第八章 高分子共混和复合材料

【化学】3.3.4《高分子材料和复合材料》教案(苏教版选修1)的一种新型材料。

）2．功能高分子材料的分类：物理功能高分子材料如：导电材料、光敏性材料、液晶高分子材料功能高分子材料分离功能高分子材料如：膜材料、吸附分离功能材料化学功能高分子材料如：高分子试剂、高分子卤化剂3．日常生活中常见的几种功能高分子材料：（1）高吸水性树脂高吸水性树脂是一种新型的功能高分子材料，它本身不溶于水或有机溶剂，与水接触时能在短时间内可吸收自身质量几百倍、上千倍，最高可达5300倍的水，即使挤压也很难脱水，被冠于“超级吸附剂”的桂冠，因此可用作农业、园林、苗木移植用保水剂。

高吸水性树脂与苯、乙醇、三氯甲烷、四氯化碳、醋酸等化学试剂混合时，可使试剂脱水，却不与试剂发生化学反应。

它吸收试剂中的水分后，变成一种凝胶状的物质。

（2）导电性材料如果在高分子中加入各种导电物质，如铁粉、铜粉、石墨粉等，就可制成导电橡胶、导电塑料、导电涂料、导电胶粘剂等。

（3）医用高分子材料a.性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。

b.应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。

【过渡】不同的材料具有不同的性能，每种材料都有它的优缺点。

如普通金属材料强度大，但易被腐蚀；普通陶瓷材料耐高温，但易碎裂；合成高分子材料强度大、密度小，但易老化。

航天工业需要强度大、耐高温、密度小的材料。

海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。

有没有兼具它们优点的一种材料呢？复合材料的出现很好地回答了这个问题。

【板书】二、复合材料【板书】1．复合材料的定义：复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料组合而成的一种新型材料。

其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。

【讲解】由于复合材料克服了单一材料的不足，一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了任一单一材料，是材料科学领域的重大突破。

【讨论】P109有一个“交流与讨论”栏目，请同学们举出实例来说明人们的日常生活越来越离不开复合材料。

高分子材料及应用各章试题总结第一章绪论1【单选题】材料研究的四要素是？∙A、合成/加工、结构/成分、性质、实用性能∙∙B、合成/加工、结构/成分、性质、使用性能∙∙C、分子结构、组分、性质、使用性能∙∙D、分子结构、组分、性质、实用性能∙我的答案：B2【多选题】未来新一代材料主要表现在哪些方面？∙A、既是结构材料又具有多种功能的材料∙∙B、具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料∙∙C、制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料∙∙D、充分利用自然资源，能循环作用的可再生材料∙我的答案：ABCD3【判断题】材料的性能可分为两类，一种是材料本身所固有的称之为功能物性，另一种是通过外场刺激所转化的性能称为特征性能。

∙我的答案：∙4【判断题】材料的特征性能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种作用的性质。

例如许多材料具有把力、热、电、磁、光、声等物理量通过“物理效应”、“化学效应”、“生物效应”进行相互转换的特性。

∙我的答案：∙5【判断题】材料的功能物性是指材料本身所固有的性质，包括热学、电学、磁学、力学、光学等。

∙我的答案：6【简答题】材料科学的内容是什么？∙我的答案：一是从化学角度出发，研究材料的化学组成，健性，结构与性能的关系规律；二是从物理学角度出发，阐述材料的组成原子，分子及其运动状态与各种物性之间的关系。

在此基础上为材料的合成，加工工艺及应用提出科学依据。

∙7【简答题】材料的基本要素有哪些？∙我的答案：1，一定的组成和配比∙2，具有成型加工性∙3，具有一定的物理性质，并能够保持∙4，回收，和再生性∙5，具有经济价值∙8【简答题】材料科学的主要任务是什么？∙我的答案：就是以现代物理学，化学等基础学科理论为基础，从电子，原子，分子间结合力，晶体及非晶体结构，显微组织，结构缺陷等观点研究材料的各种性能，以及材料在制造和应用过程中的行为，了解结构-性能-应用之间的规律关系，提高现有材料的性能，发挥材料的潜力并探索和发展新型材料以满足工业，农业，生产，国防建设和现代技术发展对材料日益增长的需求。

【高二学习指导】高二高分子材料和复合材料化学知识点
高二
聚合物和复合化学的知识点
高分子材料和复合材料化学知识点一、塑料
1.聚合：加成聚合（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯的制备）
缩聚反应(如制酚醛树脂)
聚氯乙烯薄膜不能用于包装食品，但应使用聚乙烯
不粘锅内壁涂敷的是聚四氟乙烯
2.单体：用于制备聚合物的材料。

两种以上单体之间的加成聚合反应为共聚。

二、纤维
1.天然纤维：植物纤维（如棉花，由纤维素组成，属于糖）
动物纤维(如羊毛、蚕丝，成分为蛋白质)
2.化学纤维：人造纤维（天然纤维加工，如粘胶纤维）
合成纤维(完全由人制造，如尼龙)，尼龙又称锦纶，是人类第一次采用非纤维材料，通过化学合成方法得到的化学纤维。

三、橡皮
1、天然橡胶：以天然乳胶(主要从橡胶树取得)为原料，成分为聚异戊二烯，是线形分子。

含有二硫键的硫化橡胶将线性分子变成网络分子。

它有弹性，不容易变形。

2、合成橡胶：如丁苯橡胶等
塑料、合成纤维和合成橡胶被称为三种合成材料
四、功能高分子材料
高吸水性材料有很多种，可用于制造纸尿裤、农林保水剂和石油化工脱水剂
五、复合材料
1.定义：由两种或两种以上性能不同的材料组成的复合材料通常比原材料具有更好的性能。

如钢筋混凝土、石棉瓦和FRP
2、组成：基体材料、增强材料，如碳纤维增强材料。

1、名词解释：单体、单体是可与同种或他种分子通过共价键连接生成聚合物的小分子。

聚合度、大分子链上的结构单元的数目n结构单元、构成大分子链的基本结构单元称为结构单元或重复单元。

链段、链段是指高分子链上划分出来的可以任意取向的最小单元。

构象、由单键的内旋转而引起的分子在空间上表现的不同形态。

构象是由分子内部热运动而产生的，是一种物理结构。

塑料、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。

橡胶、橡胶是有机高分子弹性化合物。

在很宽的温度（-50~150℃）范围内具有优异的弹性，所以又称为弹性体。

硫化剂、在一定条件下能使橡胶产生交联的物质，也叫交联剂。

胶粘剂、胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂，简称为胶。

是一种能把各种材料紧密地结合在一起的物质。

2、写出下列聚合物的结构式：聚丙烯、（C3H6）n pp聚氯乙烯、：[-CH2 -CHCl- ]n o pvc聚苯乙烯、-FCH—CH2-]-n ps尼龙-66、pa66聚甲醛、pom聚对苯二甲酸乙二醇酯、天然橡胶、丁苯橡胶3、聚合物的结构。

(1 )大分子链的近程结构，(2 )大分子链的远程结构，(3 )聚合物聚集状态结构。

4、试述非晶态聚合物的力学三态。

玻璃态高弹态黏流态5、试述聚合物的性能特点？(1)强度：大分子链的主价力、分子间的力、大分子的柔韧性、聚合度、结晶度、取向情况、添加填料等。

高弹性：处于高弹态的聚合物表现出高弹性能。

粘弹性：聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质。

电阻率：聚合物是电阻率非常高的绝缘体。

介电常数：聚合物的介电常数一般1〜10之间。

介电强度：聚合物处于高电压下，每单位厚度能承受到被击穿时的电压称为介电强度。

静电现象：聚合物的高电阻率容易积累大量静电荷。

形成较高的静电压，造成灰尘及其他污物吸附、产生静电放电与电击现象。

(2)耐热性：高聚物的软化，高聚物的热裂解热导率：聚合物的热导率范围较窄，一般在0.22W/(m-K)左右，比金属材料低得多。

湖北工业大学第八章聚合物共混物流变学主讲教师胡圣飞2013年高分子多相体系的流变行为第一节聚合物共混体系的相容性高分子合金定义：两种或两种以上高分子材料的物理混合物称为高分子共混材料。

又称为高分子合金。

为高分子共混材料又称为高分子合金例子：塑料并用：PS/PE橡胶并用：NR/BR橡胶并用橡塑并用：PVC/NBR共混方法：熔融共混：采用开炼机、密炼机或挤出机 熔融共混采用开炼机密炼机或挤出机等溶液共混: 将高分子材料配成溶液再将两种溶液混合后蒸发溶剂乳液共混：将两高分子胶乳混合然后通过凝结得到。

聚合共混：将一种单体混于另一种高分子材料的溶液中然后使单体聚合材料的溶液中然后使单体聚合。

高分子—高分子共混原则极性匹配原则表面张力相近原则，这是条胶体化表面张力相近原则，这是一条胶体化学原则扩散能力相近原则，这是一条分子动扩散能力相近原则这是一条分子动力学原则等粘度原则，这是一条流变学原则等粘度原则这是条流变学原则溶解度参数相近原则，这是一条热力学原则第二节高分子共混体系的形态与流变行为一、高分子共混体系的形态一相为连续相，又称海为连续称海分散相；另一相为分散相，又称岛相,两相形成海—岛结构。

两相均为连续结构，形成交错性网状结构，或称两相锁状态或称两相互锁状态。

二、高分子共混体系的形态对流变性的影响 一般具有海—岛状形态结构的共混体有粘度减小、弹性增大的性质变化，共混体的粘度可能比任何弹性增大的性质变化，共混体的粘度可能比任何一相组分的粘度都低。

而具有两相互锁结构的共混体有粘度增大弹性而具有两相互锁结构的共混体有粘度增大、弹性减小的性质变化，这与此时两相界面相互作用较强有关。

有关—海岛状结构的共混物在流动中，分散相可能呈带形、珠形或纤维状形变，使流变性质更加复杂。

粒状颗粒在流动中还会发生径向迁移运动，分散相向流道中心轴处集中，出现流动分级效应，形成所谓壳芯结构。

这切都将影响着共混物的粘谓“壳—芯”结构。

这一切都将影响着共混物的粘度、弹性和制成品的外观及性能。

高分子材料的共混与复合研究近年来，随着科学技术的不断进步与发展，高分子材料在各个领域中的应用越来越广泛。

其中，高分子材料的共混与复合研究成为了一个热门的领域。

在这个领域中，研究人员通过将不同种类的高分子材料进行混合或者复合，创造出了具有新的特性和性质的材料。

共混是指两种或多种不同类型的高分子材料在一定条件下进行混合后形成的材料。

通过共混，可以将不同类型材料的优点相互结合，相互弥补缺点，从而得到更加优良的材料。

例如，将高韧性聚合物与高强度聚合物进行共混，可以得到既具备强度又具备韧性的材料。

这种共混的方式可以通过物理混合或者化学反应实现。

与共混不同，复合是指通过化学反应将两种或多种不同类型的高分子材料进行连接，形成全新的高分子结构。

复合材料在化学组成和结构上与高分子原料不同，从而具有新的性能和应用领域。

例如，通过聚合物基体中加入纤维增强物可以得到增强型复合材料，具有更高的强度和刚性。

在高分子材料的共混与复合研究中，种类繁多的高分子材料可以用于不同的目的和应用。

例如，人们可以将有机高分子材料与无机材料进行复合，以获得在耐热性和耐腐蚀性方面表现出色的复合材料。

此外，人们还可以将高分子材料与纳米材料进行共混，利用纳米材料的特殊性质，改善高分子材料的性能。

通过这些研究，高分子材料的应用领域得到了进一步的扩展。

共混与复合研究的关键之一是寻找适合的混合体系和方法。

不同种类的高分子材料有不同的特性和结构，因此必须通过实验和理论模拟来寻找最佳匹配。

通过适当的混合条件和方法，可以提高混合物的相容性和稳定性，并获得更好的性能。

除了实验和理论研究，人们还在高分子材料的共混与复合研究中探索了新的方法和技术。

例如，一些研究人员尝试使用超声波、激光等物理力场对高分子材料进行改性，以提高混合的效果。

同时，还有人利用计算机模拟和分子动力学模拟等技术来研究高分子混合过程中的微观结构和相互作用。

高分子材料的共混与复合研究在实际应用中具有广泛的意义和潜力。

第三单元功能高分子材料和复合材料复合材料复合材料的历史可追溯到很久以前。

人们打泥砖，往泥中掺入禾秸，晒干后的泥砖可以称为复合材料。

为什么要掺禾秸呢人们从实践中懂得这样可以提高泥砖的强度。

砂子、砾石与水泥加在一起也是复合材料，它比单纯水泥的强度大得多。

钢筋水泥是复合材料。

将增强体与基体结合在一起，形成一种能发挥两者各自优点的材料，称为复合材料。

高分子〔塑料、树脂〕、金属、陶瓷等材料都可以作为基体，掺入增强体后便成为复合材料。

假设按增强体的形状分类，复合材料可分为：颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料，如以下图所示。

目前开展较快、应用较广的是纤维增强复合材料，假设按基体分类，也可分为三类：树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。

纤维增强树脂基复合材料玻璃钢它是由玻璃纤维与聚酯类树脂复合而成的材料。

玻璃是非常易碎的脆性材料，但如果将玻璃熔化并以极快的速度拉成细丝，这种玻璃纤维异常柔软，可以纺织。

玻璃纤维的强度很高，比天然纤维或化学纤维高出5～30 倍。

在制造玻璃钢时，可将直径为5～10μm 的玻璃纤维制成纱、带材或织物加到树脂中，也可以把玻璃纤维切成短纤维参加基体。

玻璃钢具有优良的性能，它的强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好。

增强体除了用普通玻璃外，还可以根据具体用途调整玻璃成分，制取耐化学腐蚀、耐高温、高强度和高模量的玻璃纤维。

玻璃钢已经广泛用于飞机、汽车、船舶、建筑和家具等行业。

除了用聚脂类作为玻璃纤维增强树脂基体外，还可用尼龙、聚乙烯、聚丙烯、环氧、酚醛和有机硅树脂等作为玻璃纤维增强树脂基体。

碳纤维增强塑料可以根据使用温度的不同选择不同的树脂基体。

如环氧树脂使用温度为150～200℃；聚双马来酰亚胺为200～250℃；而聚酰亚胺在300℃以上。

这类热固性树脂的碳纤维复合材料较多应用于制造航天飞行器外壳或火箭喷管的耐烧蚀材料中。

新一代的运动器材如羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、滑雪杖、滑雪板、撑杆、弓箭等都采用碳纤维增强塑料来做，为运发动创造世界记录做出了奉献。