用比较简单的工艺和装备即可回收到性质良好的再生塑料,其性能与新料相差不多,在很大程度上可以作为新料使用。

复合再生利用是以混合废料为原料,再参与其它配料的利用方式,几乎所有热塑性废塑料,甚至混合少量热固性废塑料都可以再生回收利用。一般来说,复合再生塑料的性质不稳定,易变脆,故常被用来制备较低档次的产品,如:建材、填料、垃圾袋、微孔凉鞋、雨衣及器械的包装材料等。
用废塑料生产液体燃料
日本富士回收再利用公司采用ZSM-5催化剂,通过粉碎、加热、分解等工序,使废弃的聚乙烯,聚丙烯等聚烯烃塑料变成燃油。据报道,每千克这种废塑料可生成0.5升汽油,0.5升煤油和柴油,处理每吨废塑料的成本为235美元。

日本北海道环境技术研究所通过造粒、加热、分解和冷凝等工序,使废塑料变成了类似汽油的液体燃料。据称,每千克废塑料可生产一升左右的燃油。

美国列克星敦肯塔基大学采用HZSM-5等催化剂,通过加压、加热、保压等工序处理废塑料和液态原煤,使其变成高热值、不含硫的优质燃料油。据称,废奶酪塑料瓶的出油率为86%,废聚乙烯塑料瓶的出油率为88%,废苏打水塑料瓶的出油率为93%,用废塑料和液态原煤生产燃料油的成本为每桶27-28美元。
◆ 用废塑料生产化工产品
德国Hoechst公司通过气化等途径将废塑料变成水煤气,它是合成醇类的原料。据称每处理一吨废弃的聚烯烃塑料,可以得到0.8吨甲醇。

德国Rule公司通过隔绝空气、加热分解等途径将废塑料变成液体和气体,液体是生产汽油的原料,气体是生产水煤气的原料。

意大利阿姆特公司研制的废塑料再生设备,可将废弃的聚烯烃塑料再生,其主要工艺流程是:切断、粉碎、清洗、沉积、分离、干燥、挤压。它的最大特点是可以再生杂质含量高达25%的废弃塑料,并将其中的金属、石块等硬质杂物清除掉。
◆ 用废弃塑料生产轻工产品
法国科研人员提出一种用废弃矿泉水塑料瓶生产聚氯乙烯化纤的新方法,它包括粉碎、加热、熔化、提纯、抽丝和纺纱等工序。据称,这种化纤的70%与30%的羊毛混纺后可以织出漂亮的毛衣来,每27个废弃矿泉水塑料瓶制成的化纤,可织一件毛衣。
◆ 用废塑料生产建筑材料
美国路易斯安那州一家公司通过粉碎、成粒、加热、熔化、挤压等工序,将废弃塑料变成合成木材的方法比较新颖。据称,用废塑料生产合成木材的成本仅是用一般塑料生产合成木材成本的三分之一。美国得克萨斯州立大学提出一种用液态废饮料瓶代替水泥浆生产混凝土的性方法,这种方法可大大降低混凝土的生产成本。

日本一家公司提出一种将塑料制成直径为2-3厘米球体的方法,这种球体的耐火性和强度一点儿也不亚于石渣,可以代替土建中使用的石渣。

德国最近提出一种在粘土中添加6%-20%废塑料颗粒生产轻质保温砖的方法。这种多孔的保温砖要比普通保温砖的保温性能提高1倍以上。

芬兰公路研究中心提出一种通过粉碎、加热等途径将30%废塑料添加到沥青之中用于筑路的方法。用此法铺成的路富有弹性,与车轮摩擦时产生的噪音极小。
◆ 塑料合金化
“合金化”是改善聚合物性能的重要途径。聚合物合金,又称高分子共混物是表现均一但含有两种或两种以上不同结构的多组分聚合物体系,将未经分类的废塑料拆解后磨碎,加入增强剂、增容剂与添加剂混炼合金化,再挤出成型,可制成具有某种特性的聚合物合金。90年代初,美国拉特格斯大学废塑料再生利用中心将废塑料直接熔融挤出生产人造木材,芝加哥市用这种材料制造船坞、界墙并重新装点563座公园;比利时先进回收技术公司将混杂塑料合金化,将生产出的塑料木材制成栅栏、跳板、公园座椅、道路标志等。

热塑性塑料的回收利用
◆ 废聚乙烯(PE)的回收利用
日本工业技术和开发实验室研制出一项由废纸和聚乙烯混合物,经特殊比例转化为合成木材的新工艺,该工艺将一定大小的废纸,连同聚乙烯碎片送入混合器中,其比例约为3:1至4:1,同时着色成仿木材料,混合器用水夹套维持温度为100℃以除去废纸中水分,当混合时,转动的混合器桨叶之间的剪切摩擦力,使混合物的温度升至130℃,此时聚乙烯熔化,在水夹套种通入水使混合物冷却,便会形成着色的聚乙烯纸片状体,然后把它挤出生成柱状,在液压成型之前,用远红外加热器使其保持半固体状态,据介绍此合成材料与天然木材相似,具有可加工性和结构坚固性。
◆ 废聚苯乙烯(PS)塑料的回收利用
日本宇部兴产公司与cycon公司共同开发采用天然溶剂“柠檬烯”对发泡聚苯乙烯(EPS)再生利用,并取得了成功。

废旧EPS回收再生技术一般以热风加热,摩擦生热等方法使其熔融,缩小体积,以块状或粒状进行回收,亦可将回收的EPS颗粒与新颗粒混用,但在加热收缩过程中,由于氧化作用会造成塑料物性降低,着色、回收成本增加等影响质量的问题,新开发的Reno系统用天然溶剂柠檬烯溶解后在再生处理设备内进行过滤,分离溶剂,造粒,制成再生聚苯乙烯,此法再生的聚苯乙烯,除用作注射型和挤出成型的原料外,还可作为EPS的原料再生使用。

利用PS可溶于芳烃、卤化烃等有机溶剂的性质,可将废弃的PS泡沫塑料制成涂料或粘合剂。还有的厂家曾实验把PS泡沫塑料与苯、煤油按一定比例混合再加入适量无机填料与惰性材料制成改性防水材料。利用PS能溶解于沥青和松香的性质,用废PS泡沫塑料改变沥青的熔点,可提高沥青的强度并改善沥青冬裂夏粘和克服松香易脆的缺点等。

利用废聚苯乙烯合成溴化聚苯乙烯的阻燃剂已获成功,利用三氧化氯作催化剂,废聚苯乙烯与溴发生亲电取代反应合成溴化聚苯乙烯阻燃剂,阻燃效果好,不释放有毒物质,不仅为非PS泡沫塑料的回收利用找到新途径,而且所得溴化聚苯乙烯阻燃剂的阻燃性,热稳定性都达到或优于用纯聚苯乙烯所得溴化聚苯乙烯的效果。

非溶剂性热介质消泡回收新工艺是经过了多方面的比较和 探索 之后提出的与目前国内外所有的技术思路截然不同的另一种思路,即非溶剂性热介质消泡减容的工艺,将废弃的聚苯乙烯泡沫塑料投到消泡罐中,同时加入加热到一定温度的热介质,使之与废泡沫塑料接触并与正在消泡收缩的物料一起落入加热贮槽中,然后再将已消泡的物料和所使用的介质分离,可得到消泡回收料,如果对消泡罐密封,实现带压操作,整个过程所用时间为30-50s。

由于无反应发生和溶剂化作用,且低温处理经消泡处理的聚苯乙烯泡沫塑料的大分子结构和性能没有受到破坏,经消泡回收的物料可粉成颗粒状,便于运输和使用。
◆ 废PET的回收和利用
PET俗称涤纶树脂,被广泛应用于饮料等的包装材料。在日本,80%的PET瓶用于盛装清凉饮料,PET瓶的组成元素为C、H、O,可像木材和纸张一样燃烧后转变成水和二氧化碳,不产生任何有害气体,每千克PET塑料燃烧产生大约5500大卡的热量,由于不像其它塑料瓶那样成分复杂,PET瓶仅由单一树脂组成,比较容易回收。

过去,日本PET瓶再生树脂主要用于制造纤维、片材和非食品用包装瓶,如著名鞋业制造商生产一种以回收PET瓶为原料的登山鞋。美国服装业的Patagonia生产出由从PET瓶回收的纤维为原料的制作的户外运动衫。

目前用化学回收法将PET降解成单体重新合成PET新材已被人们所重视。常见的PET解聚法有用甲醇为溶剂的甲醇分解法;用乙二醇(EG)为溶剂的糖原醇分解法和用酸或碱基水溶液的加氢分解法等。 废热固性塑料的回收利用
◆ 废酚醛树脂(PF)的回收利用
酚醛树脂热解后可生产活性炭,在600℃的高温下持续30分钟,PF即可被炭化形成炭化物,用盐酸溶液将炭化物中的灰分溶解掉,增大炭化物的比表面积,然后在850℃的高温下用水蒸气喷淋,得到活性炭,产率达12%,活性炭的比表面积达1900m2/g,吸附力强,对十二烷基苯磺酸钠的吸附能力大于通用活性炭的3-4倍。
◆ 废不饱和聚脂(SMC)的回收利用
SMC的回收利用主要用作填料,如将SMC粉碎,作预制整体模型塑料的填料,实验结果表明,含大粒径的SMC回收料的BMC的拉伸强度、模量和冲击强度等性质有下降,而含小粒径的性能下降不大。SMC除用外填料外,还可用来回收其中的纤维,如:将SMC加热至350-400℃,并将其压碎、切断,用盐酸处理残留物,回收SMC中的玻璃纤维。
◆ 废聚氨酯(PU)的回收利用
聚氨酯(PU)是缩聚型高分子材料,可以水解成多元醇和多元胺,但纯化过程难度较高。对于PU软质泡沫可用胶粘剂回收,压塑再利用或低温回收作填料。对于反应注射成型的聚氨酯(RIM-PU)的回收利用,一般采取将泡沫或聚酯经过粉碎,与一定的物料混合,经过一定的工艺流程,消泡或挤出成型。废PU虽然可用上述方法回收利用,但回收困难,经济效益不高。PU具有不能自然降解的特点,因此研究开发降解和回收利用势在必行。目前,日本、德国等国正积极研究开发PU的生物降解,如用纤维素/木质素/树皮改性PU、淀粉改性PU。另外,德国拜尔化学公司利用特制的挤出机开发出了水解法降解PU产物,经纯化可得到二元醇和二元胺。PU的醇解也是目前用的较多的途径,废PU经醇解后可得多元混合物。
复合材料回收利用 复合材料回收利用主要由三种方法
(1) 粉体直接利用法 (2) 热分解利用法 (3) 烧却利用法

首先对各种复合材料进行分类、鉴别、解体、切断、破碎。然后从粉体直接利用作为再资源化的首选办法。可通过微细粉化等应用技术,对一些热固型树脂基复合材料及非金属无机材料基其它复合材料进行细化处理,其应用制品多做型材,直接配以各种粘合剂重新制造成各种新的复合材料。热分解利用法是回收一些丙烯酸酯类单体,以及可燃气体和液体燃料。也分离一些耐热的玻璃纤维及无机粉体而另外加以应用。燃却法是将复合材料可燃有机体替代发电燃料进行燃烧,回收温水、热风和蒸汽,主要是能量回收。若上述三种方法都处理不了的也只能采取掩埋的方法。

以上的资料可以表明,废旧塑料丢弃后会造成环境污染,然而,经过再生利用,不但可以消除污染,并能转换成优异的物质资源。是一个有希望的产业。

『柒』 树脂的主要用途是什么该行业发展前景怎么样

树脂是制造塑料的主要原料,也用来制涂料、黏合剂、绝缘材料等,合成树脂在工业生产中,被广泛应用于液体中杂质的分离和纯化,有大孔吸附树脂、离子交换树脂、以及一些用树脂。
树脂通常是指受热后有软化或熔融范围,软化时在外力作用下有流动倾向,常温下是固态、半固态,有时也可以是液态的有机聚合物。
树脂定义
相对分子量不确定但通常较高,常温下呈固态、中固态、假固态,有时也可以是液态的有机物质。具有软化或熔融温度范围,在外力作用下有流动倾向,破裂时常呈贝壳状。
广义上是指用作塑料基材的聚合物或预聚物。一般不溶于水,能溶于有机溶剂。按来源可分为天然树脂和合成树脂;按其加工行为不同的特点又有热塑性树脂和热固性树脂之分。
合成树脂行业前景展望:
中国PP合成树脂在将来的几年里产量会有较大的增长,但生产仍然供不应求,中国已经成为全球最大的PP合成树脂净进口国。但由于国内产量很快增长,进口依存度总体上呈下降趋势。中国PP合成树脂未来几年内,表观消费量依然会保持较高增速,进口量将会增大。
同时,国家已出台一系列刺激经济计划及十大产业振兴规划,将拉动塑料产口的需求和消费,推动塑料行业发展。政府相继出台各种救市措施,包括4万亿元的投资项目,布置实施扩大内需的十项措施,加快铁路公路和机场等重大基础设施建设、加快城市电网改造等重大工程都会应用到聚氯乙烯塑料制品。2017年塑料制品产量都将有较大增长,增幅都将在50%以上,但是区域分布不平衡格局改变不大,能耗高、加工技术含量低、劳动密集型的产品逐渐流向经济欠发达地区。受塑料行业的需求拉动,合成树脂需求增长,市场前景广阔。

『捌』 不需要固化剂的热固性树脂有哪些

一、三聚氰胺甲醛树脂
三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成的热固性树脂。用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板具有高的力学性能、优良的耐热性和电绝缘性及自熄性。
二、呋喃树脂
由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到的缩聚产物,习惯上称为呋喃树脂。这类树脂的品种很多,其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为重要。
三、聚丁二烯树脂
聚丁二烯树脂是一种分子量不高的液体,大分子主链上主要包含1,2-结构,又称为1,2-聚丁二烯树脂。这种树脂的大分子链上具有很多乙烯基侧链,所以,在游离基引发剂存在下,可进一步交联成三向网络结构的体型高聚物。
1,2-聚丁二烯树脂可由丁二烯在烷基锂、碱金属(常用金属钠)或可溶性碱金属复合物(如钠-萘体系)引发剂引发下,按阴离子型聚合历程合成。1,2-聚丁二烯树脂大分子链完全由碳氢组成,因此树脂固化后有优良的电性能、弯曲强度较好、耐水性优良。
四、有机硅树脂
在有机硅聚合物中,具有实用价值和得到广泛应用的主要是由有机硅单体(如有机卤硅烷)经水解缩聚而成的主链结构为硅氧键的高分子有机硅化合物。这种主链由硅氧键构成,侧链通过硅原子与有机基团相连的聚合物,称为聚有机硅氧烷。
有机硅树脂则是聚有机硅氧烷中一类分子量不高的热固性树脂。用这类树脂制造的玻璃纤维增强复合材料,在较高的温度范围内(200~250℃)长时间连续使用后,仍能保持优良的电性能,同时,还具有良好的耐电弧性能及憎水防潮性能。

『玖』 树脂基复合材料知识

纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。复合材料的树脂基体,以热固性树脂为主。早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。

在化学工业上的应用
编辑
环氧乙烯基酯树脂在氯碱工业中,有着良好的应用。
氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料最早应用领域之一,目玻璃钢已成为氯碱工业的主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时,玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。在造纸工业中的应用也在发展,造纸工业以木材为原料,造纸过程中需要酸、盐、漂白剂等,对金属有极强的腐蚀作用,唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境,玻璃钢材料已、在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。
在金属表面处理工业中的应用,则成为环氧乙烯基酯树脂重要应用,金属表面处理厂所使用的酸,大多为盐酸、基本上用玻璃钢是没有问题的。环氧树脂作为纤维增强复合材料进入化工防腐领域,是以环氧乙烯基酯树脂形态出现的。它是双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制成,每吨需用环氧树脂比例达50%,这类树脂既保留了环氧树脂基本性能,又有不饱和聚酯树脂良好的工艺性能,所以大量运用在化工防腐领域。
其在化工领域的防腐主要包括:化工管道、贮罐内衬层;电解槽;地坪;电除雾器及废气脱硫装置;海上平台井架;防腐模塑格栅;阀门、三通连接件等。为了提高环氧乙烯基酯树脂优越的耐热性、防腐蚀性和结构强度,树脂还不断进行改性,如酚醛、溴化、增韧等环氧乙烯基酯树脂等品种,大量运用于大直径风叶、磁悬浮轨道增强网、赛车头盔、光缆纤维牵引杆等。
树脂基复合材料作为一种复合材料,是由两个或两个以上的独立物理相,包含基体材料(树脂)和增强材料所组成的一种固体产物。树脂基复合材料具有如下的特点:
(1)各向异性(短切纤维复合材料等显各向同性);
(2)不均质(或结构组织质地的不连续性);
(3)呈粘弹性行为;
(4)纤维(或树脂)体积含量不同,材料的物理性能差异;
(5)影响质量因素多,材料性能多呈分散性。
树脂基复合材料的整体性能并不是其组分材料性能的简单叠加或者平均,这其中涉及到一个复合效应问题。复合效应实质上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。它表现为树脂基复合材料的性能在其组分材料基础上的线性和非线性的综合。复合效应有正有负,性能的提高总是人们所期望的,但有进材料在复合之后某些方面的性能出现抵消甚至降低的现象是不可避免的。
复合效应的表现形式多样,大致上可分为两种类型:混合效应和协同效应。
混合效应也称作平均效应,是组分材料性能取长补短共同作用的结果,它是组分材料性能比较稳定的总体反映,对局部的扰动反应并敏感。协同效应与混合效应相比,则是普遍存在的且形式多样,反映的是组分材料的各种原位特性。所谓原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能,单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。
树脂基复合材料的力学性能
力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点,用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能,而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料,在制造和使用过程中,也必须考虑其力学性能,以保证产品的质量和使用寿命。
1、树脂基复合材料的刚度
树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明,对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不是明显。
由于制造工艺、随机因素的影响,在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性,残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外,纤维(粒子)的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言,树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。
对于树脂基复合材料的层合结构,基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形,使得刚度分析变得复杂。另一方面,也可以通过对单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比)进行设计,进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计,以适应不同场合的应用要求。
2、树脂基复合材料的强度
材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程,且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响,均有街于具体深入研究。
树脂基复合材强度的复合是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形,即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究,还不够成熟。
单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等,轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同,它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知:单向树脂基复合材料在轴向压缩下,碳纤维是剪切破坏的;凯芙拉(Kevlar)纤维的破坏模式是扭结;玻璃纤维一般是弯曲破坏。
单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表明,横向压缩强度是横向拉伸强度的4~7倍。横向拉伸的破坏模式是基体和界面破坏,也可能伴随有纤维横向拉裂;横向压缩的破坏是因基体破坏所致,大体沿45°斜面剪坏,有时伴随界面破坏和纤维压碎。单向树脂基复合材料的面内剪切破坏是由基体和界面剪切所致,这些强度数值的估算都需依靠实验。
杂乱短纤维增强树脂基复合材料尽管不具备单向树脂基复合材料轴向上的高强度,但在横向拉、压性能方面要比单向树脂基复合材料好得多,在破坏机理方面具有自己的特点:编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可近似看作两层的层合材料,但在疲劳、损伤、破坏的微观机理上要更加复杂。
树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。在层合结构中,单层表现出来的潜在强度与单独受力的强度不同,如0/90/0层合拉伸所得90°层的横向强度是其单层单独实验所得横向拉伸强度的2~3倍;面内剪切强度也是如此,这一现象称为层合效应。
树脂基复合材料强度问题的复杂性来自可能的各向异性和不规则的分布,诸如通常的环境效应,也来自上面提及的不同的破坏模式,而且同一材料在不同的条件和不同的环境下,断裂有可能按不同的方式进行。这些包括基体和纤维(粒子)的结构的变化,例如由于局部的薄弱点、空穴、应力集中引起的效应。除此之外,界面粘结的性质和强弱、堆积的密集性、纤维的搭接、纤维末端的应力集中、裂缝增长的干扰以及塑性与弹性响应的差别等都有一定的影响。
树脂基复合材料的物理性能
树脂基复合材料的物理性能主要有热学性质、电学性质、磁学性质、光学性质、摩擦性质等(见表)。对于一般的主要利用力学性质的非功能复合材料,要考虑在特定的使用条件下材料对环境的各种物理因素的响应,以及这种响应对复合材料的力学性能和综合使用性能的影响;而对于功能性复合材料,所注重的则是通过多种材料的复合而满足某些物理性能的要求。
树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时,往往更倾向于应用一种或多种填料。相对而言,可作为填料的物质种类很多,可用来调节树脂基复合材料的各种物理性能。值得注意的是,为了某种理由而在复合体系中引入某一物质时,可能会对其它的性质产生劣化作用,需要针对实际情况对引入物质的性质、含量及其与基体的相互作用进行综合考虑。
树脂基复合材料的化学性能
大多数的树脂基复合材料处在大气环境中、浸在水或海水中或埋在地下使用,有的作为各种溶剂的贮槽,在空气、水及化学介质、光线、射线及微生物的作用下,其化学组成和结构及各种性能会发生各种变化。在许多情况下,温度、应力状态对这些化学反应有着重要的影响。特别是航空航天飞行器及其发动机构件在更为恶劣的环境下工作,要经受高温的作用和高热气流的冲刷,其化学稳定性是至关重要的。
作为树脂基复合材料的基体的聚合物,其化学分解可以按不同的方式进行,它既可通过与腐蚀性化学物质的作用而发生,又可间接通过产生应力作用而进行,这包括热降解、辐射降解、力学降解和生物降解。聚合物基体本身是有机物质,可能被有机溶剂侵蚀、溶胀、溶解或者引起体系的应力腐蚀。所谓的应力腐蚀,是掼材料与某些有机溶剂作用在承受应力时产生过早的破坏,这样的应力可能是在使用过程中施加上去的,也可能是鉴于制造技术的某些局限性带来的。根据基体种类的不同,材料对各种化学物质的敏感程度不同,常见的玻璃纤维增强塑料耐强酸、盐、酯,但不耐碱。一般情况下,人们更注重的是水对材料性能的影响。水一般可导致树脂基复合材料的介电强度下降,水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性,对力学性能也有重要影响。不上胶的或仅只热处理过的玻璃纤维与环氧树脂或聚酯树脂组成的复合材料,其拉伸强度、剪切强度和弯曲强度都很明显地受沸水影响,使用偶联剂可明显地降低这种损失。水及各种化学物质的影响与温度、接触时间有关,也与应力的大小、基体的性质及增强材料的几何组织、性质和预处理有关,此外还与复合材料的表面的状态有关,纤维末端暴露的材料更易受到损害。
聚合物的热降解有多种模式和途径,其中可能几种模式同时进行。如可通过"拉链"式的解聚机理导致完全的聚合物链的断裂,同时产生挥发性的低分子物质。其它的方式包括聚合物链的不规则断裂产生较高分子量的产物或支链脱落,还有可能形成环状的分子链结构。填料的存在对聚合物的降解有影响,某些金属填料可通过催化作用加速降解,特别是在有氧存在的地方。树脂基复合材料的着火与降解产生的挥发性物质有关,通常加入阻燃剂减少着火的危险。某些聚合物在高温条件下可产生一层耐热焦炭,这些聚合物与尼龙、聚酯纤维等复合后,因这些增强物本身的分解导致挥发性物质产生可带走热量而冷却烧焦的聚合物,进一步提高耐热性,同时赋予复合材料以优良的力学性能,如良好的坑震性。
许多聚合物因受紫外线辐射或其它高能辐射的作用而受到破坏,其机理是当光和射线的能量大于原子间的共价键能时,分子链发生断裂。铅填充的聚合物可用来防止高能辐射。紫外线辐射则一般受到更多的关注,经常使用的添加剂包括炭黑、氧化锌和二氧化钛,它们的作用是吸收或者反射紫外线辐射,有些无面填料可以和可见光一样传输紫外线,产生荧光。
力学降解是另一种降解机理,当应力的增加频率超过一个键通过平移所产生的响应能力时,就发生键的断裂,由此形成的自由基还可能对下一阶段的降解模式产生影响。硬质和脆性聚合物基体应变小,可进行有或者没有链断裂的脆性断裂,而较软但粘性高的聚合物基体大多是力学降解的。
树脂基复合材料的工艺特点
树脂基复合材料的成型工艺灵活,其结构和性能具有很强的可设计性。树脂基复合材料可用模具一次成型法来制造各种构件,从而减少了零部件的数量及接头等紧固件,并可节省原材料和工时;更为突出的是树脂基复合材料可以通过纤维种类和不同排布的设计,把潜在的性能集中到必要的方向上,使增强材料更为有效地发挥作用。通过调节复合材料各组分的成分、结构及排列方式,既可使构件在不同方向承受不同的作用力,还可以制成兼有刚性、韧性和塑性等矛盾性能的树脂基复合材料和多功能制品,这些是传统材料所不具备的优点。树脂基复合材料在工艺方面也存在缺点,比如,相对而言,大部分树脂基复合材料制造工序较多,生产能力较低,有些工艺(如制造大中型制品的手糊工艺和喷射工艺)还存在劳动强度大、产品性能不稳定等缺点。
树脂基复合材料的工艺直接关系到材料的质量,是复合效应、"复合思想"能否体现出来的关键。原材料质量的控制、增强物质的表面处理和铺设的均匀性、成型的温度和压力、后处理及模具设计的合理性都影响最终产品的性能。在成型过程中,存在着一系列物理、化学和力学的问题,需要综合考虑。固化时在基体内部和界面上都可能产生空隙、裂纹、缺胶区和富胶区;热应力可使基体产生或多或少的微裂纹,在许多工艺环节中也都可造成纤维和纤维束的弯曲、扭曲和折断;有些体系若工艺条件选择不当可使基体与增强材料之间发生不良的化学反应;在固化后的加工过程中,还可进一步引起新的纤维断裂、界面脱粘和基体开裂等损伤。如何防止和减少缺陷和损伤,保证纤维、基体和界面发挥正常的功能是一个非常重要的问题。
树脂基复合材料的成型有许多不同工艺方法,连续纤维增强树脂基复合材料的材料成型一般与制品的成型同时完成,再辅以少量的切削加工和连接即成成品;随机分布短纤维和颗粒增强塑料可先制成各种形式的预混料,然后进行挤压、模塑成型。
组合复合效应
复合体系具有两种或两种以上的优越性能,称为组合复合效应贫下中农站这样的情况很多,许多的力学性能优异的树脂基复合材料同时具有其它的功能性,下面列举几个典型的例子。
1、光学性能与力学性能的组合复合
纤维增强塑料,如玻璃纤维增强聚酯复合材料,同时具有充分的透光性和足够的比强度,对于需要透光的建筑结构制品是很有用的。
2、电性能与力学性能的组合复合
玻璃纤维增强树脂基复合材料具有良好的力学性能,同时又是一种优良的电绝缘材料,用于制造各种仪表、电机与电器的绝缘零件,在高频作用下仍能保持良好的介电性能,又具有电磁波穿透性,适制作雷达天线罩。聚合物基体中引入炭黑、石墨、酞花菁络合物或金属粉等导电填料制成的复合材料具有导电性能,同时具有高分子材料的力学性能和其它特性。
3、热性能与力学性能的组合复合
①耐热性能
树脂基复合材料在某些场合的使用除力学性能外,往往需要同时具有好的耐热性能。
②耐烧蚀性能
航空航天飞行器的工作处于严酷的环境中,必须有防护材料进行保护;耐烧蚀材料靠材料本身的烧蚀带走热量而起到防护作用。玻璃纤维、石英纤维及碳纤维增强的酚醛树脂是成功的烧蚀材料。酚醛树脂遇到高温立即碳化形成耐热性高的碳原子骨架;玻璃纤维还可部分气化,在表面残留下几乎是纯的二氧化硅,它具有相当高的粘结性能。两方面的作用,使酚醛玻璃钢具有极高的耐烧蚀性能。

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