高分子材料专业ppt课件

High polymer Material主主讲讲人：李安人：李安铭铭 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20241精选ppt绪绪 论论一、非金属工程材料的定一、非金属工程材料的定义义：：金属材料之外的所有工程材料金属材料：金属材料：钢铁、有色金属；工程材料工程材料高分子材料：高分子材料：塑料、橡胶、复合材料；无机非金属材料无机非金属材料：陶瓷，玻璃、水泥；三大固体材料，称三大固体材料，称为为材料的三大支柱材料的三大支柱材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20242精选ppt二、非金属材料的二、非金属材料的发发展：展：1.1.金属材料的金属材料的优优点及局限性：点及局限性：使用性能：使用性能：高强韧性；导电导热性；优优点点工工艺艺性能性能：切削加工；铸、锻、焊；柯垂尔：金属今后一段时间仍是主要的工程材料材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20243精选ppt局限性：局限性：难以适用密度小、耐腐蚀、电绝缘、减 震、消音、耐高温等密度：密度：钢7.8、铝 2.7、高分子 0.8-2.0；耐腐耐腐蚀蚀：：金属难以与陶瓷相比；耐高温：耐高温：金属耐热钢＜800℃、镍基合金＜1000℃、 钼基合金＜1300℃、陶瓷工作温度1700-2000℃；材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20244精选ppt2.2.非金属材料的非金属材料的发发展史：展史：（（1 1）高分子材料：）高分子材料：1920年，确立了“大分子链结构 学说”，合成高分子材料诞生。

19831983年：年：与钢铁材料相当；19851985年：年：占工程材料54％，金属占38％；20002000年：年：3.5万吨，体积是金属材料的4倍；发展很快，就体积来说材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20245精选ppt（（2 2）陶瓷材料：）陶瓷材料：传统陶瓷指：陶器、瓷器、玻璃、水 泥，性能硬、脆； 现代陶瓷指：所有无机非金属材料的总称 近三十年来，以氧化物氧化物（例Al3O2)、氮化物氮化物（例Si3N4)和碳化物碳化物（例SiC）等高纯化合物为原料，经过传统陶瓷生产工艺制成的无机多晶产品，已成为：高温材料：高温材料：例：火箭喷气口、高温电炉发热体；功能材料：功能材料：光导纤维；的主力的主力军军材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20246精选ppt（（3 3）复合材料：）复合材料：高的比强度、高的刚度、低的密度 等，是单一材料和合金难以比拟的4 4）非金属材料不是金属材料的代用品，而是具有）非金属材料不是金属材料的代用品，而是具有 优优越性能的不可缺少的材料越性能的不可缺少的材料例如; 美国“哥伦比亚”号航天飞机，机身覆盖一万多 块隔热绝热陶瓷，以保护飞机。

材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20247精选ppt三、非金属材料的三、非金属材料的发发展展趋势趋势：：1 1、研制具有、研制具有优优良性能的新材料；良性能的新材料；2 2、、对现对现有材料有材料进进行改性；行改性；例如加入添加剂改性，是 工程材料的主要发展方向3 3、研制复合材料：、研制复合材料：传统的纤维增强树脂复合； 现在:金属基复合、陶瓷基复合、功能复合材料， 例建筑屋顶，集构件、发电、采暖于一体4 4、新型功能塑料的研制：、新型功能塑料的研制：例如：导电塑料、导磁塑 料、医用塑料、人工降解塑料等材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/20248精选ppt基 本 概 念第 一 节Basic ConceptBasic Concept9/21/20249精选ppt 一、高分子材料的基本概念 1 1、高分子化合物、高分子化合物: :指分子量很大的有机化合物，每 个分子可含几千、几万甚至几十万个原子 也叫高聚物、或聚合物； 分子量＜500，叫低分子；分子量＞500，叫高分子， 一般高分子材料的分子量在103-106之间。

2 2万万-16-16万万1212万万- -百万百万＞＞2020万万～～9 9万万18018028286060分子量分子量聚聚氯氯乙乙烯烯聚乙聚乙烯烯淀粉淀粉橡胶橡胶单单糖糖乙乙烯烯石英石英名称名称材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202410精选ppt2 2、高分子材料、高分子材料: :以高分子化合物为主要组分的材料主要包括：塑料、橡胶、化学纤维等材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202411精选ppt 二、高分子化合物的组成定定义义：：组成高分子化合物的简单低分子化合物 或：凡是可以聚合成大分子链的低分子化合物 例：乙烯分子：CH2=CH2 高分子化合物的分子量虽很大，但其化学组成并不复杂，通常由一种或几种低分子化合物聚合而成例例：： 聚乙烯1 1、高分子化合物的、高分子化合物的单单体、体、链节链节和聚合度和聚合度: :①①单单体：体：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202412精选ppt单单体的必要条件：体的必要条件：至少能形成两个或两个以上新键 的有机化合物，才能做为单体。

例：烯烃，双键；炔烃，三键②②链节链节：：定定义义：：构成高聚物的重复结构单元称为链节 例：③③聚合度：聚合度：高分子链节中的数目n氯氯乙乙烯烯苯乙苯乙烯烯氯氯乙乙烯链节烯链节尼尼龙龙-66-66链节链节材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202413精选ppt2 2、高聚物的分子量的多分散性和平均分子量：、高聚物的分子量的多分散性和平均分子量：①①高聚物的分子量是高聚物的分子量是M M：：m:链节分子量； n:聚合度分子量不同，高聚物的性能和物理状态不同例：聚乙烯分子量室温状态n=8 M=224气+液n>50 M>1400软态固体n>200～2000M>5600～560000固体材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202414精选ppt②②高聚物分子量的多分散性：高聚物分子量的多分散性：低分子化合物有确定而均一的分子量 例：H2O，18；CO2，44高分子化合物总是由不同大小的分子组成，这一现象 称为高分子化合物的分子量的多分散性多分散性例：聚苯乙烯： 分子量 10000～300000 聚丙烯脂： 分子量 60000～500000分子量的分散性分子量的分散性对对性能性能产产生影响。

生影响材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202415精选ppt③③平均分子量平均分子量ⅰ、平均分子量用 表示，具有统计概念ⅱ、平均分子量和分布宽窄（分散性大小） 影响高聚物的物理、力学性能 越大，强度越高，硬度越高，但融熔粘度增 大，流动性差分散性大；熔融温度范围变宽， 有利于加工成型，但抗撕裂性差ⅲ、生产中，通过控制产品的分子量大小和分布 情况，改善性能以满足不同的需要材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202416精选ppt分子量过高部分使聚合物的强度增加，但加工成型时塑化困难；低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布: 合成合成纤维纤维：：分子量分布宜窄； 塑料、橡胶：塑料、橡胶：分子量分布可宽；常用的聚合物的分子量（万）常用的聚合物的分子量（万） 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202417精选ppt 其中氯乙烯 就是聚氯乙烯 的单体. 就是聚氯乙烯分子键的链节， n就是聚合度。

聚合度反映了大分子链的长短和分子量的大小，高分子化合物的分子量（M）是链节的分子量（M0）与聚合度（n）的乘积M= M0×n 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202418精选ppt 三、高分子化合物的聚合： 定义：由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环 相互结合成聚合物的反应称为加聚反应均聚物均聚物: :由一种单体经过加聚反应生成的高分子化合物； 例如：聚乙例如：聚乙烯烯、聚苯乙、聚苯乙烯烯等加成聚合反应特点：特点：聚合物的结构单元与单体组成相同； 分子量是单体分子量的整数倍； 聚合过程无副产物生成均聚反均聚反应应表达式：表达式： 或（（A A））n n 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202419精选ppt共聚物共聚物: : 由两种或两种以上的单体经过加聚反应生 成的高分子化合物 例：例：ABSABS塑料A A：丙：丙烯烯脂脂 B B：丁二：丁二烯烯 S S：苯乙：苯乙烯烯 A B SA B S材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202420精选ppt材料科学与工程学院材料科学与工程学院 ⅰ、共聚反应表达式：ⅱ、注意：共聚物不能理解为混合物，而是主链中包 含两种或两种以上单体链节的新型聚合物。

ⅲ、共聚物中单体链节的排列方式：A、B表示两种单体 无规共聚：—A—B—A—A—B—A—B—B—B— 交替共聚：—A—B—A—B—A—B—A—B—A— 9/21/202421精选ppt材料科学与工程学院材料科学与工程学院 嵌散共聚：—A—A—B—B—A—A—B—B—A 接枝共聚：ⅳ、共聚物的性能类似于合金，通过改变共聚物的单体 和比例，可以改善高聚物的性能 例：ABS中，随9/21/202422精选ppt 由一种单体或多种单体相互缩合生成聚合物， 同时析出其它低分子化合物（如水、氨、醇、 卤化物等）的反应称为缩聚反应共共缩缩聚反聚反应应：：由两种或两种以上的单体进行 的缩聚反应均均缩缩聚反聚反应应：：由一种单体进行的缩聚反应材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202423精选ppt特点：特点： 官能团之间反应，缩聚物有特征结构官能团； 有低分子副产物； 缩聚物和单体分子量不成整数倍材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202424精选ppt 四、四、高分子材料的分类①①按来源：按来源：ⅰⅰ、天然聚合物：、天然聚合物：天然橡胶，纤维素，蛋白质等。

ⅱⅱ、人造聚合物：、人造聚合物：经人工改性的天然聚合物 例：硝酸纤维ⅲⅲ、合成聚合物：、合成聚合物：完全由低分子人工合成 如聚氯乙烯材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202425精选ppt②②按反按反应类应类型：型：ⅰ、加聚物：、加聚物：如聚烯烃ⅱ、、缩缩聚物：聚物：如酚醛树脂③③按工按工艺艺性性质质：：塑料、橡胶、纤维、涂料④④按分子的几何按分子的几何结结构：构： ⅰ、线型高聚物； ⅱ、体型高聚物材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202426精选ppt高分子结构第 二 节Macromolecule StructureMacromolecule Structure9/21/202427精选ppt聚合物聚合物结结 构构大分子大分子链结链结构构聚集聚集态态结结 构构宏宏观结观结构构结结晶晶无定无定型型态态线线型型重复单元结构玻璃玻璃态态微微观结观结构构高高弹态弹态粘流粘流态态支支链链型型体型体型序列结构立体异构材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202428精选ppt 1.大分子链结构单元的化学组成 在元素周期表中只有ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA中部分非金属、亚金属元素（如N、C、B、O、P、S、Si、Se等）才能形成高分子链。

由于高聚物中常见的C、H、O、N等元素均为轻元素，所以高分子材料具有密度小的特点 分子内结构其中其中C C链这链这最多C C链结链结构构材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202429精选ppt①①一般一般为为共价共价链连链连接，接，不易失去和获得电子②②比重小，都是比重小，都是轻轻元素：元素：C、H、O、N故高分子材料 比重小，0.29～2.0g/cm3③③组组成元素不同，性能差成元素不同，性能差别别很大很大如聚乙烯中的H被F 原子代替，即聚四氟乙烯，是耐王水腐蚀的塑料王四氟乙四氟乙烯烯：：聚乙聚乙烯烯：：大分子大分子链链的特点：的特点：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202430精选ppt1)1)线线型分子型分子链链：： 由许多链节组成的长链， 通常是卷曲成线团状 这类结构高聚物的特点是弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料的典型结构2)2)支化型分子支化型分子链链：： 在主链上带有支链 这类结构高聚物的性能和加工都接近线型分子链高聚物2. 大分子大分子链链形形态态：：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202431精选ppt 3)3)体型分子体型分子链链 ：： 分子链之间由许多链节相互横向交联。

这类结构的高聚物硬度高、脆性大、无弹性和塑性，是热固性材料的典型结构 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 交联分子结构三维空间分子结构9/21/202432精选ppt线线型型→体型的体型的转转化：化：（不可逆）一定条件下，线形可以转化成体型即固化或交即固化或交联联 例：橡胶的硫化等结结构构转转化化带带来很大的性能来很大的性能变变化化例如： 低密度聚乙烯：有弹性，做薄膜、奶瓶等； 高密度聚乙烯：做较硬的水杯、工程塑料； 交联聚乙烯：做海底电缆的包皮，有出色的绝 缘性， 耐热性材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202433精选ppt低密度聚乙烯高密度聚乙烯交联聚乙烯密 度 g/cm3抗拉强度 MPa断裂伸长率 ％工作温度 ℃熔 点 ℃大分子链结构0.910-0.9257-1590-80080-100105支链线型0.941-0.96521-3760-100120135线型0.93-1.4010-21180-600135体型不同不同结结构聚乙构聚乙烯烯的性能的性能材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202434精选ppt4.大分子大分子链链的构象的构象 ——链链的柔的柔顺顺性及性及热热运运动动特点：特点： （（1 1）大分子）大分子链链的构象：的构象：ⅰⅰ、大分子、大分子链链的的热热运运动动：： 大分子链和其它的物质一样， 处于不停的热运动中，其运 动方式是共价单链的内旋转。

如图：分子链可以在保持链长 和链角不变的情况下自旋转 大量的单链都随时进行着旋转 b b1 1b b2 2b b3 3材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202435精选pptⅱ、大分子、大分子链链的构象：的构象：由于单链内旋转运动引起原子在空间位置的变化而构成大分子链的各种形象称为大分子链的构象2 2）、大分子）、大分子链链的柔的柔顺顺性：性：ⅰ、大分子链上单链的内旋转运动，造成整个大分子 链的形状及末端距离每一瞬间都不相同，大分子链 时而蜷曲，时而伸展，该特性称为大分子链的柔顺性柔柔顺顺性：性：大分子链构象变化而获得不同蜷曲程度的特性材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202436精选pptⅱ、柔顺性的好坏与链中单链的内旋转的难易程度有 关运动的单元为链段，链段包含的链节数越少， 则运动越容易，大分子链的柔顺性越好ⅲ、大分子链的柔顺性是高聚物与低分子物质在许多 基本性能上差异的原因例：高弹性材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202437精选ppt分子分子间结间结构构 1 1、大分子、大分子链间链间的作用力：的作用力：分子量越大，聚合度越高，大分子间的作用力越大， 故强度、硬度增加。

例：聚乙烯 分子量50万 σ=15MPa 分子量100万 σ =40MPa高分子化合物的聚集态结构：指高聚物内部高分子链 之间的几何排列或堆砌结构,也称超分子结构材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202438精选ppt 依分子在空间排列的规整性可将高聚物分为： 结结晶型、部分晶型、部分结结晶型和无定型晶型和无定型( (非晶非晶态态) )三三类类 2 2、高聚物的、高聚物的结结晶度：晶度： 晶态结构在高分子化合物中所占的质量分数 或体积分数称为结晶度 晶态 部分晶态 非晶态 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202439精选ppt 结晶度越高，分子间作用力越强，因此高分子化合物的强度、硬度、刚度和熔点越高，耐热性和化学稳定性也越好；而与键运动有关的性能，如弹性、伸长率、冲击韧性则降低 （（1 1）高聚物不存在完全晶）高聚物不存在完全晶态态的高聚物，通常把的高聚物，通常把结结晶超晶超过过50%50%的高聚物称的高聚物称为结为结晶晶高聚物。

高聚物结晶高聚物中：晶区、非晶区结晶度一般为50～90%材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202440精选ppt（（2 2）影响）影响结结晶度的因素：晶度的因素：ⅰ、分子、分子链链的的结结构：构：结构简单、分子链短，利于结晶ⅱ、外力的影响：、外力的影响：拉伸促进高聚物的结晶原因：原因：沿拉伸方向伸展开，增加了分子链的接触面积和 减少距离，提高了分子间的作用力和结晶能力例如：例如：尼龙绳、包装带越拉越强 ⅲⅲ、冷却速度：、冷却速度：从熔融态缓慢冷却有利于结晶，快冷 不利于结晶ⅳⅳ、温度：、温度：高聚物对应结晶速度最快的温度TK，在 TK温度保温，结晶可充分进行例如：天然橡胶，TK=-24℃，若轮胎在低于TK温度 下工作，就会发生结晶而失去弹性材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202441精选ppt3 3、、结结晶晶对对高聚物性能的影响：高聚物性能的影响：（（1 1）熔点、密度、）熔点、密度、刚刚性、硬度、耐性、硬度、耐热热性、化学性、化学稳稳定性提高定性提高原因：聚集状态紧密，增强了分子间的作用力2 2））弹弹性、断裂伸性、断裂伸长长率、冲率、冲击韧击韧性降低性降低。

结晶度（%）密度g/cm3抗拉强度 MPa断裂伸长率 %弹性模量 MPa硬度邵氏热变形温度耐有机溶剂性低密度聚氯乙烯40~530.91~0.937~1690~800100~25041~4832~4060℃以下 耐高密度聚氯乙烯60~800.94~0.9722~3915~100420~100060~7043~5480℃以下 耐材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202442精选ppt高分子性能第 三 节Macromolecule PropertyMacromolecule Property 9/21/202443精选ppt一、高聚物力学性能与温度的关系 此类聚合物在恒定应力下的变形-温度曲线如图 T Tb b：脆化温度：脆化温度； T Tg g：玻璃化温度：玻璃化温度； T Tf f ：粘流温度：粘流温度； T Td d：化学分解温度：化学分解温度 Tg温度温度形形变变玻璃玻璃态态粘流粘流态态高高弹态弹态Tf材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202444精选ppt T Tb b

ⅱⅱ、机理：、机理：大分子链整体不能运动，链段也不 能运动，仅做微弱的热振动ⅲⅲ、塑料：、塑料：室温下处于玻璃态的高聚物叫塑料 例：聚氯乙烯：Tg=87℃ 聚苯乙烯：Tg=80℃ 有机玻璃：Tg=100℃材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202445精选ppt T Tg g

b b、、链柔顺性好，Tg下降注意：链柔顺性太好时，链段极易运动，可能出现链 间滑脱而产生冷流现象，需要在链间适当交联 分子间的结合力强，Tg上升材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202447精选ppt T Tf fTm； Tm：晶区熔化温度2 2）部分）部分结结晶：晶：在Tg～Tm之间，未结晶部分为高弹态，结晶部分为硬结晶态，总的表现为既韧又硬的皮革皮革态态材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202449精选ppt（（1 1）交）交联对联对分子和分子和链链数运数运动动的影响：的影响： 阻止分子和链段的运动，故铰链越多，Tg上升，当铰链密度达到一定程度后，Tg= Tf。

链段和分子链都不能运动，高弹态消失 例如：酚醛塑料（电木）（（2 2）交）交联联的的应应用：用： 适当交联可既保持高聚物的高弹性，又限制分子间的滑脱，可提高材料的稳定性、强度和刚度例如：橡胶硫化，例如：橡胶硫化，0.50.5～～5%S5%S软软橡胶；橡胶；2020～～30%S30%S硬橡胶硬橡胶 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202450精选ppt 二、高分子材料的力学性能二、高分子材料的力学性能最具特性色的是弹性和粘弹性1 1、高、高弹弹性，低的性，低的弹弹性模量：性模量： 例如：橡胶，弹性变形量可达100～ 1000%，弹性模量E=1MPa, 而钢为105MPa.必要条件：必要条件：柔软的分子链、较大 的分子量和一定的交联密度材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202451精选ppt2 2、粘、粘弹弹性：性：（（1 1）定）定义义：：弹性变形滞后于应力的变化，即弹性变 形不仅与外力有关，而且具有时间效应2 2）机理：）机理：高聚物的变形是通过调整内部分子构象 来实现的，这需要时间。

3 3）粘）粘弹弹性的分性的分类类：：静静态态粘粘弹弹性性动态动态粘粘弹弹性性 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202452精选pptⅰ、静、静态态粘粘弹弹性：性：蠕蠕变变：：较小的恒定应力σ下，随t t↑↑，，ε↑ε↑应应力松弛：力松弛：εε固定，随t t↑↑，，σ↓↓ 蠕变 应力σ一定εεt应力松弛 σεεεε一定蠕变：塑料雨衣掛一段时间后破洞应力松弛：松紧带，越用越松，密封圈的失效材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202453精选pptⅱ、、动态动态粘粘弹弹性：性：a.a.定定义义：：在交变应力作用下，变形速度跟不上应力变 化的速度，应力与应存在相位差，这就是动态粘弹性b.b.内耗：内耗：由于应变落后于应力的变化，使应变储能一 部分通过内摩擦而产生热量 即：滞后使机械能转化为热能，这种现象叫内耗c.c.影响：影响：不利：产生热，使工件温度升高，促进老化 例：轮胎发热至80～100℃ 有利：减震，吸收冲击能量材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202454精选ppt３、３、强强度和断裂：度和断裂：①①强强度、度、弹弹性模量低：性模量低：一般σb约100MPa，即是玻璃增强的尼龙也只有200MPa。

但由于比重低，故比强度仍较高例玻璃钢②②性能性能变变化范化范围围特特别别大：大：不同的聚集状态，性能差别很大 硬而脆硬而脆 硬而硬而强强 硬而硬而韧韧 软韧软韧软软而弱而弱 σε材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202455精选ppt③③形形变变强强烈依烈依赖赖于工作温度于工作温度T T和加和加载载速度：速度：随温度T↑，时间t↓，则弹性模量E↑, 形变率ε↓随温度T↓，时间t↑，则弹性模量E↓, 形变率ε↑例如：例如：飞机的轮胎，冲击载荷大， 速度快链段变形来不及响应， 失去弹性使用玻璃化温度Tg 很低的橡胶材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202456精选ppt 三、高聚物的理化性能三、高聚物的理化性能1 1、耐、耐热热性；性；高聚物在变热过程中，容易发生链段运动和整个分子链运动，导致材料软化或熔化，使性能变坏，耐热性差耐耐热热性判据：性判据： 塑料：热变形温度，HDT 橡胶：保持高弹性的最高温度 橡胶的耐热性愈好，使用温度愈高材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202457精选ppt热变热变形温度形温度HDT ：：高聚物能够长时间承受一定的载 荷而不变形的温度。

线形无定型的HDT在玻璃化温 度Tg附近，结晶高聚物的HDT接近于熔点塑料名称 Tg（℃）Tm（℃）THDT（℃）聚氯乙烯8721255-75聚苯乙烯10024090-105尼龙665026760-105聚碳酸脂150220130-140几种塑料的几种塑料的热变热变形温度形温度 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202458精选ppt高分子材料导热性差，高聚物的导热性能约为金属的1/100－1/1000原因：内部无自由电子，分子链相互缠绕在一起， 受热不宜运动利；做隔热材料：塑料方向盘， 导弹用纤维增强塑料做隔热层弊：散热性差，温升快，轮胎发热，塑料轴承发热2 2、、导热导热性性材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202459精选ppt3 3、、热热膨膨胀胀系数系数: : 线膨胀系数大，为金属的3-10倍原因：原因： 受热后分子链间缠绕程度降低，分子间结合 力减小，分子链柔性增大弊：弊：与金属复合时，因膨胀系数相差过大而脱落， 例；铝壶的塑料手柄4 4、、绝缘绝缘性性: : 好的绝缘材料原因：原因：共价键结合，没有离子和自由电子 例: 导线的外包皮、塑料、橡胶。

材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202460精选ppt5 5、高的化学、高的化学稳稳定性定性: : 在酸、碱等溶液中表现出优异的耐蚀性 例：聚四氯乙烯，在沸腾的王水中不受腐蚀注意：与特定溶剂相遇，发生溶解或溶胀，性能变坏如：聚氯乙烯在有机溶液中溶胀，聚碳酸脂被四氯 化碳溶解原因原因电电化学腐化学腐蚀蚀：：绝缘体，不发生电化学腐蚀化学腐化学腐蚀蚀：：分子链缠绕在一起，分子链上 的基团被包围在里面，不与外界接触， 化学稳定性好材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202461精选ppt 四、高聚物的老化与防止四、高聚物的老化与防止1 1、老化的定、老化的定义义：：高聚物在加工、储存和使用过程 中，由于内、外（空气、水、光、热等）的综合 作用，丧失原有性质的现象2 2、表、表现现形式：形式： 变硬、变脆、出现龟裂、失去弹性； 变软、变粘、变色 各种高聚物都存在老化问题，差别只是发生时间 不同，表现形式不同材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202462精选ppt3 3、老化的机理：、老化的机理： ①①产产生大分子生大分子链链的交的交联联→变硬、变脆、开裂。

②②大分子大分子链链断开断开→变软、发粘、褪色4 4、防止老化的方法：、防止老化的方法： ①①进进行行结结构改性，提高构改性，提高稳稳定性定性 例如：聚氯乙烯在氯气中用紫外线照射，成为氯化 聚氯乙烯；共聚方法制得共聚产物：ABS塑料 ②②加入防老化加入防老化剂剂，抑制老化，抑制老化过过程程 例如：添加水杨酸酯，碳黑，防紫外线老化 ③③表面表面处处理：理：表面镀金属，喷涂料，防止空气、水、 光引起的老化材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202463精选ppt工 程 塑 料第 四 节Engineering PlasticsEngineering Plastics 9/21/202464精选ppt 一、塑料的分一、塑料的分类类：：1 1、按用途分：、按用途分：通用塑料、工程塑料、特种塑料 ①①通用塑料：通用塑料：产量大、用途广、价格低，塑料的3/4 包括：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、 酚醛塑料和氨基塑料②②工程塑料：工程塑料：用于机械设备和工程结构 要求：强度、刚度、韧性好，耐高温、耐腐蚀、 耐磨性好； 如：聚碳酸酯、尼龙、ABS、聚四氟乙烯。

③③特种塑料：特种塑料：通过改性，满足特种性能要求 如：医用塑料、耐蚀氟塑料、导电塑料、导磁塑料材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202465精选ppt2 2、按、按树树脂性脂性质质分分类类：： 热塑性和热固性塑料①①热热塑性塑料：塑性塑料：又称热熔性塑料 加热时软化，冷却后硬化成型，并可多次反复 机理：机理：由聚合树脂制成，大分子链为线型结构 如：聚乙烯、聚氯乙烯②②热热固性塑料：固性塑料：加热、加压后发生化学反应，固化为 坚硬制品，且不能再生 机理：机理：以缩聚树脂为基础，分子链为体型结构 如：酚醛树脂、环氧树脂材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202466精选ppt 二、塑料的二、塑料的组组成：成： 树树脂脂+ +添加添加剂剂简单组分：基本由树脂组成， 如聚四氟乙烯，有机玻璃复杂组分：树脂+各种添加剂 1 1、、树树脂：脂：起粘结作用，也叫粘料，占塑料的40～100%其种类、性质和所占比例决定着塑料的性能材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202467精选ppt2 2、添加、添加剂剂：：①①填充填充剂剂：：又叫填料，约占塑料组份的20～60%。

目的：目的：ⅰ、改善塑料某些性能 如：加入Al粉，增加反射和导热能力 ⅱ、降低塑料成本 ⅲ、扩大塑料的应用范围 如：加入石棉，提高耐热性要求要求：填料本身易被树脂浸润； 粘附性好；性质稳定；价廉材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202468精选ppt②②增塑增塑剂剂：：增加塑料的塑性和柔韧性用量不多于20% 机理：机理：降低大分子间的作用力，增大链段运动能力 常用增塑常用增塑剂剂：：低熔点有机物 如氧化石腊，磷酸脂等材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202469精选ppt（（3 3）固化）固化剂剂：： 加入后可在聚合物中生成横跨链，使分 子交联，并由受热可塑的线型结构变成体型结构 的热稳定塑料的一类物质称固化剂 （（4 4））稳稳定定剂剂：： 提高树脂在受热和光作用时的稳定性， 防止老化，延长使用寿命的一类物质称稳定剂 （（5 5））润润滑滑剂剂：： 为防止塑料在成型过程中粘在模具或 其它设备上而加入的，同时可使制品表面光亮美 观的物质称润滑剂（如硬脂酸等）。

（（6 6）着色）着色剂剂 ：：为使塑料制品具有美观的颜色及适合 使用的要求而加入的染料称着色剂 （（7 7）） 发发泡泡剂剂、催化、催化剂剂、阻燃、阻燃剂剂等材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202470精选ppt 三、塑料的加工：三、塑料的加工：成型：成型：将原料在一定温度和压力下，塑制成一 定形状制品的过程如：挤压管、棒等 注射成型：注射成型：又叫注塑成型，在注塑机上进行 模模压压成型：成型： 浇铸浇铸成型：成型：又叫浇铸法 挤压挤压成型：成型：又叫挤塑成型加工：加工：指成型后的再加工 机械加工：机械加工：车、钳、刨、铣、镗等 连连接：接：焊接（热熔粘接） 表面表面处处理：理：涂装、浸渍、镀金属材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202471精选ppt 塑料的成型工艺形式多样，主要有注射成型、压制成型、浇注成型、抗压成型、吹塑成型、真空成型等 1.1.注射成型法注射成型法 生产率很高，可以实现 高度机械化、自动化生产， 制品尺寸精确，可以生产 形状复杂、 壁薄和带金 属嵌件的塑料制品， 适用于大批量生产。

材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202472精选ppt材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202473精选ppt 2.2.模模压压成型法成型法 是塑料成型中最早的一种方法，通常用于热固性 塑料的成型，有时也用于热塑性塑料 特别适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，如 电器零件，机件、收音机外壳等 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202474精选ppt 3.3.浇铸浇铸成型法成型法 又称浇塑法，有静态铸型、嵌铸型和离心铸型等方式在液态的热固性或热塑性树脂中加入适量的固化剂或催化剂，然后浇入模具型腔中，在常压或低压下，常温或适当加热条件下，固化或冷却凝固成型 特点特点：：设备简单，操作方便， 成本低，便于制作大型制件； 但生产周期长，收缩率较大 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202475精选ppt 4. 4. 挤压挤压成型法成型法 又称挤塑成型挤压成型法用于热塑性塑料各种型材的生产，一般需要经二次加工才制成零件 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202476精选ppt塑料加工指塑料成型后的再加工，亦称二次加工； 1.1.机械加工机械加工 由于塑料的切削工艺性能与金属不同，因此所用的切削工艺参数与刀具几何形状及操作方法与金属切削有所差异。

塑料的散热性差、弹性大，加工时容易引起工件的变形、表面粗糙，有时可能出现分层、开裂，甚至崩落或伴随发热等现象要求切削刀具的前角与后角要大、刃口锋利，切削时要充分冷却，装夹时不宜过紧，切削速度要高，进给量要小，以获得光洁的表面 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202477精选ppt 3.塑料制品的表面塑料制品的表面处处理理 为改善某些性能、美化其 表面、防止老化、延长 使 用寿命，主要的方法有涂漆， 镀金属（铬、银、铜等） 镀金属可采用喷镀或电镀 2.2.塑料的塑料的连连接接 机械连接方法、热熔接、溶剂粘接、胶粘剂粘接等 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202478精选ppt 1 1、常用、常用热热塑性塑料塑性塑料聚聚酰酰胺（尼胺（尼龙龙、、锦纶锦纶、、PAPA）） 聚酰胺是最早发现能够承受载荷的热塑性塑料 尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、铸型尼龙和芳香尼龙是常应用于机械工业中的几种被大量用于制造小型零件替代有色金属及其合金 尼龙棒和结构件 四、常用工程塑料：四、常用工程塑料：材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202479精选ppt 铸型尼龙通过简便的聚合工艺使单体直接在模具内聚合成型的一种特殊尼龙。

芳香尼龙具有耐磨、耐辐射及很好的电绝缘性等优点，是尼龙中耐热性最好的品种 加入二硫化加入二硫化钼钼的尼的尼龙龙耐磨件耐磨件材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202480精选ppt 2、常用、常用热热固性塑料固性塑料 固化处理就是在树脂中加入固化剂并压制成型， 使其由线型聚合物变成体型聚合物的过程 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202481精选ppt 酚酚醛醛塑料塑料 以酚醛树脂为基,加入木粉、布、石棉、纸等填料经固化处理而形成的交联型热固性塑料具有较高的强度和硬度、耐热性、耐磨性、耐蚀性及良好的绝缘性 环环氧塑料（氧塑料（EPEP）） 以环氧树脂为基，加入各种添加剂经固化处理形成的热固性塑料具有比强度高、耐热性、耐蚀性、绝缘性及加工成型性好的特点 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202482精选ppt 五、塑料在机械工程中的五、塑料在机械工程中的应应用：用： 1.1.一般一般结结构件构件 要求一定的机械强度和耐热性选用价低廉、成型性好的塑料，如聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS等。

2.2.普通普通传动传动零件零件 要求有较高的强度、韧性、耐磨性 和耐疲劳性及尺寸稳定性选用：尼 龙、MC尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯、夹 布酚醛、增强聚丙烯等 3.3.摩擦零件摩擦零件 要求强度一般，具有摩擦因数小和良好的自润滑性可 选用：低压聚乙烯、尼龙1010、、聚四氟乙烯等 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202483精选ppt 4.4.耐耐蚀蚀零件零件 主要应用在化工设备上，要依据所接触的不同介质来选择，如全塑结构的耐蚀零件常用耐蚀塑料有：聚丙烯、硬聚氯乙烯、填充聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等 5.5.电电器零件器零件 利用其优异的绝缘性能用于工频低压下的普通电器元件有：酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料等；用于高压电器的绝缘材料要求耐压强度高、介电常数小、抗电晕及优良的耐侯性常用有：交联聚乙烯、聚碳酸酯氟塑料和环氧塑料等 氨基塑料聚氯乙烯材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202484精选ppt橡 胶 材 料第 五 节Rebber MaterialRebber Material 9/21/202485精选ppt 橡胶是具有高弹性的轻度交联的线型高聚物。

具有显著高弹性的材料以生胶为原料加入适量的配合剂而形成的高分子弹性体 一般在-50～-150℃处于高弹性，广泛用作密封件，减振件，轮胎等材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202486精选ppt 生胶、各种添加剂、增强材料１、生胶：１、生胶：定定义义：：未加添加剂的橡胶生产上也有定义：未经硫 化的橡胶称为生胶生胶分为天然橡胶和合成橡胶性能：性能：机械强度低，高温发粘，低温变脆，必须加入 添加剂才能使用 一、橡胶的一、橡胶的组组成：成： 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202487精选ppt２、添加２、添加剂剂：：①①硫化硫化剂剂：：作用：作用：使橡胶线型分子相互交联成为网状硫化剂有 硫磺，金属氧化物等硫化：硫化：橡胶的交联过程 软橡胶：1～4%硫化剂 半硬质橡胶：10% 硬质橡胶：30～40%材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202488精选ppt②②促促进剂进剂：：又叫硫化促进剂 作用：缩短硫化时间，降低硫化硬度③③软软化化剂剂：：增加橡胶的塑性，改善粘附力，降低硬度， 提高耐寒性。

如：硬脂酸，精制蜡④④补补强强剂剂：：凡能提高硫化橡胶强度，硬度，耐磨性的 物质，都叫补强剂主要是炭黑⑤⑤填充填充剂剂：：增加强度，降低成本如：滑石粉、硫酸 钡、白陶土、氧化锌等⑥⑥着色着色剂剂：：有机或无机染料材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202489精选ppt３、增３、增强强材料材料: : 各种纤维制品，帘布及钢丝作用：作用：增加强度，限制橡胶制品的变形 如轮胎中的帘子布材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202490精选ppt 二、橡胶的分二、橡胶的分类类：： 1 1、按原料来源：、按原料来源：天然橡胶，合成橡胶2 2、按用途分：、按用途分：合成橡胶又分为：通用合成橡胶通用合成橡胶如轮胎、运输带，例：丁苯橡胶；特种合成橡胶特种合成橡胶，用作高温、低温、酸、碱、油等 条件下工作例如：丁脂橡胶，耐油材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202491精选ppt 三、橡胶的老化与防止：三、橡胶的老化与防止： １、影响橡胶老化的因素：１、影响橡胶老化的因素：①①氧化作用：氧化作用：ⅰ、、产产生氧化生氧化，使橡胶分子链断裂→发粘，变软。

ⅱ、氧化、氧化产产生自由基生自由基 自由基反应使橡胶分子 交联→变硬、变脆 天然橡胶多数以裂解为主，老化特征为变软变粘 丁苯、氯丁和丁睛橡胶则多以交联为主，老化多 为变硬、变脆②②臭氧的作用：臭氧的作用：同于氧气，其活泼性高于氧气材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202492精选ppt③③热热、光、金属、光、金属盐盐：：ⅰⅰ、、热热：： Ａ、加热氧化，温度增加10℃,氧化速度增加一倍， 当温度在100℃以上时，氧化速度非常大 Ｂ、Ｂ、热热的作用：的作用：多数橡胶在300～400℃温度发生分解ⅱⅱ、光：、光：促进氧化反应ⅲⅲ、多价金属、多价金属盐盐促促进进老化老化 例：混入微量铜、锰、铁、镍金属盐，加速老化材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202493精选ppt①①选选用耐老化的橡胶用耐老化的橡胶例：硅橡胶，氟橡胶②②加入防老化加入防老化剂剂包括：抗氧化剂、抗臭氧 剂、紫外线吸收剂③③合适的配合合适的配合剂剂如：天然橡胶，采用适当的 促进剂，降低Ｓ的用量，可提高耐热老化性能④④减少表面氧化减少表面氧化。

原料中加入适当的蜡基物质 或在表面涂以涂料，蜡在表面形成一层保护膜２、老化的防止：２、老化的防止：⑤⑤正确掌握硫化工正确掌握硫化工艺艺不要过硫化或硫化不足⑥⑥运运输输、、贮贮存中尽量不要重存中尽量不要重压压或曝晒或曝晒材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202494精选ppt天天然然橡橡胶胶：：具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性用于制造轮胎、胶带、胶管等 四、常用橡胶材料：四、常用橡胶材料： 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202495精选ppt通用合成橡胶：通用合成橡胶： （（1 1）丁苯橡胶）丁苯橡胶 由丁二烯和苯乙烯共聚而成 耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性比天然橡胶好缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢 （（2 2））顺顺丁橡胶丁橡胶 由丁二烯聚合而成 弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料缺点是强度较低，加工性能差、抗撕性差 （（3 3））氯氯丁橡胶丁橡胶 由氯丁二烯聚合而成 具有一般通用橡胶所没有的优良性能有“万能橡胶”之称。

缺点是耐寒性差，密度大，生胶稳定性差用于制造矿井的运输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202496精选ppt 特种合成橡胶特种合成橡胶 （（1 1）丁）丁腈腈橡胶橡胶 由丁二烯与丙烯睛聚合而成 耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂缺点是耐寒性差，脆化温度为-10℃～-20℃ （（2 2））硅硅橡橡胶胶 由二甲基硅氧烷与其它有机硅单体共聚而成具有高耐热性和耐寒性，抗老化能力强、绝缘性好缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差，价格较贵 （（3 3）氟橡胶）氟橡胶 以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物其化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为300℃主要用于国防和高技术中的密封件 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202497精选ppt纤维与涂料第 六 节Rebber MaterialRebber Material 9/21/202498精选ppt纤维纤维：：长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料 分为天然天然纤维纤维和化学化学纤维纤维。

化学纤维又分为人造人造纤维纤维和合成合成纤维纤维人造纤维是用自然界的纤维加工制成，如：“人造丝”、“人造棉”合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的 1 1、、涤纶涤纶：： 又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维 2 2、尼、尼龙龙：： 又称棉纶，其强度大、耐磨性好、弹性好，主要缺点是耐光性差材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/202499精选ppt 1.1.胶粘特点胶粘特点 用胶粘剂把物品连接在一起的方法叫胶接，也称粘接 1）整个胶接面都能承受载荷，强度较高，避免了应 力集中，耐疲劳强度好 2）可连接不同种类的材料 3）胶接结构质量轻，表面 光滑美观 4）具有密封作用 5）工艺简单，操作方便 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/2024100精选ppt 2.2.胶粘胶粘剂剂的的组组成成 有天然胶粘剂和合成胶粘剂之分，也可分为有机胶粘剂和无机胶粘剂主要组成基料+固化剂+填料+增塑剂+增韧剂+稀释剂 3.3.常用胶粘常用胶粘剂剂 （1）环氧胶粘剂 基料主要使用环氧树脂，我国用于最广的是双酚A型，俗称“万能胶”。

（2）改性酚醛胶粘剂 耐热性、耐老化性好，粘接强度也高，但脆性大、固化收缩率大 （3）聚氨酯胶粘剂 柔韧性好，可低温使用，但不耐热、强度低 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/2024101精选ppt 1. 1.涂料的涂料的应应用用 涂料通常叫油漆，是一种有机高分子胶体的混合 溶液，涂在物体表面上能干结成膜涂料的作用： （1）保护作用；（2）装饰作用；（3）特殊作用； 2.2.涂料的涂料的组组成成 （（1 1））粘粘结剂结剂 涂料的主要成 膜物质，它决定了涂料层的 性质为合成树脂 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/2024102精选ppt（（3 3）溶）溶剂剂 以稀释涂料4 4））辅辅助材料助材料 如催干剂、增塑剂、固化剂、稳定剂2 2））颜颜料料 涂膜的组成部分，使涂料着色，提高涂 膜的强度、耐磨性 3.3.常用涂料常用涂料 （（1 1）酚）酚醛树醛树脂涂料脂涂料 应用最早，有清漆、绝 缘漆、耐酸漆、地板漆等 （（2 2）氨基）氨基树树脂涂料脂涂料 涂膜光亮、坚硬。

（（3 3）醇酸）醇酸树树脂涂料脂涂料 涂膜光亮、保光性强、耐久 性好，适用于金属底漆 材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/2024103精选pptSee you next time !See you next time ! 读书读书消消得人憔悴得人憔悴衣衣带渐宽带渐宽 终终不悔不悔 再再 见见 9/21/2024104精选ppt材料科学与工程学院材料科学与工程学院 9/21/2024105精选ppt此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！。