高分子聚合物结构特点与性能共34页文档

第一章高分子聚合物结构特点和性能一、概念1.塑料：塑料是以高分子聚合物为原料，在一定温度和压力条件下可塑制成形的高分子材料。

2.高分子聚合物：由成千上万个结构相同的小分子单体通过加聚或缩聚反应形成的长链大分子。

例如：聚氯乙稀就是由氯乙烯（CH2=CHCl）单体通过加聚反应形成的长链大分子。

方括号内为高聚物的结构单元，也是其重复结构单元并简称为重复单元，也是也称为链节。

n代表重复单元数，又称为平均聚合度。

第一节聚合物分子的结构特点二、高分子合成反应高分子化合物一般是利用煤或石油中得到的有机小分子化合物作为单体，通过聚合反应而合成的。

具体的合成方法有加聚反应、缩聚反应等。

1. 加聚含有重键的单体分子，如乙烯、氯乙烯等，它们可以通过加成聚合反应得到聚合物。

在此反应过程中除了生成聚合物外，再没有任何其他产物生成，聚合物中包含了单体的全部原子。

这种反应可以在同一种物质的分子间进行（其反应产物称为均聚物），也可以在不同物质的分子间进行（其反应产物为共聚体）。

（2）缩聚反应含有双官能团或多官能团的单体分子，通过分子间官能团的缩合反应把单体分子聚合起来，同时生成水、醇、氨等小分子化合物，简称缩聚反应。

如聚酰胺是用已二胺和已二酸作为单体通过缩水聚合反应形成的长链高分子，同时形成水。

三、高分子物理结构1.高分子链的近程结构(1)高分子链结构单元的化学组成通常的合成高分子是由单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链，高分子链的重复结构单元数目称为聚合度，高分子链一般分为碳链高分子(-C-C-C),杂链高分子(C-C-O-C),元素有机与无机高分子（O-Si-O，侧基有无有机基团)等,高分子链的化学组成不同，高分子的化学和物理性能不同。

（2）高分子链结构单元的键接方式键接方式是结构单元在分子链中的连接方式。

在缩聚反应中结构单元的连接方式是固定的。

而在共聚物与均聚物中的键接方式比较复杂。

以氯乙烯为例，其结构单元在分子键中的键接方式可以有三种，即头－尾键接，尾－尾键接和头－头键接。

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯三元共聚物(ABS)Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Terpolymer主要特点：●较好的抗冲强度和一定的耐磨性。

●耐寒性能良好，石油温度范围－40～100℃。

●良好的耐油性、耐水性和化学稳定性。

●电性能良好，其绝缘性很少受温度、湿度的影响。

●具有良好的模塑性，能着色、能电镀、能粘结。

●无毒，无臭，不透水但略透水蒸气。

●不足之处是耐气候性差，耐紫外线、耐热性不高。

主要用途：ABS用途广泛，主要用于汽车、飞机零件、机电外壳、空调机、电冰箱内衬打字机、照相机壳，电视机壳安全帽，天线放大器、车灯以及板、管、棒等。

制造方法：共聚: 将丁二烯/丙烯腈乳液加入到苯乙烯/丙烯腈乳液中，然后沉淀聚合。

接枝共聚: 将苯乙烯和丙烯腈加入到聚丁二烯乳液中。

然后搅拌加热，加入水溶性引发剂进行聚合。

这样得到的接枝共聚ABS相对与共聚得到的ABS冲击强度大，但刚性和硬度低。

ABS的强度很高，密度小，用它来制造汽车部件，如保险杠，可以降低油耗，减少污染。

ABS的强度高是因为丙烯腈上的腈基有很强的极性，会相互聚集从而将ABS分子链紧密结合在一起。

同时，具有橡胶性能的聚丁二烯使ABS具有良好的韧性。

尼龙 (Nylon)Polyamide尼龙是最常见的人造纤维。

1940年用尼龙织造的长统丝袜问世时大受欢迎，尼龙从此一举成名。

此后在二战期间，尼龙被大量用于织造降落伞和绳索。

不过尼龙最初的用途是制造牙刷的刷毛。

尼龙属于聚氨酯，在它的主链上有氨基。

氨基具有极性，会因氢键的作用而相互吸引。

所以尼龙容易结晶，可以制成强度很高的纤维。

尼龙分尼龙6,6、尼龙6、尼龙1010等。

其实尼龙6和尼龙6,6，区别不大。

之所以两种都生产，只是因为杜邦公司发明尼龙6,6后申请了专利所以其它的公司为了生成尼龙，才发明出尼龙6来。

尼龙的优点与不足：Advantages and Limitations of NylonsMechanical PropertiesGood combination of mechanical properties- fatigue and creep strength, stiffness, toughness and resilience- only slightly inferior to polyacetals. Limitations are that all nylons absorb or give up moisture to achieve equilibrium with ambient conditions- moisture acts as a plasticizer and decreases tensile and creep strength and stiffness and increases impact strength and the dimensions of the component. The effect is most serious in thin-sectioned components. Because nylons depend upon moisture for impact performance, embrittlement can occur in desiccated air.WearGood abrasion resistance (ability to absorb foreign particles) and self lubricating properties are responsible for the widespread use in gears and bearings.Thermal PropertiesSuitable for prolonged service temperatures of 80-100C and this can be increased to 140 C with heat stabilized grades. Limitation is that thermal expansion varies with temperature and moisture content.Electrical PropertiesGood commercial insulator but electrical properties are greatly influenced by moisture content and/or temperature increase.EnvironmentalAll nylons are resistant to fuels, oils, fats and most other technical solvents such as aliphatic and aromatic hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, esters, ketones and alcohols. All have good alkali resistance. Limitations are that all nylons are attacked by strong mineral acids, acetic acid and dissolved phenols. Some types aredissolved by formic acid. UV attacks un-stabilized nylons causing embrittlement in a comparatively short period.Food and medicineCan be used in contact with most food stuffs at room temperature and sterilized by steam or infra-red radiation. Fillers- Wide range of fillers and additives to improve specific properties and reduce limitations of unmodified materials, e.g glass fibre filler greatly reduces effects of moisture on dimensions and properties compared with unfilled materials.ProcessingMost material types are available in grades suitable for injection, blow and rotational moulding and extrusion, with additional possibilities of fluid bed coatings, sintering and casting for special grades. The latter (casting for monomer) is particularly useful for producing large stress-free sections in small economical batches. Most nylons can be readily machined using techniques akin to those used for the light alloys. Nylons can be joined with adhesives, induction bonding and ultrasonic welding. Limitations are that nylons have a sharply defined melting point and high shrinkage values occur on moulding thick sections. Nylons are crystalline; this results in longer cycle times in moulding. Conditioning for moulding is frequently necessary.发明尼龙的故事不同种类尼龙的用途聚丙烯腈(PAN)Polyacrylonitrile玻璃化温度: 85o C. 熔点: 317oC.无定型态密度(25o C): 1.184 g/cm 3. 腈纶是我们日常生活中最常见的化学合成纤维之一。

第1章高分子聚合物结构特点与性能高分子聚合物是由大量重复单元组成的大分子化合物。

它们具有独特的结构特点和性能，广泛应用于各个领域。

本章将介绍高分子聚合物的结构特点和性能。

一、高分子聚合物的结构特点1.1高分子链结构高分子聚合物的基本结构是由大量重复单元组成的链状结构。

这些单元可以是相同的，也可以是不同的。

高分子链的长度可以从几百到几百万个单元不等。

高分子链的长度和结构直接影响着高分子的性质和用途。

1.2高分子链的立体构型高分子链通常有不同的立体构型，如头尾排列、无序连续、有序排列等。

立体构型对高分子的物理性质和化学性质有重要影响。

有序排列的高分子链通常具有较高的晶澈度和熔点，而无序排列的高分子链则通常具有较低的晶澈度和熔点。

1.3二维和三维结构高分子聚合物可以形成二维或三维结构。

在二维结构中，高分子链通过静电相互作用或氢键相互作用形成具有一定结构的层状排列。

在三维结构中，高分子链通过包容物或交联等方式形成网络状结构。

这些二维和三维结构对高分子聚合物的力学性能和化学性质有重要影响。

二、高分子聚合物的性能2.1物理性能高分子聚合物通常具有较高的柔韧性、弹性和导电性能。

这些性能使得高分子聚合物在各个领域中被广泛应用，如塑料制品、橡胶制品和电子器件等。

2.2化学性能高分子聚合物通常具有较高的化学稳定性和耐酸碱性。

它们不容易与常见的溶剂、酸和碱发生反应，具有较好的耐腐蚀性。

同时，高分子聚合物还可以通过化学修饰来改变其性质和用途。

2.3热性能高分子聚合物通常具有较低的热导率和较高的热膨胀系数。

这使得高分子聚合物在高温条件下容易熔化和变形。

为了提高高分子聚合物的热性能，通常需要添加填充剂或进行交联改性。

2.4力学性能高分子聚合物的力学性能通常由其分子量、分子结构、取向和交联等因素决定。

高分子聚合物通常具有较低的弹性模量、较高的延展性和拉伸强度。

为了提高高分子聚合物的力学性能，可以通过增加分子量、调整分子结构和进行交联改性等方式进行改善。