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1、高分子材料,湖北汽车工业学院材料工程教研室李建13477325960lijian_,2,教材及参考资料,黄丽.高分子材料,北京:化工出版社,2006韩冬冰.高分子材料概论,北京:中国石化出版社,2006何曼君,陈维孝,董西侠.高分子物理，上海:复旦大学出版社,1990潘祖仁.高分子化学,北京:化工出版社,1997,3,课程内容,讲课内容（48个学时）绪论通用塑料工程塑料橡胶 实验内容（无） 拉伸标准样条的快速成型 高分子材料的鉴别,4,了解高分子科学发展历史以及我国高分子科学发展状况；了解塑料、橡胶的类型和特性，掌握其主要品种结构
2、及其特性；,教学内容,5,上课不迟到课堂中不允许随便说话，可以做任何不影响其它人听课的事情认真独立完成作业及课堂中布置的任务积极思考，回应课堂中的提问答疑时间：上课期间的课间时间每次上课结束后的时间,课程要求,6,考核成绩构成结业考核成绩 70平时成绩30平时成绩包括作业成绩15考勤成绩15结业考核方式 闭卷考试,课程考核,第1章 绪论,8,高分子科学,高分子化学,研究聚合反应和高分子化学反应原理，选择原料、确定路线、寻找催化剂、制订合成工艺等。,研究聚合物的结构与性能的关系，建立微观结构宏观性能之间的联系，为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。,高分子物
3、理,高分子加工,研究聚合物加工成型的原理与工艺。,高分子科学主要研究内容,9,合成,结构,性能,应用,高分子化学,高分子物理,成型加工,高分子科学,高分子科学各主干学科之间的关系,高分子分子设计,10,高分子材料科学发展历程,高分子材料科学发展现状高分子材料科学发展趋势,高分子材料科学发展简史,11,天然高分子的直接利用,天然高分子的化学改性,天然橡胶的硫化，硝化纤维的合成等,皮毛、甲壳素、棉麻丝、竹、木等,酚醛树脂、聚甲醛、聚氨酯、聚酰胺等,高分子合成,高分子时代,功能高分子、高分子复合材料（合金）、高分子的分子设计,高分子材料科学发展简史,12,头发,指甲,羊毛,蛋白质,天然高分子,高分子
4、材料科学发展简史,13,1900年 硬橡胶电话机,1880年 硬橡胶手镯,汽车轮胎,橡胶树种,割胶刀,高分子材料科学发展简史,14,1924年 化装盒,1920年 添加矿物油的电木时钟,1920年 电木扬声器,1920年轮胎压力表酚醛树脂、橡胶制备,1924年 玩具火车头,高分子材料科学发展简史,15,1930年 热水瓶,高分子材料科学发展简史,1940年 笔架,1940年 电话,1950年 变压器,1938年 飞利蒲收音机,16,Hermann Staudinger (1881-1965),1932年在法拉第学会上得到公认1953年获Nobel Prize,高分子材料科学发展简
5、史,1920年代提出“大分子线链型结构”概念,17,“大分子线链型结构”概念：无论天然或合成高聚物其形态和特征都可以由具有共价键连接的链型高分子结构解释（Polymers are long chains of smaller units that repeat themselves hundreds or thousands of times.）从化学结构上阐明了高分子物质的共同特征，在化学界引起激烈争论。这一学说到1932年在法拉第学会上得到公认，1953年获得Nobel Prize， H. Staudinger成为现代高分子理论的创始人和奠基者。随H. Staudinger大分子概念的提出
6、，高分子科学基础理论的研究得以快速发展，合成聚合物产品进入发展时期。,高分子材料科学发展简史,18,1950年 ABS & PVC 变焦眼镜,1950年 PVC电扇,1950年 PVC衣服刷,高分子材料科学发展简史,19,1960年 PS安全眼镜,1950年 PS衣服架,1940年 PS 及赛璐珞音乐时钟,1950年 PS & PVC 收音机,1950年 手动搅拌器,高分子材料科学发展简史,20,30年代缩聚反应的系统研究二元胺与二元羧酸的缩聚反应1935年合成出聚酰胺66(尼龙66)1938年世界上第一种合成纤维正式诞生,Wallace H. Carothers（189619
7、37）,尼龙的发明人,高分子材料科学发展简史,21,1970年，发明了耐温聚合物Ekonol，为后续的液晶聚合物的研究奠定了基础。Ekonol主要用在电子行业及航天器等领域。1971年，耐高温、高强度的Kevlar研制成功，耐温高达300，可织成防弹衣、消防服、赛车服等。1976年，聚合物/塑料体积产量超过钢。从而使得高分子材料与历史悠久的金属材料、陶瓷材料构成现代材料领域的三大类。,20年代，“大分子链结构”概念的提出，开创了高分子材料发展序幕。,高分子材料科学发展简史,22,德国著名的化学家，1947年，编辑出版了高分子化学(Die makromolekulare Chemie)杂志，形象
8、地描绘了高分子(Macromolecules)存在的形式。把“高分子”这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系，创立了确定分子量的粘度的理论(后来被称为施陶丁格尔定律)。其科研成就对当时的塑料、合成橡胶、合成纤维等工业的蓬勃发展起了积极作用。由于他对高分子科学的杰出贡献，1953年,他以72岁高龄，走上了诺贝尔奖金的领奖台。,Hermann Staudinger,(1881-1965),1953年诺贝尔化学奖,高分子材料科学发展简史,23,Karl Ziegler Giulio Natta （1898-
9、1973） (1903-1979),ZieglerNatta催化剂 配位聚合乙烯、丙烯 实现乙烯、丙烯 工业化生产,1963年诺贝尔化学奖,德国科学家(Karl Ziegler)与意大利科学家(Giulio Natta)分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。,高分子材料科学发展简史,24,Paul J. Flory (1910-1985),高分子科学理论的主要开拓者和奠基人之一。高分子化学原理长链分子的统计力学,1974年诺贝尔化学奖,美国高分子物理化学家弗洛里(Paul J
10、. Flory),由于他在高分子科学领域，如聚合反应原理，尤其在高分子物理与结构的研究方面取得巨大成就。,高分子材料科学发展简史,25,Pierre -Gilles de Gennes (1932-2007),因其在对液晶、聚合物及其界面等科学的研究中获得重大突破，并提出了高分子标度理论，而荣获1991年诺贝尔物理学奖，被瑞典皇家科学院誉为“当今的牛顿”。,1991年诺贝尔物理学奖,高分子材料科学发展简史,26,2000年诺贝尔化学奖,研究领域：导电聚合物,日本筑波大学白川英树,美国加利福尼亚大学艾伦-J-黑格,美国宾夕法尼亚大学艾伦-G-马克迪尔米德,高分子材料科学发展简史,27,1946年
11、Mark在纽约成立第一所高分子专业研究所国际会议：1947年在比利时利日市召开第一届国际高分子学术报告会。现在每两年举行一次，39th 2002年在北京举行国内会议：1987年以来，每两年召开一次全国高分子学术论文报告年会。,高分子材料科学发展简史,28,高分子材料科学发展简史高分子材料科学发展现状高分子材料科学发展趋势,高分子科学发展历程,29,高分子材料科学发展现状,30,通常运动鞋，鞋面是由皮革和尼龙拼接而成的，鞋底是用一种叫SBS的橡胶制成的。鞋垫使用的则是一种叫做聚氨酯的高分子材料。,高分子材料科学发展现状,31,汽车中聚丙烯材料零部件,高分子材料科学发展现状,32,聚四氟乙烯(PT
12、FE),高分子材料科学发展现状,33,ABS树脂,高分子材料科学发展现状,34,可吸收医用胶水-可吸收缝合线,生物医用高分子材料,高分子材料科学发展现状,35,F-22隐形战斗机,防弹衣,高分子材料科学发展现状,36,液晶高分子材料,2001年日本索尼公司研制的液晶显示器,偏光显微镜下的高分子液晶,高分子材料科学发展现状,37,TEM Photographs Latex particles for single CaCO3 particle covered by copoly(St-BA)a. 120,000 X, b. 80,000 X,Single inorgan
13、ic nanoparticle covered by polymer,纳米高分子复合材料,高分子材料科学发展现状,38,高分子材料科学发展简史高分子材料科学发展现状高分子材料科学发展趋势,高分子科学发展历程,39,生物医学中的人工组织支架、缓释药物胶囊光电信息高分子材料自组装、芯片封装材料等燃料电池与锂离子电池、导电高分子材料环境协调与友好性高分子材料：生物可降解高分子材料、绿色建筑涂料、健康环保装饰材料现代高分子膜分离技术等等,高分子材料科学发展趋势,40,高性能化: 耐磨、耐高温、耐老化、耐腐蚀等高功能化: 电磁、光学、生物等功能高分子材料、 &n
14、bsp; 高分子分离膜、催化剂等复 合 化: 纤维增强材料，高性能的结构复合材料精 细 化: 向高纯化、超净化、精细化、功能化等智 能 化: 预知预告性、自我诊断、自我修复、 自我增殖、认识识别能力等,高分子材料科学发展趋势,41,高分子材料的类型与特征,按照高分子材料的物理形态和用途划分：,塑料 橡胶纤维胶粘剂涂料,聚合物基复合材料聚合物合金功能高分子材料,三大合成材料,42,塑 料,塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度和压力下塑造成一定形状，并在玻璃态下使用的高分子材料
15、。,43,塑料的组成,树脂是未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物，是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。 (1)填料主要起增强作用； (2)增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性； (3)固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构； (4)稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命； (5)润滑剂用于防止塑料加工时粘模具上, 使制品光亮 (6)着色剂用于塑料制品着色。
16、;(7)其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。,添加剂,塑料树脂添加剂,44,塑料分类,1按塑料用途分： 通用塑料(Universal Plastics)：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉，但性能一般，主要用于非结构材料。工程塑料(Engineering Plastics)：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，长期使用温度在100以上，可以作为工程结构件的塑料。特种塑料：一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。,45,通用塑料(Universal Plastics),电讯
17、器材和电木制品（如插座、开关等），耐热绝缘部件及各种结构件。,最好的透明材料，透光率达到92%以上，比普通玻璃好。,环氧树脂电器配件,46,工程塑料(Engineering Plastics),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。,热稳定性高是其最突出的特点。使用温度150174。用于机械设备等工业。,PC挡风板,优良的机械性能，透明无毒，应用广泛。,47,塑料分类,2按树脂受热性能分热塑性塑料： 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化,具有多次重复加工性的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯塑料等。热固性塑料： 因受热发生固化反应，形成不熔不溶性物料，不具有多次重复加工性的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。,
