第9章--高分子材料

1、第9章 高分子材料,第9章 高分子材料,概述 常用高分子工程材料,9.1 概述,一、高分子材料的分類和命名 1.按聚合物的來源 1）天然聚合物 2）合成聚合物 2.按用途分類 1）塑料 2）橡膠 3）纖維 4）膠粘劑 5）涂料,一、高分子材料的分類和命名,3.按聚合物反應(yīng)類型分類 1）加聚物由加成聚合反應(yīng)得到，鏈節(jié)結(jié)構(gòu)與單體結(jié)構(gòu)相同。 2）縮聚物由縮合聚合反應(yīng)生成，聚合過程中有小分子副產(chǎn)物放出。,一、高分子材料的分類和命名,4.按聚合物的熱行為分類 1）熱塑性聚合物特點(diǎn)是熱軟冷硬。 2）熱固性聚合物受熱時(shí)固化，成型后再受熱不會(huì)軟化。,一、高分子材料的分類和命名,5.按主鏈結(jié)構(gòu) 1）碳鏈聚合物主

2、鏈完全由C原子組成 2）雜鏈聚合物主鏈中除C原子外，還有O、N、S等原子。 3）元素有機(jī)聚合物主鏈中沒有碳原子，主要由Si、P、O、N、S等原子組成，側(cè)基由有機(jī)基團(tuán)組成。,一、高分子材料的分類和命名,6.高分子材料的命名 大多采用習(xí)慣命名： 1）在單體原料名稱前加“聚”字，如聚乙烯、聚氯乙烯。 2）在單體原料名稱后加“樹脂”，如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂。 3）采用商品名稱，如尼龍、滌綸。 4）采用英文字母縮寫，如聚乙烯用PE、聚氯乙烯用PVC。,二、高分子材料的力學(xué)狀態(tài),大分子鏈結(jié)構(gòu)形狀的三種類型： 1）線型結(jié)構(gòu)的高聚物彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性材料。 2）支鏈型結(jié)構(gòu)的高聚物性能與線型結(jié)構(gòu)的近似

3、。 3）體型結(jié)構(gòu)的高聚物硬度高、脆性大，無彈性、無塑性，是熱固性材料。,固態(tài)高分子聚 合物分為： 晶態(tài)和 非晶態(tài)兩大類,二、高分子材料的力學(xué)狀態(tài),1.線型非晶態(tài)高聚物的力學(xué)狀態(tài),二、高分子材料的力學(xué)狀態(tài),1.線型非晶態(tài)高聚物的力學(xué)狀態(tài) 1）玻璃態(tài) 玻璃化溫度Tg ， 塑料、纖維為該狀態(tài)下使用的高聚物。 2）高彈態(tài) 在TgTf之間，橡膠為該狀態(tài)下使用的高聚物。 3）粘流態(tài) 當(dāng)溫度Tf時(shí)，是高分子材料的加工態(tài)。 Tg玻璃化溫度； Tf粘流溫度； 常見高分子材料的Tg、Tf見表9-1,二、高分子材料的力學(xué)狀態(tài),2.線型晶態(tài)高聚物的力學(xué)狀態(tài) 溫度-變形曲線 Tm熔點(diǎn)溫度。,二、高分子材料的力學(xué)狀態(tài),3

4、.體型高聚物的力學(xué)狀態(tài)與交聯(lián)點(diǎn)的密度有關(guān) 密度小時(shí)，鏈段仍可運(yùn)動(dòng)，具有高彈態(tài)；而密度大時(shí)鏈段不能運(yùn)動(dòng)，此時(shí)Tg=Tf，高聚物變得又硬又脆。,三、常用高分子材料的化學(xué)反應(yīng),1.交聯(lián)反應(yīng)指大分子由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成體形結(jié)構(gòu)的過程。 該反應(yīng)使聚合物的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性提高。 2.裂解反應(yīng)指大分子鏈在各種外界因素（光、熱、輻射、生物等）的作用下，發(fā)生鏈的斷裂，分子量下降的過程。 3.聚合物的老化聚合物在長期使用過程中，由于受熱、氧、紫外線、微生物等因素的作用發(fā)生變硬變脆、變軟發(fā)粘的現(xiàn)象。 老化的主要原因是大分子鏈的交聯(lián)反應(yīng)或裂解，防止或延緩的方法是加入防老化劑、涂鍍保護(hù)層。,四、高分子材料的性能特點(diǎn),1

5、.高彈性 2.高耐蝕性和絕緣性 3.隔熱、隔音和減震性好 4.可加工性好,9.2 常用高分子工程材料,工程塑料 合成橡膠 合成纖維,9.2.1 工程塑料,塑料是在玻璃態(tài)下使用的高分子材料。 一、工程塑料概述 1.塑料的組成 樹脂 塑料的主要組成。 添加劑 其中有：填料、增塑劑、固化劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、著色劑、發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑、抗靜電劑等等。,9.2.1 工程塑料,一、工程塑料概述 2.塑料的分類 1）按樹脂受熱時(shí)的行為分為： 熱塑性塑料 熱固性塑料 2）按使用范圍可分為： 通用塑料是生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的材料； 工程塑料是工程技術(shù)中用作結(jié)構(gòu)件的材料； 特種塑料指具有特殊性能的材料（

6、耐高溫、耐腐蝕）。,9.2.1 工程塑料,一、工程塑料概述 3.塑料的性能特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)密度小、耐蝕性好、絕緣性好、減摩、耐磨性好并有消音吸振性能。 缺點(diǎn)：剛性差、強(qiáng)度低、耐熱性差、熱膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱系數(shù)小、蠕變溫度低（常溫）、易老化。,二、常用工程塑料,（p176表9-2） 1.產(chǎn)量最大的塑料聚乙烯（PE） 2.最耐疲勞的塑料聚甲醛（POM） 3.打不碎的玻璃聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） （有機(jī)玻璃）,二、常用工程塑料,4.最耐腐蝕的材料聚四氟乙烯（PTFE） （塑料王） 5.密度最小的材料聚氨酯、聚苯乙烯（PS） （泡沫塑料） 6.比鋼還強(qiáng)的材料玻璃鋼 （玻璃纖維與樹脂的復(fù)合材料）,9.

7、2.2 合成橡膠,橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)的具有高彈性的材料。 一、橡膠的組成 生膠 未經(jīng)硫化的橡膠，有天然橡膠和合成橡膠兩種。 橡膠配合劑 有硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防老化劑、 軟化劑、填充劑、發(fā)泡劑、著色劑等。,9.2.2 合成橡膠,二、橡膠的性能特點(diǎn) 最大的特點(diǎn)高彈性； 其彈性模量很低，只有1MPa。 有：儲(chǔ)能、耐磨、隔音、絕緣等性能。 應(yīng)用：密封件、減振件、輪胎、電線外皮等。,9.2.2 合成橡膠,三、常用橡膠材料 天然橡膠 合成橡膠（p178表9-3） 通用橡膠 特種橡膠,9.2.3 合成纖維,纖維凡能保持長度比自身直徑大100倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料。 天然纖維 化學(xué)纖維 人造纖維 合成纖維,9.2.4 功能高分子材料,功能高分子材料 利用