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高分子材料导论6(通用高分子材料) (2)

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《高分子材料导论》课程教学大纲.docx

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高分子材料导论课程教学大纲课程名称：高分子材料导论英文名称：Introduction of polymer materials课程编码：x4030941学时数：32其中实践学时数：0课外学时数：0学分数：2.0适用专业：应用化学、功能材料一、课程简介《高分子材料导论》是应用化学专业和功能材料专业一门比较重要的专业选修课程，是培养该专业技术人才的整体知识结构和能力结构的重要组成部分。

高分子材料是材料科学的一个重要分支, 它广泛应用于国民经济的各个领域，对尖端科学技术的发展起到了重大作用。

该课程以聚合物材料为研究对象，以材料科学基本知识为基础，结合高分子材料自身的特点，主要讲述了高分子材料的基本概念、命名、分类、性能及应用等，包括塑料、橡胶、涂料、粘合剂、纤维以及功能高分子材料和聚合物基复合材料的概念、性质及应用。

此外，还涉及各类高分子材料的结构测定和性能表征手段等。

课程的教学目标是通过本课程的学习，使学生对高分子材料的命名、分类、合成、结构与性能的关系、性能与应用有比较深入的了解，熟悉塑料、橡胶、涂料、粘合剂与纤维、功能高分子材料、聚合物基复合材料、高分子材料测试表征方法等内容，掌握高分子材料的基础知识，能应用课堂上学到的知识为日常的生活、工作和学习服务。

培养学生分析问题、解决问题的能力，为学生进一步学好后续相关课程打下坚实基础。

二、课程目标与毕业要求关系表（一）绪论了解高分了材料的基本概念、命名、分类；掌握高分子材料的性能特点；熟练掌握高分子材料的应用领域。

重点：高分子材料的分类、命名、性能特点；高分子材料的应用。

难点：高分子材料的应用.（-）高分子材料的结构与性质了解高分子材料的结构、分类；掌握高分子材料结构与性能间的关系。

重点：高分子材料的结构分类；高分子材料的性能分类；高分子材料结构与性能间的关系。

难点：高分子材料结构与性能间的关系。

（三）塑料了解塑料的分类、性能和用途，了解聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等通用塑料和聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等工程塑料的结构、成型、性能和应用；掌握塑料的结构与性能间关系。

高分子材料：绪论PPT课件

高分子材料：绪论PPT课件
元件、发动机风叶等； • 薄膜：有“包装皇后”之称。大量用于快餐食品、烟草的
包装，还用于医用包装、各类封面及广告宣传画等。 • 纤维级PP：地毯、无纺布、旅游制品、土工布，建筑材料
等， 发展前景广阔。
聚氯乙烯（PVC）
• PVC，是耗石油最少的热塑性树脂。具有阻燃 • 及较高的机械强度。PVC可以兼有两种绝然不 • 同的性能，从软质到硬质，具有不同的用途。
高分子材料的结构
高分子材料形成过程
石油、天然 气、煤炭等
裂解反应
单体
聚合反应
加工
高分子材料
高分子聚合物
举例：聚乙烯
高分子材料的类型与特征
按照物理形 态和用途
• 塑料
• 橡胶 三大合成材料
• 纤维 • 黏合剂 • 涂料 • 聚合物基复合材料 • 聚合物合金 • 功能高分子材料 • 生物高分子材料
生物惰性陶瓷 具有优异的生物相容性，能与骨形成结合面，结合强度高， 稳定性好，参与代谢。 生物活性陶瓷 该陶瓷的物理、化学性能稳定，在生物体内完全呈惰性状态。
磷酸钙陶瓷植入狗体 6个月
• 医用高分子
人工生体软组织 人工生体硬组织
• 药用高分子
高分子药物 高分子载药体系 医疗器械与诊断材料
• 医用修复材料 • 龋齿密封材料、外科缝合线、高分子绷托 • 眼球人工玻璃体 • 隐形眼镜 • 人工脏器 • 人造皮肤、人工骨、肌肉腱、角膜、喉、食 • 道、人工肺、肾、肝、心脏等等。 • 在美国，每年有几百万件人工器件或修复材 • 料植入病人体内。
• 生物材料的应用
• 生物材料发展的前沿
• 组织工程与组织工程材料 • 药物、基因与DNA控释材料与系统 • 生物材料与人体器官克隆
高分子的成型加工

第五章-通用高分子材料

第五章-通用高分子材料
以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料旳塑料粉可用 来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。
以石棉为填料旳塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等 设备上旳耐热绝缘部件。
以玻璃布、石棉布等为填料旳层状塑料旳可用于制 造轴承、齿轮、带轮、多种壳体等。
➢ 环氧塑料（EP-epoxy plastics ）：
1） 环氧树脂： 环氧塑料是以环氧树脂为基，加入填料及其他添加剂
OH
‖ —［—C—N—］—
│
2） 性质：
聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。 因为酰胺基旳存在，分子之间有很强旳氢键作用， 所以聚酰胺旳强度高，韧性好；另外耐磨性和自润滑性 好，摩擦系数低；具有良好旳耐油、耐溶剂性、阻燃性； 但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。 3）应用： 纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、 阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。
管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及多种机械 零件。
增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手 提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电 缆包覆层等。
➢ 聚丙烯（ PP-polypropylene)）：
1） 构造单元： —［—CH2—CH2—］—
│ CH3
2） 性质： 无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力
3）均聚甲醛旳改性： 工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳
定性。共聚甲醛旳构造单元为：
［—CH2—O—］x ， ［—CH2-CH2-CH2-CH2-O］—y
4）应用： 聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。 部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、
轴承，塑料弹簧等。
➢ 聚碳酸酯（ PC-polycarbonate ）：
➢ 聚四氟乙烯（ PTFE）：

大学一年级材料学导论PPT课件-6-高分子材料

大学一年级材料学导论PPT课件-6-高分子材料
③习惯名称是沿用已久的习惯叫法。 如聚酰胺类的习惯名称为尼龙，聚 对苯二甲酸乙醇酯的习惯名称为涤 纶等。
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4.1.3聚合物的分类
①按大分子主链结构分类：
碳链、杂链和元素有机高分子
举例：碳链
(CH2—CH)n
CH3
杂链 (CH2—O)n
元素有机高分子
CH3 (Si—O)n CH3
高分子化合物的分子式： A—M—M······M—B 高分子的通式： [M]n [M]：结构单元或重复单元，又称为链节。 n：聚合度（常以DP表示）。
Байду номын сангаас
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4.1.1聚合物材料的基本概念
聚合物的分子量：M=n·M0 低分子化合物分子量：<500 高分子化合物分子量：> 104 聚合物分子量：104 ~106
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4.1.5 高分子材料的成型加工
高分子材料的成型加工是将高分子材料 转变成所需形状和性质的实用材料或制 品的工程技术。
通常是使固体状态（粉状或粒状）、糊 状或溶液状态的高分子化合物熔融或变 形，经过模具形成所需的形状，并保持 其已经取得的形状，最终得到制品的工 艺过程。
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4.1.2聚合物材料的命名
①化学名称根据大分子链的化学结构而 确定的。
以单体或假想单体名称为基础，前面冠 以“聚”字，就成为聚合物名称。
由两种单体缩聚而成的聚合物，如果结 构比较复杂或不太明确，则往往在单体 名称后面加上“树脂”二字来命名。
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4.1.2聚合物材料的命名
4.1.6高分子材料的的发展趋势

高分子导论复习大纲---高分子材料PPT课件

高分子导论复习大纲---高分子材料PPT课件

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• 4、添加剂类型
① 有助于加工的润滑剂和热稳定剂； ② 改进材料力学性能的填料、增强剂、抗冲
改性剂、增塑剂等； ③ 改进耐燃性能的阻燃剂； ④ 提高使用过程中耐老化性的各种稳定剂。
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• 一、通用塑料
• (一)、聚乙烯（PE） ——分子量要求：1万以上（塑料） ——合成方法：
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⊕化学稳定性：优异。室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、 甲酸、氨、胺类、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾、 稀硫酸和稀硝酸；发烟硫酸、浓硝酸、硝化混酸、铬 酸-硫酸混合液在室温下能缓慢溶解；>90℃，硫酸 和硝酸能迅速破坏PE；
⊕其它稳定性：易光氧化、热氧化、臭氧分解；光降解 （紫外线→炭黑优异的光屏蔽作用）；辐射可发生交 联、断链、形成不饱和基团等（主要倾向交联反应）；
均采用齐格勒-纳塔催化剂，其聚合工艺基本上与 低压PE相同。聚合过程中有5%～7%的无规PP，可 用己烷、庚烷溶剂进行萃取分离。等规PP结晶不溶， 无规物溶解→进行分离。在正庚烷中不溶部分的质 量分数作为PP的等规定。
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——性能
⊕耐化学性：好，抗硫酸、盐酸及氢氧化钠的能力 优于PE及PVC； ⊕耐热性：高，对80%的硫酸可耐100℃； ⊕稳定性：易受光、热、氧的作用发生降解和老化 （叔碳原子上H的存在）→添加稳定剂； ⊕燃烧性：与PE一样，易燃，火焰有黑烟，燃烧后 滴落并有石油味。
（1）单体乙烯的制备方法 ⊕主要方法：由石油烷烃热裂解后，分离精制而得。 ⊕次要方法：乙醇脱水、乙炔加氢、天然气中分离出 乙烯等。
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（2）乙烯聚合方法 ⊕高压聚合法（ICI法）：压力150-300MPa、温度

材料科学与工程导论 第6章 高分子材料

材料科学与工程导论 第6章 高分子材料

聚酰胺（PA） 聚碳酸酯（PC） 聚甲醛（POM） 聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 （ABS） PC
挡 风 板
6.1.3 高分子材料简介
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是 Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一 种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
有机玻璃顶棚
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6.1.3 高分子材料简介
▲工程塑料
热稳定性高是其最突出 的特点。使用温度 150~174℃。 用于机械设备等工业。
聚砜（PSU） 聚醚砜（PES） 聚醚醚酮（PEEK） 聚苯硫醚（PPS） 聚四氟乙烯 （PTFE）
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又称尼龙。强 度较高，耐磨、 自润滑性好， 广泛用作机械、 化工及电气零 件。 优良的机械性能， 透明无毒，应用 广泛。
初～40年代末）。
●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）。 ●21世纪的高分子科学—分子设计。
——高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。1920年， 德国人Staudinger (施陶丁格)发表了“论聚合”的论文，提 出了高分子的概念。
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6.1.1 高分子材料科学发展简史
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它
▲单体 用来制备高分子的小分子物质称单体。 高分子的单体： 通过聚合反应能制备高分
子化合物的物质称做单体。
例如乙烯是单体，能聚合 生成聚乙烯。
[ CH2–CH2 ]n
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6.1.2 高分子材料基本概念
▲结构单元 构成大分子的最小重复结构单元，简称结构 单元，或称链节。
[ CH2–CH2 ]n
▲聚合度

高分子材料导论

高分子材料导论

材料化学导论教案第一篇高分子材料导论目录第一章概论1.1 高分子科学的历史、现状和未来1.2 高分子科学的重要性1.3 高分子的定义、基本概念、分类和命名1.3.1 定义1.3.2 基本概念1.3.3 分类1.3.4 命名1.4 分子量和分子量分布1.5 高分子结构的一般特点1.5.1 一级结构1.5.2 二级结构1.5.3 三级结构和四级结构1.6 高分子性质的一般特点1.6.1 力学性质1.6.2 热性质1.6.3 溶解性第二章天然高分子2.1 多糖类2.1.1 纤维素2.1.2 淀粉2.1.3 甲壳素、壳聚糖2.2 天然橡胶2.3 蛋白质2.4 核酸第三章链式聚合反应3.1 概述3.1.1 一般特征3.1.2 链式聚合反应的单体3.2 自由基链式聚合反应3.2.1 自由基聚合的基元反应3.2.2 链引发反应3.2.2.1 引发剂种类3.2.2.2 引发分解动力学3.2.2.3 引发剂效率3.2.2.4 引发剂的选择3.2.2.5 其他引发作用3.2.3 聚合速率3.2.3.1 概述3.2.3.2 聚合动力学研究方法3.2.3.3 自由基聚合微观动力学3.2.3.4 自由基聚合基元反应速率常数3.2.3.5 温度对聚合速率的影响3.2.3.6 自动加速现象3.2.4 分子量和链转移反应3.2.4.1 无链转移时的分子量3.2.4.2 链转移反应对聚合速率和聚合度的影响3.2.5 阻聚和缓聚3.2.5.1 阻聚剂和阻聚机理3.2.5.2 烯丙基单体的自阻聚作用3.2.5.3 阻聚效率和阻聚常数3.2.6 反应速率常数的测定3.2.7 分子量分布3.2.8 聚合方法3.2.8.1 本体聚合3.2.8.2 溶液聚合3.2.8.3 悬浮聚合3.2.8.4 乳液聚合3.3 阳离子聚合反应3.3.1 阳离子聚合的单体3.3.2 阳离子聚合引发剂体系及引发作用3.3.3 溶剂3.3.4 阳离子聚合反应机理3.4 阴离子聚合反应3.4.1 阴离子聚合的单体3.4.2 阴离子聚合引发体系和引发作用3.4.3 阴离子聚合引发剂和单体的匹配3.4.4 溶剂3.4.5 聚合反应机理3.5 自由基聚合与离子聚合的比较3.6 配位聚合反应简介3.6.1 引言3.6.2 配位聚合的基本概念3.6.3 Ziegler-Natta引发体系3.6.4 α-烯烃配位聚合的机理3.7 链式活性聚合反应3.7.1 活性聚合的定义与一般特征3.7.2 活性聚合的实现3.7.3 活性聚合的应用第四章逐步聚合反应4.1 概述4.1.1 逐步聚合反应的一般特征4.1.2 逐步聚合类型4.1.3 缩聚合反应4.2 逐步聚合反应的单体4.2.1 逐步聚合反应常见的单体4.2.2 反应基团的数目与官能度4.3 线型缩聚反应4.3.1 线型缩聚和成环倾向4.3.2 线型缩聚机理－逐步和平衡4.4 线型缩聚动力学4.4.1 缩聚反应速率及其测定4.4.2 官能团等活性概念4.4.3 线型缩聚动力学4.4.4 其他逐步聚合的动力学问题4.5 线型缩聚物的分子量及分子量分布4.5.1 反应程度对聚合度的影响4.5.2 缩聚平衡对聚合度的影响4.5.3 线型缩聚物聚合度的控制4.5.4 线型缩聚物的分子量分布4.6 非线型逐步聚合反应4.6.1 一般特征4.6.2 凝胶化作用和凝胶点4.6.3 凝胶点的测定方法4.7 逐步聚合反应实施方法4.7.1 逐步聚合的热力学和动力学特征4.7.2 逐步聚合实施方法第五章聚合物的化学反应5.1 概述5.2 聚合物化学反应的分类、特征及其影响因素5.2.1 聚合物化学反应的分类5.2.2 聚合物化学反应的特征5.2.3 聚合物化学反应的影响因素5.3 聚合物的相似转变及其应用5.3.1 引入新基团5.3.2 基团的转化5.4 聚合度变大的化学转变及其应用5.4.1 交联5.4.2 接枝5.4.3 嵌段共聚5.4.4 扩链5.5 聚合度变小的化学转变－聚合物的降解5.5.1 水解、化学降解和生化降解5.5.2 热降解5.5.3 机械降解和超声波降解5.5.4 热氧化降解和稳定5.6 聚合物的防老化5.7 自然降解高分子的设计第六章聚合物的结构6.1 高分子链的二级结构6.1.1 高分子链的内旋转构象6.1.2 高分子链的柔顺性及其结构影响因素6.1.3 高分子链的构象统计6.2 高分子链的三级结构6.2.1 结晶结构6.2.1.1 樱状微束模型6.2.1.2 高分子单晶及折叠链模型6.2.1.3 高分子的晶胞结构6.2.1.4 球晶6.2.1.5 串晶和伸直链晶体6.2.1.6 结晶能力与结晶度6.2.1.7 结晶速度6.2.1.8 结晶的熔融6.2.2 取向结构6.2.3 液晶态结构6.2.4 高分子共混物的形态结构第七章聚合物的性质7.1 聚合物的溶液性质7.1.1 分子间相互作用和溶度参数7.1.2 溶剂的选择7.1.3 分子量及其分布测定方法7.1.3.1 端基分析法7.1.3.2 膜渗透压法7.1.3.3 气相渗透法（VPO法）7.1.3.4 光散射法7.1.3.5 粘度法7.1.3.6 凝胶色谱（GPC）7.2 聚合物的热性质7.2.1 形变－温度曲线7.2.2 玻璃化转变7.2.2.1 T g的测定和自由体积理论7.2.2.2 影响T g的因素7.2.2.3 聚合物的耐热性7.2.3 高弹态7.2.4 流动温度和粘流态7.2.4.1 流动温度7.2.4.2 粘流态7.3 聚合物的力学性质7.3.1 应力－应变曲线7.3.1.1 什么是应力和应变7.3.1.2 极限强度7.3.1.3 玻璃态聚合物拉伸时的应力－应变曲线7.3.1.4 结晶态聚合物拉伸时的应力－应变曲线7.3.1.5 影响聚合物强度的结构因素和增强增韧途径7.3.2 聚合物的力学松弛――粘弹性7.3.2.1 静态粘弹性现象7.3.2.2 动态粘弹性现象7.3.2.3 聚合物主要力学性质各参量之间的关系7.4 聚合物的电学性质7.4.1 聚合物的介电性7.4.2 聚合物的导电性7.4.3 聚合物的静电现象第一章 概论1.1 高分子科学的历史、现状和未来人类直接利用天然高分子，可以追溯到远古时期，比如利用纤维素造纸，利用蛋白质练丝和鞣革，利用生漆作涂料和利用动物胶作墨的粘合剂等等。

高分子材料思考题答案

高分子材料思考题答案

《高分子材料导论》思考题第一章材料科学概述1．试从不同角度把材料进行分类，并阐述三大材料的特性。

按化学组成分类：金属材料无机材料.有机材料（高分子材料）按状态分类:气态。

固态：单晶.多晶.非晶.复合材料.液态按材料作用分类:结构材料，功能材料按使用领域分类：电子材料。

耐火材料。

医用材料。

耐蚀材料。

建筑材料三大材料：（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．说出材料、材料工艺过程的定义。

材料——具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。

由化学物质或原料转变成适用于一定用场的材料，其转变过程称为材料化过程或材料工艺过程。

3．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。

4．何为非晶态结构？非晶态结构材料有何共同特点？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．材料的特征性能主要哪些方面？热学、力学、电学、磁学、光学、化学等性能6．什么是材料的功能物性？材料的功能物性包括哪些方面？功能物性，是指在一定条件下和一定限度内对材料施加某种作用时，通过材料将这种作用转换为另一形式功能的性质。

包括：1热电转换性能2光－热转换性能3光－电转换性能4力－电转换性能5磁－光转换性能6电－光转换性能7声－光转换性能7．材料工艺与材料结构及性能有何关系？材料工艺，包括材料合成工艺及材料加工工艺，影响材料的组织结构，因而对材料的性能有显著的影响。

高中化学选择性必修三 第5章第2节 通用高分子材料学案下学期(解析版)

高中化学选择性必修三 第5章第2节 通用高分子材料学案下学期(解析版)

第五章合成高分子第二节高分子材料第1课时通用高分子材料1.了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。

2.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。

教学重点：三大合成材料的组成和结构的特点教学难点：三大合成材料的组成和结构的特点任务一、塑料1.主要成分：。

例如，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。

2.分类塑料按受热特征分为：和。

热塑性塑料具有结构。

受热时，分子间作用力，易，可反复加工多次使用；冷却时，相互引力增强，会重新硬化；热固性塑料再次受热时，链与链间会形成，产生一些交联，形成结构，硬化定型，加工成型后能加热熔融。

3.聚乙烯(1)聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为和。

(2)为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？4.酚醛树脂(1)组成:酚醛树脂是用_____与_____在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。

(2)形成:在酸催化下,等物质的量的甲醛和苯酚反应形成_____结构高分子,发生反应为 _______________________________________________; ________________________________________________。

在碱催化下,等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应,生成_____结构的酚醛树脂。

任务二、合成纤维 1.分类⎧⎪⎪⎧⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩天然纤维：棉、麻、蚕丝、羊毛等人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维纤维化学纤维合成纤维：用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成的纤维合成纤维具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。

2.合成纤维（1）常见的合成纤维①合成纤维的“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶，其中被称作“人造棉花”的是 。

①聚酯纤维涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名。

写出生成涤纶的化学方程式：__________________________________________________。

通用高分子材料

通用高分子材料

化学性质
聚碳酸酯耐酸，耐油；不耐紫外光，不耐强碱。 聚碳酸酯耐酸，耐油；不耐紫外光，不耐强碱。 耐酸
物理性质
聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃， 聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃，在普通使用温度内都 无色透明 有良好的机械性能。和性能接近的PMMA相比， 有良好的机械性能。和性能接近的PMMA相比，聚碳酸酯的耐冲击 PMMA相比 性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94 V性能好，折射率高，加工性能好，不需要添加剂就具有UL94 V-0级 阻燃性能。 阻燃性能。 不能长期接触60℃以上的热水；聚碳酸酯燃烧时会发出热解气体， 不能长期接触60℃以上的热水；聚碳酸酯燃烧时会发出热解气体， 60℃以上的热水 燃烧时会发出热解气体 塑料烧焦起泡，但不着火，离火源即熄灭，发出稀有薄的苯酚气味， 塑料烧焦起泡，但不着火，离火源即熄灭，发出稀有薄的苯酚气味， 火焰呈黄色，发光淡乌黑色，温度达140℃开始软化， 220℃熔解 熔解， 火焰呈黄色，发光淡乌黑色，温度达140℃开始软化， 220℃熔解， 140℃开始软化 可吸红外线光谱。 可吸红外线光谱。 聚碳酸酯的耐磨性差。 聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要 耐磨性差 对表面进行特殊处理。 对表面进行特殊处理。
PE制品 水马（路障） PE制品 水马（路障）
聚乙ห้องสมุดไป่ตู้水箱
聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料。 聚丙烯（Polypropylene，简称PP）是一种半结晶的热塑性塑料。具有 PP 半结晶的热塑性塑料 较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。 较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在 工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。 工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。澳大利亚的 钱币也使用聚丙烯制作。 钱币也使用聚丙烯制作。

高分子材料导论

高分子材料导论
2000年世界上合成材料的年总产量已达到2亿吨(其中塑料1.63亿吨、合成橡胶0.11亿吨、合成纤维0.28亿吨)。塑料的增长速度最快(图1-2)，因为塑料有原料多、生产易、成本低、加工快、比强度大、性能好等特点，可以代替部分金属、木材、皮革等传统材料，塑料现在的产量已超过了木材和水泥等结构材料的总产量。合成橡胶的产量也已超过了天然橡胶。而合成纤维的年产量在上世纪80年代就已达到了棉花、羊毛等天然和人造纤维的2倍。我国高分子工业的发展也极为迅猛，目前，我国三大合成材料年产量在世界上的排名为：合成纤维第一位，塑料第二位，合成橡胶第四位。
4.6.1一般特征
4.6.2凝胶化作用和凝胶点
4.6.3凝胶点的测定方法
4.7逐步聚合反应实施方法
4.7.1逐步聚合的热力学和动力学特征
4.7.2逐步聚合实施方法
第五章聚合物的化学反应
5.1概述
5.2聚合物化学反应的分类、特征及其影响因素
5.2.1聚合物化学反应的分类
5.2.2聚合物化学反应的特征
5.2.3聚合物化学反应的影响因素
3.7.2活性聚合的实现
3.7.3活性聚合的应用
第四章逐步聚合反应
4.1概述
4.1.1逐步聚合反应的一般特征
4.1.2逐步聚合类型
4.1.3缩聚合反应
4.2逐步聚合反应的单体
4.2.1逐步聚合反应常见的单体
4.2.2反应基团的数目与官能度
4.3线型缩聚反应
4.3.1线型缩聚和成环倾向
4.3.2线型缩聚机理－逐步和平衡
4.4线型缩聚动力学
4.4.1缩聚反应速率及其测定
4.4.2官能团等活性概念
4.4.3线型缩聚动力学
4.4.4其他逐步聚合的动力学问题

第三章高分子材料的结构与性能(二)

第三章高分子材料的结构与性能(二)
〔iii〕增塑：增塑剂的参加可使材料强度降低，只适于对弹性 、韧性的要求远甚于强度的软塑料制品。
〔iv〕老化
3.3.2 高弹性
高弹态聚合物最重要的力学性能是其高弹性。
〔1〕高弹性的特点： 〔i〕弹性模量小，形变量很大；〔ii〕弹性模量与绝对温度成正比；
〔iii〕形变时有热效应； 〔iv〕在一定条件下，高弹性表现明显的松弛 现象。 〔2〕高弹性的本质
3.2.4 聚合物的熔体流动
当温度高于非晶态聚合物的Tf、晶态聚合物的Tm时，聚合物变 为可流动的粘流态或称熔融态。热塑性聚合物的加工成型大多是 利用其熔体的流动性能。
3.2.4.1 流动流谱
❖ 流谱：指质点在流动场中的运动速度分布。 ❖ 剪切流动:产生横向速度梯度场的流动 ❖ 拉伸流动:产生纵向速度梯度场的流动
材料在外力作用下发生形变的同时，在其内部还会产生对抗外 力的附加内力，以使材料保持原状，当外力消除后，内力就会使材 料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力到达平衡时，内力与外 力大小相等，方向相反。单位面积上的内力定义为应力。
材料受力方式不同，发生形变的方式亦不同，材料受力方式主要有以下 三种根本类型：
自由体积是分子链进行构象转变和链段运动所需的活动空间。
当聚合物冷却时，自由体积逐渐减小，当到达某一温度时， 自由体积收缩到最低值，聚合物的链段运动因失去活动空间而被 冻结，聚合物进入玻璃态。因此自由体积理论认为玻璃化温度就 是使聚合物自由体积到达某一最低恒定临界值时的温度。
Tg的影响因素
〔i〕聚合物的结构：Tg是链段运动刚被冻结的温度，而链段运动 是通过主链单键的内旋转来实现，因此Tg与高分子链的柔顺性相关， 柔顺性好，Tg低，柔顺性差，Tg高。
P
冲击头，以一定速度对试样实 施冲击
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结构式:
CH2
CH Cl
n
英文名称：polyvinyl chloride, 简称PVC
PVC 塑料以 PVC树脂为基料，与稳定剂、增塑剂、填料、 着色剂及改性剂等多种助剂混合，经塑化、成型加工而成。
本身质地很硬，加入增塑剂可变成比PE还柔软的塑料，用于 制备各种不同的用品——全能塑料 （2）性质： 具有较高的强度、刚性；良好的电绝缘性、耐化学腐蚀性； 能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂；具有阻燃性；但热稳 定性较差，使用温度较低，介电常数、介电损耗较高。 PVC的致命缺点：
• 耐磨、自润滑性能好 旱冰鞋的轮子、轴承、齿轮 • 加工性能优良，容易成型加工，能耗小 各种装饰品，薄膜、型材、配件及产品 性能可调范围宽：应用领域广泛 力学性能比金属差，表面硬度亦低 大多数品种易燃 耐热性较差
4.1.4 塑料的组分及其应用
塑料的组成：合成树脂＋添加剂
1、合成树脂（聚合物） （40%-100%）
（3）PE的应用
制造食品包装袋、农用薄膜、各
种饮水瓶、容器、玩具等；还可
制各种管材、电线绝缘层等。
交 联
PE
2、聚氯乙烯（PVC） ——仅次于聚乙烯的第二大塑料品种
（1）PVC 树脂和PVC塑料的定义 聚氯乙烯树脂是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引 发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成 的聚合物。
单体氯乙烯有毒
某些增塑剂有毒 在高温或燃烧时会分解放出氯化氢
（3）应用：
纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。 常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。
硬聚氯乙稀：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、 建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。 增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、 人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层 等。
尼龙PVC手套
3、聚丙烯——最轻的塑料
（1）定义：丙烯聚合的产物
结构式为：
CH2
CH
CH3 n 英文：polypropylene, 缩写为 PP。
CH3 CH3 CH3 CH2 CH CH2 CH CH2 CH
等规PP ：结晶度高，占 PP产量的95％。 间规 PP：结晶度低， 目前产量少。 无规 PP：不结晶，粘稠 状物质，不能用做塑料。
全同立构
CH3 CH3 CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH3 CH3
间同立构
CH3 CH3 CH3 CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH3
（3）按使用范围和功能分类
通用塑料：指产量大、价格较低、力学性能一般、主要作非 结构材料使用，如PVC、PE、PP、PS等。 工程塑料：指可作为结构材料使用，能经受较宽的温度变化 范围和较苛刻的环境条件，具有优异的力学性能、耐热、耐 磨性能和良好的尺寸稳定性，能替代金属制造机械零件和工 程构件的塑料。如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。 目前两者之间的界限模糊，如PP经改性之后也可作结构材料 用。
成型周期短、生产效率高、易实现自动化
能成型形状复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件的 塑料制件 产品质量稳定 适应范围广
缺点
注射设备价格较高；注射模具结构复杂；生产成本高、生 产周期长、不适合于单件小批量的塑件生产
3、模压成型 模压成型原理及流程 模具闭合 热固性塑料
放入加料室 系统充满型腔
型 开模取件
受热熔融 固化成
塑料在压力下经浇注
模压成型产品
模压成型主要用于热固性塑料，适 用于形状复杂或带有复杂嵌件的制 品，但生产率低、模具成本较高。
4、吹塑成型 吹塑成型是借助于气体压力 使闭合在模具中的热熔型坯 吹胀形成中空制品的方法。 主要用于制造中空制品，也 可用于吹塑聚丙烯、聚乙烯 等塑料薄膜。
制品主要有： 管材 板材 薄膜 电线电缆包覆 各种异型制品
2、注射成型
注射成型原理： 将粒状或粉状的塑料加入到 注射机的料斗，在注射机内 塑料受热熔融并使之保持流 动状态，然后在一定压力下 注入闭合的模具，经冷却定 型后，熔融的塑料就固化成 为所需的塑件。
注射成型产品
注射成型的特点
优点
吹塑原理
吹塑成型产品
5、压延成型
将已经塑化的接近粘流温度的聚合物材料通过一系列相向 旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，成 为具有一定厚度、宽度与表面光洁的薄片状制品，主要用 于生产片材、薄膜、人造革等。
软质PVC薄膜生产工艺流程
4.1.6 常用塑料简介
1、聚乙烯 (PE) 塑料工业中产量最大的品种
受热软化后可将塑料的其它组分加以粘合，并决定塑料 的主要性能。
2、添加剂
添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。
塑料与树脂的区别：树脂是纯的高聚物，而塑料是以
树脂为主的高聚物制品。
主要的添加剂 ⑴ 填料及增强剂
•填料：使用其的主要目的是增加制品的体积，降低成本 和收缩率，故又有增量剂之称。 种类：硅石（石英砂）、硅酸盐（云母、滑石、陶土、 石棉）、碳酸钙、金属氧化物、炭黑、玻璃珠、木粉等。 增强剂：为提高塑料制品的强度和刚性，可加入各种纤 维状材料作增强剂，最常用的是玻璃纤维；新型的增强 剂有碳纤维、石墨纤维和硼纤维。 增强剂和填料的用量一般为20～50％。 增强剂和填料的增强效果取决于它们与聚合物界面分子 间相互作用的状况。采用偶联剂处理填料及增强剂，可 增加其与聚合物之间的作用力，通过化学键偶联起来， 更好地发挥其增强效果。
主要的添加剂 ⑵增塑剂 ①作用
用熔点低的低分子化合物来增加大分子链间距离，削弱 分子间相互作用，降低玻璃化温度和熔体粘度，增加其 流动性，从而改善聚合物的加工性能和制品柔韧性。 与树脂相溶性好 沸点高，挥发性小 本身稳定，不易变性 无毒无味，无色状态
②要求
③类型 邻苯二甲酸酯类、环氧类、磷酸酯类等
高密度聚乙烯(HDPE)
（2）PE的性能 基本性质：无臭，无毒，白色蜡状固体，柔而韧，比水轻， 吸水性低，易燃烧且离火后继续燃烧。透明度随结晶度增 加而下降。 力学性能一般：拉伸强度不高、硬度低、环境应力开裂严 重。 热性能：具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达70～-100℃，但受热易老化（氧化和降解）。 化学稳定性好：室温下能耐大多数酸碱的侵蚀，常温下不 溶于任何已知的溶剂。 电绝缘性能优良 加工性能：流动性极好,成型时无需太高压力就能制出薄壁 长流程制品。
第四章
通用高分子材料
4.1 塑料
4.2 橡胶
4.3 纤维 4.4 胶黏剂及涂料
4.1 塑料
4.1.1 类型及特征
★ 定义：塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件（温度、 压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变 的材料，习惯上也包括塑料的半成品，如压塑粉等。
1、塑料的分类
目前大批量生产的已有20余种，少量生产和使用的有数十种。
为了保护环境和节约资源，请多次使用，废弃 后建议回收再利用
塑料制品回收标识
4.1.3 塑料的特点
• 比重轻，强度高（0.9-2.2 g/cm3）
材料 密度 g/cm3 铝 钢铁 树脂 聚乙烯 聚丙稀 泡沫塑料 聚氯乙稀 聚四氟乙烯
5
10
1
<1
<1
0.1
1.4

2.2
应用领域：日常生活用品、汽车工业、航空和宇航工业、军事 • 绝缘性和绝热性好（表面电阻109-1018 Ω） 制备电缆的绝缘套管和电气设备的绝缘外壳，冷藏、建 筑隔热、节能装置 • 耐腐蚀性和化学稳定性好 塑料管和塑料包装瓶 • 光学性质好——具有透光性和装饰性 胶卷、商品外包装、塑料大棚、有机玻璃、光盘、光纤 塑料管和塑料包装瓶
（1）按组分数目分类 单一组分塑料：基本上是由聚合物构成或仅含有少量辅助物料（
染料、润滑剂等），比如聚乙烯（PE）塑料、聚丙烯（PP）塑料 、有机玻璃等。
多组分塑料：除聚合物外，还包含大量辅助剂（增塑剂、稳定剂
、改性剂、填料等），比如酚醛（PF）塑料、聚氯乙烯（PVC）塑 料等。
（2）按受热后形态性能表现的不同分类
功能（特种）塑料：具有特 殊功能和特殊用途的塑料。 例如导电塑料、导磁塑料、 感光塑料等。
4.1.2 塑料使用利弊简述
塑料被列为20世纪最伟大的发明之一，塑料的普及被誉 为“白色革命”。
塑料的贡献
从上世纪六十年代开始，塑料(主要指聚乙烯、聚丙烯、 聚氯乙烯、聚苯乙烯)进入广泛实用阶段。由于塑料具 有很多优点：它取材容易，价格低廉，加工方便，质地 轻巧，因此塑料一问世，便深受欢迎，它迅速渗入到社 会生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、 管等，创造了巨大的社会和经济效益。
主要的添加剂 ⑶稳定剂
①作用
防止塑料在光、热、氧等条件下过早老化，延长制品的 使用寿命。
②类型
抗氧剂 热稳定剂 光稳定剂
光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂 消除老化反应中生成的自由基，常用 取代酚类、芳胺类等 使分解温度上升，常用硬脂酸铅，铅的 化合物及环氧化合物等
主要的添加剂 其他种类
废旧塑料产生的“白色污染”
随着塑料产量不断增大，成本越来越低，我们用过的大 量农用薄膜、包装用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用 后被抛弃在环境中，给景观和环境带来很大破坏。由于 塑料包装物大多呈白色，它们造成的环境污染被称为白 色污染。
白色污染的防治
（1）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。 （2）回收废塑料并使之资源化是解决白色污染的根本途径。 近年来，一些国家大力开展3R运动：即要求做到废塑料的减 量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循环（Recycle）。 （3）研究开发降解塑料。降 解塑料有三类：光降解塑料、 生物降解塑料及双降解塑料。 （4）加强环保宣传，提高公 民的环保意识，在社会上形成 良好的环保氛围，是解决白色 污染及其它各种形式污染的前 提。