第四章有机高分子材料 第一节概述 有机高分子材料包括两种： 天然高分子材料：木材、棉花、皮革等； 有机聚合物合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料及粘合剂等。 有机高分子材料的特点：质地轻、原料丰富、加工方便、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。且随着合成、加工技术的发展，耐高温、高强度、高模量和具有特定性能和功能的高分子材料也应运而生。 有机聚合物（有机玻璃、橡胶等等）具有与金属相反的物理性能： 大部分是电和热的绝缘体 不透明 硬度低 大部分不能禁受200℃以上的温度 有机聚合物材料的加工工艺 有机聚合物材料的加工工艺路线 有机物原料或型材 成形加工 切削加工 零件 热处理、焊接等 热压、注塑、挤压、喷射、真空成形等 高分子材料的基本概念 高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。绝大部分原料单体为有机化合物。在有机化合物中，除碳原子外，其他主要元素为氢、氧、氮等。在碳原子与碳原子之间、碳原子与其它元素的原子之间能形成稳定的共价键。由于碳原子是4价，所以可以形成为数众多、结构不同的有机化合物，已知的有机化合物的总数已接近千万，而且新的有机化合物还不断合成出来。 高分子的链结构 高分子的聚合度及其计算 立构规整性 碳链高分子与杂链高分子 共聚物 高分子的相对分子质量与机械强度 1、高分子的链结构 一个大分子往往由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成，因此高分子又称为聚合物(polymer)。 也就是说高分子化合物是由许多结构单元相同的小分子化合物通过化学键连接而成的。 高分子的一个重要特点： 当一个化合物的相对分子质量足够大，以至多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能。 方括号内是聚氯乙烯结构单元，并简称结构单元。 许多重复单元连接成线型大分子，类似一条链子，因此有时又将重复单元称为链节。 由形成结构单元的小分子组成的化合物，称为单体，是合成高分子的原料。 式中括号表示重复连接，通常用n代表重复单元数，由又称聚合度。聚合度是衡量高分子大小的指标。 2、高分子的聚合度及其计算 由聚氯乙烯的结构式很容易看出，高分子的相对分子质量是重复单元的相对分子质量(M0)与聚合度( )(或重复单元数n)的乘积，即 根据化合物的相对分子质量大小来划分高分子和小分子：相对分子质量小于1000的，一般为小分子化合物；而相对分子质量大于10000的，称为高分子或高聚物；处于中间范围的可能为高分子（低聚物），也可能为小分子。 3、立构规整性
《高分子材料与工程概论》课程教学大纲 课程代码：050331028 课程英文名称：High Polymer Materials Engineering Introduction 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：高分子材料与工程 大纲编写（修订）时间：2017. 06 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 高分子材料与工程概论是高等工科院校高分子材料与工程专业必修的一门获得高分子材料与工程概框和专业基础知识的专业基础课。它主要简要介绍高分子材料的基本概念、应用、加工成型方法及工艺，是该专业学生学习高分子材料工程知识的入门课程，使其明了高分子材料工程的内容和学习本专业的意义。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.了解高分子材料工程所涉及的范围和领域； 2.了解高分子材料的种类及其特性； 3.熟悉各类高分子材料的选用、成型加工等基础知识； 4.了解高分子材料学科的新知识、新技术、新进展。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：了解高分子材料的基本性能、选用，及加工基本方法和工艺。 2.基本能力：具有能根据应用要求选择高分子材料类型和根据结构要求选择高分子材料制加工方法和工艺的基本能力。 3.基本技能：高分子材料鉴别的基本技能。 （三）实施说明 1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。有条件可采用高分子材料加工仿真模拟课件，增强学生的感性认知，也可现场参观高分子材料的生产加工过程或聘请企业工程技术人员讲授。 2.教学手段：本课程以理论为主，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 无先修课要求。 （五）对习题课、实验环节的要求 1.本课程对习题课和实践环节无要求。 2.作业题内容以基本概念、基本知识为主，作业要能起到巩固知识，提高分析问题、解决问题能力。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 （六）课程考核方式
材料是物 质， 但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物， 一般都不算是材料。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。 二. 材料的分类 然后我们看材料的分类。材料可按其成分及物理化学性质可分为： a 金属材料（铸铁、碳钢、铝合金 卜 b 无机非金属材料（水泥、玻璃、陶瓷卜 c 有机高分子材料（塑料、合成橡胶、合成纤维 ） d 复合材料（由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的 多相固体材料，如石墨/铝复合材料、碳/陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料）。按使用用途材 料可分为结构材料（主要利用材料的强度、韧性、 弹性等力学性能，用于制造在不同环境下 工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料， 即机械结构材料和建筑结构材料） 和功 能材料（由两种或两种以上物理、化学、 力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体 材料）。 按照应用领域来分材料可以分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材 料、生物材料等。按来源可分为人工材料和天然材料。 三、 材料的地位和作用 1. 材料是人类文明的里程碑 我们中学阶段学过经济发展史，纵观人类利用材料的历史，材料起着举足轻重的作用， 是一切生产和生活的物质基础，是生产力的标志，是人类进步的里程碑。 石器时代：早在一百万年以前， 人类开始进入旧石器时代，可以使用石头作为工具。一 万年以前，人类开始进入新石器时代， 将石头加工成器具和工具如左下角图， 在8000年前, 开始人工烧制成陶器，用于器皿和装饰品如彩陶双耳罐。 青铜器时代：五千年以前，人类开始进入青铜器时代，青铜烧注成型， 用金 属，越王勾践曾使用的青铜剑，中国商代司母戊鼎。 铁器时代：3000年以前人类开始进入铁器时代，生铁冶炼及处理技术推动了农业、水 利、和军事的发展和人类社会进步，直至 18世纪进入了近代工业快速发展时代。 材料是人类进化和文明的标志。石器、青铜器、铁器这些具体的材料被历史学家作为划 分时代的重要标志。材料的发展创新是各个高新技术领域发展的突破口， 新型材料是当代社 会发展进步的促进剂，是现代社会经济的先导，是现代工业和现代农业发展的基础， 也是国 防现代化的保证。材料的发展深刻地影响着世界经济、 军事和社会的发展，同时也改变着人 们在社会活动中的实践方式和思维方式，由此极大地推动了社会进步。 2. 材料是经济和社会发展的先导 第一次工业革命，钢铁工业的发展为蒸汽机的发明和利用奠定了基础。 的发明促进了机械制造和铁路运输等行业发展 . 第二次工业革命，合金钢、铝合金及其他非金属材料的发展是此次工业革命的支撑， 电动机的发明奠定基础.使制造业大力迈入电气化时代 同学们大家好，祝贺同学们考入辽宁工程技术大学材料学院。 相信在座同学除了对大学 生活怎么进行规划感到迷茫， 也会对自己所学专业仍然存在疑虑： 材料学是研究什么的？我 们可以在材料学里学到什么呢？学了这个学科有什么用处呢？因此我们开设这门材料科学 与工程专业概论以解答同学们的这些问题，让咱们对材料学从一个感性认识上升到理性认 识。 一、材料的定义 首先第一节我们介绍一下材料的定义。 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。 人类开始大量使 转炉和平炉炼钢
聚焦新型有机高分子材料 在近几年的高考中，有机高分子的命题大都以合成纤维、橡胶和塑料为背景，并和生产实际相结合。主要形式包括：一是由一种或几种单体加聚成高分子化合物或由加聚产物反推其单体；二是由一种或几种单体缩聚成高分子化合物或已知高分子的链节求其组成的单体。由于大多数合成材料的废弃物会给环境造成污染，因此“白色污染”与治理等都是高考命题的热点。 一、塑料 1.塑料的成分 塑料的主要成分是合成树脂，它的组成中还要根据需要加入某些具有特定用途的添加剂，如能提高塑料的增塑剂、防止老化的防老化剂等。 二、纤维 1.用木材、草类的纤维经化学加工制成的黏胶纤维又叫人造纤维。利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体，再经聚合制成的是合成纤维。二者均称化学纤维。
三、橡胶 1.根据来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。 2.合成橡胶的原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子。 应用举例： 【例题1】某高分子化合物的部分结构如下： ，下列说法不正确的是 A．聚合物的结构单元为 B．聚合物的分子式为(C2H2Cl2)n
C．聚合物的单体为CHCl＝CHCl D．若n表示结构单元重复的次数，其相对分子质量为97n 解析：因为高分子主链上均为碳原子，又由于单体是重复的结构单元，且碳碳单键， 单键可以旋转，所以链节是 ，单体是CHCl＝CHCl。 答案：A 点拨：有机高分子几个概念比较 【例题2】卤代烃分子里的卤原子易与活泼金属阳离子结合，发生下列反应（X代表卤原子）： R－X + 2Na + X－R' R－R' + 2NaX R－X + NaCN R－CN + NaX 根据下列各物质的转化关系：
一、名词解释 1.药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子辅料及高分子包装材料。 2.药用高分子材料学：主要介绍一般高分子材料的基础理论知识及药剂学中常用的高分子材料的结构、制备、物理化学性质及其功能与应用。 3.药用辅料：在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，若为高分子则称为药用高分子辅料。 4.高分子化合物（高分子）：分子量很高并由多个重复单元以共价键连接所形成的一类化合物。 5.单体：必须含有能使链增长活性中心稳定化的吸电子基团 6.聚合度：大分子重复单元的个数 7.重复单元：重复组成高分子的最小的结构单元。 7.结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团 8.均聚物:在合成高分子时,由一种单体成分反应生成的聚合物。 9.共聚物:由两种或多种不同的单体或聚合物反应得到的高分子。 10.高分子链结构：单个高分子链中原子或基团间的几何排列 11.近程结构：单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构，又叫一次结构或化学结构 12.远程结构：单个分子在整个分子链范围内的空间形态和构象，又叫二次结构 13.聚集态结构：单位体积内许多大分子链之间的排列、堆砌方式，也称三次结构 14.键接顺序：是指高分子链各结构单元相互连接的方式. 15.功能高分子：具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。 16.线型高分子：每个重复单元仅与另外两个单元相连接，形成线性长链分子。 17.支化高分子：当分子内重复单元并不都是线性排列时,在分子链上带有一些长短不一的分枝,这类高分子称为支化高分子 18.支链：支化高分子链上带有的长短不一的分枝称为支链。 19.体型高分子或网状高分子：线型高分子或支化高分子上若干点彼此通过支链或化学键相键接可形成一个三维网状结构的大分子，称为体型高分子或网状高分子。 20.交联：由线型或支链高分子转变成网状高分子的过程叫做交联。 21.端基：高分子链终端的化学基团 22.单键内旋转：高分子主链中的单键可以绕键轴旋转，这种现象称为单键内旋转． 25.玻璃化温度Tg： 27.取向态结构：聚合物在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列形成的结构。 31.织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间的堆砌排列。 32.聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 33.加聚反应：单体经过加成聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。 34.自由基引发剂：是在一定条件下能够分解生成自由基，并能引发单体聚合的化合物。 39.自由基共聚合：共聚物若使用自由基作为聚合的引发剂时，称为自由基共聚合。 40.离子型聚合：链增长活性中心为离子的聚合反应称为离子型聚合。 41.活性链：链活性中心直到单体消耗完仍保持活性称为活性链 开环聚合：环状单体在引发剂或催化剂作用下开环，形成线性聚合物的反应。 42.缩聚反应：是由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物，同时析出低分子副产物的化学反应。 45.本体聚合：不加其它介质，只有单体本身，在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。 46.溶液聚合：把单体和引发剂溶在适当溶剂中进行聚合。 47.悬浮聚合：是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。 48.乳液聚合：单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。
《高分子材料导论》思考题 1、三大材料：（1）金属材料富于展性和延性，有良好的导电及导热性、较高的强度及耐冲击性。 （2）无机材料一般硬度大、性脆、强度高、抗化学腐蚀、对电和热的绝缘性好。 （3）高分子材料的一般特点是质轻、耐腐蚀、绝缘性好、易于成型加工，但强度、耐磨性及使用寿命较差 2、原子之间或分子之间的结合键一般有哪些形式？试论述各种结合键的特点。 离子键：无方向性，键能较大。由离子键构成的材料具有结构稳定、熔点高、硬度大、膨胀系数小的特点。共价键：具有方向性和饱和性两个基本特点。键能较大，由共价结合而形成的材料一般都是绝缘体。金属键：无饱和性和方向性。具有良好的延展性，并且由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电、导热性能。氢键具有饱和性。氢键在高分子材料中特别重要，它是使尼龙这样的聚合物具有较大的分子间力的主要因素。 3、原子排列可分为三个等级：无序排列、短程有序，长程无序、长程有序 材料一般是以固体状态使用的。按固体中原子排列的有序程度，固体有非晶态结构、结晶态结构两种基本类型。 4、非晶态结构：原子排列近程有序而远程无序的结构称为非晶态结构或无定形结构，非晶态结构又称玻璃态结构。共同特点是：结构长程无序，物理性质一般是各向同性的；没有固定的熔点，而是一个依冷却速度而改变的转变温度范围；塑性形变一般较大，导热率和热膨胀性都比较小。 5、—(CH2-CH)n— Cl结构单元：又叫链节，是高分子中重复出现的那部分。聚合度：聚合物分子中，结构单元的数目叫聚合度，用n表示。由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物，由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物称为共聚物 6、聚合物(按大分子主链)的分类：(1) 碳链聚合物,是指大分子主链完全由碳原子构成。(2) 杂链聚合物,是指大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子。(3) 元素有机聚合物,是指大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝、氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机基团如甲基、乙基、乙烯基、芳基等组成。 按性能和用途分类：根据以聚合物为基础组分的高分子材料的性能和用途分类，可将聚合物分成橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料、功能高分子等不同类别。 7、塑料的成型加工：挤出、压延、注射、压制、吹塑。 8、聚合物的结构常指哪些方面？大分子链的组成和构造包括哪些方面？试加以论述。 聚合物结构：大分子本身的结构、大分子之间的排列大分子链的组成和构造：大分子链的化学组成：碳链大分子、杂链大分子、元素有机大分子等。大分子链的化学组成不同，聚合物的性能也不相同。结构单元的连接方式：大分子链是由许多结构单元通过共价键连接起来的链状分子。在缩聚过程中，结构单元的连接方式比较固定。但在加聚过程中，单体构成大分子的连接方式比较复杂，存在许多可能的连接方式，如头－尾、头－头或尾－尾
有机高分子材料概述和发展趋势 陈彪 2011327120112 材料科学与工程11（1）班 摘要：有机高分子材料包括木材、棉花、皮革等天然高分子材料和朔料、合成纤维及合成橡胶等有机聚合物合成材料。它们质地轻、原料丰富、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维是有机高分子材料的典型的代表，此外，还有涂料和粘合剂等。 关键词：有机高分子材料；发展趋势 高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。绝大部分原料单体为有机化合物。在有机高分子化合物中，除碳原子外，其他主要元素为氢、氧、氮等。在碳原子与碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间能够形成稳定的共价键组成高分子化合物。 人们使用高分子材料的历史很早，由于它们质地轻、原料丰富、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快，自20世纪20年代以来，就已经发展了人工合成的各种高分子材料。 高分子材料有各种不同的分类方法。例如，按来源可以分为天然高分子材料和合成高分子材料。按大分子主连接结构可分为碳链高分子材料、杂链高分子材料及元素有机高分子材料等。最常用的是根据高分子材料的性能和用途进行分类。 根据性能和用途，高分子材料可分为橡胶、塑料、纤维、粘合剂、涂料、功能高分子材料以及复合材料等不同的类别。 下面以介绍这几大类高分子材料为主。 1橡胶 橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度范围内具有优异的弹性，所以又称为高弹体。按其来源可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从自然界含胶植物制取的一种高弹物质。合成橡胶是用人工合成的方法制得的高分子弹性材料。 橡胶具有独特的高弹性，还具有良好的疲劳强度、点绝缘性、耐化学腐蚀以及耐磨性等使它成为国民经济中不可缺少和难以代替的重要材料。 2塑料 塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料，习惯上包括塑料的半成品，如压塑粉等。 作为塑料基础组分的聚合物，不仅决定塑料的类型而且决定塑料的主要性能。一般而言，塑料用聚合物的内聚能介于纤维与橡胶之间，使用温度范围在其脆化温度和玻璃化温度之间。应当注意，同一种聚合物，由于制备方法、条件及加工方法的不同，常常既可作塑料用，也可做纤维用。 塑料是一类重要的高分子材料，具有质地轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易加工成型等特点，其性能可调范围宽，具有广泛的应用领域。 3纤维 纤维是指长度比直径大很多倍，并具有一定韧性的纤细物质。纤维的特点是分子间次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。 纤维可分为两大类：一类是天然纤维，如棉花、羊毛、蚕丝和麻等，另一类是化学纤维，即用天然或合成高分子化合物经化学加工而制得的纤维。
高分子材料发展史随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。并对人类的生产生活产生了巨大的影响。 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。很容易为人所用。 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅
第二章 1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？ 答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。 2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。 答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。 结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。 无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料 高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构 各自的特点： 3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？ 答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。 4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？ 答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。 非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子的数量。
5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？ 答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成： 置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。 填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。 6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。 答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性) 交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性) 7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？ 答：非常好 8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？ 答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。 通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。 按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。 9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。 答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。 大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。 10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？ 答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。 超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。
高分子发展浅谈 摘要：本文介绍了高分子材料的历史以及在当今社会的重要作用，并简单介绍了高分子材料和材料性能的发展趋势。 关键字：高分子材料、性能、发展趋势。 一、高分子科学 材料、能源、信息是21世纪科学技术的三大支柱，其中材料科学是当今世界的带头学科。材料是一切技术发展的物质基础，人类的生活和社会的发展总是离不开材料，而新材料的出现是推动生活和社会的发展动力。人们使用及制造材料虽已有几千年的历史，但材料成为一门科学——材料科学，仅有30多年的时间，此为一门新兴学科，是一门集众多基础学科与工程应用学科相互交叉、渗透、融合的综合学科，因而对于材料科学的研究，具有深远的意义[9]。 其中，高分子科学作为材料科学发展的带头学科之一，它的发展具有蓬勃的生命力。高分子科学是研究高分子材料化合物的合成、改性，及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科，其主要研究目标是为人类获取高分子新材料提供理论依据和制备工艺。高分子科学具有广阔的开发新材料的背景，二十世纪三十年代首先由有机化学派生出高分子化学，当时恰好处在世界经济飞跃发展的氛围中，对新材料的需求日益迫切，因此高分子化学进而又融合了物理化学、物理学、数学、工程学、医学等有关学科的内容，逐渐形成了高分子科学这门独立的综合性学科，现在的高分子科学已经形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个分支领域相互交融、相互促进的整体学科。 二、高分子材料的历史 高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在航空航天、国防建设和国民经济等各个领域得到广泛应用，已成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源丰富、制造方便、品种繁多、用途广泛、性价比高，因此在材料领域中的地位日益突出，增长最快，产量与于金属、木材和水泥的用量总和持平。高分子材料不仅为工农业生产及人们的日常生活提供不可缺少的材料，而且为发展高新技术提供更多更有效的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 高分子材料的发展大致经历了三个时期，即：天然高分子的利用与加工，天然高分子的改性和合成，高分子的工业生产(高分子科学的建立)。
_| II 章：高分子材料概论 2.8有机硅材料 |[ 2.8.2主要有机硅的合成单体 2.8.3 _主要有机硅聚合物性能和应用简 IT 2.8.4思考题 2.8.1有机硅材料概述’ II 一、医用高分子的定义 “有机硅就是指一种元素有机化合物，凡是硅原子上- I I I r —接有传统的有机基团的（烃及其衍生物1）都叫有机硅，这实际上是一个最广义的定义。19世纪人们对以碳为骨架的有机化合物认 识比较多了，因此对碳的同族元素硅有了 I L I I 主要内容: 2.8.1有机硅材料概述 |[
极大的兴趣，想发现像碳族物质一样的奇迹，从研究甲 硅烷（SiH4或叫硅甲烷）到研究硅烯（Si = Si化合物），投入 I I I r _|
了不少力量，收效甚微，但人们却发现了许多甲硅烷的 衍生物并不难获得，先后合成了卤代硅烷、烃代硅烷、 烃氧基硅烷等等，并制定了相应的命名原则。 II 20世纪20年代之后，高分子学科形成并迅速发展， 许多科学家致力于研究硅 烷的水解缩合反应，希望制得 像玻璃一样的耐热性有机（半有机）聚合物。到三十年代， 研究取得长足进展，先后合成厂有机硅树脂和线性聚合 二物，其主要骨架是一 Si — 0 — Si —O — Si ，通称为聚硅氧= 烷，后来简称为“有机硅”， 起来的聚硅氧烷类化合物，尤其是高分子聚合物，称为 “有机硅”，后来又把合成 地称为“有机硅”。“ 再后来又把一些可作单体，也可作其它用途的一些 I 低分子（如现在常说的硅烷偶联剂）也归入“有机硅”。现 在合成了一些不是一 Si — 0— Si —O 骨架，而是一Si —Si —Si 骨架的聚合物，还叫有机硅。不过我们 通常讲的“有 II 机硅”，仍然是SilicOne 的含义，即指聚硅氧烷高分子物 质，并略微扩大到合成它们的单体，因为现在许多单体 己商品化了，统称它们为“有机硅单体”，也可简称“有 II 机硅”。 按照中国习惯，根据聚硅氧烷的结构特征，把那些 含有体型结构或者具有可交 联基团，以利于形成网状立 体结构的预聚物称为有机硅树脂，简称硅树脂 。把线性 聚合物中分子量较小的，叫有机硅抽，常称为硅油 其中分子量较大的、可以适当硫化的则叫有机硅橡胶， 常简称硅橡胶二。根据单体或主链上侧基的种类，又在硅 II 'I Il 中国的习惯是把那些聚合 “有机硅”--的单体，也笼统 - II 。而
一、工科：偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学；偏加工和应用的：四川大学、华南理工、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学 理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：南京大学、复旦大学、北京大学 5－10年这个行业发展都会不错。 二、高分子材料与工程就业前景分析高分子材料与工程专业排名一览表 【北京市】清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京化工大学、北京服装学院、北京石油化工学院、北京工商大学 【天津市】天津大学、天津科技大学 【河北省】河北工业大学、河北科技大学、河北大学、燕山大学 【山西省】太原理工大学、华北工学院 【辽宁省】大连轻工业学院、沈阳化工学院、大连理工大学、大连轻工业学院、沈阳工业大学、沈阳工业学院 【吉林省】吉林大学、长春工业大学、吉林建筑工程学院 【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学、齐齐哈尔大学、东北林业大学 【上海市】复旦大学、华东理工大学、东华大学、上海大学 【江苏省】江苏大学、南京理工大学、江南大学、扬州大学、南京工业大学、江苏工业学院、江苏大学、南京林业大学、华东船舶工业学院 【浙江省】浙江大学、浙江工业大学 【安徽省】中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学、安徽建筑工业学院、安徽工业大学、安徽理工大学 【福建省】福建师范大学 【江西省】南昌大学、华东交通大学 【山东省】山东大学、青岛大学、青岛科技大学、济南大学、烟台大学六 【河南省】郑州大学、河南科技大学、郑州轻工业学院 【湖北省】湖北大学、武汉理工大学、湖北工学院、武汉化工学院、武汉科技学院、湖
高分子材料工程技术专业（中德技术学院）人才培养方案 一、专业代码、名称 530602，高分子材料工程技术（专科） 二、培养目标 培养具有良好的思想道德品质和强烈的社会责任感，具备国际视野、科学素养和人文素养，掌握高分子材料工程技术专业的基础知识和专业知识、橡塑材料加工与测试的基本技能，能在橡胶工业、塑料工业及高分子复合材料、功能智能高分子材料等各部门从事橡塑制品及复合材料等结构设计、配方设计、加工成型、模具设计及产品制造、工艺管理的工程技术人才。 三、培养要求 本专业要求学生掌握自然科学、工程基础知识和专业知识，掌握高分子材料领域的基本理论与基本技能，提高学生分析和解决工程实践问题的能力。 本专业的毕业生应达到以下知识与能力的培养要求： 1.具有科学素养、社会责任感和工程职业道德； 2.掌握高分子化学、高分子物理和橡塑加工的基本原理和基本理论； 3.掌握橡塑原材料、加工工艺、成型模具及设备等方面的基本知识； 4.掌握橡塑制品结构以及模具的设计方法及计算机辅助设计技能； 5.具有对新产品、新工艺和新技术进行实验研究和应用开发的初步能力； 6.掌握高分子功能材料和智能材料等领域前沿发展趋势，具有终身学习能力。 四、主干学科 材料科学与工程、化学 五、核心知识领域 高分子化学、高分子材料合成原理、橡塑材料的结构与性能、橡塑材料的加工工艺、橡塑制品的结构设计、橡塑制品的加工设备与成型模具等。 六、核心课程 材料科学基础、高分子化学、高分子物理、高分子材料分析测试方法、橡胶工艺学、塑料成型工艺学、橡塑制品设计等。 七、主要实践性环节 认识实习、橡塑制品课程设计、毕业实习与毕业设计（论文）。 八、修业年限及最低学分要求 基本修业年限3年。毕业最低学分要求105学分。其中，必修课76学分，专业选修课6学分，通识选修课4学分，实践教学环节19学分。实践教学(含实验、上机及独立实践教学环节)学分占总学分数比例为30.2%。 九、教学计划进程及课程学分（学时）分配表
材料与化学：有机高分子材料概述小结 高分子材料按其组成可划分为有机高分子材料和无机高分子材 料两大类，由于有机高分子材料的应用广度超过了无机高分子材料，因此我们通常所说的高分子材料均指有机高分子材料，或者说将有机高分子材料简称为高分子材料。高分子材料是指以高分子化合物为基本组分，加入适当助剂，经过一定加工制成的材料，高分子材料也称为聚合物材料。 高分子材料种类繁多，一般有四种简单的分类方法。1、根据高分子化合物来源可分为天然高分子材料、半天然高分子材料和合成高分子材料三大类；2、根据高分子材料的使用性质可分为塑料、橡胶、纤维、黏合剂与密封材料和涂料五大类；3、根据高分子材料的热性质可以分为热塑性高分子材料和热固性高分子材料两大类；4、根据组成高分子材料的高分子化合物的主链结构又可将其分为碳链高分 子材料、杂链高分子材料和元素高分子材料三大类。 高分子材料是由相对分子质量比一般小分子有机化合物高得多 的高分子化合物为主要成分制成的物质。高分子材料的结构通常分为高分子的链结构和高分子的聚集态结构两个部分，能进一步的划分为高分子化合物的一级、二级、三级、四级结构。有机高分子化合物的结构可分为线型高分子和体型高分子1．线型结构有些高分子由一个个链节连接起来，成千上成链节连成长链，如淀粉和纤维素的长链是由C—C键和C—O键相连接的，聚乙烯和聚氯乙烯是由C—C键相连接的，线性结构的高分子材料，可以带支链，也可以不带支链。线
型结构的高分子材料两个链间只有分子间作用力，没有化学键，而这一分子间的作用力随相对分子质量的增大而增强。 2．体型结构体型结构是高分子链上能起反应的官能团跟别的单体或别的物质发生反应，分子链之间形成化学键产生一些交联，形成的网状结构，如硫化橡胶等，橡胶硫化后，由线型结构转变为网状结构，橡胶制品会变得更加坚韧和富有弹性。 高分子材料的性能包括力学性能、电学性能、光学性能、热学性能及它的化学稳定性五大类，这些优良的性质取决于其不同于小分子化合物的结构和性质。高分子化合物的合成一般通过自由基聚合、离子聚合、配位聚合、可控/活性聚合、缩合聚合、加成缩合聚合、逐步加成聚合、氧化偶联聚合、高分子化合反应九种方法，聚合反应的实施方法一般包括本体聚合、溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合、熔融聚合、溶液缩聚、界面缩聚、固相缩聚八种。 应用这些合成方法合成出了我们生活中常见的高分子化合物，比如说塑料、橡胶、纤维、涂料、黏合剂与密封材料以及比较高级的功能高分子材料和聚合物基复合材料，这些都为我们的社会进步做出了极大的贡献，随着科学技术的不断进步，高分子材料也得到的很大的发展，使得其在我们的日常生活应用中无处不在，相信在今后的科学进步中高分子材料还会取得更大的发展与进步。
第一章高分子材料学 1、影响高分子材料性能的化学因素有哪些？ 答：高分子材料的化学结构，即构成元素的种类及其连接方式（重复结构单元的特性）、端基、支化与交联、结构缺陷、基团的空间位置等是决定其性能的主要化学因素。 2、按高分子材料的主链构成元素可将其分成哪几类？试举例。答：（1）碳链高分子主链以碳－碳共价键相联结而成，大多由加聚反应制得，分子间主要以次价力（范德华力）或氢键相吸引而显示一定强度，耐热性较低，不易水解。如PE、PP、PVC、PS、PMMA 等。 （2）杂链高分子由碳－氧、碳－氮、碳－硫等以共价键相联结而成，主要是由缩聚反应或开环聚合制得。特点是链刚性较大，耐热性和力学性能较高，但一般易水解、醇解或酸解。如PET、PA、PF、POM、PSF、PEEK等。 （3）元素有机高分子主链中常含硅、磷、硼等，常见的为有机硅高分子化合物，热稳定性好，具有较好的弹性和塑性，高耐热性是其特征。 3、影响高分子材料性能的物理因素有哪些？ 答：一、相对分子质量及其分布；二、结晶性；三、粒径与粒度分布； 四、成型过程中的取向；五、熔体粘度与成形性 4、相对分子质量对高分子材料制品的哪些性能影响较大，哪些性 能影响较小？
答：受相对分子量影响大的性能有：拉伸强度、弯曲强度、弹性模量、冲击强度、玻璃化转变温度、熔点、热变形温度、熔融粘度、溶液粘度、溶解性、溶解速度等。 受相对分子量影响较小的性能有：比热、热传导率、折射率、透光性、吸水性、透气性、耐化学药品性、热稳定性、耐候性、燃烧性等。5、高分子材料相对分子质量分布与其成型性及制品性能的关系任 何？为兼顾成型性和制品的性能，可采取什么措施？ 答：对于塑料制品，一般要求相对分子量分布较窄，这样成型加工性和制品性能都较均一。相对分子量分布过宽说明其中存在相对分子量偏低和过高部分。当相对分子量偏低部分所占比例过高时，有利于改善加工性能，但力学性能、耐热性、热稳定性、电气绝缘性能和耐老化性能均有下降；而当相对分子量过高的部分比例过高时，则塑化困难，影响制品的内在质量，降低外观质量，甚至出现象“鱼眼”一样的未塑化颗粒。对于塑料的成型加工来说，相对分子量分布可适当宽些。往往采用双峰分布的树脂，其相对分子量高的部分赋予制品优良的机械性能，而相对分子量低的部分则提供足够的成型加工流动性。对于合成纤维，则希望相对分子量分布尽可能窄些。 6、高分子化合物的哪些链结构因素有利于其结晶？ 答：有利于结晶性的因素有： 1）链结构简单，重复结构单元较小，相对分子量适中； 2）主链上不带或只带极少的支链； 3）主链化学对称性好，取代基不大且对称；
高分子材料与工程专业 高分子材料科学与工程是研究高分子材料的设计、合成、制备以及结构、性能和加工应用的材料类学科。本专业面向传统和新兴的诸如塑料、橡胶、纤维、涂料、石油化工、纺织、新能源、海洋、国防等各类行业，培养具有高分子材料与工程专业的基础知识和专业知识，了解材料科学与工程领域的相关专业知识，能在高分子材料的设计、合成、表征、改性、加工成型及应用等领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高级科学和工程技术人才。高分子材料正在向高性能化、高功能化、智能化、低污染、低成本方向发展，逐渐渗透到航天航空、现代通讯、电子工程、生物工程、医疗卫生和环境保护等各个新兴高技术领域，在未来发展中具有广阔的应用前景。 高分子材料科学与工程专业基础课程有高等数学、外语、普通物理、计算机文化基础、化工机械基础、基础化学、有机化学、物理化学、基础课实验、化工原理，专业核心课程包括高分子化学、高分子物理、高分子科学实验、聚合物加工工程、聚合物制备工程、聚合物表征，专业方向分为塑料加工工程、弹性体加工工程、高分子材料制备工程、复合材料四个模块课程群，学生可在四年级选择其中一个方向学习。专业开设有二十余门研究性前沿课程和多门国际化课程，学生在校内就能接受到国内外学术大师的培养和熏陶。本专业非常注重实践能力和工程能力的培养，开设的实践课程有金工实习、社会实践、电工电子实习、认识实习、高分子专业实验、毕业环节、素质拓展与创新、应用软件实践、生产实习、军事训练，开设的工程设计类课程有工程制图、机械设计基础、材料力学、自动化仪表、化工原理以及四个专业方向的工艺课、设计课以及实践课。此外，专业课程学习还涵盖了英语、计算机、通识教育、素质拓展、技术经济与企业管理等，使学生在语言能力、计算机能力、个人素养、管理能力等方面均衡发展，培养具有良好专业素质和创新精神的综合型高级科学和工程技术人才。 材料科学与工程专业 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。按物理化学属性，材料可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。本专业旨在培养能够在金属材料、无机非金属材料和复合材料等领域从事科学研究、技术开发、工程设计、技术和经济管理等方面的工作的高级专业人才。 信息、材料和能源被誉为当代文明的三大支柱。以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。材料又是信息、能源的重要物质基础，例如磁记录、芯片等信息技术的硬件要有材料作为物质保证；太阳能、燃料电池等能源技术要依靠材料提供的催化等功能。 未来人们对材料的结构可以进行更为精细的分析，从原子层次深入到电子层次，从而对材料性能有更深入的理解，进而根据性能需求制备出特殊结构的材料，如纳米复合结构，满足不同场合对材料性能的特殊需要，如智能材料、催化材料、能源材料、信息记录材料、生态环境材料等。 这个专业的专业基础课程和专业方向课程包括： 基础化学、大学化学实验、有机化学、物理化学、工程制图、计算机绘图、机械设计基础、应用电工学、化工原理、材料导论、C语言程序设计、VB语言程序设计、微机原理、文献查阅与科技写作、技术经济与企业管理、计算机在材料科学中的应用、科技报告与演讲、材料概论、材料物理、材料化学、材料合成制备
02任选五题，每题20分 1.试述材料在人类社会发展中的作用。1. 2.试述复合材料的分类、性能特点及发展趋势。 3.试述特种陶瓷制备工艺、应用及发展趋势。 4.简述金属材料的强化机制。 5.试述玻璃的结构。 6.聚合物的力学三态及特点。 7.试比较五大硅酸盐水泥的异同点。 03论述题（总分150分，每题30分） 1.特种陶瓷与传统陶瓷的区别，特种陶瓷的制备、应用及发展趋势。 2.光导纤维的导光原理及应用前景。 3.聚合物的结构、性能与应用。 4.复合材料定义、分类、特性及发展趋势。 5.论述你对材料学的认识。 04每题30分，任选五题 1.论述金属材料的晶体结构及物理性能之间的关系。 2.试述高温结构陶瓷的种类及特点。 3.试述非晶态聚合物三种力学状态及其与晶体聚合物的异同。 4.试述聚合物基复合材料的性能及用途。 5.试述玻璃的熔制工艺过程。 6.论述材料学研究现状与发展趋势。
05 (1—6题必做，7、8任选一题) 1.材料的分类及应用.(20分) 2.常见特种玻璃有哪些?举例说明两种特种玻璃原料、加工工艺、功能原理、应用领域。(25分) 3.试述陶瓷材料的显微结构。(20分) 4.试述金属材料热处理方法。(20分) 5.试述高聚物的结构.(20分) 6.试进复合材料种类、月途和发展趋势(25分) 7.新型高分子材料的种类、特点和发展趋势(20 分) 8.试谈对电介质陶瓷的理解和认认。(20分) 06 1、概述材料在国民经济中的地位及作用。(20分) 2、金属材料热处理及相变特征。(20分) 3、试述纳米材料的特性及应用。(20分) 4、举例说明功能陶瓷制备，性能及应用。(30分) 5、高分子材料结构、性能特点及应用，请举例说明。(30分) 6、试比较聚合物基复合材料与金属基复合材料的结构、性能及应用特征。(30分) 07 1.陶瓷制备的一般工艺及结构特点。(20分) 2.举例说明材料性能与成分、结构及制备之间的关系。(25分) 3.金属材料强度提高的途径与方法。(25分) 4.试说明高分子新材料研究现状、应用及发展趋势。(25分) 5.复合材料的复合原理，并说明纤维增强和颗粒增强的机理。(25分) 6.举例说明材料在人类社会发展进步中的地位与作用(30分)