化工材料學基礎(chǔ)之有機高分子材料

1化工材料學基礎(chǔ)第4講IntroductiontoMaterialsforChemicalEngineering2傳統(tǒng)陶瓷現(xiàn)代陶瓷陶瓷(狹義)玻璃膠凝材料耐火材料結(jié)構(gòu)陶瓷（工程陶瓷）功能陶瓷導電陶瓷介電陶瓷壓電陶瓷熱電陶瓷電光陶瓷磁性陶瓷氧化物陶瓷非氧化物陶瓷無機非金屬材料日用陶瓷普通工業(yè)陶瓷3第四章有機高分子材料4有機高分子天然高分子：淀粉、纖維素和蛋白質(zhì)、天然橡膠等

合成高分子：合成纖維、合成樹脂、合成橡膠等5合成有機高分子材料改變了我們的生活

高分子作為結(jié)構(gòu)材料具有質(zhì)輕、不腐、不蝕、色彩絢麗等優(yōu)點，廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療器械、家用器具、文化體育、娛樂用品，兒童玩具等，大大豐富和美化了人們的生活。一座年產(chǎn)8萬噸的合成橡膠廠相當于145萬畝橡膠園的年產(chǎn)量一座年產(chǎn)萬噸的合成纖維廠相當于30萬畝棉田或250萬頭綿羊的棉毛產(chǎn)量耐高溫、耐腐蝕的塑料王－特氟隆

塑料

合成纖維

合成橡膠視頻6第一節(jié)概述第二節(jié)通用高分子材料第三節(jié)功能高分子材料塑料橡膠纖維一、高分子化合物的組成二、高分子化合物的分類及命名三、高分子化合物的結(jié)構(gòu)四、高分子材料的合成五、高分子材料的性能六、高分子材料的化學反應一、光功能高分子材料二、電功能高分子材料三、化學功能高分子材料四、高分子分離膜材料五、醫(yī)用高分子材料講授內(nèi)容有機高分子材料7第一節(jié)概述

高分子材料：以高分子化合物為主并加入多種添加劑所形成的材料

天然高分子化合物：松香、纖維素、蛋白質(zhì)、天然橡膠等人工合成高分子化合物：各種塑料、合成橡膠、合成纖維等8高分子化合物與高分子材料的特性相對分子質(zhì)量大，一般在1萬以上鏈的長短參差不齊，是多分子的混合物－多分散性幾乎無揮發(fā)性，僅以固態(tài)或液態(tài)存在，無氣態(tài)。固態(tài)可以兼具晶態(tài)和非晶態(tài)有線型、支鏈型和體型三種分子結(jié)構(gòu)。線型高聚物可溶于溶劑、受熱會熔化，具有熱塑性、柔順性和彈性。體型高聚物具有熱固性高分子材料具有密度小、比強度高、耐腐蝕、電絕緣性好、易加工成型等優(yōu)點。不耐高溫、易老化是其主要缺點9一、高分子化合物的組成

高分子(聚合物，polymer):

低分子化合物＋共價鍵→高分子化合物分子鏈:

由一種或幾種簡單的低分子化合物通過共價鍵重復連接而成的鏈單體(monomer)：用于聚合形成大分子鏈的低分子化合物鏈節(jié)：大分子鏈中重復的結(jié)構(gòu)單元聚合度：鏈節(jié)的重復次數(shù)即鏈節(jié)數(shù)10～～

CH2━CH━CH2━CH━CH2━CH～～│││

ClClCl聚氯乙烯其中氯乙烯為單體，－CH2－CHCl－為鏈節(jié)，n為聚合度高分子的分子量（M）是鏈節(jié)分子量（M0）與聚合度n的乘積：M＝M0×n

11二、高分子化化合物的分類類及命名按聚合物反應應類型加聚物縮聚物按性能和用途途塑料橡膠纖維涂料粘合劑功能高分子按聚合物的熱熱行為熱塑性聚合物物熱固性聚合物物碳鏈聚合物雜鏈聚合物元素有機聚合合物按聚合物主鏈鏈上的化學組組成高分子化合物物的分類12（1）塑料：以樹脂為主要要成分，在一一定溫度和壓壓力下可塑造造成一定形狀狀，并在常溫下能保保持既定形狀狀的高分子材材料（2）橡膠：具有可逆形變變的高彈性高高分子材料（3）纖維：天然或人工合合成的細絲狀狀高分子材料料1）按性能和和用途分類132）按聚合物反應應類型分類加聚物：單體經(jīng)加聚反應合成的高聚物物縮聚物：單體經(jīng)縮聚反應合成的高聚物物143）按聚合物的熱熱行為分類（1）熱塑性聚合物物：加熱后軟化化，冷卻后又又硬化成型，，隨溫度變化化可反復加工工?？稍偕垡蚁?、聚丙丙烯、聚氯乙乙烯、聚苯乙乙烯和滌綸樹樹脂等（2）熱固性聚合物物：受熱發(fā)生化化學變化而固固化成型，成成型后再受熱熱也不會軟化化。不可再生酚醛樹脂、環(huán)環(huán)氧樹脂、氨氨基樹脂、不不飽和聚酯、、聚氨酯、硫硫化橡膠等154）按聚合物主鏈鏈上的化學組組成分類1）碳鏈聚合物：：-C-C-C-C-C-聚氯乙烯、聚聚乙烯、聚丙丙烯、聚苯乙乙烯2）雜鏈聚合物：：-C-C-O-C-C-聚酯、聚酰胺胺、聚砜3）元素有機聚合合物：-O-Si-O-Si-O-聚硅氧烷16高分子化合物物的命名以單體來命名名：丙烯腈－丁二二烯－苯乙烯烯共聚物：AcrylonitrileButadieneStyrene(ABS)聚乙烯：Polyethylene(PE）聚氯乙烯：PolyvinylChloride(PVC)聚苯乙烯：Polystyrene(PS)聚丙烯：Polypropylene(PP)聚丙烯腈：Polyacrylonitrile(PAN)環(huán)氧樹脂：Epoxy(EP)以聚合物結(jié)構(gòu)構(gòu)特征命名：：聚酰胺：Polyamide(PA)，聚酯，聚碳碳酸酯等商品名：尼龍（代表聚聚酰胺類化合合物：尼龍66，尼龍610）滌綸、錦綸、、腈綸等（““綸”是合合成纖維的商商品名后綴））17三、高分子化化合物的結(jié)構(gòu)構(gòu)分子內(nèi)結(jié)構(gòu)(高分子子鏈結(jié)結(jié)構(gòu))分子間間結(jié)構(gòu)構(gòu)(聚集態(tài)態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu))181．高高分子子的鏈鏈結(jié)構(gòu)構(gòu)1）高分分子鏈鏈的組組成ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA的金屬屬C，B，Si，N，P，O，S等非金金屬元元素密度小小高分子子鏈內(nèi)內(nèi)組成成元素素不同同，則則性能能不同同192）高分子子鏈的的形態(tài)態(tài)(c)體型分分子鏈鏈：典型型熱固性性材料料的結(jié)構(gòu)構(gòu)，也也稱為為網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)(a)線型分分子鏈鏈：典型型熱塑性性材料料的結(jié)構(gòu)構(gòu)(b)支鏈型型分子子鏈：性能能和加加工都都接近近于線線型分分子鏈鏈高聚聚物20線型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)

舉

例結(jié)構(gòu)特點性質(zhì)

特

點溶解性熱塑性熱固性力學性質(zhì)電絕緣性線型結(jié)結(jié)構(gòu)、、體型型結(jié)構(gòu)構(gòu)高分分子材材料比比較合成纖纖維、、塑料料(如聚乙乙烯)酚醛樹樹脂(電木)塑料可溶，但溶溶解速速度比比小分分子化化合物物慢，，最后后形成高高分子子溶液液不易溶溶解，長期期浸泡泡在溶溶劑中中只能能發(fā)生生溶脹脹具有良良好熱塑性性，受熱熱軟化化成液液體，，冷卻卻后又又變固固體具有熱固性性，加熱熱成型型后受受熱不不能熔熔化彈性、、塑性性好，，硬度度低硬硬度高高、彈彈性和和塑性性低一般不不易導導電，，通常常是電電絕緣緣材料料以共價價鍵結(jié)結(jié)合成成高分分子鏈鏈，鏈與鏈鏈之間間以分子間間作用用力相結(jié)合合以共價價鍵結(jié)結(jié)合成成高分分子鏈鏈，鏈與鏈鏈之間間以共價鍵鍵產(chǎn)生交交聯(lián)而而成網(wǎng)網(wǎng)狀結(jié)結(jié)構(gòu)高分子子材料料212．高分子子的聚聚集態(tài)態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)是指高高聚物物內(nèi)部部分子子鏈之之間的的幾何何排列列和堆堆砌結(jié)結(jié)構(gòu)，也稱稱超分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)依分子子在空空間排排列的的規(guī)整整性可可將高高聚物物分為為結(jié)晶型型、部部分結(jié)結(jié)晶型型和無定形形（非非晶態(tài)態(tài)）等三類類22高分子子的聚聚集態(tài)態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)的形成成機制制高分子鏈之之間相互作作用的結(jié)果果，主要是是分子間作用用力高分子鏈是是由許多原原子以共價價鍵連接而而成，這種種共價鍵力力稱為主價力；而高分子子鏈之間的的范德華力力和氫鍵力力為次價力雖然相鄰兩兩個高分子子鏈間每對對鏈節(jié)所產(chǎn)產(chǎn)生的次價價力很小，，只為主價價力的1/10－1/100，但大量鏈鏈節(jié)間的次價力之和和卻比主價價力大很多多分子間作用用力（次價價力）對聚聚合物的物物理性能和和聚集狀態(tài)態(tài)有很大影影響231）玻璃化溫度度Tg高聚物從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化為高彈態(tài)的溫度2）粘流化溫度度Tf高聚物從高彈態(tài)轉(zhuǎn)化為粘流態(tài)的溫度3.高分子子的力學狀狀態(tài)Tx-脆化溫度；；Td-分解溫度241）玻璃態(tài)當T<Tg時，由于溫溫度低，鏈鏈段的熱運運動不足以以克服主鏈鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)位位壘，因此此，鏈段的的運動處于于“凍結(jié)”狀態(tài)只有側(cè)基、、鏈節(jié)、鍵鍵長、鍵角角等的局部部運動在力學行為為上表現(xiàn)為為模量高和和形變小，，質(zhì)硬而脆脆此狀態(tài)的高高聚物可作結(jié)構(gòu)材材料使用252）高彈態(tài)在Tg<T<Tf時，高聚物物分子的動動能較大，，可允許小小鏈段作為為內(nèi)旋轉(zhuǎn)，，而分子鏈鏈間還不能能移動當施加外力力時，高聚聚物會產(chǎn)生生緩慢的形形變，去除除外力后高高聚物又會會緩慢地恢恢復原狀此時分子鏈鏈呈卷曲狀狀，為聚合合物獨有的的狀態(tài)，在在外力作用用下，卷曲曲鏈沿外力力方向逐漸漸舒展拉直直，產(chǎn)生很很大彈性變變形，其宏宏觀彈性變變形量可達達100％－1000％外力去除后后分子鏈又又逐漸回縮縮到原來的的卷曲狀態(tài)態(tài)，彈性變變形消失263）粘流態(tài)當T>Tf時，分子動動能足以使使鏈段和整整個分子鏈鏈都運動起起來，聚合合物成為流流動的粘稠稠液體，這這種狀態(tài)稱稱為粘流態(tài)Tf是能使整個個分子鏈發(fā)發(fā)生運動的的最低溫度度粘流態(tài)高聚聚物在外力力作用下，，大分子鏈鏈之間發(fā)生生相對滑動動而產(chǎn)生不不可逆永久久變形，該該形變稱為為粘性流動動形變在粘流態(tài)，，高聚物可可通過噴涂涂，吹塑等等加工方法法加工各種種產(chǎn)品27在室溫處于于粘流態(tài)的的高聚物稱稱為流動性樹脂脂處于高彈態(tài)態(tài)的稱為橡膠處于玻璃態(tài)態(tài)的稱為塑料作為橡膠使使用的高聚聚物，Tg越低越好作為塑料使使用的高聚聚物，Tg越高越好通過過改改變變高高聚聚物物分分子子鏈鏈的的組組成成、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)和和分分子子量量的的大大小小，，而而獲獲得得具具有有不不同同Tg的高高聚聚物物，，以以滿滿足足不不同同使使用用性性能能要要求求分子子柔柔順順性性越越好好，，Tg越低低；；分分子子量量越越大大，，分分子子鍵鍵結(jié)結(jié)合合力力越越大大，，Tg越高高28四、、高高分分子子材材料料的的合合成成合成成、、聚聚合合、、配配合合、、成成形形加加工工29聚合合反反應應器器的的分分類類按形形狀狀不不同同，，分分為為聚合合塔塔、聚合合釜釜和聚合合管管三大大類類按操操作作壓壓力力不不同同，，分分為為常壓壓式式聚聚合合器器和加壓壓式式聚聚合合器器按操操作作方方法法不不同同，，分分為為連續(xù)續(xù)式式和間歇歇式式兩種種30聚合合反反應應的的分分類類根據(jù)據(jù)聚聚合合物物和和單單體體元素素組組成成和和結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的變變化化：：加成成聚聚合合反反應應(簡簡稱稱加聚聚反反應應)縮合合聚聚合合反反應應(簡簡稱稱縮聚聚反反應應)按照照反應應機機理理：連鎖鎖聚聚合合反反應應逐步步聚聚合合反反應應311．．加聚聚反反應應一種種或或幾幾種種不不飽飽和和或或環(huán)環(huán)狀狀單單體體，，聚聚合合成成高高聚聚物物而而不不析析出出低低分分子子副副產(chǎn)產(chǎn)物物的的過過程程一般般包包括括鏈引引發(fā)發(fā)、鏈增增長長、鏈終終止止等基基元元反反應應均聚聚反反應應：：一種種單單體體通通過過加加聚聚反反應應生生成成高高聚聚物物的的反反應應共聚聚反反應應：：而兩兩種種或或兩兩種種以以上上單單體體通通過過加加聚聚反反應應生生成成高高聚聚物物的的反反應應323334加聚聚型型聚聚合合物物的的制制備備方方法法80％％的的高高分分子子材材料料由由加加聚聚反反應應得得到到加聚聚型型聚聚合合物物絕絕大大多多數(shù)數(shù)屬屬于于熱熱塑塑性性聚聚合合物物制備備方方法法主主要要有有乳液液聚聚合合、本體體聚聚合合、懸浮浮聚聚合合和溶液液聚聚合合352．．縮聚聚反反應應由一一種種或或幾幾種種含含有有兩兩個個以以上上官官能能團團的的單單體體化化合合成成為為聚聚合合物物，，同同時時析析出出低低分分子子副副產(chǎn)產(chǎn)物物的的過過程程例：聚碳酸酸酯（（PC）的制備備36縮聚反反應的的方法法熔融縮縮聚溶液縮縮聚界面縮縮聚固相縮縮聚37加聚反反應的的特點點1)反反應一一旦開開始，，就進進行得得很快快，直直到形形成最最后產(chǎn)產(chǎn)物為為止，，中間間不能能停在在某一一階段段上，，也得得不到到中間間產(chǎn)物物2)鏈鏈節(jié)的的化學學結(jié)構(gòu)構(gòu)與單單體的的化學學結(jié)構(gòu)構(gòu)相同同3)沒沒有小小分子子副產(chǎn)產(chǎn)物生生成4)絕絕大多多數(shù)為為不可可逆反反應和和連鎖鎖反應應5)反反應時時間增增加，，轉(zhuǎn)化化率增增大，，產(chǎn)物物的分分子量量不變變縮聚反反應的的特點點1)由由若干干個聚聚合反反應構(gòu)構(gòu)成，，逐步步進行行，反反應可可以停停在某某一階階段上上，可可得到到中間間產(chǎn)物物2)縮縮聚產(chǎn)產(chǎn)物鏈鏈節(jié)的的化學學結(jié)構(gòu)構(gòu)與單單體的的不完完全相相同3)在在縮聚聚過程程中有有小分分子副副產(chǎn)物物析出出4)大大多數(shù)數(shù)為可可逆反反應和和逐步步反應應5)分分子量量隨反反應時時間而而逐漸漸增大大，但但單體體的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率率卻幾幾乎與與時間間無關(guān)關(guān)38按反應應機理理分類類連鎖聚聚合反反應逐步聚聚合反反應實驗室室制備備聚合合物裝裝置391．連鎖聚聚合反反應以連鎖鎖反應應歷程程進行行的聚聚合反反應，其特特征是是整個個反應應過程程可劃劃分成成相繼繼的幾幾步基基元反反應，，如鏈鏈引發(fā)發(fā)、鏈鏈增長長、鏈鏈終止止等聚合物物大分分子的的形成成幾乎乎是瞬瞬時的的，體體系中中始終終由單單體和和聚合合物大大分子子兩部部分組組成，，聚合合物分分子量量幾乎乎與反反應時時間無無關(guān)，，轉(zhuǎn)化化率則則隨反反應時時間的的延長長而增增加聚合需需要活活性中中心，，根據(jù)據(jù)連鎖鎖聚合合反應應中活活性中中心的的不同同，可可分為為自由基基聚合合反應應、陰離子子聚合合反應應及陽離子子聚合合反應應等烯類單單體的的加聚反反應一般為為連鎖聚聚合反反應402．逐步聚聚合反反應單體按按逐步步歷程程形成成高分分子的的反應應，其特特征是是在低低分子子單體體轉(zhuǎn)變變成高高分子子的過過程中中，反反應是是逐步步進行行的反應早早期，，大部部分單單體很很快生生成二二聚體體、三三聚體體等低低聚物物，這這些低低聚物物再繼繼續(xù)反反應，，分子子量不不斷增增大隨反應時間間的延長，，分子量增增大，而轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率在反反應前期就就達到很高高的值大多數(shù)縮聚反應為逐步聚合反反應41五、高分子子材料的性性能1．高分子材材料的力學性能低強度高彈性和低低彈性模量量粘彈性高耐磨性421）低強度高聚物的抗抗拉強度平平均為100MN/m2左右，是理理論強度的的1/200，這是由于于高聚物中中分子鏈排排列不規(guī)則則，內(nèi)部含含有大量雜雜質(zhì)、空穴穴和微裂紋紋，高分子子材料的抗抗拉強度比比金屬材料料低得多，，但比強度度較高當聚合度低低于30時，基本上上沒有強度度；當聚合合度大于400左右時，強強度基本不不再隨聚合合度的增加加而上升43機械性能也也與分子間間作用力等等有關(guān)，分分子間作用用力大，分分子中極性性基團多，，結(jié)晶度高高，交聯(lián)程程度大，高高聚物的機機械性能好好。例如強強度：天然橡膠（（Mr=20萬）>丁苯橡膠（（Mr=4~5萬）高結(jié)晶度聚聚乙烯>低結(jié)晶度聚聚乙烯相對分子質(zhì)質(zhì)量提高，，有利于提提高高聚物物的機械性性能，但過過高的相對對分子質(zhì)量量，導致高高聚物熔融融時的粘度度增大，不不利于材料料的加工1）低強度442）高彈性和低低彈性模量量橡膠為典型型高彈性材材料，彈性性變形率為為l00％－1000％，彈性模量為為10－l00MN/m2，約為金屬彈彈性模量的的千分之一一塑料因其使使用狀態(tài)為為玻璃態(tài)，，故無高彈彈性，但其其彈性模量量也遠比金金屬低，約約為金屬彈彈性模量的的十分之一一453）粘彈性高聚物在外外力作用下下同時發(fā)生生高彈性變變形和粘性性流動，其其變形與時時間有關(guān)，，這一性質(zhì)質(zhì)稱為粘彈性464）高耐磨性高聚物的硬硬度比金屬屬低，但耐耐磨性卻優(yōu)優(yōu)于金屬塑料：摩擦系數(shù)數(shù)小，具有有自潤滑性性能橡膠：摩擦系數(shù)數(shù)大，適合合制造要求求較大摩擦擦系數(shù)的耐耐磨零件472．高分子子材料的其其他性能特特點高絕緣性：以共價鍵結(jié)結(jié)合，內(nèi)部部無離子和和自由電子子，故導電電能力極低低，介電損損耗低低耐熱性：由于高分子子鏈受熱時時易發(fā)生鏈鏈段運動或或整個分子子鏈移動，，導致材料料軟化或熔熔化，使性性能變壞，，故耐熱性性差低導熱性：內(nèi)部無自由由電子，且且分子鏈相相互纏繞在在一起，受受熱時不易易運動，故故導熱性差差，約為金金屬材料導導熱性的百百分之一到到千分之一一高膨脹性：線膨脹系數(shù)數(shù)大，為金金屬材料的的3－10倍，加熱熱時產(chǎn)生明明顯的體積積和尺寸的的變化高化學穩(wěn)定定性：在酸、堿等等溶液中有有優(yōu)異的耐耐腐蝕性能能。這是因因高分子材材料中無自自由電子，，因此使高高分子不受受電化學腐腐蝕而遭受受破壞，只只有露在外外面的基團團才比較容容易與試劑劑起反應48六、高分子子材料的化化學反應聚合度變大大的化學轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變：交聯(lián)、接枝枝、嵌段、、擴鏈等聚合度變小小的化學反反應：裂解491．高分子的交交聯(lián)反應將高分子從從線型結(jié)構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w體型結(jié)構(gòu)的反應，使力學性性能提高，，化學穩(wěn)定定性增加1）官能團的交交聯(lián)：這類反應可可以發(fā)生在在高分子鏈鏈的側(cè)基官官能團之間間，也可以以發(fā)生在高高分子鏈側(cè)側(cè)基官能團團與小分子子官能團之之間2）輻射交聯(lián)：有些聚合物物沒有可參參加反應的的官能團，，可通過輻輻射線照射射的方法，，在輻射線線照射下產(chǎn)產(chǎn)生游離基基，使高分分子交聯(lián)，，由線型結(jié)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闉轶w型結(jié)構(gòu)構(gòu)502．高分子的裂裂解反應高分子鏈在在各種外界界因素作用用下，發(fā)生生鏈的斷裂裂使分子量量下降的反反應常見的有氧氧化裂解、、熱裂解、、機械裂解解和光裂解解等當裂解產(chǎn)物物是聚合物物單體時，，為主鏈斷斷裂的極端端情況，稱稱為解聚513．高分子材料料的老化高分子材料料在長期使使用過程中中，由于受受到氧、熱熱、紫外光光、機械力力、水蒸汽汽以及微生生物等因素素的作用，，逐漸失去去彈件，出出現(xiàn)龜裂、、變硬變脆脆或發(fā)粘軟軟化、失去去光澤或變變色、物理理或機械性性能變差等等現(xiàn)象高分子的交聯(lián)和裂解是引起老化化的主要原原因當老化以高高分子的交交聯(lián)為主時時，表現(xiàn)為為失去彈性性，變硬變變脆，出現(xiàn)現(xiàn)龜裂等；；當以高分分子裂解為為主時。表表現(xiàn)為失去去剛性、變變軟發(fā)粘、、出現(xiàn)蠕變變等52第二節(jié)通通用高高分子材材料塑料纖維維橡膠53一、塑料料以樹脂為為主要成成分，在在一定溫溫度和壓壓力下可可塑造成成一定形形狀，并并在常溫下下能保持持既定形形狀的高高分子材材料常溫為玻璃態(tài)，，可以采用用各種成成型加工工方法541．塑料的組組成填料，增增塑劑，，固化劑劑，穩(wěn)定定劑，潤潤滑劑，，著色劑劑，發(fā)泡泡劑，防防老化劑劑，抗靜靜電劑，，阻燃劑劑樹脂＋＋添添加加劑PE，PP，PS，PMMA，PC等551）樹脂脂半固態(tài)或或固態(tài)的的無定形形有機物物質(zhì)。一般是是高分子子物質(zhì)，，透明或或半透明明，無固固定熔點點，在應應力作用用下有流流動趨向向，不導導電，受受熱變軟軟，并逐逐漸熔化化，熔化化時發(fā)粘粘。大多多數(shù)不溶溶于水，，可溶于于有機溶溶劑如乙乙醇和乙乙醚等樹脂是塑塑料的主要成分分，它聯(lián)系系或膠粘粘著塑料料中的其其他組成成部分，，并使其其具有成成型性能能，對塑塑料的性性能起著著決定性的的影響56填料：彌補樹脂脂某些性性能的不不足，改改善某些些性能，，擴大塑塑料應用用范圍，，降低塑塑料的成成本而加加入的一一些物質(zhì)質(zhì)。填料料在塑料料中占有有較大比比重，其其用量可可達20％－50％增塑劑：用來提高高樹脂的的可塑性性與柔軟軟性的物物質(zhì)。主主要使用用熔點低低的低分分子化合合物，它它能使大大分子鏈鏈間距增增加，降降低分子子間作用用力，增增大大分分子鏈的的柔順性性固化劑：能使熱固固性樹脂脂受熱時時產(chǎn)生交交聯(lián)作用用，由受受熱可塑塑的線型型結(jié)構(gòu)變變成體型型結(jié)構(gòu)的的熱穩(wěn)定定塑料的的物質(zhì)穩(wěn)定劑：提高樹脂脂在受熱熱和光作作用時的的穩(wěn)定性性，防止止過早老老化，延延長使用用壽命而而加入的的物質(zhì)潤滑劑：為防止塑塑料在成成型過程程中粘連連在模具具或其他他設(shè)備上上而加入入的物質(zhì)質(zhì)，同時時使塑料料制品表表面光亮亮美觀著色劑：為使塑料料制品具具有美觀觀的顏色色及適合合使用上上的要求求而加入入的物質(zhì)質(zhì)發(fā)泡劑、防老化劑劑、抗靜電劑劑、阻燃劑等2）添加劑572．塑料的分分類1）按熱熱性能分分類熱塑性塑塑料：加熱后能能軟化或或熔化，，冷卻后后硬化定定型，這這個過程程可反復復進行。。如聚乙乙烯、聚聚丙烯、、ABS塑料等熱固性塑塑料：經(jīng)加工成成型后，，不能用用加熱的的方法使使它軟化化，形狀狀一經(jīng)固固定不再再改變，，若加熱熱則分解解。如環(huán)環(huán)氧樹脂脂等582）按使用性性能分類類工程塑料料：可以代替替金屬材材料用作作工程材材料或結(jié)結(jié)構(gòu)材料料的一類類塑料。。力學性性能較高高，耐熱熱、耐腐腐蝕性也也比較好好，有良良好的尺尺寸穩(wěn)定定性，如如ABS、尼龍、聚聚甲醛等等通用塑料料：通常指產(chǎn)量大大、成本低、、通用性強的的塑料，如聚聚氯乙烯、聚聚乙烯等特種塑料：具有某些特特殊性能，如如耐高溫、耐耐腐蝕等，如如聚四氟乙烯烯，聚三氟氯氯乙烯，有機機硅樹脂，環(huán)環(huán)氧樹脂等593．塑料的性能重量輕比強度高化學穩(wěn)定性好好電絕緣性好耐磨、減摩和和自潤滑性絕熱性好604．塑料制品的成成型與加工塑料制品的成成型：注射成型壓制成型澆鑄成型擠出成型吹塑成型真空成型塑料的加工：：機械加工塑料的連接塑料的表面處處理61二、橡膠具有可逆形變變的高彈性高高分子材料分子量：幾十萬～～一百萬與塑料的區(qū)別別：在很寬的溫溫度范圍內(nèi)(-50－150℃)處于高彈態(tài)，，具有顯著的的高彈性特點：具有良好的的柔順性、易易變性、復原原性和積儲能能量的能力，，高溫時發(fā)粘粘，低溫時變變脆，易為溶溶劑溶解621．橡膠的組成生膠＋＋橡橡膠配合合劑硫化劑、硫化化促進劑、防防老劑、軟化化劑、填充劑劑、發(fā)泡劑及及染色劑等丁苯橡膠，順順丁，氯丁，，丁腈631）生膠橡膠制品的主主要組分對其它配合劑劑來說起著粘粘結(jié)劑的作用用642）橡膠配合劑硫化劑：使橡膠分子子產(chǎn)生交聯(lián)成成為三維網(wǎng)狀狀結(jié)構(gòu)。硫磺磺、有機含硫硫化合物、過過氧化物等硫化促進劑：促進生膠與與硫化劑的反反應，縮短硫硫化時間，減減少硫化劑的的用量。氧化化鋅、氧化鎂鎂以及有機硫硫化促進劑等等增塑劑：增加橡膠的的塑性，改善善粘附力，降降低橡膠的硬硬度，提高耐耐寒性。硬脂酸、凡士士林及一些油油類等。防老劑：延緩橡膠老化化，從而延長長其使用壽命命的作用。石石臘、密臘等等。補強劑：改善硫化橡膠膠的抗拉強度度、硬度、耐耐磨性、彈性性等性能。炭炭黑、陶土等等。填充劑：增加橡膠的強強度，增加容容積，降低成成本。炭黑、、白陶土、氧氧化鋅、滑石石粉、硫酸鋇鋇等。發(fā)泡劑：用于制造海海綿橡膠及空空心橡膠制品品，其作用是是加熱后產(chǎn)生生氣體，使制制品呈多孔和和空心。碳酸酸氫鈉等。著色劑：使橡膠制品具具有各種顏色色，而兼有耐耐光、防老、、補強與增容容等作用。鋅鋅白、鋇白、、炭黑、鐵紅紅、鉻黃和鉻鉻綠等。652．橡膠的種類1）天然橡膠膠橡樹上流出的的膠乳，經(jīng)過過凝固、干燥燥、加壓等工工序制成生膠膠，橡膠含量量在90％以上。是以以異戊二烯為主要成分的的不飽和狀態(tài)態(tài)的天然高分分子化合物天然橡膠有較較好的彈性，，機械性能和和耐堿性，還還具有良好的的電絕緣性，，但不耐濃強強酸，耐油差差，耐臭氧老老化性差，不不耐高溫廣泛用于制造造輪胎等橡膠膠工業(yè)。662）合成橡膠（人人造橡膠）67三、纖維天然或人工合合成的細絲狀狀高分子材料料68纖維的分類天然纖維化學纖維人造纖維（天然纖維經(jīng)經(jīng)人工改造））粘膠纖維硝化纖維醋酸纖維合成纖維（石油、天燃燃氣為原料））滌綸錦綸腈綸維綸丙綸氯綸纖維69主要的合成纖纖維品種70第三節(jié)功功能高分子子材料是指除了具具有一定的的力學性能能之外，還還具有特定定功能(如導電性、、光敏性、、化學性等等)的高分子材材料。71一、光功能能高分子材材料能夠?qū)饽苣苓M行傳輸輸、吸收、、儲存、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換的高分分子材料。。感光性高分分子材料光致變色高高分子材料料塑料光導纖纖維721．感光性高分分子材料1）定義：在光的作用用下能迅速速發(fā)生光化化學反應，，引起物理理和化學變變化的高分分子體系2）感光體系組組成：預聚物：環(huán)氧丙烯烯酸酯，聚聚氨酯丙烯烯酸酯，聚聚酯丙烯酸酯，聚醚醚丙烯酸酯酯，環(huán)氧氧低聚物等等。活性單體：丙烯酸酯酯類單體，，乙烯基醚醚類單體，，環(huán)氧化合物光引發(fā)劑：安息香醚醚類化合物物。73光固化涂料料與粘合劑劑的優(yōu)點：：固化速度快快，只需幾幾秒，利于于流水作業(yè)業(yè)室溫可以固固化，無需需加熱無溶劑，屬屬于環(huán)境友友好材料耗能低3）感光高分子子的功能：：(1)光固化功能能（光聚合合功能）：在光照下下，光引發(fā)發(fā)劑分解產(chǎn)產(chǎn)生自由基基（或離子子）發(fā)生連連鎖聚合，，從液態(tài)變變?yōu)楣虘B(tài)組組成物的功功能。這個個功能主要要用于涂料料和粘合劑劑體系74光固化涂料料：MP3及手機外殼殼（亮光，，亞光）光固化粘合合劑：用于工藝品品，氧氣面面罩的粘結(jié)結(jié)，牙科材材料75(2)光光成像功能能：SBQ絲網(wǎng)印刷膠膠圖案SBQ（苯乙烯吡吡啶季銨鹽鹽）單組份份感光膠要求指標：：解像力，，分辨率，，固化速度度，影像的的牢度視頻762．光致變色高高分子材料料定義：光的作用用下，化學學結(jié)構(gòu)會發(fā)發(fā)生某種可可逆性變化化，因而對對可見光的的吸收波長長也發(fā)生變變化，從外外觀上看相相應地產(chǎn)生生顏色變化化制備：把小分子光光致變色物物質(zhì)與聚合合物共混，，使共混后后的聚合物物具有光致致變色功能能通過共聚或或者接枝反反應以共價價健將光致致變色結(jié)構(gòu)構(gòu)單元連接接在聚合物物的主鏈或或者側(cè)鏈上上77光致變色高高分子材料料的應用(1)光的控制和和調(diào)變：用這種材材料制成的的光色玻璃璃可以自動動控制建筑筑物及汽車車內(nèi)的光線線。做成的的防護眼鏡鏡可以防止止原子彈爆爆炸產(chǎn)生的的射線和強強激光對人人眼的損害害，還可以以做濾光片片、軍用機機械的偽裝裝等。(2)信號顯示系系統(tǒng)：可以用作作宇航指揮揮控制的動動態(tài)顯示屏屏、計算機機末端輸出出的大屏幕幕顯示等。。(3)信息貯存元元件：光致變色色材料的顯顯色和消色色的循環(huán)變變換可用來來建立信息息貯存元件件。預計未未來的高信信息容量，，高對比度度和可控信信息貯存時時間的光記記錄介質(zhì)就就是一種光光致變色膜膜材料。(4)感光材料：可應用于于印刷工業(yè)業(yè)方面，如如制版等。。(5)強光的輻射射計量計及及模擬生物物過程。783．塑料光導纖纖維光導纖維：能夠傳導導光波和各各種光信號號的纖維。。組成：基本上由由高度透明明的折射率率較大的芯材和其周圍被被覆著的折折射率較低低的皮層材料兩部分分組成。原理：根據(jù)光線線從光學密密介質(zhì)(高高折射率)射入光學學疏介質(zhì)(低折射率率)時，光光線在界面面向光學密密介質(zhì)內(nèi)反反射的原理理，光在光光纖芯內(nèi)通通過反復反反射而向前前傳輸。用途：利用光纖纖構(gòu)成的光光纜通訊可可以大幅度度提高信息息傳輸容量量，且保密密性好、體體積小、重重量輕、能能節(jié)省大量量有色金屬屬和能源，，故目前發(fā)發(fā)展非常快快。79石英光纖：：由于傳輸損損耗小，在在長距離通通信方面已已實用化。。玻璃光纖：：在醫(yī)療方面面例如胃鏡鏡方面已得得到應用。。但這兩種光光纖不僅價價格高，而而且易斷線線，加工性性能不好，，故在一些些通用領(lǐng)域域內(nèi)進展不不大。塑料光纖：：由于具有便便宜、輕便便等特點，，故在短距距離通信、、傳感器以以及顯示方方面己實用用化，且發(fā)發(fā)展較快。。光導纖維的的分類80二、電功能能高分子材材料導電高分子子材料超導高分子子材料光電導高分分子壓電高分子子聲電高分子子熱電高分子子811．導電高分子子材料是指電導率率在半導體體和導體范范圍內(nèi)的高高分子材料料。結(jié)構(gòu)型導電電高分子：：分子結(jié)構(gòu)本本身能提供供載流子從從而顯示“固有”導電性的高高分子材料料。復合型導電電高分子：：以絕緣聚合合物作基體體，與導電電性物質(zhì)(如炭黑、、金屬粉等等)通過復復合而制得得的材料，，導電性是是靠混合在在其中的導導電性物質(zhì)質(zhì)提供。優(yōu)點：具有半導導體及導體體雙重特性性，可低溫溫加工、可可大面積化化、具有塑料的的拉伸性、、彈性和柔柔韌性等，所以制制作成本低低，組件特特性優(yōu)越，，對未來電電子及信息息工業(yè)將產(chǎn)產(chǎn)生巨大影影響。缺點點：綜綜合合電電學學性性能能與與銅銅相相比比還還有有差差距距，，理理論論上上還還沿沿用用無無機機半半導導體體理理論論和和摻摻雜雜概概念念；；導導電電聚聚合合物物的的自自構(gòu)構(gòu)筑筑、、自自組組裝裝分分子子器器件件的的研研究究也也存存在在很很多多問問題題；；加加工工性性能能和和力力學學性性能能以以及及穩(wěn)穩(wěn)定定性性上上也也需需要要改改進進。。82導電電高高分分子子材材料料的的應應用用A．．導電電材材料料：制制造造長長距距離離輸輸電電導導線線，，這這是是因因為為它它具具有有體體積積小小、、重重量量輕輕的的特特點點。。缺點點：電電導導率率相相對對較較低低、、化化學學穩(wěn)穩(wěn)定定性性較較差差、、難難于于加加工工B．．電極極材材料料C．．電磁磁波波屏屏蔽蔽和和防防靜靜電電材材料料D．．電顯顯示示材材料料視頻832．．光電電導導高高分分子子材材料料光電電導導：光光激激發(fā)發(fā)時時電電子子載載流流子子數(shù)數(shù)目目比比熱熱平平衡衡狀狀態(tài)態(tài)時時多多的的現(xiàn)現(xiàn)象象光電電流流：：由于于光光激激發(fā)發(fā)而而產(chǎn)產(chǎn)生生的的電電流流光電電導導高高分分子子：：在光光照照射射下下導導電電性性增增加加的的高高分分子子絕絕緣緣體體或或半半導導體體光電電導導材材料料：：光電電流流對對暗暗電電流流比比值值很很大大的的材材料料其光光生生載載流流子子量量子子效效率率高高、、壽壽命命長長、、載載流流子子遷遷移移率率大大843．．高分分子子壓壓電電材材料料1960年：：發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)了了人人工工合合成成高高聚聚物物的的壓壓電電性性。。1969年：：發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)極極化化的的聚偏偏二二氟氟乙乙烯烯(PVDF)具有有強強的的壓壓電電性性。。目前前壓壓電電性性較較強強的的高高分分子子材材料料除除了了PVDF及其其共共聚聚物物外外，，還還有有聚氟氟乙乙烯烯(PVF)、聚氯氯乙乙烯烯(PVC)、聚碳碳酸酸酯酯(PC)和尼龍龍－－11等。。高分分子子壓壓電電材材料料柔柔而而韌韌，，可可制制成成大大面面積積的的薄薄膜膜，，便便于于大大規(guī)規(guī)模模集集成成化化，，比比常常規(guī)規(guī)無無機機壓壓電電材材料料及及熱熱電電材材料料(例例如如酒酒石石酸酸鉀鉀鈉鈉、、水水晶晶、、鈦鈦酸酸鋇鋇等等)有有更更為為廣廣泛泛的的應應用用前前景景。。85三、化學學功能高高分子材材料一類具具有化化學反反應功功能的的高分分子材材料，，它是是以高高分子子鏈為為骨架架并連連接具具有化化學活活性的的基團團構(gòu)成成的。。離子交交換樹樹脂、、高分分子催催化劑劑、高高吸水水性樹樹脂、、高分分子絮絮凝劑劑等。。861．離子交交換樹樹脂一類具具有離離子交交換功功能的的高分分子材材料。。在其主主鏈上上帶有有許多多基團團，這這些基基團由由兩種種帶有有相反反電荷荷的離離子組組成：：一種種是以以化學學鍵結(jié)結(jié)合在在主鏈鏈上的的固定離離子另一種種是以以離子子鍵與與固定定離子子相結(jié)結(jié)合的的反離子子。反離離子可可以被被離解解成為為能自自由移移動的的離子子，并并在一一定條條件下下可與與周圍圍的其其他同同類型型離子子進行行交換換。87陽離子子交換換樹脂脂：含有酸酸性基基團的的離子子交換換樹脂脂其陽陽離子子可與與水溶溶液中中陽離離子交交換陰離子子交換換樹脂脂：含有季季銨鹽鹽基團團或氨氨基的的離子子交換換樹脂脂與水水溶液液陰離離子發(fā)發(fā)生交交換視頻882．高吸水水性樹樹脂超強吸吸水聚聚合物物或超級吸吸水劑劑：含有有強親親水性性基團團，具具有一一定交交聯(lián)度度，可可吸收收自重重幾百百至幾幾千倍倍水的的高分分子材材料。。優(yōu)點：傳統(tǒng)統(tǒng)的吸吸水材材料如如紙、、棉、、麻等等吸水水能力力只有有自重重的15－－40倍，，且保保水性性差，，加壓壓即失失水。。而高高吸水水性樹樹脂能能吸收收數(shù)百百倍至至數(shù)千千倍于于自身身重量量