《高分子材料》 第1章绪论1.ppt

高 分 子 材 料 于美燕 第1章 绪论 1.1 高分子材料的发展史 1.2 高分子材料的类型与特征 1.3 高分子材料的成型加工 1.1 高分子材料的发展史 材料、能源、信息是现代科学的三大支柱 材料分类 高分子材料：即聚合物材料，是工业、农业、国防和科技等领域的重要材料 高分子材料的分类 按照来源分为： 天然高分子材料的发展史 远古时期：皮毛、天然橡胶、棉花、纤维素、虫胶、蚕丝、甲壳素、木材等 开发了天然高分子材料的改性和加工工艺： 19世纪，德国人，硝酸溶解纤维素纺丝制膜；制备炸药；硝化纤维素制成“赛璐珞” 天然橡胶的改性： 1823年，英国，第一个橡胶工厂，防水胶布 1839年，美国，硫化改性，硫化胶 橡胶加工工艺完善，蓬勃发展，一日千里 合成高分子材料的发展史 20世纪初，酚醛树脂的合成： 酸条件下，线型；碱条件下，体型 20世纪60年代后期： 合成各种特性的塑料材料，例如，聚甲醛、聚氨酯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚等 合成特种涂料、黏合剂、液体橡胶、热塑性弹性体、耐高温特种有机纤维 1.2 高分子材料的类型与特征 1.2.1 塑料 塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。 它是以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。 2）填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。 如加入铝粉可提高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。 常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、木屑、玻璃纤维、碳纤维等。 4）稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。 常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合物等。 光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。 7）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。 常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。 8）其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。 塑料的分类： 1）按塑料热性质分类： 热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成型加工。 聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 2）按塑料的功能和用途分类： 通用塑料：产量大、用途广、价格低的塑料，。但性能一般，主要用于非结构材料。 聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料 等。 工程塑料：具有较高力学性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。具有较宽的温度适用范围，能在苛刻条件下长时间使用。 1.2.2 橡 胶 橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。线形柔性高分子聚合物，以生胶为原料，加入适量配合剂而形成。 橡胶的结构特征 （1）分子链具有足够的柔性； （2）玻璃化温度比室温低得多： （3）在使用条件下不结晶或结晶较小，理想情况是在拉伸时可结晶，除去外力后结晶又消失，网状结构 橡胶的组成 橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。 按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。 1） 生 胶 生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。 主要成分 常用硫化剂有硫磺和含硫化合物，有机过氧化物，胺类化合物、树脂类化合物、金属氧化物等。 ② 硫化促进剂: 缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。 常用促进剂有二硫化氨基甲酸盐、黄原酸盐类、噻唑类、硫脲类和部分醛类及醛胺类等有机物。 ③ 活化剂：用来提高促进剂的作用。 常用活化剂有氧化锌、氧化镁、硬酯酸等。 ④ 填充剂：用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降低成本。 用于提高性能的填充剂称为补强剂，如炭黑、二氧化硅、氧化锌、氧化镁等； 另外还有用于降低成本的填充剂，如滑石粉、硫酸钡等。 橡胶的制备及成形 （一）硫 化 （二）混 合 生胶流动温度高、粘度大，它与各种配合剂的混合，需要通过塑炼和混炼来实现。 1） 塑 炼： 强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的工艺过程。 螺杆式塑炼机或两辊式塑炼机 2） 混 炼： 将塑炼后的生胶和配合剂混合均匀的过程。 混炼的加料顺序是：塑炼胶、防老剂、填充剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂等。 混炼时要注意严格控制温度和时间。 常用的混炼机有密炼机和开炼机，通常联合使用。 橡胶的性能指标 （1）拉伸强度：