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1、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,主要热固性树脂性能对比,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,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
2、成酰胺和二氧化碳,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,2.1.7 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,2.3 主要聚合物多醇及多胺,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,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,聚氨酯改性不饱和树脂耐湿热性能,聚氨酯改性不饱和树脂耐化学性能,聚氨酯改性不
3、饱和树脂耐化学性能,聚氨酯改性不饱和树脂0弯曲性能,聚氨酯改性不饱和树脂90弯曲性能,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,4.2.2 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
4、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%。,4.2.2 500kV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！,
