高分子材料表征第一章-讲义

03
增塑改性
利用纤维、晶须等增强材料，提 高聚合物的强度、模量等力学性 能。
添加增塑剂，降低聚合物的玻璃 化转变温度，改善聚合物的柔韧 性、加工性能和溶解性。
高分子材料的加工成型技术
挤出成型
通过螺杆挤出机将高分子材料 加热熔融，经过口模形成各种
型材。
注射成型
利用注射机将高分子材料加热 熔融，注入模具中冷却固化， 形成各种制品。
详细描述
高分子材料具有许多独特的物理和化学性质，这些性质使其在许多领域中得到了广泛应用。例如，高 分子材料具有良好的绝缘性，可用于制造电线绝缘层和电子元件；质轻、强度高、耐磨、耐腐蚀等特 性使其在汽车、航空航天、建筑、医疗等领域得到广泛应用。
高分子材料的应用领域
总结词
高分子材料在许多领域中都有广泛的应用，如建筑、 汽车、航空航天、电子、医疗等。
高分子材料的性能参数
力学性能
如弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率等。
电性能
如电导率、介电常数、介电强度等。
热性能
如热膨胀系数、热导率、玻璃化转变温度等 。
光学性能
如透光率、折射率等。
04
高分子材料的改性与加工
高分子材料的化学改性
共聚改性
通过在高分子链中引入其 他单体，形成共聚物，改 变聚合物的性质，如极性 、韧性、结晶度等。
高分子复合材料
探索高分子与其它材料（如陶瓷、金 属等）的复合方式，以提高材料的综 合性能。
高分子智能材料
研究具有自适应、自修复、刺激响应 等智能特性的高分子材料。
高分子生物材料
开发用于生物医学领域的高分子材料 ，如组织工程、药物传递和生物传感 器等。
高分子材料的发展趋势
绿色环保

均聚与共聚
来源
当今世界上作为材料使用的大量高分子化合物， 是以煤、石油、天然气等为起始原料制得低分子 有机化合物，再经聚合反应而制成的。这些低分 子化合物称为“单体”，由它们经聚合反应而生 成的高分子化合物又称为高聚物。通常将聚合反 应分为加成聚合和缩合聚合两类，简称加聚和缩 聚。
石油分馏出来的低分子不饱和稀烃、芳香烃是高 分子材料的主要来源
聚合物分解成小分子物质的过程称为降解 （为什么我们要整治白色污染？白色污染起初见 于一次性饭盒（发泡塑料成型而成），现泛指塑 料垃圾的污染，因为高聚物难以降解成小分子物 质，也不能被微生物分解，通过焚烧处理也会造 成很大的大气污染，所以整治白色污染，发展可 降解技术意义非常重大）
聚合物的降解
分子链只有一种单体构成的聚合物称为均聚物 （如PE、PP、PS……）
助剂：在工业生产中，为改善生产过程、提高产 品质量和产量，或者为赋予产品某种特有的应用 性能所添加的辅助化学品。又称添加剂。
所谓树脂：塑料的主要成分，决定了塑料 的 基本特性；
所谓助剂：为了改善塑料的性能特性或加工成型 条件而加入的小分子物质；举例：为了使材料有 阻燃的特性，晶度较高，有一定韧性和硬度。是很好的 塑料。
PA，分子间强氢键而结晶。 材料收缩率高，冲击强度降低（汽车寒冷状 况下产生结晶失去高弹性引起爆胎），拉伸强度 和硬度增高，耐热耐侵蚀性增高，透光性变差
结晶聚合物
晶体：有固定的熔点沸点，随着温度的变化物质 的状态呈阶段性 如：冰，标准大气压下加热到0度，冰开始融化 成水，然后继续吸热继续融化，冰水在0度共存， 直到所有冰融化后，水才开始升温。
合适的塑料產品：一般结构件，耐腐蚀件，受 热的电气绝缘零件。各类家庭用品，文具，玩 具，化学容器，医疗用品。

工作原理
• X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有 连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的粒子 （原子、离子或分子）所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而使得 散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量粒子散射波的叠加，互相干涉而产 生最大强度的光束称为X射线的衍射线。满足衍射条件，可应用布拉格公式： 2dsinθ=nλ应用已知波长的X射线来测量θ角，从而计算出晶面间距d，这是用于 X射线结构分析；另一个是应用已知d的晶体来测量θ角，从而计算出特征X射 线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。
小的在后面（即淋洗时间长）。自试样进柱到被淋洗出来，所接受到
的淋出液总体积称为该试样的淋出体积。当仪器和实验条件确定后， 溶质的淋出体积与其分子量有关，分子量愈大，其淋出体积愈小。
应用领域
• 主要研究对象是通用树脂材料的分子量及其分布，如聚丙 烯、聚乙烯等。由于在常温下很难找到适合的能溶解这些 样品的溶剂，制备可用于凝胶分析的溶液系统。现在GPC
• 化学结构不同但相对分子质量相近的物质，不可能通过凝胶色谱法达
到完全的分离纯化的目的。凝胶色谱不能分辨分子大小相近的化合物， 相对分子质量相差需在10%以上才能得到分离。
凝胶渗透色谱的测试原理
• 凝胶具有化学惰性，它不具有吸附、分配和离子交换作用，让被测量 的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分子通行的 路径有粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。当聚合物溶 液流经色谱柱时，较大的分子被排除在粒子的小孔之外，只能从粒子 间的间隙通过，速率较快；而较小的分子可以进入粒子中的小孔，通 过的速率要慢得多。经过一定长度的色谱柱，分子根据相对分子质量 被分开，相对分子质量大的在前面（即淋洗时间短），相对分子质量

高分子材料主讲人：蔡水洲Tel: 87556544第一章引言大家一定都听说过“赛璐珞”。

在19世纪，台球都是用象牙做的，数量自然非常有限。

于是有人悬赏1万美元征求制造台球的替代材料。

1869年，美国的海厄特(J.W.Hyatt，1837-1920)把硝化纤维、樟脑和乙醇的混合物在高压下共热，然后在常压下硬化成型制出了廉价台球，赢得了这笔奖金。

这种由纤维素制得的材料就是“赛璐珞”。

“赛璐珞”是人类历史上第一种合成塑料，它是一种坚韧材料，具有很大的抗张强度，耐水，耐油、耐酸。

从此，"赛璐珞"被用来制造各种物品，从儿童玩具到衬衫领子中都有"赛璐珞"。

它还被用来做胶状银化合物的片基，这就是第一张实用照相底片。

不过，由于"赛璐珞"中含硝酸根，所以它有一个很大的缺点，就是极易着火引起火灾。

“赛璐珞”是由天然的纤维素加工而成的，并不是完全人工合成的塑料。

人类历史上第一种完全人工合成的塑料是在1909年由美国人贝克兰(Leo Baekeland)用苯酚和甲醛制造的酚醛树脂，又称贝克兰塑料。

酚醛树脂是通过缩合反应制备的，属于热固性塑料。

进入50年代，从石油裂解而得的a－烯烃主要包括乙烯与丙烯，德国人齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人纳塔(Giulio Natta)分别发明用金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法，前者1952年工业化，后者1957年工业化，这是高分子化学的历史性发展，因为可以由石油为原料又能建立年产10万吨的大厂，他们二人后来都获得了1963年的诺贝尔化学奖。

60年代，由于要飞往月球而出现高温高分子的研究热。

耐高温的定义是材料能够在氮气中、500摄氏度环境中能使用一个月；在空气中，300摄氏度环境下能使用一个月。

其结果主要分为两大类，一类是芳香聚酰胺例如苯二胺与间苯二酰缩聚得到的Nomex，这在当时曾被作为太空服的原料。

还有对苯二胺与对苯二酰氯缩聚得到的Kevlar，它属于耐高温的高分子液晶，现在用于超音速飞机的复合材料中。