熱塑性樹脂和熱固性酚醛樹脂的概念和區(qū)別

熱塑性樹脂和熱固性樹脂的概念和區(qū)別

熱固性樹脂簡介  

樹脂加熱后產(chǎn)生化學(xué)變化，逐漸硬化成型，再受熱也不軟化，也不能溶解。熱固性樹脂其分子結(jié)構(gòu)為體型，它包括大部分的縮合樹脂，熱固性樹脂的優(yōu)點是耐熱性高，受壓不易變形。其缺點是機械性能較差。熱固性樹脂有酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯以及硅醚樹脂等。
 
定義：指在加熱、加壓下或在固化劑、紫外光作用下，進行化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)固化成為不溶不熔物質(zhì)的一大類合成樹脂。這種樹脂在固化前一般為分子量不高的固體或粘稠液體；在成型過程中能軟化或流動，具有可塑性，可制成一定形狀，同時又發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而交聯(lián)固化；有時放出一些副產(chǎn)物，如水等。此反應(yīng)是不可逆的，一經(jīng)固化，再加壓加熱也不可能再度軟化或流動；溫度過高,則分解或碳化。這也就是與熱塑性樹脂的基本區(qū)別。    

在塑料工業(yè)發(fā)展初期,熱固性樹脂所占比例很大,一般在50%以上。隨著石油化工的發(fā)展，熱塑性樹脂產(chǎn)量劇增，到80年代，熱固性樹脂在世界合成樹脂總產(chǎn)量中僅占10%～20%。    

熱固性樹脂在固化后，由于分子間交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此剛性大、硬度高、耐溫高、不易燃、制品尺寸穩(wěn)定性好，但性脆。因而絕大多數(shù)熱固性樹脂在成型為制品前，都加入各種增強材料，如木粉、礦物粉、纖維或紡織品等使其增強，制成增強塑料。在熱固性樹脂中，加入增強材料和其他添加劑，如固化劑、著色劑、潤滑劑等,即能制成熱固性塑料，有的呈粉狀、粒狀,有的作成團狀、片狀，統(tǒng)稱模塑料。熱固性塑料常用的加工方法有模壓、層壓、傳遞模塑、澆鑄等，某些品種還可用于注射成型。  

熱固性樹脂多用縮聚（見聚合）法生產(chǎn)。常用熱固性樹脂有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺－甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、聚氨酯、聚酰亞胺等。熱固性樹脂主要用于制造增強塑料、泡沫塑料、各種電工用模塑料、澆鑄制品等，還有相當數(shù)量用于膠粘劑和涂料。  

從發(fā)展看，熱固性樹脂還在進一步改進質(zhì)量，研制新品種，以滿足新加工工藝開發(fā)的要求。用彈性體和熱塑性樹脂進行改性、開發(fā)注塑級熱固性模塑料以及反應(yīng)注射成型用專用樹脂及配方，近年來已受到很大重視。采用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將為熱固性樹脂的合成開辟新途徑。

熱固性樹脂的分類  

除不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂外，熱固性樹脂主要有以下品種。    

一、三聚氰胺甲醛樹脂    
三聚氰胺甲醛樹脂是由三聚氰胺和甲醛縮聚而成的熱固性樹脂。用玻璃纖維增強的三聚氰胺甲醛層壓板具有高的力學(xué)性能、優(yōu)良的耐熱性和電絕緣性及自熄性。

二、呋喃樹脂
由糠醛或糠醇本身進行均聚或與其它單體進行共縮聚而得到的縮聚產(chǎn)物，習(xí)慣上稱為呋喃樹脂。這類樹脂的品種很多，其中以糠醛苯酚樹脂、糠醛丙酮樹脂及糠醇樹脂較為重要。    

（1）糠醛苯酚樹脂。糠醛可與苯酚縮聚生成二階熱固生樹脂，縮聚反應(yīng)一般用堿性催化劑。常用的堿性催化劑有氫氧化鈉、碳酸鉀或其它堿土金屬的氫氧化物。糠醛苯酚樹脂的主要特點是在給定的固化速度時有較長的流動時間，這一工藝性能使它適宜用作模塑料。用糠醛苯酚樹脂制備的壓塑粉特別適于壓制形狀比較復(fù)雜或較大的制品。模壓制品的耐熱性比酚醛樹脂好，使用溫度可以提高10～20℃，尺寸穩(wěn)定性、電性能也較好。    

（2）糠醛丙酮樹脂?？啡┡c丙酮在堿性條件下進行縮合反應(yīng)形成糠酮單體苯酚可與甲醛在酸性條件下進一步縮聚，使糠酮單體分子間以次甲基鍵連接起來，形成糠醛丙酮樹脂。    

（3）糠醇樹脂?？反荚谒嵝詶l件下很容易縮聚成樹脂。一般認為，在縮聚過程中糠醇分子中的羥甲基可以與另一個分子中的α氫原子縮合，形成次甲基鍵，縮合形成的產(chǎn)物中仍有羥甲基，可以繼續(xù)進行縮聚反應(yīng)，最終形成線型縮聚產(chǎn)物糠醇樹脂。    

呋喃樹脂的性能及應(yīng)用：未固化的呋喃樹脂與許多熱塑性和熱固性樹脂有很好的混容性能，因此可與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合來加以改性。固化后的呋喃樹脂耐強酸（強氧化性的硝酸和硫酸除外）、強堿和有機溶劑的侵蝕，在高溫下仍很穩(wěn)定。呋喃樹脂主要用作各種耐化學(xué)腐蝕和耐高濁的材料。    
（1）耐化學(xué)腐蝕材料。呋喃樹脂可用來制備防腐蝕的膠泥，用作化工設(shè)備襯里或其它耐腐材料。    
（2）耐熱材料。呋喃玻璃纖維增強復(fù)合材料的耐熱性比一般的酚醛玻璃纖維增強復(fù)合材料高，通?？稍?50℃左右長期使用。    
（3）與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合改性。將呋喃樹脂與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混和 使用，可改進呋喃玻璃纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)性能以及制備時的工藝性能。這類復(fù)合材料已廣泛用來制備化工反應(yīng)器的攪拌裝置、貯槽及管道等化工設(shè)備。    

三、聚丁二烯樹脂
聚丁二烯樹脂是一種分子量不高的液體，大分子主鏈上主要包含1，2-結(jié)構(gòu)，又稱為1，2-聚丁二烯樹脂。這種樹脂的大分子鏈上具有很多乙烯基側(cè)鏈，所以，在游離基引發(fā)劑存在下，可進一步交聯(lián)成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的體型高聚物。    

1，2-聚丁二烯樹脂可由丁二烯在烷基鋰、堿金屬（常用金屬鈉）或可溶性堿金屬復(fù)合物（如鈉-萘體系）引發(fā)劑引發(fā)下，按陰離子型聚合歷程合成。1，2-聚丁二烯樹脂大分子鏈完全由碳氫組成，因此樹脂固化后有優(yōu)良的電性能、彎曲強度較好、耐水性優(yōu)良。    

四、有機硅樹脂    
在有機硅聚合物中，具有實用價值和得到廣泛應(yīng)用的主要是由有機硅單體（如有機鹵硅烷）經(jīng)水解縮聚而成的主鏈結(jié)構(gòu)為硅氧鍵的高分子有機硅化合物。這種主鏈由硅氧鍵構(gòu)成，側(cè)鏈通過硅原子與有機基團相連的聚合物，稱為聚有機硅氧烷。    

有機硅樹脂則是聚有機硅氧烷中一類分子量不高的熱固性樹脂。用這類樹脂制造的玻璃纖維增強復(fù)合材料，在較高的溫度范圍內(nèi)（200～250℃）長時間連續(xù)使用后，仍能保持優(yōu)良的電性能，同時，還具有良好手耐電弧性能及憎水防潮性能。有機硅樹脂的性能如下：    
（1）熱穩(wěn)定性。有機硅樹脂的Si-O鍵有較高的鍵能（363kJ/mol），所以比較穩(wěn)定，耐熱性和耐高溫性能均很高。一般說來其熱穩(wěn)定性范圍可達200～250℃，特殊類型的樹脂可以更高一些。    
（2）力學(xué)性能。有機硅樹脂固化后的力學(xué)性能不高，若在大分子主鏈上引進氯代苯基，可提高力學(xué)性能。有機硅樹脂玻璃纖維層壓板的層間粘接強度較差，受熱時彎曲強度有較大幅度的下降。若在主鏈中引入亞苯基，可提高剛性、強度及使用溫度。    
（3）電性能。有機硅樹脂具有優(yōu)良的電絕緣性能，它的擊穿強度、耐高壓電弧及電火花性能均較優(yōu)異。受電弧及電火花作用時，樹脂即使裂解而除去有機基團，表面剩下的二氧化硅同樣具有良好的介電性能。    
（4）憎水性。有機硅樹脂的吸水性很低，水珠在其表面只能滾落而不能潤濕。因此，在潮濕的環(huán)境條件下，有機硅樹脂玻璃纖維增強復(fù)合材料仍能保持其優(yōu)良的性能。    
（5）耐腐蝕性能。有機硅樹脂玻璃纖維增強復(fù)合材料可而濃度（質(zhì)量）10%～30%硫酸、10%鹽酸、10%～15%氫氧化鈉、2%碳酸鈉及3%過氧化氫。醇類、脂肪烴和潤滑油對它的影響較小，但耐濃硫酸及某些溶劑（如四氯化碳、丙酮和甲苯）的能力較差。

溫度指標    

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用越來越廣，但是對于作為樹脂基復(fù)合材料主體材料樹脂的很多性能概念人們還是混淆不清，不能很好的利用各種樹脂的特性為人們服務(wù)，特別是各種溫度指標特性的了解。熱固性樹脂的溫度指標很多，例如：熱變形溫度、馬丁耐熱、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、絕緣耐熱等級、熱扭轉(zhuǎn)溫度、脆化溫度、失強溫度等，我們在本文中就著重對樹脂的熱變形溫度、馬丁耐熱、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、絕緣耐熱等級以及耐腐蝕使用溫度五個溫度概念辨析，而對其它概念就不一一加以贅述，幫助人們在使用過程中理清頭緒，正確選擇樹脂，有效應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度    

熱固性樹脂固化物均是線性非晶相高聚物，線性非晶相高聚物由于溫度改變（在一定應(yīng)力下）可呈現(xiàn)三種力學(xué)狀態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。    
當溫度較高時，大分子和鏈段都能進行熱運動。這時高聚物成為粘流態(tài)，受外力作用時，分子間相互滑動而產(chǎn)生形變；除去外力后，不能回復(fù)原狀，所以形變是不可逆的，這種形變稱為粘性流動形變或塑性形變，出現(xiàn)這種形變的溫度稱為流動溫度Tf，這種狀態(tài)成為粘流態(tài)（又叫塑性態(tài)）。如果把處于粘流態(tài)的高聚物逐漸降低溫度。粘度也就逐漸增大，最后呈彈性狀態(tài)，加應(yīng)力時產(chǎn)生緩慢的形變，解除外力后又能緩慢地回復(fù)原狀，這種狀態(tài)叫高彈態(tài)。當溫度繼續(xù)下降，高聚物變得越來越硬，在外力作用時只產(chǎn)生很小的形變這種狀態(tài)叫玻璃態(tài)。熱固性樹脂固化物是在玻璃態(tài)使用的，所以Tg 愈高愈好，也是衡量樹脂耐熱性的一個指標。如：898 高交聯(lián)環(huán)氧乙烯基樹脂的Tg=190℃，就具有高耐熱性，在煙氣脫硫工業(yè)中可以承受200℃的高溫。    

測量玻璃化溫度常用的方法有：熱機械分析法（TMA）、差熱分析法（DTA）和示差掃描量熱法（DSC）三種。它們的測試方法原理不同，因而測試結(jié)果相差較大，不能相比。    

另外，經(jīng)過退火（即加熱后處理）的樹脂制品，玻璃化溫度會提高，這是由于制品的內(nèi)應(yīng)力經(jīng)過退火升溫已經(jīng)消除了的緣故。

熱變形溫度和馬丁耐熱  

1 熱變形溫度    
熱變形溫度（全稱負荷熱變形溫度，英文縮寫：HDT）是指對浸在120℃/h 的升溫速率升溫的導(dǎo)熱的液體介質(zhì)中的一定尺寸的矩形樹脂試樣施以規(guī)定負荷（1.81N/mm²或0.45 N/mm²），試樣中點的變形量達到與試樣高度相對應(yīng)的規(guī)定值時的溫度。需要注意：不同的負荷值所確定的熱變形溫度值是不同的，而且沒有可比性，所以測定熱變形溫度值一定要指出所用規(guī)定負荷數(shù)值（即所采用的標準）。熱變形溫度是衡量塑料（樹脂）耐熱性的主要指標之一，現(xiàn)在世界各地的大部分塑料（樹脂）產(chǎn)品的標準中，都有熱變形溫度這一指標作為產(chǎn)品質(zhì)量指標，但它不是最高使用溫度，最高使用溫度是應(yīng)根據(jù)制品的受力情況及使用要求等綜合因素來確定。    

測量熱變形溫度的標準很多，國內(nèi)現(xiàn)在常見的有：中國國標（GB）、美國材料試驗學(xué)會標準（ASTM）、國際標準化組織標準（ISO）、歐共體標準等，由于各標準所規(guī)定的測試方法、單位系統(tǒng)等有所區(qū)別，所以測試結(jié)果也有所不同的。例如：國外某知名品牌酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂產(chǎn)品熱變形溫度ASTM 測試典型值：149-154 ℃, GB 實測值：137℃；898 樹脂GB 實測值：155℃。    

2 馬丁耐熱    
馬丁耐熱試驗方法是檢驗塑料（樹脂）耐熱性的方法之一。1924年由馬丁提出，1928年正式用于德國的酚醛塑料檢驗。后來，其他一些硬質(zhì)塑料也使用該檢驗方法。它在歐洲和原蘇聯(lián)使用比較廣泛。    

1970年我國亦發(fā)布了該試驗方法的國家標準，成為我國早期建立的塑料（樹脂）試驗方法國家標準中的一個，所以在我國使用歷史很長。  

馬丁耐熱溫度是指試樣在一定彎曲力矩作用下，在一定等速升溫環(huán)境中發(fā)生彎曲變形，當達到規(guī)定變形量時的溫度。

熱塑性樹脂簡介

定義：熱塑性樹脂是具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，而且不起化學(xué)反應(yīng)，無論加熱和冷卻重復(fù)進行多少次，均能保持這種性能。凡具有熱塑性樹脂其分子結(jié)構(gòu)都屬線型。它包括含全部聚合樹脂和部分縮合樹脂。  熱塑性樹脂有：PE-聚乙烯、PVC-聚氯乙烯、PS-聚苯乙烯、PA-聚酰胺、POM-聚甲醛、PC-聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡膠等。熱塑性樹脂的優(yōu)點是加工成型簡便，具有較高的機械能。缺點是耐熱性和剛性較差。  

松香變性熱塑性樹脂是由變性松香經(jīng)甘油酯化后制成的不規(guī)則半圓粒狀產(chǎn)品。

熱塑性樹脂的基本性能

力學(xué)性能    
決定合成樹脂力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)因素有以下五個：①大分子鏈的主價力；②分子間的作用力；③大分子鏈的柔韌性；④分子量；⑤大分子鏈的交聯(lián)密度。熱塑性樹脂與熱固性樹脂在結(jié)構(gòu)上的顯著差別在于前者的大分子鏈為線型結(jié)構(gòu)，而后者的大分子鏈為體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于這一結(jié)構(gòu)上的差別，使熱塑性樹脂與熱固性樹脂相比在力學(xué)性能上有以下幾個顯著特點：①具有明顯的力學(xué)松弛現(xiàn)象；②在外力作用下，形變的能力較大，即當應(yīng)變速度不大時，可具有相當大的斷裂延伸率；③抗沖擊性能好。

電學(xué)性能    
熱塑性樹脂的電性能按其大分子的極性不同可分成以下幾類：    
（1）非極性的，這類樹脂如聚乙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等。    
（2）弱極性的，這類樹脂如聚苯乙烯、聚異丁烯、天然橡膠等。    
（3）極性的，這類樹脂如聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯等。    
（4）強極性的，這類樹脂如聚酯。    

非極性樹脂具有優(yōu)異的絕緣性能，對腐蝕性介質(zhì)穩(wěn)定，可作為高頻率的電解質(zhì)。弱極性與極性的樹脂可用于中頻率的電工技術(shù)。強極性樹脂只能作為低頻率的介電體。

合成樹脂（也包括常見的天然樹脂）。這類樹脂在常溫下為高分子量固體,是線型或帶少量支鏈的聚合物，分子間無交聯(lián),僅借助范德瓦耳斯力或氫鍵互相吸引。在成型加工過程中，樹脂經(jīng)加壓加熱即軟化和流動，不發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，可以在模具內(nèi)賦形，經(jīng)冷卻定型，制得所需形狀的制品。在反復(fù)受熱過程中，分子結(jié)構(gòu)基本上不發(fā)生變化，當溫度過高、時間過長時，則會發(fā)生降解或分解。這些都是與熱固性樹脂相區(qū)別的特征。    

熱塑性樹脂系以石油化工產(chǎn)品為主要原料，產(chǎn)量大。占全世界合成樹脂總產(chǎn)量的90%左右。常用的熱塑性樹脂有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯醚等。熱塑性樹脂按聚集態(tài)結(jié)構(gòu)可分為結(jié)晶形（如聚酰胺）和無定形（如聚甲基丙烯酸甲酯）兩類。結(jié)晶形樹脂由于晶粒折光，制品透明度差，熔點高，模塑收縮率大。無定形樹脂中某些品種的板材透光率可與無機玻璃相媲美，加工收縮性也小。    

在熱塑性樹脂中加入各種塑料助劑，如抗氧劑、增塑劑等，以及各種增強材料，可制成熱塑性塑料。有些品種（如聚酯、聚酰胺）添加劑加得很少，純樹脂即可直接加工；有的品種（如聚氯乙烯）配方極其復(fù)雜，配方不同，性能各異。熱塑性塑料常用的加工方法有擠出、吹塑和注射成型等。    

生產(chǎn)熱塑性樹脂的聚合過程，大分子鏈為碳鏈者一般用加聚反應(yīng)來制取，大分子鏈為雜鏈者則用縮聚反應(yīng)制取。熱塑性樹脂主要用作熱塑性塑料，還用作膠粘劑、涂料。大多數(shù)合成纖維用的樹脂屬于熱塑性樹脂。  

今后熱塑性樹脂的產(chǎn)量仍將占合成樹脂總產(chǎn)量的絕大部分?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)全新的品種不會增加太多，但生產(chǎn)工藝會有新改進。尋求耐高溫、易加工、高強度或具有某些特殊功能（如導(dǎo)電）的熱塑性樹脂仍然是重要方向。

分類用途
熱塑性塑料中英文名稱、特性、用途一覽表 

熱塑性樹脂和熱固性樹脂的概念和區(qū)別？

熱塑性樹脂：是具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，而且不起化學(xué)反應(yīng)，無論加熱和冷卻重復(fù)進行多少次，均能保持這種性能。凡具有熱塑性樹脂其分子結(jié)構(gòu)都屬線型。  

熱固性樹脂：加熱后產(chǎn)生化學(xué)變化，逐漸硬化成型，再受熱也不軟化，也不能溶解。

它們之間的區(qū)別在于樹脂受熱后，再冷卻后的變化可不可以恢復(fù)，熱塑性樹脂可以恢復(fù)，熱固性樹脂不可以。

河南派勝祥化工有限公司
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