高分子物理與化學(xué)教案緒論

1、高分子物理與化學(xué)曹 暉聯(lián)系方式 辦公地點(diǎn)：辦公地點(diǎn)： 腐蝕與防護(hù)中心602室 辦公電話：辦公電話：電子信箱：電子信箱： 授課內(nèi)容一、緒論二、高分子的結(jié)構(gòu)與形態(tài)三、高分子溶液四、高聚物的分子量和分子量分布五、高聚物的分子運(yùn)動(dòng)與熱轉(zhuǎn)變六、高聚物熔體的流變性七、高聚物的力學(xué)性能八、逐步聚合反應(yīng)九、自由基聚合主要參考書目 符若文等,高分子物理, 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005 盧江等,高分子化學(xué), 化學(xué)工業(yè) 出版社, 2005 殷敬華等,現(xiàn)代高分子物理學(xué), 科學(xué)出版社, 2001 文獻(xiàn)成績?cè)u(píng)定 出勤占10%（隨機(jī)抽查出勤 情況，缺席3次者不允許參 加考試。）； 作業(yè)占30%；

2、閉卷考試占60%。人類的文明史材料的發(fā)展史人類的文明史材料的發(fā)展史緒論 原始社會(huì)一直延續(xù)了幾百萬年，關(guān)鍵的 原因之一就是那時(shí)的材料發(fā)展極其緩慢； 人類文明發(fā)展的標(biāo)志：舊石器時(shí)代、新石 器時(shí)代、陶器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí) 代、鋼鐵時(shí)代、塑料時(shí)代、合金時(shí)代、高 能/高密/高分子記憶復(fù)合新材料時(shí) 代 半導(dǎo)體時(shí)代、納米時(shí)代 緒論舊石器時(shí)代緒論新石器時(shí)代緒論青銅器時(shí)代緒論鐵器時(shí)代緒論材料包括： 金屬材料 無機(jī)非金屬材料 高分子材料高分子材料 復(fù)合材料緒論瑞典科學(xué)家、發(fā)明家、企業(yè)瑞典科學(xué)家、發(fā)明家、企業(yè)家家諾貝爾諾貝爾一生醉心實(shí)驗(yàn)科學(xué)，一生醉心實(shí)驗(yàn)科學(xué)，尤其是炸藥的研究。在諾貝尤其是炸藥的研究。在諾貝爾

3、逝世前，他的全部資產(chǎn)已爾逝世前，他的全部資產(chǎn)已達(dá)到達(dá)到900多萬美元，相當(dāng)于多萬美元，相當(dāng)于現(xiàn)在的現(xiàn)在的10多億美元。然而他多億美元。然而他卻在遺囑中將這筆巨額財(cái)產(chǎn)卻在遺囑中將這筆巨額財(cái)產(chǎn)幾乎全部用于設(shè)立獎(jiǎng)金，其幾乎全部用于設(shè)立獎(jiǎng)金，其中包括中包括物理學(xué)獎(jiǎng)物理學(xué)獎(jiǎng)、化學(xué)獎(jiǎng)化學(xué)獎(jiǎng)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)、文學(xué)獎(jiǎng)文學(xué)獎(jiǎng)和和和平獎(jiǎng)和平獎(jiǎng)。Alfred Bernhard Nobel緒論Nobel Prize in PolymerStaudinger（1953）施陶丁格施陶丁格(Hermann Staudinger)是德國著名是德國著名的化學(xué)家，的化學(xué)家，1881年年3月月23日生于德國的沃爾日生

4、于德國的沃爾姆斯姆斯(Worms)，1965年年8月月8日在弗賴堡日在弗賴堡(Freiburg)逝世，終年逝世，終年84歲。他是歲。他是1953年諾年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者。1947年，他編輯出版年，他編輯出版了了高分子化學(xué)高分子化學(xué)(Die makromolekulare C h e m i e ) 雜 志 ， 形 象 地 描 繪 了 高 分 子雜 志 ， 形 象 地 描 繪 了 高 分 子(Macromolecules)存在的形式。從此，存在的形式。從此，他把他把“高分子高分子”這個(gè)概念引進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域，并確立這個(gè)概念引進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域，并確立了高分子溶液的粘度與分子量之間的關(guān)系，

5、了高分子溶液的粘度與分子量之間的關(guān)系，創(chuàng)立了確定分子量的粘度的理論創(chuàng)立了確定分子量的粘度的理論(后來被稱為后來被稱為施陶丁格爾定律施陶丁格爾定律)。他的科研成就對(duì)當(dāng)時(shí)的塑他的科研成就對(duì)當(dāng)時(shí)的塑料、合成橡膠、合成纖維等工業(yè)的蓬勃發(fā)展料、合成橡膠、合成纖維等工業(yè)的蓬勃發(fā)展起了積極作用。由于他對(duì)高分子科學(xué)的杰出起了積極作用。由于他對(duì)高分子科學(xué)的杰出貢獻(xiàn)，貢獻(xiàn)，1953年，他以年，他以72歲高齡，走上了諾貝歲高齡，走上了諾貝爾獎(jiǎng)金的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。爾獎(jiǎng)金的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。緒論Ziegler, Natta（1963）德國人德國人齊格勒齊格勒(Karl Ziegler)與意大利人與意大利人納塔納塔(Giulio Natt

6、a)分別分別發(fā)發(fā)明用三乙基鋁和三氧化鈦組成的金屬絡(luò)合催化劑合成低壓聚乙烯與明用三乙基鋁和三氧化鈦組成的金屬絡(luò)合催化劑合成低壓聚乙烯與聚丙烯的方法聚丙烯的方法。這種催化劑被統(tǒng)稱為齊格勒納塔型催化劑。這種催化劑被統(tǒng)稱為齊格勒納塔型催化劑。1963年年12月月10日，他們共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的崇高榮譽(yù)。日，他們共享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的崇高榮譽(yù)。緒論Flory（1974）美國高分子物理化學(xué)家美國高分子物理化學(xué)家弗洛里弗洛里(Paul J. Flory)由于在高分子科學(xué)領(lǐng)域，由于在高分子科學(xué)領(lǐng)域，尤其在尤其在高分子物理性質(zhì)高分子物理性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的研究方面取得與結(jié)構(gòu)的研究方面取得巨大成就，巨大成就，1974年榮年榮獲

7、瑞典皇家科學(xué)院授予獲瑞典皇家科學(xué)院授予的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。緒論R. B. Merrifield（1984）梅里菲爾德梅里菲爾德自自1953年起，年起，多年從事蛋白質(zhì)化學(xué)的研多年從事蛋白質(zhì)化學(xué)的研究，主要研究多肽和蛋白究，主要研究多肽和蛋白質(zhì)的合成，以及合成的生質(zhì)的合成，以及合成的生物活性多肽和蛋白質(zhì)的結(jié)物活性多肽和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。他因構(gòu)與功能的關(guān)系。他因發(fā)發(fā)明多肽固相合成法明多肽固相合成法，對(duì)發(fā)，對(duì)發(fā)展新藥物和遺傳工程的重展新藥物和遺傳工程的重大貢獻(xiàn)而獲大貢獻(xiàn)而獲1984年諾貝爾年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?；瘜W(xué)獎(jiǎng)。緒論緒論P(yáng)ierre-Gilles de Gennes( (1991)

8、 )法國科學(xué)家法國科學(xué)家吉尼吉尼成成功地將研究功地將研究簡單體簡單體系中有序現(xiàn)象的方系中有序現(xiàn)象的方法推廣到高分子、法推廣到高分子、液晶等復(fù)雜體系液晶等復(fù)雜體系。1991年被授予諾貝年被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。爾物理學(xué)獎(jiǎng)。Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid, Hidcki Shirakawa（2000）2000年年10月月10日，日本筑波大學(xué)的日，日本筑波大學(xué)的白川英樹白川英樹(Hideki Shirakawa)，美國加利福尼亞大學(xué)的，美國加利福尼亞大學(xué)的黑格黑格(Alan J. Hegger)和 美 國 賓 夕 法 尼 亞 大 學(xué) 的和 美 國 賓 夕 法 尼

9、亞 大 學(xué) 的 麥 克 德 爾 米 德麥 克 德 爾 米 德 ( A l a n G . MacDiarmid)因?qū)σ驅(qū)?dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展而獲得而獲得2000年度年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。緒論John Fenn, Koichi Tanaka, Kurt Wuthrich（2002）約翰約翰芬恩芬恩與與田中耕一田中耕一“發(fā)明了對(duì)生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分發(fā)明了對(duì)生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析的方法析的方法”和和“發(fā)明了對(duì)生物大分子的質(zhì)譜分析法發(fā)明了對(duì)生物大分子的質(zhì)譜分析法”，他們兩，他們兩人將共享人將共享2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半的獎(jiǎng)金；瑞士科學(xué)家年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半

10、的獎(jiǎng)金；瑞士科學(xué)家?guī)鞝枎鞝柼靥鼐S特里希維特里?！鞍l(fā)明了利用核磁共振技術(shù)測(cè)定溶液中生物大分子發(fā)明了利用核磁共振技術(shù)測(cè)定溶液中生物大分子三維結(jié)構(gòu)的方法三維結(jié)構(gòu)的方法”，他將獲得，他將獲得2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半的獎(jiǎng)金。年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)一半的獎(jiǎng)金。緒論 高分子學(xué)科的建立和發(fā)展高分子學(xué)科的建立和發(fā)展 使用 建立第一階段: (19世紀(jì)30年代20世紀(jì)20年代) 高分子科學(xué)的萌芽時(shí)期，膠體化學(xué)第二階段: (20世紀(jì)20年代40年代) 高分子學(xué)說興起和建立的重要時(shí)期 Staudinger (1932)第三階段: (20世紀(jì)50年代60年代) 由鏈到片的發(fā)展20世紀(jì)70年代以后 三維立體式發(fā)展的階段現(xiàn)在的高分

11、子學(xué)科已經(jīng)進(jìn)入成熟時(shí)期。緒論 我國高分子研究起步于 20世紀(jì)50年代初 最突出的成就之一就是1965年用人工合成的方法制成結(jié)晶牛胰島素，這是世界上出現(xiàn)的第一個(gè)人工合成的蛋白質(zhì)，對(duì)于揭開生命奧秘有著重要意義。這項(xiàng)成果獲1982年中國自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。緒論1995年，我國高分子材料 進(jìn)口總量： 塑料：370萬噸 合成纖維：207萬噸 橡膠：31萬噸 占國內(nèi)消耗量的50%，投資100億美元。 1998年，國內(nèi)高分子材料的總消耗量為1446萬噸，占世界總消耗量的1/10，其中803萬噸為進(jìn)口，人均消耗量僅為發(fā)達(dá)國家的1/7。緒論高分子材料的發(fā)展趨勢(shì)1、高分子材料的高性能化 現(xiàn)有的高分子材料雖已有很高的強(qiáng)

12、度和韌性，某些品種甚至超過鋼鐵，但從理論上推算，還有很大的潛力。另外，為了各方面的應(yīng)用，進(jìn)一步提高耐高溫、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料發(fā)展的重要方向。改善加工成形工藝、共混、復(fù)合等方法，是提高性能的主要途徑。緒論2、高分子材料的功能化 高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。這種特定作用能力，即“特定功能”是由于高分子上的基團(tuán)或分子結(jié)構(gòu)或兩者共同作用的結(jié)果。這類高分子材料又稱為功能高分子。例如，高吸水性材料、光致抗蝕材料、高分子分離膜、高分子催化劑等，都是功能化方面的研究方向。緒論 生物化是高分子材料發(fā)展最快的一個(gè)方向。各種醫(yī)用高分子就屬于達(dá)一范疇。有人認(rèn)為，除人腦僅1.5 kg

13、重的大腦外，其他一切器官均可用高分子材料代替。此外，生命的基礎(chǔ)，細(xì)胞、蛋白質(zhì)、胰島素等也均屬于高分子。生物化于是成為高分子科學(xué)的一個(gè)最主要發(fā)展方向。如合成或模擬天然高分子，使之具有類似的生物活性，代替天然的組織或器官。緒論3、高分子材料的生物化高分子的基本知識(shí) 高分子材料是以高分子化合物為主要組分的有機(jī)材料，又稱為高分子化合物或聚合物。高分子化合物是指相對(duì)分子質(zhì)量很大的化合物，其相對(duì)分子質(zhì)量在5000以上，有的甚至高達(dá)幾百萬，如聚乙烯、有機(jī)玻璃、淀粉等。高分子化合物是相對(duì)分子質(zhì)量大到使其機(jī)械性能具有工程意義的化合物。緒論 高分子材料根據(jù)來源不同分為天然高分子材料和合成高分子材料兩大類。天然高分

14、子材料包括蠶絲、羊毛、纖維素、油脂、天然橡膠、淀粉和蛋白質(zhì)等，而合成高分子材料包括塑料、合成橡膠、合成纖維、膠粘劑和涂料等。工程上使用的主要是合成的高分子材料。緒論 組成高分子化合物的低分子化合物稱作單體，即高分子化合物是由單體合成的，單體是高分子化合物的合成原料。例如聚乙烯是由乙烯（CH2CH2）單體聚合而成的，合成聚氯乙烯的單體為氯乙烯（CH2CHCl）。緒論 高分子化合物的是由成千上萬個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本單元通過共價(jià)鍵重復(fù)連接而成的長鏈大分子化合物，組成大分子鏈的這種結(jié)構(gòu)單元稱作鏈節(jié)，鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)和成分代表高分子化合物的結(jié)構(gòu)和成分，為合成高分子化合物的各單體結(jié)構(gòu)的特定連接體。緒論 高分子科學(xué)高

15、分子科學(xué) 三個(gè)基礎(chǔ)性分支學(xué)科三個(gè)基礎(chǔ)性分支學(xué)科 高分子化學(xué) 高分子物理 高分子工程緒論高分子加工成型聚合反應(yīng)工程緒論高分子化學(xué)：研究聚合反應(yīng)和高分子化學(xué)反應(yīng)原理，選擇原料、確定路線、尋找催化劑、制訂合成工藝等。高分子物理：研究聚合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，為設(shè)計(jì)合成預(yù)定性能的聚合物提供理論指導(dǎo)，是溝通合成與應(yīng)用的橋梁。高分子工程：研究聚合物加工成型的原理與工藝。高分子材料的分類和應(yīng)用高分子材料的分類和應(yīng)用 塑料三大材料 纖維 橡膠功能高分子材料： 利用其某種特殊功能的材料。例如： 光、電、磁、聲、熱、pH值等。緒論研究對(duì)象研究對(duì)象塑料（plastics） 三大合成高聚物材料中以塑料的產(chǎn)量最大，約占

16、總量的7075，增長速度最快，廣泛地應(yīng)用于制作工業(yè)、農(nóng)業(yè)和生活用品。許多合成高分子可用作塑料。緒論 1869年年31歲的印刷工人歲的印刷工人約翰約翰海阿特發(fā)明賽璐珞。海阿特發(fā)明賽璐珞。緒論1909年貝克蘭合成酚醛樹脂，1911年英國的馬修斯合成出聚苯乙烯，1912年聚氯乙烯被合成，1927年合成出聚甲基 丙 烯 酸 甲 酯 ，1933年高壓聚乙烯問世，1938年四氟乙烯被聚合緒論 塑料的組成 塑料的成分相當(dāng)復(fù)雜，幾乎所有的塑料都是以各種各樣的樹脂為基礎(chǔ)，再加入用來改善性能的各種添加劑（也稱塑料助劑）所組成的。1）樹脂 塑料的主要組分，在塑料中起粘結(jié)各組分的作用，也稱為粘料。樹脂約占塑料的401

17、00%，決定了塑料的類型（熱塑性或熱固性）和基本性能，因此塑料的名稱也多用其原料樹脂的名稱來命名。如聚氯乙烯塑料、酚醛塑料等。緒論2）添加劑添加劑 添加劑的種類很多，常用的有以下幾種： 填料填料 加入填料的目的是為了改善性能或降低成本等。 增塑劑增塑劑 在塑料中加入增塑劑的目的是為了更好地改進(jìn)塑料的可塑性、流動(dòng)性和柔軟性，改善制件的脆性與硬度。 穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑 為了保證樹脂能夠順利地加工、提高加工過程中的耐熱程度而采用穩(wěn)定劑，通常又稱熱穩(wěn)定劑。緒論 潤滑劑潤滑劑 為防止塑料在成形過程中粘在模具或其它設(shè)備上，須加入少量潤滑劑。 固化劑固化劑 又稱為交聯(lián)劑、硬化劑。其作用在于通過交聯(lián)使樹脂由線性結(jié)構(gòu)

18、轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)。 除上述添加劑外，還有抗氧劑、著色劑、發(fā)泡劑、稀釋劑等，并非各種塑料都要加入上述添加劑，而是根據(jù)塑料品種和使用要求加入所需的添加劑。緒論 塑料的分類塑料的分類 塑料的分類方法很多，主要有如下兩種分類方法。1）按塑料受熱時(shí)的行為分類 根據(jù)塑料在加熱和冷卻時(shí)所表現(xiàn)出的性能不同，可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。緒論 熱塑性塑料 這類塑料的特點(diǎn)是受熱時(shí)軟化或熔融，冷卻時(shí)又會(huì)變硬，再加熱時(shí)又會(huì)變軟，因此可以反復(fù)加工。其分子結(jié)構(gòu)為線型或支鏈型。優(yōu)點(diǎn)是加工成形簡便，具有較高的力學(xué)性能，廢品回收后可以再利用，缺點(diǎn)是耐熱性和剛性較差。緒論 常見的熱塑性塑料 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、AB

19、S、聚酰胺（尼龍）、聚碳酸酯、聚甲醛、熱塑性聚酯、氟塑料、聚砜、聚醚醚酮、聚芳酯、聚酚氧、聚苯醚、聚苯砜醚、氯化聚醚、聚乙烯醇縮醛、纖維素塑料等。緒論 熱固性塑料 這類塑料的特點(diǎn)是開始受熱時(shí)軟化或熔融，可塑制成形；經(jīng)過一定時(shí)間的加熱或加入固化劑后，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，由線型變?yōu)轶w型，即固化成形 。 固 化 后 的 塑 料 質(zhì) 地 堅(jiān) 硬 、 性 質(zhì) 穩(wěn)定不再溶于溶劑中，也不能用加熱方法使之再軟化，因而熱固性塑料只可一次成形，廢品不可回收利用。其優(yōu)點(diǎn)是耐熱性好，抗壓性好，缺點(diǎn)是性能較脆，韌性差，常常需加入填料增強(qiáng)。熱固性塑料主要有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、不飽和聚酯等。緒論按塑料的功能和用途

20、分類 通用塑料 主要指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低的塑料。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料（電木）和氨基塑料（電玉）等六大品種。構(gòu)成塑料工業(yè)的主體，是一般工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活不可缺少的廉價(jià)材料。緒論 工程塑料 一般是指能在較寬溫度范圍和較長使用時(shí)間內(nèi)，保持優(yōu)良性能，并能承受機(jī)械應(yīng)力作為結(jié)構(gòu)材料使用的一類塑料。這類塑料耐熱性高、低溫性能好、耐腐蝕，自潤滑性和尺寸穩(wěn)定性良好，有較高的強(qiáng)度和剛度，因而在一些場(chǎng)合可代替金屬材料作某些機(jī)械構(gòu)件，或作其它特殊用途。緒論 一般根據(jù)長期連續(xù)使用溫度（多用美國保險(xiǎn)業(yè)研究室確定的UL相對(duì)溫度指數(shù)表示），將工程塑料劃分為兩類：長期使用溫度在100150

21、oC的稱通用工程塑料，如五大工程塑料聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、熱塑性聚酯等；長期使用溫度在150 oC以上的稱特種工程塑料，主要有聚苯硫醚、聚酰亞胺類、聚醚類、聚醚酮類、聚芳酯、氟塑料等。緒論 特種塑料（功能塑料） 指具有特殊性能和特殊用途的塑料。這種塑料產(chǎn)量少、價(jià)格較高。如某些導(dǎo)電塑料、導(dǎo)磁塑料、導(dǎo)熱塑料、感光性塑料、醫(yī)用高分子、離子交換樹脂等。緒論橡橡 膠膠緒論 橡膠的分類 橡膠按其來源，可分為天然橡膠和合成橡膠兩大類。天然橡膠是從自然界含膠植物中提取的一種高彈性物質(zhì)。合成橡膠是用人工合成的方法制得的高分子彈性材料。緒論 合成橡膠品種很多，按其性能和用途可分為通用合成橡膠和特種合成

22、橡膠。凡性能與天然橡膠相同或相近、廣泛用于制造輪胎及其它大量橡膠制品的，稱為通用合成橡膠，如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠等。凡具有耐寒、耐熱、耐油、耐臭氧等特殊性能，用于制造特定條件下使用的橡膠制品，稱為特種合成橡膠。如丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠等。緒論 橡膠制品的組成 橡膠制品的主要原材料是生膠、再生膠以及各種配合劑。有些制品還需用纖維或金屬材料作為骨架材料。緒論 生膠和再生膠 生膠包括未加配合劑的天然橡膠和合成橡膠。再生膠是廢硫化橡膠經(jīng)化學(xué)、熱及機(jī)械加工處理后所制得的，具有一定可塑性，可重新硫化的橡膠材料。再生膠可部分代替生膠使用，以節(jié)省生膠、降低成本。緒論 橡膠的配合

23、劑 橡膠中常用的配合劑包括硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、補(bǔ)強(qiáng)劑，以及軟化劑、著色劑、溶劑、發(fā)泡劑、隔離劑等，品種很多，可根據(jù)橡膠制品的特殊要求進(jìn)行選用。緒論 纖維和金屬材料 橡膠的彈性大，強(qiáng)度低，因此很多橡膠制品必須用纖維材料或金屬材料作骨架材料，以增大制品的機(jī)械強(qiáng)度，減小變形。緒論 纖纖 維維 合成纖維是用化學(xué)合成方法制成的纖維。重要的合成纖維大多數(shù)是由逐步聚合反應(yīng)合成的，如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維、聚酰胺纖維；其次是由加成聚合反應(yīng)合成的，如聚丙烯腈纖維、聚丙烯纖維。另外，還有彈性纖維，如聚氨酯纖維。近年來發(fā)展的聚芳酰胺纖維，具有超高強(qiáng)度、高模量等特性；碳纖維具有耐高溫、高強(qiáng)度等特性。緒論185

24、5年瑞士人奧蒂瑪斯把纖維素放在硝酸中得到硝化纖維素溶液，制得第一 根 人 造 纖 維 ；1884年查唐納脫把硝化纖維素放在酒精和乙醚中得到溶液 ， 得 到 人 造絲緒論 常用高分子材料常用高分子材料塑料塑料 熱塑性通用塑料熱塑性通用塑料 聚乙烯（PE） 聚乙烯（簡稱PE）是乙烯為單體的高聚物，其分子結(jié)構(gòu)式為：H2CH2Cn緒論 聚乙烯具有優(yōu)良的電絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕性能、耐低溫性能和加工流動(dòng)性能；原料乙烯單體來源豐富、價(jià)格低、發(fā)展速度非?？欤鞘澜缟袭a(chǎn)量最大的塑料樹脂品種。目前的產(chǎn)量約占塑料樹脂總產(chǎn)量的1/3。緒論 應(yīng) 用 聚乙烯廣泛用于制造各種薄膜、容器以及泡沫體、打包帶、塑料繩、塑料網(wǎng)等。

25、 聚乙烯薄膜耐水、耐腐蝕、熱封性能好，但對(duì)氧氣透過性大；而聚酰胺薄膜對(duì)氧氣的氣密性好、強(qiáng)度高，但熱封性差。兩種材料復(fù)合，既可解決氣密性、又具有熱封性，可制較理想的復(fù)合薄膜、復(fù)合熱罐等。 在復(fù)合材料制備時(shí)膠粘劑選擇十 分重要，選擇合適，可使材料具有一 定的復(fù)合牢度。緒論 聚丙烯（PP） 聚丙烯（縮寫PP）是丙烯單體在催化作用下聚合而成的高聚物，其分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 PP具有優(yōu)良的力學(xué)性能，耐彎曲疲勞性能優(yōu)于其他一般塑料，比PE更堅(jiān)韌、耐磨、耐熱，并有卓越的介電性能和化學(xué)惰性，無毒、無味，在100 oC下幾乎不受一般無機(jī)酸、堿、鹽溶液破壞。室溫下對(duì)極性有機(jī)溶劑穩(wěn)定，最大的缺點(diǎn)是耐老化性能比PE差，

26、成形收縮率大，耐低溫和抗沖擊性能差，必須通過復(fù)合及共混改性加以改善。緒論 應(yīng) 用 聚丙烯廣泛用于制造薄膜、纖維及瓶罐等制品。 聚丙烯薄膜有雙向拉伸和未拉伸兩種。 雙向拉伸聚丙烯薄膜作為柔軟的包裝材 料，可與玻璃紙相媲美；另外，常用于制造復(fù)合膜，如與聚乙烯制成復(fù)合膜，適用于包裝素食面、餅干、糕點(diǎn)等； 聚酯、鋁箔、未拉伸聚丙烯復(fù)合 膜可耐135oC蒸煮，是較理想的 高溫蒸煮袋。緒論 聚丙烯可以用于制造聚丙烯/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等的多層瓶。可在真空條件下成型制備多種形式的包裝器皿。 聚丙烯經(jīng)熔紡抽絲，再編織成布，其強(qiáng)度頗大，可制作集裝袋。 聚丙烯還可制作收縮薄膜、透氣薄膜、氣墊薄膜、裂膜纖維、塑

27、料繩、塑料網(wǎng)及打包帶等。緒論 聚氯乙烯（PVC） 聚氯乙烯（縮寫PVC）是以氯乙烯為單體的高聚物，其分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 聚氯乙烯為無定形高聚物，具有良好的阻燃性和化學(xué)穩(wěn)定性，較高的機(jī)械強(qiáng)度，透水率很低，其剛度、硬度和強(qiáng)度均比聚乙烯高。聚氯乙烯在120150 oC時(shí)可塑化，但由于熱穩(wěn)定性差，加工過程中必須加入熱穩(wěn)定劑。緒論應(yīng) 用 聚氯乙烯用于制造包裝容器。曾因氯乙烯致癌問題出現(xiàn)過產(chǎn)量下降的情況。原西德衛(wèi)生局食品法規(guī)定，用于食品包裝的聚氯乙烯中氯乙烯含量不得高于1 ppm，用這種規(guī)格聚氯乙烯生產(chǎn)的容器包裝食品，在食品中幾乎測(cè)不出氯乙烯單體，因而聚氯乙烯包裝容器近年來又有發(fā)展。緒論 聚氯乙烯可采用擠

28、或注、拉、吹等工藝生產(chǎn)瓶子，用于盛裝含二氧化碳的飲料和化妝品等；還用于制成透明、有光澤的薄膜，及軟片、收縮管材、收縮薄膜、發(fā)泡材料、塑料繩、打包帶、粘膠帶的基材和鈣塑料制品袋。緒論 聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯（縮寫PS）是苯乙烯為單體的高聚物，其分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 PS為硬脆性塑料，抗沖擊強(qiáng)度低，但拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等其他力學(xué)性能都較好；電絕緣性優(yōu)良，一般不受溫度影響；耐老化性、化學(xué)穩(wěn)定性良好，能耐一般的酸、堿鹽類介質(zhì)腐蝕。透光率僅次于有機(jī)玻璃。缺點(diǎn)是抗沖擊性差，易脆裂，耐熱性不高，耐油性有限。緒論 應(yīng) 用 聚苯乙烯易于加工成型，制品無毒、透明、有光澤、耐酸堿、防潮性好，適于加工成各種容器、蓋

29、子、軟片等。 聚苯乙烯泡沫是優(yōu)良的防震、隔熱保溫材料。緒論 ABS ABS樹脂為丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物。其分子結(jié)構(gòu)式表示為：緒論 ABS樹脂由三種成分組成，因此具有三種成分的綜合性能，為堅(jiān)韌質(zhì)硬的剛性材料。丙烯腈使樹脂具有耐化學(xué)腐蝕性和一定的表面硬度；丁二烯賦予樹脂以良好彈性和沖擊強(qiáng)度，而苯乙烯則使樹脂具有剛性和加工性能。所以，可用改變?nèi)N成分配比的方法來控制ABS樹脂的性質(zhì)。緒論 ABS可采用擠出、注射及冷加工的方法進(jìn)行成形加工。ABS應(yīng)用范圍甚廣，可用于制造齒輪、泵葉輪、軸承、把手、管道、電機(jī)外殼、儀表殼、冰箱襯里、汽車零部件、電氣零件、紡織器材、容器、家具等。也可用作PVC等高

30、聚物的增韌改性劑。緒論 應(yīng) 用 熱塑性工程塑料熱塑性工程塑料 聚酰胺（PA） PA的商品名叫尼龍，尼龍是工程塑料中發(fā)展最早的品種，目前在產(chǎn)量上居工程塑料之首。常用的尼龍品種為尼龍6和尼龍66，除此之外還有尼龍11、12、610、612、1010、46等。緒論尼龍6的分子結(jié)構(gòu)式為： 尼龍66的分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 尼龍是結(jié)晶性高聚物，因而具有良好的力學(xué)性能。與金屬材料相比，雖然剛性遜于金屬，但比抗拉強(qiáng)度高于金屬，比抗壓強(qiáng)度與金屬相近，因此可作代替金屬的材料。尼龍的最大特點(diǎn)是韌性、耐磨性，自潤滑性良好，其無油潤滑的摩擦系數(shù)為0.10.3，但尼龍的抗蠕變性能較差。尼龍的熱變形溫度為66110 oC，長

31、期使用溫度可達(dá)80 oC，短時(shí)間內(nèi)可達(dá)100 oC；熱膨脹系數(shù)大。緒論 尼龍可用多種方法成形，如注射、擠出、模壓、吹塑、澆鑄、硫化床浸漬涂覆、燒結(jié)及冷加工等。其中以注射成形為主，約占2/3，成形溫度190290 oC。尼龍成形加工前必須進(jìn)行干燥處理，使含水量不超過0.1。尼龍廣泛地用于制造各種機(jī)械、電氣部件，尤其是耐磨、耐腐蝕的零件，如軸承、齒輪、輥軸、滾子、滑輪、渦輪、風(fēng)扇葉片、高壓密封扣卷、墊片、儲(chǔ)油容器、繩索、砂輪膠粘劑等。緒論 聚碳酸酯（PC） 一般指雙酚A型聚碳酸酯，其分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 PC的沖擊韌性和延展性突出，在熱塑性塑料中是最好的；彈性模量高，不受溫度的影響；抗蠕變性能好，尺

32、寸穩(wěn)定性高；PC的透光率為7590，接近有機(jī)玻璃；無毒，著色性能好，可染成各種顏色；電絕緣性能良好，但低于PE、PS和聚四氟乙烯；PC的吸濕性較大，線膨脹系數(shù)為67103。但其缺點(diǎn)是制品容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，耐溶劑、耐堿性能差，高溫易水解，摩擦系數(shù)大，無自潤滑性，耐磨性和耐疲勞性都較低。緒論 應(yīng) 用 PC成形加工前必須保證原料干燥，含濕量要低于0.02。成形加工方法主要選用注射、擠出、吹塑、壓延，亦可粘合、焊接和冷加工等。PC在電氣、機(jī)械、光學(xué)、醫(yī)藥等工業(yè)部門都有廣泛應(yīng)用，多用于制造機(jī)器的零部件，105 oC的A級(jí)絕緣材料，工具箱，安全帽，容器，泵葉輪，齒輪，醫(yī)療器械等。由于透明性好，目前PC已取

33、代聚酯成為用量最大的光盤基體材料。緒論 氟塑料 氟塑料是各種含氟塑料的總稱，其中最重要的是聚四氟乙烯，它用途最廣泛，產(chǎn)量占氟塑料的90左右。 聚四氟乙烯（PTFE）的分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 聚四氟乙烯最突出的特點(diǎn)是耐化學(xué)腐蝕性極強(qiáng)，除金屬鈉、氟元素及其化合物對(duì)它有侵蝕作用外，其它諸如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、油脂、有機(jī)溶劑等對(duì)它均無作用，能耐王水及沸騰的氫氟酸，故有“塑料王”之稱。緒論 應(yīng) 用 聚四氟乙烯廣泛用于化工機(jī)械和容器的防腐，特別是作防腐襯里和涂層。還廣泛用于耐磨密封、電絕緣等方面。由于它與其它物質(zhì)具有不粘性，所以在塑料加工及食品工業(yè)上廣泛用作脫膜劑。緒論 熱固性塑料熱固性塑料酚醛樹脂（PF） 苯酚和甲

34、醛的縮聚產(chǎn)物統(tǒng)稱為酚醛樹脂（PF），PF樹脂按原料單體配比和催化劑不同分為兩種類型，熱塑性酚醛樹脂和熱固性甲階酚醛樹脂，熱塑性酚醛樹脂單純受熱時(shí)不會(huì)失去塑性流動(dòng)性，而必須加入專門的固化劑才能固化。熱固性樹脂單用加熱即可逐漸交聯(lián)固化而失去流動(dòng)性，此為不可逆變化過程，再受熱時(shí)也不會(huì)恢復(fù)。緒論 應(yīng) 用 以酚醛樹脂為基礎(chǔ)的塑料制品種類很多，性能優(yōu)良，用途極廣，如玻璃纖維增強(qiáng)的層壓玻璃鋼制品強(qiáng)度大，耐熱耐腐蝕性能優(yōu)良；PF樹脂用于纖維復(fù)合增強(qiáng)材料，如層壓片、膠合板、纖維板和裝飾板等。PF樹脂是防腐蝕和裝飾材料；木粉填充的PF塑料，俗稱電木或膠木，大量用于制造普通電器開關(guān)、儀表外殼和旋鈕等電器制品，電絕緣

35、性和成形性好，成本低。緒論 通用橡膠通用橡膠 天然橡膠（NR） 天然橡膠的主要成分是橡膠烴，它是由異戊二烯鏈節(jié)組成的天然高分子化合物，其結(jié)構(gòu)式為：緒論 天然橡膠是綜合性能最好的橡膠。具有良好的彈性；具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，有自補(bǔ)強(qiáng)作用；具有很好的耐屈撓疲勞性能，滯后損失小，多次變形時(shí)生熱低。此外還具有良好的耐寒性、優(yōu)良的氣密性、防水性、電絕緣性和絕熱性能。天然橡膠的缺點(diǎn)是耐油性差，耐臭氧老化性和耐熱氧老化性差。緒論 天然橡膠是用途最廣泛的一種通用橡膠。大量用于制造各類輪胎，各種工業(yè)橡膠制品，如膠管、膠帶和工業(yè)用橡膠雜品等。此外，天然橡膠還廣泛用于日常生活用品，如膠鞋、雨衣等，以及醫(yī)療衛(wèi)生制品。緒論

36、應(yīng) 用 丁苯橡膠（SBR） 丁苯橡膠是最早工業(yè)化的合成橡膠，是目前合成橡膠中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣，而且品種較多的通用橡膠。其分子結(jié)構(gòu)式為：緒論 主要品種有丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50，其中數(shù)字表示苯乙烯在單體總量中的質(zhì)量百分比。數(shù)值越大，苯乙烯含量越大，橡膠的硬度和耐磨性越高，而彈性、耐寒性越差。例如丁苯-10橡膠能耐低溫，用于耐寒橡膠制品；丁苯-50橡膠多用來生產(chǎn)硬質(zhì)橡膠工業(yè)制品、輕質(zhì)海綿制品、登山鞋等。緒論 丁苯橡膠的耐磨性、耐熱性、耐油性和耐老化性均比天然橡膠好，但彈性、耐寒性、耐撕裂性和粘結(jié)性能均較天然橡膠差。丁苯橡膠成本低廉，其性能不足之處可以通過與天然橡膠并用或調(diào)整配方得到改善。因此至今仍是用量最大的通用合成橡膠。可以部分或全部代替天然橡膠，用于制造各種輪胎及其它工業(yè)橡膠制品，如膠帶、膠管、膠鞋等。緒論 順丁橡膠（BR） 順丁橡膠是順式聚丁二烯橡膠的簡稱，分子結(jié)構(gòu)式如下：緒論 順丁橡膠的彈性、耐寒性及耐疲勞性均優(yōu)于天然橡膠。又由于順丁橡膠結(jié)構(gòu)規(guī)整，有一定的結(jié)晶度，所以其橡膠表面有足夠的硬度，具有較好的耐磨性，是制造輪胎的優(yōu)良材料。它主要的缺點(diǎn)是加工性能差、抗撕裂性差。主要用于制造輪胎，也可制作膠帶、彈簧、減震器、耐熱膠管、電絕緣制品、鞋底等。緒論 氯丁橡膠（CR） 氯丁橡膠是由氯丁二烯縮聚