材料科學(xué)基礎(chǔ)_高分子材料ppt課件

1、13 高分子材料高分子材料u13.1 13.1 高分子材料的合成與生產(chǎn)高分子材料的合成與生產(chǎn)u13.2 13.2 高分子材料的性能特點(diǎn)高分子材料的性能特點(diǎn)u13.3 13.3 常用高分子材料及其應(yīng)用常用高分子材料及其應(yīng)用13.1 13.1 高分子材料的合成與生產(chǎn)高分子材料的合成與生產(chǎn)一一. .高分子的合成高分子的合成1.1.加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)addition polymerizationaddition polymerization）2.2.縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)polycondensationpolycondensation）13.1 13.1 高分子材料的合成與生產(chǎn)高分子材料的合成與生產(chǎn)常用的加工

2、方法常用的加工方法擠出成型擠出成型注射成型注射成型壓縮成型壓縮成型壓注成型壓注成型吹塑成型吹塑成型澆鑄成型澆鑄成型發(fā)泡成型：機(jī)械、物理、化學(xué)發(fā)泡成型：機(jī)械、物理、化學(xué)冷塑冷壓燒結(jié)）冷塑冷壓燒結(jié)）二二. .高分子材料制品的生產(chǎn)高分子材料制品的生產(chǎn)13.1 13.1 高分子材料的合成與生產(chǎn)高分子材料的合成與生產(chǎn)三、高分子材料的分類三、高分子材料的分類按高聚物的熱行為按高聚物的熱行為1.熱固性高聚物熱固性高聚物2.熱塑性高聚物熱塑性高聚物按性能和用途按性能和用途1.塑料塑料2.橡膠橡膠3.纖維纖維4.膠粘劑膠粘劑5.涂料涂料6.泡沫材料泡沫材料按來源按來源1.天然高聚物天然高聚物2.合成高聚物合成高

3、聚物按主鏈結(jié)構(gòu)按主鏈結(jié)構(gòu)1.碳鏈高分子化合物碳鏈高分子化合物2.雜鏈高分子化合物雜鏈高分子化合物3.元素有機(jī)高分子化合物元素有機(jī)高分子化合物4.元素?zé)o機(jī)高分子化合物元素?zé)o機(jī)高分子化合物高分子化合物高分子化合物13.2 13.2 高分子材料的性能特點(diǎn)高分子材料的性能特點(diǎn)（1玻璃態(tài)玻璃態(tài)TTg）（2高彈態(tài)高彈態(tài)(TgTTf)一、高分子材料的力學(xué)狀態(tài)一、高分子材料的力學(xué)狀態(tài)二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（一高分子材料的粘彈性（一高分子材料的粘彈性1. 1.蠕變?nèi)渥兌?、高分子材料的性能二、高分子材料的性? 2、應(yīng)力松弛、應(yīng)力松弛（一高分子材料的粘彈性（一高分子材料的粘彈性二、高分子材料的性

4、能二、高分子材料的性能3 3、滯后、滯后（一高分子材料的粘彈性（一高分子材料的粘彈性二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能4 4、內(nèi)耗、內(nèi)耗S高聚物材料在交變應(yīng)力作用下，因滯后現(xiàn)象而引高聚物材料在交變應(yīng)力作用下，因滯后現(xiàn)象而引起一部分能量以熱的形式損耗掉，這部分能量損起一部分能量以熱的形式損耗掉，這部分能量損耗稱為內(nèi)耗耗稱為內(nèi)耗S高聚物材料在拉伸與回縮過程中，外界對(duì)高聚物高聚物材料在拉伸與回縮過程中，外界對(duì)高聚物所做的功大于高聚物向外界做的功，二者之差為所做的功大于高聚物向外界做的功，二者之差為克服分子間內(nèi)摩擦所損耗的功，即內(nèi)耗?？朔肿娱g內(nèi)摩擦所損耗的功，即內(nèi)耗。（一高分子材料的粘彈性（一

5、高分子材料的粘彈性二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能高分子材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線高分子材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（二彈性（二彈性高聚物的彈性形變可分為普彈形變和高彈形變。高彈形變是處于高聚物的彈性形變可分為普彈形變和高彈形變。高彈形變是處于高彈態(tài)的高聚物所獨(dú)有的性能，它來源于高分子鏈中鏈段的運(yùn)動(dòng)，高彈態(tài)的高聚物所獨(dú)有的性能，它來源于高分子鏈中鏈段的運(yùn)動(dòng)，表現(xiàn)為在較小的外力作用下卻能產(chǎn)生較大的形變。表現(xiàn)為在較小的外力作用下卻能產(chǎn)生較大的形變。決定高彈性的基本因素決定高彈性的基本因素大分子鏈的柔順性：柔順性越好，彈性越高大分子鏈的柔順性：柔順性越好，彈性越高大分子

6、鏈的聚集態(tài)：處于結(jié)晶態(tài)的高聚物不會(huì)有高彈性，只有那大分子鏈的聚集態(tài)：處于結(jié)晶態(tài)的高聚物不會(huì)有高彈性，只有那些由柔性高分子鏈組成的處于無定形態(tài)的高聚物，才具有高彈性。些由柔性高分子鏈組成的處于無定形態(tài)的高聚物，才具有高彈性。大分子鏈間的交聯(lián)程度大分子鏈間的交聯(lián)程度 ：大分子鏈間的適度交聯(lián)，可使之保持高：大分子鏈間的適度交聯(lián)，可使之保持高彈性彈性分子質(zhì)量：分子質(zhì)量的增大，有利于擴(kuò)大高彈性的溫度范圍分子質(zhì)量：分子質(zhì)量的增大，有利于擴(kuò)大高彈性的溫度范圍二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（三高分子材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)（三高分子材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)：抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)強(qiáng)度指標(biāo)：抗

7、拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度度、剝離強(qiáng)度塑性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率塑性指標(biāo)：斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率韌性指標(biāo)：沖擊強(qiáng)度、沖擊韌度韌性指標(biāo)：沖擊強(qiáng)度、沖擊韌度 硬度指標(biāo)：邵氏硬度硬度指標(biāo)：邵氏硬度二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（四高分子材料的物理化學(xué)性能（四高分子材料的物理化學(xué)性能物理性能物理性能導(dǎo)熱性：良好導(dǎo)熱性：良好耐熱性：耐熱性：TgTg、TmTm越高，越高，耐熱性越好耐熱性越好導(dǎo)電性：電絕緣體導(dǎo)電性：電絕緣體耐磨性：良好耐磨性：良好靜電性：有靜電靜電性：有靜電化學(xué)性能化學(xué)性能耐蝕性耐蝕性: :良好良好熱穩(wěn)定性：具有環(huán)狀、梯熱穩(wěn)定性：具有環(huán)狀、梯形和元素有機(jī)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)

8、定形和元素有機(jī)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性好性好膠粘性：可作膠粘劑和涂膠粘性：可作膠粘劑和涂料料溶解性：對(duì)某些溶劑可溶溶解性：對(duì)某些溶劑可溶解或溶脹解或溶脹三、高分子材料的老化與防止三、高分子材料的老化與防止特征特征由于大分子鏈之間產(chǎn)生交聯(lián)，使高分子化合物從由于大分子鏈之間產(chǎn)生交聯(lián)，使高分子化合物從線型結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，性能變僵、線型結(jié)構(gòu)或支鏈型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)，性能變僵、變脆，喪失彈性等變脆，喪失彈性等由于大分子鏈的裂解，使高聚物分子鏈長(zhǎng)度減短，由于大分子鏈的裂解，使高聚物分子鏈長(zhǎng)度減短，分子質(zhì)量降低，性能變軟、變粘、脫色、喪失機(jī)械分子質(zhì)量降低，性能變軟、變粘、脫色、喪失機(jī)械強(qiáng)度等強(qiáng)度等緣

9、由緣由內(nèi)因：主要是指組成高分子材料的基本成分、配內(nèi)因：主要是指組成高分子材料的基本成分、配方條件、高聚物本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)等方條件、高聚物本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)等外因：主要是指外界環(huán)境因素，包括物理因素、外因：主要是指外界環(huán)境因素，包括物理因素、化學(xué)因素、生物因素等化學(xué)因素、生物因素等老化是指高累物材料在加工、儲(chǔ)存和使用過程中，由于內(nèi)外因素的綜老化是指高累物材料在加工、儲(chǔ)存和使用過程中，由于內(nèi)外因素的綜合作用，使高聚物失去原有性能而喪失使用價(jià)值的過程。合作用，使高聚物失去原有性能而喪失使用價(jià)值的過程。（一老化（一老化三、高分子材料的老化與防止三、高分子材料的老化與防止改進(jìn)聚合與加工工藝

10、，減少老化弱點(diǎn)：提高單體改進(jìn)聚合與加工工藝，減少老化弱點(diǎn)：提高單體與高聚物的純度，盡可能避免雜質(zhì)引入，減少大分與高聚物的純度，盡可能避免雜質(zhì)引入，減少大分子的支鏈和不飽和結(jié)構(gòu)子的支鏈和不飽和結(jié)構(gòu)改性高分子材料，引進(jìn)耐老化結(jié)構(gòu)：對(duì)高聚物進(jìn)改性高分子材料，引進(jìn)耐老化結(jié)構(gòu)：對(duì)高聚物進(jìn)行交聯(lián)改性或共聚改性等行交聯(lián)改性或共聚改性等物理防護(hù)物理防護(hù):在材料表面鍍上一層金屬或噴涂一層耐在材料表面鍍上一層金屬或噴涂一層耐老化的涂料、石臘等保護(hù)層，以隔絕材料與外界的老化的涂料、石臘等保護(hù)層，以隔絕材料與外界的接觸。接觸。添加防老劑添加防老劑:在高分子材料中引入各種穩(wěn)定劑，例在高分子材料中引入各種穩(wěn)定劑，例如抗氧

11、劑、防老劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、光如抗氧劑、防老劑、熱穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、光屏蔽劑等抑制老化反應(yīng)的發(fā)生屏蔽劑等抑制老化反應(yīng)的發(fā)生（二老化的防止（二老化的防止13.3 13.3 常用高分子材料及其應(yīng)用常用高分子材料及其應(yīng)用一、塑料一、塑料（一塑料的分類與組成（一塑料的分類與組成塑料的組成塑料的組成樹脂、填充劑、增塑劑樹脂、填充劑、增塑劑穩(wěn)定劑、增色劑、潤(rùn)滑劑、固化劑穩(wěn)定劑、增色劑、潤(rùn)滑劑、固化劑其他其他: : 還有發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等。還有發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等。一、塑料一、塑料（一塑料的分類與組成（一塑料的分類與組成塑料的分類塑料的分類按塑料熱性質(zhì)分類按塑料熱性質(zhì)分類熱塑性塑料：受

12、熱時(shí)軟化或熔融、冷卻后硬化，韌熱塑性塑料：受熱時(shí)軟化或熔融、冷卻后硬化，韌性好，可反復(fù)成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙性好，可反復(fù)成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。熱固性塑料：在加熱、加壓并經(jīng)過一定時(shí)間后即固熱固性塑料：在加熱、加壓并經(jīng)過一定時(shí)間后即固化為不溶、不熔的堅(jiān)硬制品，不可再生。具有更好耐化為不溶、不熔的堅(jiān)硬制品，不可再生。具有更好耐熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅樹脂等。氧樹脂、氨基樹脂、有機(jī)硅樹脂等。 按塑料的功能和用途分類按塑料

13、的功能和用途分類通用塑料：產(chǎn)量大用途廣價(jià)格低的塑料。主要包括通用塑料：產(chǎn)量大用途廣價(jià)格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75%75%以上。以上。工程塑料：具有較高性能，能替代金屬制造機(jī)械零工程塑料：具有較高性能，能替代金屬制造機(jī)械零件和程構(gòu)件的塑料。聚酰胺、件和程構(gòu)件的塑料。聚酰胺、ABSABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。功能塑料：導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光

14、塑料等。功能塑料：導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、感光塑料等。一、塑料一、塑料一、塑料一、塑料一、塑料一、塑料二、二、 橡膠橡膠（一橡膠的組成（一橡膠的組成生膠：生膠是指無配合劑、未經(jīng)硫化的橡膠。按生膠：生膠是指無配合劑、未經(jīng)硫化的橡膠。按原料來源有天然橡膠和合成橡膠。原料來源有天然橡膠和合成橡膠。配合劑：用來改善橡膠的某些性能配合劑：用來改善橡膠的某些性能增強(qiáng)材料：主要有纖維織品、鋼絲加工制成的簾增強(qiáng)材料：主要有纖維織品、鋼絲加工制成的簾布、絲繩、針織品等類型布、絲繩、針織品等類型二、二、 橡膠橡膠（二橡膠的分類（二橡膠的分類按原料來源分類按原料來源分類天然橡膠：具有較高的彈性、較好的力學(xué)性能、良天然橡

15、膠：具有較高的彈性、較好的力學(xué)性能、良好的電絕緣性及耐堿性。主要用于制造輪胎、膠帶、好的電絕緣性及耐堿性。主要用于制造輪胎、膠帶、膠管等膠管等 合成橡膠：由單聚體聚合而成，七大品種合成橡膠：由單聚體聚合而成，七大品種按性能和用途分類按性能和用途分類 通用橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈通用橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等橡膠等 特種橡膠：用于耐熱、耐蝕等特殊環(huán)境，聚氨酯、特種橡膠：用于耐熱、耐蝕等特殊環(huán)境，聚氨酯、硅橡膠、氟橡膠等硅橡膠、氟橡膠等二、二、 橡膠橡膠（二橡膠的分類（二橡膠的分類三、三、 合成纖維合成纖維（一纖維的分類（一纖維的分類按原料來源分類按原料來源分類天然纖維：動(dòng)物纖維毛）、植物纖維棉麻）、礦物天然纖維：動(dòng)物纖維毛）、植物纖維棉麻）、礦物纖維石棉）纖維石棉） 化學(xué)纖維化學(xué)纖維人造纖維：用自然界的纖維加工制成合成纖維：以石油、人造纖維：用自然界的纖維加工制成合成纖維：以石油、煤、天然氣為原料制成的煤、天然氣為原料制成的按性能和用途分類按性能和用途分類 通用纖維：錦綸、滌綸、腈綸等通用纖維：錦綸、滌綸、腈綸等 特種纖維：功