热塑性聚合物的加工与性能研究

综 述

高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展

陈 平 于 祺 孙 明 陆 春

(大连理工大学化工学院高分子材料系,116012)

摘 要 近些年来,纤维增强热塑性树脂基复合材料已逐步发展成为复合材料中一个高性能、低成本的新型材料

家族。本文主要介绍了各种高性能工程塑料和增强纤维的发展,连续纤维增强热塑性树脂的浸渍工艺及成型工

艺,最后还介绍了热塑性纤维复合材料的发展趋势。

关键词 热塑性树脂;高性能;纤维增强;复合材料

AdvancesinHighPerformanceFRTPComposites

ChenPing YuQi SunMing LuChun

(DepartmentofPolymerScienceandMaterial,DalianUniversityofTechnology,Dalian,116012)

ABSTRACT Inrecentyears,fiberreinforcedthermoplasticcompositematerialshasbecomeanewfamilymemberofcomposites

withhighperformanceandlowcostmaterials.Thispapermainlyintroducesthedevelopmentofhighperformancethermoplasticand

reinforcedfiber,theimpregnatingprocessandformingtechniquesofthethermoplasticresinreinforcedwiththecontinuousfiber.At

last,thedevelopingtrendofthethermoplasticcompositesisalsointroduced.

KEYWORDS thermoplasticresin;highperformance,fiberreinforced;composites

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究：Ｉ：作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得爱奎王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使＿｝ｌ；ｊ过的材料。与我一同Ｔ作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：何可移签字日期：刃｝牛年１月ｆｑ日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解云洼王些太堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权丞洼王些太笺可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）

学位论文作者签名：何可移导师签名：

签字日期：≯ｆ悔１月一日

签字日期：矽平年，月学位论文的主要创新点

一、根据聚氨酯类相变材料的储热特性和结构特点，通过分子设

计，合成了一种新型含单一苯环的酯类四羟基化合物（ＴＨＴＥ）。

与脂肪族四羟基化合物相比，其在分子结构上存在Ｐ一尢共轭效

应，进而可使材料的刚性增强；与多苯环的四羟基化合物相

比，在分子结构上空间位阻降低，使反应活性提高。这为制备

相变温度可控、相变焓值高的相变材料提供了保证。

二、基于上述合成的ＴＨＴＥ，创新性的制备出一种新型热塑性聚氨

酯类固．固相变材料（ＴＰＵＰＣＭ），此相变材料相变焓值较高、相

变温度可控并可直接加工，在同类产品中具有明显优势。

三、通过对多种此类具有不同分子结构的相变材料性能的研究，揭

示了这种聚合物微观结构与宏观性能之间的对应关系，为新型

的热塑性固一固相变材料的设计与合成提供了重要的理论基础，

并结合水性聚氨酯的优点，提出了一种水性聚氨酯固．固相变材

料的新思路。摘要

相变材料因其自动调温的功能性被赋予功能材料之称，而以聚氨酯类相变材

料为代表的高分子类固．固相变材料，更是因其优异的相变焓及适宜的相变温度区间、以及易加工性成为当前功能材料研究领域的热点之一。目前，聚氨酯类相

热塑性弹性体与液晶复合材料的制备与性能研究

本文主要讨论热塑性弹性体与液晶复合材料的制备与性能研究。这类材料在机械、电子等领域具有广泛的应用前景。

一、热塑性弹性体

热塑性弹性体（TPE）是一种由热塑性聚合物和弹性体组成的特种聚合物材料。它具有弹性体的弹性和热塑性聚合物的加工性能和可塑性，可成型为各种形状和结构。它的熔点较低，在熔化后可塑性强，易于加工成为各种复杂形状，是目前发展最为广泛的新型工程塑料。

二、液晶

液晶是指处于介于固体和液体之间的一种物质状态，它在外部电或热场的作用下可以改变状态，有时还具有中介体的特性，因此被称为“介态物质”。液晶在显示技术、激光学、生物医学、光学通信等领域广泛应用。

三、热塑性弹性体与液晶复合材料

热塑性弹性体与液晶复合材料是指将热塑性弹性体与液晶材料进行复合制备的一种新型材料。这种复合材料既保留了热塑性弹性体的弹性和可塑性，又有了液晶的有序排列和方向性。其性能和应用领域均较单纯的热塑性弹性体和液晶材料有了更大的发展空间。

四、制备方法

热塑性弹性体与液晶复合材料的制备方法主要是熔融共混法和相分离法。 熔融共混法是将热塑性弹性体和液晶材料在一定条件下混合均匀，使其在熔融状态下形成一种新的材料。这种方法简单、快速，可以较好地保持材料的弹性和液晶的有序排列。

相分离法是将热塑性弹性体和液晶材料以溶液形式混合，通过相分离的方法得到一种新的材料。这种方法可能会导致材料的弹性降低，但是可以得到更好的液晶相位。

五、性能研究

热塑性弹性体与液晶复合材料的性能主要有弹性、耐热、耐磨、耐候、抗张和形状记忆等方面。

弹性是指材料受力后恢复原状的能力，热塑性弹性体与液晶复合材料的弹性比单一的热塑性弹性体有所降低，但是与普通塑料相比仍有较好的弹性。热塑性弹性体与液晶复合材料的耐热性和耐磨性都比较好，这使得它在电子、自动化等领域有着广泛的应用前景。抗张和形状记忆是这种材料最为重要的性能之一，能够让它在各个领域都有广泛的应用。

热塑性聚酯弹性体（TPEE）

热塑性聚酯弹性体(TPEE)又称聚酯橡胶，是一类含有PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物。TPEE兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，软硬度可调，设计自由，是热塑性弹性体中倍受关注的新品种。

1972年，美国DuPont公司和日本Toyobo公司率先开发出TPEE，商品名分别为Hytrel和Pelprene。随后，Hochest-Celanese、GE、Eastman、AKZO(现在的DSM)等世界大公司相继开发出了各种牌号的TPEE产品，商品名各为Ritefex、Lomod、Ecdel和Arnitc。与橡胶相比，TPEE具有更好的加工性能和更长的使用寿命；与工程塑料相比同样具有强度高的特点，柔韧性和动态力学性能更好。 对大多数用途来说，TPEE可以直接使用，若有特殊要求，可添加相应助剂以满足要求。

TPEE的特性是:

1. 优异的抗弯曲疲劳性能

2. 极好的瞬间高温性能

3. 优异的耐冲击性能,尤其是在低温(-40℃)

4. 良好的抗撕裂性和耐磨性

5. 出色的耐化学性和耐候性

6. 优异的电性能

7. 优异的电荷承受能力

8. 与ABS，PBT和PC等材料具有极好的粘结性

9. 与油漆，胶水和金属均具有极好的粘结性

10. 加工的多样性和易与加工，熔融流动性好，熔融状态稳定，收缩率低，结晶速度快。

由于TPEE具有突出的机械强度、优良的回弹性和宽广的使用温度等综合性能，在汽车制件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用，其中在汽车工业中的应用最广，占70%以上。

合成

1. 原 料

TPEE中的硬段一般选择高硬度结晶性PBT，软段则选择非结晶性Tg的聚醚(如聚乙二醇醚PEG、聚丙二醇醚PPG、聚丁二醇醚PTMG等)或聚酯(如聚丙交酯PLLA、聚乙交酯PGA、聚己内酯PCL等脂肪族聚酯)。不同聚醚软链段与PBT的相容性次序为：PEG>PTMG>PTMG-PPG>PPG。PBT和PTMG或PEG反应，可以合成[η]在1.3-1.8以上的PTMG-PBT和PEG-PBT多嵌段共聚物。PTMG-PBT共聚物较PEG-PBT共聚酯的强度和耐水稳定性高得多，而PEG-PBT共聚酯在油中的溶胀性比PTMG-PBT共聚物小得多，两种共聚物各有自己的优点，可用于不同领域。制备PTMG-PBT或PEG-PBT共聚酯主要以对苯二甲酸二甲酯(DMT)，1，4-丁二醇(BG)和PTMG或PEG为原种。