高分子材料课件.pptx

高分子材料

第一節概述一、高分子材料的基本概念高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。常稱聚合物或高聚物。高分子化合物的分子量一般104。高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工業用高分子材料主要是人工合成的。

1、高分子化合物的組成由簡單的結構單元重複連接而成。如由乙烯合成聚乙烯:CH2=CH2+CH2=CH2+???→-CH2-CH2-CH2-CH2-???,[CH2–CH2]n可簡寫成nCH2=CH2→。組成聚合物的低分子化合物稱為單體。聚合物的分子為很長的鏈條，稱為大分子鏈。[CH2–CH2]n大分子鏈中重複結構單元(如聚乙烯中)稱為鏈節。聚乙烯分子鏈

2、高分子材料的分類⑴按用途分塑膠、橡膠、纖維、膠粘劑、塗料等。⑵按聚合物反應類型分為加聚物和縮聚物。⑶按聚合物的熱行為分為熱塑性聚合物和熱固性聚合物⑷按主鏈上的化學組成分為碳鏈聚合物、雜鏈聚合物和元素有機聚合物

二、高分子材料的結構1、大分子鏈的結構⑴大分子鏈的柔順性大分子鏈主鏈共價鍵有一定鍵長和鍵角，保持鍵長和鍵角不變時單鍵可任意旋轉，稱單鍵的內旋轉。內旋轉使大分子鏈捲曲成各種不同形狀，對外力有很大的適應性，這種特性稱為大分子鏈的柔順性。柔順性與單鍵內旋轉的難易程度有關。

⑵大分子鏈的形狀按照大分子鏈的幾何形狀，可將高分子化合物分為線型結構、支鏈型結構和體型結構。線型結構高聚物的彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性材料。支鏈型結構近於線型結構。體型結構高聚物硬度高，脆性大，無彈性和塑性，是熱固性材料。

2、高分子的聚集態結構固態高聚物分為晶態和非晶態兩大類，晶態為分子鏈排列規則的部分，而排列不規則的部分為非晶態。一個大分子鏈可以穿過幾個晶區和非晶區。晶區熔點、密度、強度、硬度、剛性、耐熱性、化學穩定性高，而彈性、塑性、衝擊強度下降。

三、高分子材料的力學狀態1、線型非晶態高分子材料的力學狀態⑴玻璃態：低溫下，鏈段不能運動。在外力作用下，只發生大分子原子的微量位移，產生少量彈性變形。高聚物呈玻璃態的最高溫度稱玻璃化溫度，用Tg表示。用於這種狀態的材料有塑膠和纖維。線型非晶態高聚物的溫度-變形曲線

⑵高彈態：溫度高於Tg，分子活動能力增加，受力時產生很大彈性變形。用於這種狀態高聚物是橡膠。⑶粘流態：由於溫度高，分子活動能力很大，在外力作用下，大分子鏈可以相對滑動。粘流態是高分子材料的加工態，大分子鏈開始發生粘性流動的溫度稱粘流溫度，用Tf表示。線型非晶態高聚物的溫度-變形曲線

2、線型晶態高分子材料的力學狀態分為一般分子量和很大分子量兩種情況。一般分子量的高聚物在低溫時，鏈段不能活動，變形小，在Tm以下與非晶態的玻璃相似，高於Tm則進入粘流態。分子量很大的晶態存高聚物在高彈態。部分結晶高聚物在非晶區Tg與晶區Tm間,非晶區柔性好,晶區剛性好,處於韌性狀態,即皮革態。線型晶態高聚物的溫度-變形曲線

第二節高分子工程材料高分子工程材料包括塑膠、合成纖維、橡膠和膠粘劑等。本節主要介紹工程上常用的高分子工程材料。

一、工程塑膠塑膠是在玻璃態下使用的高分子材料。在一定溫度、壓力下可塑製成型，在常溫下能保持其形狀不變。1、工程塑膠概述⑴塑膠的組成塑膠是以樹脂為主要成分，加入各種添加劑。樹脂是塑膠的主要成分，對塑膠性能起決定性作用。塑膠製品

添加劑是為改善塑膠某些性能而加入的物質。填料主要起增強作用；增塑劑用於提高樹脂的可塑性和柔軟性；固化劑用於使熱固性樹脂由線型結構轉變為體型結構；穩定劑用於防止塑膠老化，延長其使用壽命；潤滑劑用於防止塑膠加工時粘在模具上,使製品光亮；著色劑用於塑膠製品著色。其他的還有發泡劑、催化劑、阻燃劑、抗靜電劑等。添加劑

⑵塑膠的分類按樹脂受熱時行為可分為熱塑性塑膠和熱固性塑膠。按使用範圍可分為通用塑膠、工程塑膠和特種塑膠。通用塑膠產量大、價格低、用途廣。工程塑膠力學性能高，耐熱、耐蝕性能好。特種塑膠是指具有某些特殊性能如耐高溫、耐腐蝕的塑膠，這類塑膠產量少，價格貴，只用於特殊需要的場合。熱固性塑膠製品

⑶塑膠的性能特點塑膠的優點：相對密度小(一般為0.9~2.3)；耐蝕性、電絕緣性、減摩、耐磨性好；有消音吸振性能。塑膠的缺點：剛性差(為鋼鐵材料的1/100~1/10)，強度低；耐熱性差、熱膨脹係數大（是鋼鐵的10倍）、導熱係數小(只有金屬的1/200~1/600)；蠕變溫度低、易老化。

2、常用工程塑膠⑴一般結構用塑膠包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS塑膠等。聚丙烯具有優良的綜合性能，可