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1、高聚物材料高聚物材料又称高分子材料，是以高分子化合物为主要成分，与各种添加剂配合，经加工而成的有机合成材料。高分子化合物因其相对分子质量大而得名，材料的许多优良性能也是因其相对分子质量大而具有的。高聚物材料无所不在！高聚物材料无所不在！现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料研究对象之二研究对象之二橡胶的发展橡胶的发展橡橡树树之之泪泪现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子
2、材料现实生活中的高分子材料现实生活中的高分子材料生活中的高分子材料现代生活中的高分子材料工程塑料现代生活中的高分子材料工程塑料现代生活中的高分子材料橡胶现代生活中的高分子材料橡胶现代生活中的高分子材料纤维现代生活中的高分子材料纤维白色污染o高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。o1839年，美国人Goodyear发明硫化橡胶。o1868年，英国科学家Parks用硝化纤维素与樟脑混合制得赛璐珞。o1893年，法国人DeChardonnet发明粘胶纤维。o1907年，第一个合成高分子酚醛树脂诞生。o1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文，提出了高分子的概念，并预测了聚
3、氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结构。1953年获诺贝尔化学奖。高分子材料发展简史高分子材料发展简史高分子材料发展简史高分子材料发展简史1881年年3月月23日生于德国莱因兰日生于德国莱因兰法耳次法耳次州的沃尔姆斯；州的沃尔姆斯；1907年毕业于施特拉斯堡大学，获博士学年毕业于施特拉斯堡大学，获博士学位。位。同年聘为卡尔斯鲁厄工业大学副教授。同年聘为卡尔斯鲁厄工业大学副教授。19121912年于苏黎世工业大学任为化学教授。年于苏黎世工业大学任为化学教授。 1920年，发表年，发表“论聚合反应论聚合反应”的论文，提的论文，提出高分子的概念；出高分子的概念； 1932年，出版划时代的巨著年，出版
4、划时代的巨著高分子有高分子有机化合物机化合物 1953年获诺贝尔化学奖；年获诺贝尔化学奖；1965年年9月月8日在弗赖堡逝世，终年日在弗赖堡逝世，终年84岁。岁。施陶丁格尔小传施陶丁格尔小传施陶丁格尔小传施陶丁格尔小传 (HermannStaudinger)(18811965)(HermannStaudinger)(18811965)o1935年，Carothers发明尼龙66，1938年工业化。o1839年，30年代，许多烯烃类加聚物被开发出来，PVC（19271937）,PMMA（19271931）,PS（19341937）,PVAc（1936）,LDPE（1939）。o40年代，二次大战
5、促进了高分子材料的发展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶（1937）,丁腈橡胶（1937）,丁基橡胶（1940）,有机氟材料（1943）,涤纶树脂（19401950）,ABS（1947）。高分子材料发展简史高分子材料发展简史ABSABS树脂（丙烯腈树脂（丙烯腈- -苯乙烯苯乙烯- -丁二烯共聚物，丁二烯共聚物，ABSABS是是AcrylonitrileAcrylonitrileButadieneStyreneButadieneStyrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。工成型的热塑型高分子材料。o50年代
6、，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制得高密度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。1963年，Ziegler和Natta分享诺贝尔化学奖。o1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创了高分子结构设计的先河。o50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965），聚苯醚（1964），聚酰亚胺（1962）。高分子材料发展简史高分子材料发展简史o60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。o特种高分子：高模量高强度、耐高低温、耐辐射、高频绝缘、半导体等。o功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜等）、导电高分子、感光高分子
7、、高分子催化剂、高吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液晶等。o80年代后，新结构的聚合物有：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、含富勒烯(C60)聚合物等等。高分子材料发展简史高分子材料发展简史为表彰在导电高分子的发展方面所作的贡献，为表彰在导电高分子的发展方面所作的贡献， 20002000年，日本科学家年，日本科学家白川英树（白川英树（H.ShirakawaH.Shirakawa）、美国科学家黑格（）、美国科学家黑格（A.J.HeegerA.J.Heeger）和麦克迪尔）和麦克迪尔米德（米德（A.G.MacDiarmidA.G.MacDiarmid
8、）分享诺贝尔化学奖。）分享诺贝尔化学奖。KarlZieglerKarlZiegler(1903-1979)(1903-1979)GiulioNattaGiulioNatta(1898-1973)(1898-1973)K.ZieglerK.Ziegler（德国）（德国）（德国）（德国）,G.Natta,G.Natta （意大利）（意大利）（意大利）（意大利）（19631963年诺贝尔奖得主）年诺贝尔奖得主）年诺贝尔奖得主）年诺贝尔奖得主）5050年代，年代，年代，年代，ZieglerZiegler和和和和NattaNatta发明配位聚合发明配位聚合发明配位聚合发明配位聚合催化剂，制得催化剂，制得
9、催化剂，制得催化剂，制得高密度高密度高密度高密度PEPE和有和有和有和有规规规规PPPP，低级烯，低级烯，低级烯，低级烯烃得到利用。烃得到利用。烃得到利用。烃得到利用。ZieglerZiegler和和和和NattaNatta创造了聚烯烃塑料的新纪元创造了聚烯烃塑料的新纪元创造了聚烯烃塑料的新纪元创造了聚烯烃塑料的新纪元P.J.PaulJohnFloryP.J.PaulJohnFlory(1910(19101985)1985)美国高分子科学美国高分子科学美国高分子科学美国高分子科学家。家。家。家。19341934年在俄亥俄州州立大年在俄亥俄州州立大年在俄亥俄州州立大年在俄亥俄州州立大学获物理化学
10、博士学位，后任学获物理化学博士学位，后任学获物理化学博士学位，后任学获物理化学博士学位，后任职于杜邦公司，进行高分子基职于杜邦公司，进行高分子基职于杜邦公司，进行高分子基职于杜邦公司，进行高分子基础理论研究。础理论研究。础理论研究。础理论研究。19481948年在康奈尔年在康奈尔年在康奈尔年在康奈尔大学任教授。大学任教授。大学任教授。大学任教授。19571957年任梅隆科年任梅隆科年任梅隆科年任梅隆科学研究所执行所长。学研究所执行所长。学研究所执行所长。学研究所执行所长。19611961年任年任年任年任斯坦福大学化学系教授，斯坦福大学化学系教授，斯坦福大学化学系教授，斯坦福大学化学系教授，19
11、751975年退休。年退休。年退休。年退休。19531953年当选为美国科年当选为美国科年当选为美国科年当选为美国科学院院士。学院院士。学院院士。学院院士。弗洛里在高分子物理化学弗洛里在高分子物理化学弗洛里在高分子物理化学弗洛里在高分子物理化学方面的贡献，几乎遍及各个领方面的贡献，几乎遍及各个领方面的贡献，几乎遍及各个领方面的贡献，几乎遍及各个领域。他是实验家又是理论家，域。他是实验家又是理论家，域。他是实验家又是理论家，域。他是实验家又是理论家，是高分子科学理论的主要开拓是高分子科学理论的主要开拓是高分子科学理论的主要开拓是高分子科学理论的主要开拓者和奠基人之一。者和奠基人之一。者和奠基人之
12、一。者和奠基人之一。（19741974年诺贝尔奖）年诺贝尔奖）年诺贝尔奖）年诺贝尔奖）forhisfundamentalforhisfundamentalachievements,bothachievements,boththeoreticalandexperimental,theoreticalandexperimental,inthephysicalchemistryofinthephysicalchemistryofthemacromoleculesthemacromoleculesHidekiShirakawaHidekiShirakawa(1936)(1936)AlanJ.Heege
13、rAlanJ.Heeger(1936)(1936)AlanG.MacDiarmidAlanG.MacDiarmid(1927)(1927)（20002000年诺贝尔奖得主）年诺贝尔奖得主）年诺贝尔奖得主）年诺贝尔奖得主）H.ShirakawaH.Shirakawa白川英树白川英树白川英树白川英树( (日本日本日本日本), ),AlanG.MacDiarmidAlanG.MacDiarmid( (美国美国美国美国) ), ,AlanJ.HeegerAlanJ.Heeger( (美国美国美国美国) ) ：对导电聚合物的发现和发展。对导电聚合物的发现和发展。对导电聚合物的发现和发展。对导电聚合物的发
14、现和发展。2005NobelChemistryPrize:Grubbs,Schrock,AFranceScientistinIndustry2005NobelChemistryPrize:Grubbs,Schrock,AFranceScientistinIndustryContribution:MAOcatalystsContribution:MAOcatalysts我国近代高分子科学的发展我国近代高分子科学的发展我国近代高分子科学的发展我国近代高分子科学的发展o我国高分子研究起步于我国高分子研究起步于50年代初，唐敖庆于年代初，唐敖庆于1951年，发表年，发表了了首篇高分子科学论文。首篇高分
15、子科学论文。o长春应化所长春应化所1950年开始合成橡胶工作（王佛松，沈之荃）；年开始合成橡胶工作（王佛松，沈之荃）；o冯新德冯新德50年代在北京大学开设高分子化学专业。年代在北京大学开设高分子化学专业。o何炳林何炳林50年代中期在南开大学开展了离子交换树脂的研究。年代中期在南开大学开展了离子交换树脂的研究。o钱人元于钱人元于1952年在应化所建立了高分子物理研究组，开展了高年在应化所建立了高分子物理研究组，开展了高分子溶分子溶液性质研究。液性质研究。o钱保功钱保功50年代初在应化所开始了高聚物粘弹性和辐射化学的研年代初在应化所开始了高聚物粘弹性和辐射化学的研究。究。o徐僖先生徐僖先生50年初
16、成都工学院（四川大学）开创了塑料工程专业。年初成都工学院（四川大学）开创了塑料工程专业。o王葆仁先生王葆仁先生1952年上海有机所建立了年上海有机所建立了PMMA、PA6研究组研究组高分子材料的应用高分子材料的应用高分子材料遍及各行各业，各个领域：包装、农林牧高分子材料遍及各行各业，各个领域：包装、农林牧高分子材料遍及各行各业，各个领域：包装、农林牧高分子材料遍及各行各业，各个领域：包装、农林牧渔、建筑、电子电气，交通运输、家庭日用、机械、化渔、建筑、电子电气，交通运输、家庭日用、机械、化渔、建筑、电子电气，交通运输、家庭日用、机械、化渔、建筑、电子电气，交通运输、家庭日用、机械、化工、纺织、
17、医疗卫生、玩具、文教办公、家具等等。工、纺织、医疗卫生、玩具、文教办公、家具等等。工、纺织、医疗卫生、玩具、文教办公、家具等等。工、纺织、医疗卫生、玩具、文教办公、家具等等。o农用塑料：农用塑料：薄膜薄膜灌溉用管。灌溉用管。o建筑工业：建筑工业：给排水管给排水管PVC、HDPE塑料门窗塑料门窗涂料油漆涂料油漆复合地板、家具人造木材、地板复合地板、家具人造木材、地板PVC天花板。天花板。o包装工业：包装工业：塑料薄膜：塑料薄膜：PE、PP、PS、PET、PA等等中空容器：中空容器：PET、PE、PP等等泡沫塑料：泡沫塑料：PE、PU等。等。o汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等。
18、汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等。o军工工业：飞机和火箭固体燃料（低聚物）、复合纤维等。军工工业：飞机和火箭固体燃料（低聚物）、复合纤维等。o电气工业电气工业：绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电高分子绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电高分子电子：通讯光纤、电缆、电线、光盘、手机、电话；电子：通讯光纤、电缆、电线、光盘、手机、电话；家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等。家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等。o医疗卫生中的应用：医疗卫生中的应用：人工心脏、人工脏器、人工肾（人工心脏、人工脏器、人工肾（PU）、人工肌肉、）、人工肌肉、输液管、人工肌肉、输液管、血袋、注
19、射器、可溶缝合线等。输液管、人工肌肉、输液管、血袋、注射器、可溶缝合线等。o防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。如水管阀门（防腐工程：耐腐蚀性，防腐结构材料。如水管阀门（PTFE）：）：230260长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。长期工作，适合温度高腐蚀严重的产品。o功能高分子：离子交换树脂、高分子分离膜、高吸水性树脂、光刻胶、感功能高分子：离子交换树脂、高分子分离膜、高吸水性树脂、光刻胶、感光树脂、医用高分子、液晶高分子、高导电高分子、电致发光高分子等。光树脂、医用高分子、液晶高分子、高导电高分子、电致发光高分子等。高分子材料的应用高分子材料的应用什么是高分子材料？o高分子材料是由相对分子
20、质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。o高分子化合物分为天然和人工合成两大类。oo天然高分子物质天然高分子物质有蚕丝、羊毛、纤维素、淀粉、蛋白质、天然橡胶等。o工程上的高聚物多指由人工合成的各种高分子有机材料。o高聚物材料有一定的强度，且具有质量轻、耐腐蚀、电绝缘、易加工等优良性能，广泛用做结构材料，电绝缘材料，耐腐蚀材料，减磨、耐磨、自润滑材料，密封材料，胶粘材料及各种功能材料，是目前发展最快的一类材料。o高聚物材料种类很多，性能各异。工程上通常根据力学性能和使用状态将其分为塑料、橡胶、
21、合成纤塑料、橡胶、合成纤维、粘合剂和涂料维、粘合剂和涂料。我们在日常生活中遇到过的有机我们在日常生活中遇到过的有机高分子化合物有哪些？高分子化合物有哪些？ 有机高分子有机高分子有机高分子有机高分子 天然高分子：天然高分子：天然高分子：天然高分子：淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。 合成高分子：合成高分子：合成高分子：合成高分子： 合成纤维、合成树脂、合成橡胶等合成纤维、合成树脂、合成橡胶等合成纤维、合成树脂、合成橡胶等合成纤维、合成树脂、合成橡胶等o高聚物的基本概念o高聚物的分类o高聚物的命名
22、o高聚物的合成第一节第一节概概述述一、高聚物的基本概念oo11高聚物和低聚物高聚物和低聚物高聚物相对分子质量很大，工程上认为，高聚物作为材料，必须具有较高的强度、塑性和弹性等力学性能。因此，只有相对分子质量达到了使力学性能具有工程意义的聚合物，才可认为是高聚物。反之则称为低聚。通常高聚物高聚物相对分子质量在104-106范围内，而相对分子质量小于104为低聚物低聚物。 2.单体o高聚物相对分子质量虽然很高，但化学组成并不复杂。它的分子是由一种或几种简单的低分子连接组成的。这类组成高分子化合物的低分子化合物称为单体单体。例如聚丙烯是由低分子丙烯单体组成的。同理，聚苯乙烯的单体是苯乙烯，所以单体是
23、高聚物的原料。丙烯苯乙烯聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯分分分分子子子子模模模模型型型型由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为聚合物，如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合被称为聚合物，如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合被称为聚合物，如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合被称为聚合物，如聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。而成的高分子化合物。而成的高分子化合物。而成的高分子化合物。3.链节和聚合度o高聚物
24、相对分子质量很大，但结构很有规律，例如，聚丙烯大分子可表示为:o重复单元称为链节链节。o有的高聚物由两种或两种以上的单体共聚而成，如丁苯橡胶就是由丁二烯和苯乙烯共聚而成的，其结构式为：o链节为o链节的结构和成分代表高聚物的结构和成分。高聚物的每个大分子由大量链节组成，链节的重复次数叫做聚合度，以n表示。聚合度是衡量高聚物分子大小的指标。o一个大分子链的相对分子质量肘，是它的链节相对分子质量m和聚合度n的乘积，即M=nm。o聚合度反映了大分子链的长短和相对分子质量。例如，常用聚氯乙烯相对分子质量为5-15万，其重复单元相对分子质量为62.5，可以算出其聚合度约为800-2400。nCH2CH2C
25、HCH2 2CHCH2 2n n 乙烯乙烯聚乙烯聚乙烯链节链节链节链节：聚合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结聚合物中重复出现的结构单元，如聚乙烯的结构单元是构单元是CHCH2 2CHCH2 2。分子链分子链分子链分子链：由许多链节构成的一个很长的聚合物分子。由许多链节构成的一个很长的聚合物分子。单体单体单体单体：能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体能合成聚合物的小分子物质，如聚乙烯的单体是是CHCH2 2=CH=CH2 2。聚合度聚合度聚合度聚合度：聚合物分子结构中的聚合物分子结构中的n n n n值表示聚合物中链节值表示聚合物中链节的重复次数，的重复次数，n n值越大，相对分子质量越
26、大。值越大，相对分子质量越大。 4多分散性和平均相对分子质量o高聚物由大量大分子链组成，各个大分子链的链节数不同，分子的长短不一，即相对分子质量不等。可以说高聚物是相对分子质量不等的同系物的混合物，这种相对分子质量的不均一性，称为相对分子质量的多散性。这是高聚物与低分子化合物不同的一大特点。来来来来 源源源源天然高分子天然高分子天然高分子天然高分子：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。：自然界天然存在的高分子。半天然高分子半天然高分子半天然高分子半天然高分子：经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然
27、高分子。主主主主链链元素元素元素元素（链链原子）原子）原子）原子）组组成成成成碳碳碳碳链链高分子高分子高分子高分子：主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由主链（链原子）完全由C C C C原子组成。原子组成。原子组成。原子组成。杂链杂链高分子高分子高分子高分子：主：主：主：主链原子除链原子除链原子除链原子除C C外，还含外，还含外，还含外，还含S,O,NS,O,N等杂原子。等杂原子。等杂原子。等杂原子。元素有机高分子元素有机高分子元素有机高分子元素有机高分子：主链由主链由主链由主链由Si,B,Al,O,N,S,PSi,B,Al,O,N,S,P杂原子组成。杂原子组成。杂原子
28、组成。杂原子组成。合成高分子合成高分子合成高分子合成高分子：由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。二、高聚物材料分类oo根据高链结构分类根据高链结构分类根据高链结构，可将聚合物分成碳链、杂链和元素有机三类。碳链聚合物的大分子主链完全由碳原子组成。绝大部分烯类、二烯类高聚物属于这一类；杂链高聚物大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子，如聚醚、聚酰胺等；有机高聚物大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝和氧、氮、硫、磷等原子组成。侧基由有机基团组成，如硅橡胶等。碳碳碳碳链链高分子高分子高分子高分子杂链杂链高分子高分子
29、高分子高分子元素有机高分子元素有机高分子元素有机高分子元素有机高分子聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚丙烯聚乙二醇聚乙二醇聚乙二醇聚乙二醇尼龙尼龙尼龙尼龙66聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷oo按高聚物的性能用途分类按高聚物的性能用途分类根据高聚物所成材料的性能和用途，常将高聚物分成塑料、橡胶、纤维塑料、橡胶、纤维三大类。加上涂料、粘合剂则可分为五大类。目前功能高聚物发展很快，已成为新的一类。按性能和用途分类按性能和用途分类按性能和用途分类按性能和用途分类塑料、橡胶、纤维塑料、橡胶、纤维塑料、橡胶、纤维塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料、粘合剂、涂料、粘合剂、涂料
30、、粘合剂、涂料、功能高分子功能高分子功能高分子功能高分子高分子分类高分子分类高分子分类高分子分类橡胶是有机高分子弹性化橡胶是有机高分子弹性化橡胶是有机高分子弹性化橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度（合物。在很宽的温度（合物。在很宽的温度（合物。在很宽的温度（5050150150）范围内具有）范围内具有）范围内具有）范围内具有优异的弹性，所以又称为优异的弹性，所以又称为优异的弹性，所以又称为优异的弹性，所以又称为高弹体。高弹体。高弹体。高弹体。能把各种材料紧能把各种材料紧能把各种材料紧能把各种材料紧密地结合在一起密地结合在一起密地结合在一起密地结合在一起的物质。的物质。的物质。的物质。涂布
31、在物体表面涂布在物体表面涂布在物体表面涂布在物体表面而形成具有保护而形成具有保护而形成具有保护而形成具有保护和装饰作用膜层和装饰作用膜层和装饰作用膜层和装饰作用膜层的材料。的材料。的材料。的材料。具有特定的功能具有特定的功能具有特定的功能具有特定的功能作用，可作功能作用，可作功能作用，可作功能作用，可作功能材料使用的高分材料使用的高分材料使用的高分材料使用的高分子化合物。子化合物。子化合物。子化合物。在常温下具有固定的形状和在常温下具有固定的形状和在常温下具有固定的形状和在常温下具有固定的形状和强度，在高温下具有可塑性强度，在高温下具有可塑性强度，在高温下具有可塑性强度，在高温下具有可塑性的高
32、分子化合物。在外力的的高分子化合物。在外力的的高分子化合物。在外力的的高分子化合物。在外力的作用下，可以产生形变，加作用下，可以产生形变，加作用下，可以产生形变，加作用下，可以产生形变，加工成任何所需的形状。工成任何所需的形状。工成任何所需的形状。工成任何所需的形状。纤维是指长度比其直径纤维是指长度比其直径纤维是指长度比其直径纤维是指长度比其直径大很多倍大很多倍大很多倍大很多倍( (大于大于大于大于1000/1)1000/1)，并具有一定柔韧性的，并具有一定柔韧性的，并具有一定柔韧性的，并具有一定柔韧性的纤细物质。纤细物质。纤细物质。纤细物质。塑料o以树脂为主要成分，加入(或不加入)添加剂，在
33、加工过程中能流动成型的材料。塑料按其热行为可分为热塑性塑料热塑性塑料和热固性塑料热固性塑料两大类。o热塑性塑料是在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。一般具有线型或低支链结构，如聚乙烯、聚丙烯等。热固性塑料加热成型后，转变成不熔不溶的网状结构，不能进行二次加工，如环氧塑料、酚醛塑料等。o按应用情况又有通用塑料通用塑料、工程塑料工程塑料、耐高温塑料耐高温塑料和特种塑料特种塑料等。橡胶o橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，如天然橡胶、丁苯橡胶。与塑料的区别是室温下弹性模量数值相差几个数量级。o常温下弹性模量在0.2-4109Pa为塑料，在0.2-8105Pa为橡胶。橡胶o具有弹性、绝缘
34、性、不透水具有弹性、绝缘性、不透水和空气的高弹性的高分子化和空气的高弹性的高分子化合物。合物。o分为天然橡胶与合成橡胶。分为天然橡胶与合成橡胶。o天然橡胶是从橡胶树、橡胶天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工草等植物中提取胶质后加工制成；制成；o合成橡胶则由各种单体经聚合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。应用于工业或生活各方面。橡胶制品纤维o柔韧而纤细的丝状物，由一类能被高度拉伸的高聚物制成，如锦纶(尼龙-6)、涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。胶粘剂o能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件（或材料）连接在一起，固化后具有足
35、够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质，统称为胶粘剂或粘接剂、粘合剂、习惯上简称为胶。涂料o涂料，在中国传统名称为涂料，在中国传统名称为油漆。油漆。o涂料是一种材料，这种材涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。膜或涂层。I.I.习惯习惯命名法命名法命名法命名法天然高分子天然高分子天然高分子天然高分子一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专一般有与其来源、化学性能与作用、主
36、要用途相关的专一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专一般有与其来源、化学性能与作用、主要用途相关的专用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、用名称。如纤维素（来源）、核酸（来源与化学性能）、酶（化学作用）。酶（化学作用）。酶（化学作用）。酶（化学作用）。合成高分子合成高分子合成高分子合成高分子（1 1）由一种由一种由一种由一种单单体合成的高分子体合成的高分子体合成的高分子体合成的高分子：“聚聚聚聚”+ + + + 单体名称单体名称单体名称单体名称如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯
37、、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等（2 2）假想单体名称前加）假想单体名称前加）假想单体名称前加）假想单体名称前加 “ “聚聚聚聚” ”如聚乙烯醇如聚乙烯醇如聚乙烯醇如聚乙烯醇三、高聚物的命名（3 3）由由由由两种两种两种两种单单体通体通体通体通过链过链式聚合反式聚合反式聚合反式聚合反应应合成的共聚物合成的共聚物合成的共聚物合成的共聚物：两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间 + + + +“- - - -”+ + + +“共聚物共聚物共聚物共聚物”：如：如：如：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯
38、的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯乙烯乙烯乙烯- - - -乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（4 4）“聚聚聚聚”+ + + +高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团高分子主链结构中的特征功能团： 指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：聚酯聚酯聚酯聚酯：聚酰胺聚酰胺聚酰胺聚酰胺：这种命名法在热固性树脂和橡胶中常用，取单体名或简称，这种命名法在热固性树脂和橡胶中常用，取单体名或简称，这
39、种命名法在热固性树脂和橡胶中常用，取单体名或简称，这种命名法在热固性树脂和橡胶中常用，取单体名或简称，后缀为后缀为后缀为后缀为“ “树脂树脂树脂树脂” ”二字或二字或二字或二字或“ “橡胶橡胶橡胶橡胶” ”二字。二字。二字。二字。如：如：如：如：酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂是有苯酚和甲醛聚合而成是有苯酚和甲醛聚合而成是有苯酚和甲醛聚合而成是有苯酚和甲醛聚合而成环氧树脂环氧树脂环氧树脂环氧树脂是由环氧化合物为原料聚合而成是由环氧化合物为原料聚合而成是由环氧化合物为原料聚合而成是由环氧化合物为原料聚合而成丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚而成是由丁二烯和苯乙烯共聚而成是由丁
40、二烯和苯乙烯共聚而成是由丁二烯和苯乙烯共聚而成（5）根据聚合物的组成来命名）根据聚合物的组成来命名oo2.2.按高聚物结构特征命名按高聚物结构特征命名不同品种的高聚物大分子链，具有不同的特征基团。聚酯类含有酯基：聚酰胺类含有酰胺基：聚氨酯类则含：四、高聚物的合成o由低分子单体合成高聚物的反应称做聚合反应。常用的聚合反应有加成聚合反应和缩合聚合反应，简称加聚和缩聚。1.加成聚合反应o加成聚合反应是指一种或多种含有不饱和键的单体，在化学引发剂或热、光、辐射能的作用下，打开不饱和键相互加成而连接成大分子的反应。乙烯类单体的聚合属于加成聚合反应，例如，乙烯加聚成聚乙烯：o在工业上利用加聚反应制备的高聚
41、物材料约占整个高聚物材料的80。加聚反应大部分属于连锁聚合反应机理。整个反应过程分为链引发、链增长和链终止几步基元反应。聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯分分分分子子子子模模模模型型型型o若加聚反应的单体是一种时，反应称均聚反聚反应应，产品为均聚物均聚物；o当有两种或两种以上的单体参加反应时，则为共聚反应共聚反应，所得产品为共聚物共聚物。o均聚物种类有限，但某单体与第二单体共聚后，可以改变大分子的结构和性能，增加品种，扩大应用范围。例如，乙烯与丙烯共聚成乙丙橡胶。 2.缩合聚合反应o缩合聚合反应是通过单体中官能团(具有特定性质的原子团，如羟基(-OH)、羧基(-COOH)、胺基(-NH2)等)之间的缩合
42、反应，多次重复而形成大分子的过程。o在形成聚合物的同时，有小分子副产物(如水)析出。o按照反应的单体类型，缩聚反应可分为均缩聚和共缩聚。o均缩聚是含有两种不同官能团的同一种单体所进行的缩聚反应。例如，由己内酰胺进行缩聚反应生成尼龙-6(聚酰胺6)。o共缩聚是含有不同反应官能团的两种或两种以上的单体所进行的缩聚反应，如尼龙-66是由己二胺和己二酸进行的缩聚反应：o缩聚反应是制取高聚物的重要方法，在近代技术中，一些特殊的耐高温高聚物，如聚酰亚胺、聚砜等都是由缩聚反应来合成的。高高分分子子结结构构(microstructure)链结构链结构（chain）单个分子的单个分子的结结构构和和形态形态(mo
43、rphology)近程结构（一级结构）：近程结构（一级结构）：是构成聚合物最基本是构成聚合物最基本的微观结构，包括高分子基本的结构单元的化的微观结构，包括高分子基本的结构单元的化学结构和立体化学结构学结构和立体化学结构. .其中前者包括高分子链其中前者包括高分子链的原子种类、排列、取代基和端基的种类、单的原子种类、排列、取代基和端基的种类、单体单元的链接方式、支链的类型和长度等体单元的链接方式、支链的类型和长度等。构型：是指原子的取代基在空间的排列：包构型：是指原子的取代基在空间的排列：包括几何异构和立体异构。括几何异构和立体异构。远程结构（二级结构）：远程结构（二级结构）：指单个大分子的大指
44、单个大分子的大小和在空间的存在的各种形状（形态、构象）小和在空间的存在的各种形状（形态、构象）例如：伸直链、无规线团、折叠链。例如：伸直链、无规线团、折叠链。凝聚态结构：凝聚态结构：凝聚态结构：凝聚态结构：是指大分子之间的几何排列（如何堆砌的）包括是指大分子之间的几何排列（如何堆砌的）包括晶态结构，非晶态，取向态，液晶态，织态等结构。是在加工晶态结构，非晶态，取向态，液晶态，织态等结构。是在加工过程中形成的，是由微观结构向宏观结构过渡的状态。过程中形成的，是由微观结构向宏观结构过渡的状态。第二节第二节高聚物结构高聚物结构o大分子链结构1.大分子链的化学组成2.结构单元的键接方式和构型3.高分子
45、链的支化与交联4.高分子链的柔顺性p高聚物的聚集态结构1.非晶态高聚物的结构2.晶态高聚物的结构3.高聚物的取向态结构4.高聚物的液晶结构一、大分子链结构o1.大分子链的化学组成高聚物分子链的结构首先取决于其结构单元的化学组成。高分子链的化学组成不同，高聚物的化学和物理性能也不同。o例如，分子主链全部由碳原子且以共价键相连接的碳链大分子，它们大多由加聚反应制得，常见的有：聚乙烯聚乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯这类高聚物不易水解、可塑性（可加工性）但耐热性差。这类高聚物不易水解、可塑性（可加工性）但耐热性差。o例如，分子主链由两种或两种以上的原子如氧、氮、硫、碳等以共价键相连接的杂链高聚物
46、，有：聚碳酸酯聚碳酸酯 聚氨酯聚氨酯聚聚砜砜这类聚合物是由缩聚反应而制得，因主链带有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高。可用作工程塑料。以有磺酰基（(RSO2-) ）并通常借助硫与两个碳原子连结(如与两个烃基或一个简单的二价基)为特征的一类有机化合物,一般是结晶状稳定化合物,可由有机硫化物的氧化或其他方法制得。 o主链中含有硅、磷、铝等元素的高聚物称为元素有机高聚物元素有机高聚物，这类高聚物兼具无机物的热稳定性及有机物的弹性和塑性。o如聚二甲基硅氧烷：是性能优异的高聚物。具有无机物的热稳定性，有机物具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性。的弹性和塑性。硅橡胶硅橡胶-123使用，耐低温性
47、好使用，耐低温性好p2.结构单元的健接方式和构型 (1)(1)键接方式键接方式。结构单元在链中的连接方式取决于单体和合成反应的性质。在缩聚和开环聚合中，结构单元的键接方式一般都是明确的，结构比较单一。在加聚反应过程中，单体的键接方式可以有所不同。 如乙烯类单体的加成主要有：头头- -尾连接：尾连接：头头- -头头( (尾尾- -尾尾) )连接：连接：o两种以上单体的共聚，连接方式更是多种多样，可以是无规共聚、交替共聚、嵌段共聚及接枝共聚。不同的连接方式，其性能亦差别很大。交替共聚物交替共聚物(alternatingcopolymer)ABABABABABABABA无规共聚物无规共聚物(rand
48、omcopolymer)AABABBAA嵌段共聚物嵌段共聚物(blockcopolymer)AAAAAABBBBBAAAAAA接枝共聚物接枝共聚物(graftcopolymer)AAAAAAAAAAAAABBBBoo(2)(2)空间构型空间构型 构型是指分子中由化学键所固定的原子构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何排列。在空间的几何排列。o全同立构o间同立构o无规立构全同立构全同立构：高分子全部由一种旋光异构单元键接而成高分子全部由一种旋光异构单元键接而成取代基全在平面的一侧取代基全在平面的一侧全同立构全同立构的聚苯乙烯结构比较规整，能结晶，熔点为的聚苯乙烯结构比较规整，能结晶，熔点
49、为240。不易溶解。不易溶解全同立构聚丙烯（全同立构聚丙烯（i-PP），坚韧可纺丝，也可作高结晶性工程塑料），坚韧可纺丝，也可作高结晶性工程塑料实实例例间同立构间同立构：由两种旋光异构单元交替键接由两种旋光异构单元交替键接取代基间接分布在平面两侧取代基间接分布在平面两侧间同立构间同立构s-PP正在工业化正在工业化间同立构间同立构PS（s-PS）为工程塑料）为工程塑料实实例例无规立构无规立构：两种旋光异构单元完全无规键接两种旋光异构单元完全无规键接取取代基无规则分布在平面两侧代基无规则分布在平面两侧无规立构的聚苯乙烯结构不规整不能结晶，软化温度为无规立构的聚苯乙烯结构不规整不能结晶，软化温度为8
50、0。溶于苯溶于苯实实例例p3. 高分子的支化与交联高分子链的几种模型线形高分子线形高分子线形高分子线形高分子( (linearpolymer)linearpolymer)：分子长链可以蜷曲成团。线形的分子间没有化学建键分子长链可以蜷曲成团。线形的分子间没有化学建键结合，结合，链之间的结合力是分子间力，链之间的结合力是分子间力，链之间的结合力是分子间力，链之间的结合力是分子间力，在受热或者受力的在受热或者受力的情况下分子间可以相互移动，因此线型高聚物可以在适情况下分子间可以相互移动，因此线型高聚物可以在适当的溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型。当的溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型。
51、LinearLinear 高密度聚乙烯的线型结构高密度聚乙烯的线型结构支化高分子（支化高分子（支化高分子（支化高分子（branchingpolymerbranchingpolymer）：与线形高分子的化学性质相似，但物理机械性能不与线形高分子的化学性质相似，但物理机械性能不同，线形分子易于结晶，故密度，熔点，结晶度和硬度同，线形分子易于结晶，故密度，熔点，结晶度和硬度方面都高于前者。方面都高于前者。支化破坏了分子的规整性，故结晶度大大降低。支化破坏了分子的规整性，故结晶度大大降低。NonlinearNonlinear 低密度聚乙烯的支链型结构低密度聚乙烯的支链型结构体型高分子体型高分子o链之间
52、由共价键连接，许多橡胶具有这种结构链之间由共价键连接，许多橡胶具有这种结构网状高分子网状高分子o高分子链中含有很多的单键，高分子链中含有很多的单键，这些单键均可作内旋转，从而这些单键均可作内旋转，从而使高分子链很容易卷曲成各种使高分子链很容易卷曲成各种不同形状。称为高分子链的柔不同形状。称为高分子链的柔顺性。顺性。4.高分子链的柔顺性高分子链的柔顺性单键内旋转示意图单键内旋转示意图o纯碳碳单键的内旋转是完全的。纯碳碳单键的内旋转是完全的。o高分子链中单键的内旋转受取代基高分子链中单键的内旋转受取代基及邻近部分的影响，具有很大的阻及邻近部分的影响，具有很大的阻力。力。o阻力小容易卷曲的称为柔顺链
53、。阻力小容易卷曲的称为柔顺链。o阻力大不容易卷曲的称为刚性链。阻力大不容易卷曲的称为刚性链。链段链段o高分子中具有独立运动能高分子中具有独立运动能力的最小部分叫做链段。力的最小部分叫做链段。一般包括十几到几十个一般包括十几到几十个链链节。节。o柔顺性大，链段短。柔顺性大，链段短。o柔顺性小，链段长。柔顺性小，链段长。主链结构主链结构侧基性质侧基性质影响柔顺性的因素影响柔顺性的因素主链结构主链结构o全部由单键组成时，柔顺性好，属全部由单键组成时，柔顺性好，属于柔顺链。于柔顺链。oSiOSiO链柔顺性最大链柔顺性最大oCOCO链次之链次之oCCCC链又次之链又次之106106二二二二 聚合物凝聚态
54、结构聚合物凝聚态结构聚合物凝聚态结构聚合物凝聚态结构l 聚合物凝聚态结构聚合物凝聚态结构l l 聚合物凝聚态结构聚合物凝聚态结构聚合物凝聚态结构聚合物凝聚态结构 在分子间力作用下大分子相互敛集在一在分子间力作用下大分子相互敛集在一在分子间力作用下大分子相互敛集在一在分子间力作用下大分子相互敛集在一起所形成的组织结构。起所形成的组织结构。起所形成的组织结构。起所形成的组织结构。 非晶态结构非晶态结构 晶态结构晶态结构结构规则、简单以及分子问作用力强的大分子结构规则、简单以及分子问作用力强的大分子结构规则、简单以及分子问作用力强的大分子结构规则、简单以及分子问作用力强的大分子结构比较复杂和不规则的
55、大分子结构比较复杂和不规则的大分子结构比较复杂和不规则的大分子结构比较复杂和不规则的大分子 取向态结构取向态结构 液晶态液晶态107107第二第二第二第二，聚合物凝聚态结构不仅与大分子链本身的结构有关，而，聚合物凝聚态结构不仅与大分子链本身的结构有关，而，聚合物凝聚态结构不仅与大分子链本身的结构有关，而，聚合物凝聚态结构不仅与大分子链本身的结构有关，而且强烈地依赖于外界条件。且强烈地依赖于外界条件。且强烈地依赖于外界条件。且强烈地依赖于外界条件。尼龙尼龙尼龙尼龙6 6 6 6的甘的甘的甘的甘油溶液油溶液油溶液油溶液加热至加热至加热至加热至260260260260，倾入，倾入，倾入，倾入2525
56、2525的甘油中。形成非晶的甘油中。形成非晶的甘油中。形成非晶的甘油中。形成非晶态的球状结构。态的球状结构。态的球状结构。态的球状结构。以以以以1 1 1 12 2 2 2o o o oC C C Cminminminmin的速度冷却形成微丝结构。的速度冷却形成微丝结构。的速度冷却形成微丝结构。的速度冷却形成微丝结构。以以以以40oC40oC40oC40oCmin min min min 的速度冷却形成层片结构。的速度冷却形成层片结构。的速度冷却形成层片结构。的速度冷却形成层片结构。l l聚合物凝聚态结构与低分子物凝聚态结构的差别聚合物凝聚态结构与低分子物凝聚态结构的差别聚合物凝聚态结构与低分
57、子物凝聚态结构的差别聚合物凝聚态结构与低分子物凝聚态结构的差别第一第一第一第一，聚合物晶态包含，聚合物晶态包含，聚合物晶态包含，聚合物晶态包含定量的非晶相，定量的非晶相，定量的非晶相，定量的非晶相，100100结晶的情况是结晶的情况是结晶的情况是结晶的情况是很罕见的。很罕见的。很罕见的。很罕见的。1081081 1 1 1 非晶态结构非晶态结构非晶态结构非晶态结构 关于非晶态聚合物的结构，目前尚有争论，有两种不同的关于非晶态聚合物的结构，目前尚有争论，有两种不同的关于非晶态聚合物的结构，目前尚有争论，有两种不同的关于非晶态聚合物的结构，目前尚有争论，有两种不同的基本观点，即两种不同的结构模型。
58、其他一些模型介于二者基本观点，即两种不同的结构模型。其他一些模型介于二者基本观点，即两种不同的结构模型。其他一些模型介于二者基本观点，即两种不同的结构模型。其他一些模型介于二者之间。之间。之间。之间。 非晶高聚物的结构是指玻璃态、橡胶态、熔融态及结晶高聚非晶高聚物的结构是指玻璃态、橡胶态、熔融态及结晶高聚非晶高聚物的结构是指玻璃态、橡胶态、熔融态及结晶高聚非晶高聚物的结构是指玻璃态、橡胶态、熔融态及结晶高聚物中的非晶区中的结构。物中的非晶区中的结构。物中的非晶区中的结构。物中的非晶区中的结构。 非晶态聚合物的分子排列呈现无序的聚集状态，对非晶态聚合物的分子排列呈现无序的聚集状态，对非晶态聚合物
59、的分子排列呈现无序的聚集状态，对非晶态聚合物的分子排列呈现无序的聚集状态，对X X X X射线射线射线射线衍射无清晰点阵图案。衍射无清晰点阵图案。衍射无清晰点阵图案。衍射无清晰点阵图案。uu无规线团模型无规线团模型无规线团模型无规线团模型uu折叠链缨状胶束粒子模型折叠链缨状胶束粒子模型折叠链缨状胶束粒子模型折叠链缨状胶束粒子模型109109（1 1） 无规线团模型无规线团模型无规线团模型无规线团模型FloryFlory通过实验指出通过实验指出：非晶态聚合物无论在溶液中或本体中，非晶态聚合物无论在溶液中或本体中，非晶态聚合物无论在溶液中或本体中，非晶态聚合物无论在溶液中或本体中，大分子链都呈无规
60、线团的形态，线团之间是无规的相互缠结，大分子链都呈无规线团的形态，线团之间是无规的相互缠结，大分子链都呈无规线团的形态，线团之间是无规的相互缠结，大分子链都呈无规线团的形态，线团之间是无规的相互缠结，具有过剩的自由体积。具有过剩的自由体积。具有过剩的自由体积。具有过剩的自由体积。110110根据这一模型，非晶态聚合物不存在任何有序的区域结构根据这一模型，非晶态聚合物不存在任何有序的区域结构根据这一模型，非晶态聚合物不存在任何有序的区域结构根据这一模型，非晶态聚合物不存在任何有序的区域结构。这一模型可以解释橡胶的弹性等许多行为，但难于解释如下的这一模型可以解释橡胶的弹性等许多行为，但难于解释如下
61、的这一模型可以解释橡胶的弹性等许多行为，但难于解释如下的这一模型可以解释橡胶的弹性等许多行为，但难于解释如下的事实：事实：事实：事实：a.a.有些聚合物有些聚合物( (如聚乙烯如聚乙烯) )几乎能瞬时结晶。很难没想，原几乎能瞬时结晶。很难没想，原来杂乱排列无规缠结的大分子链能在很短的时间内达到规则来杂乱排列无规缠结的大分子链能在很短的时间内达到规则排列。排列。b b根据无规线团模型，非晶态的自由体积应为根据无规线团模型，非晶态的自由体积应为3535而事而事实上，非晶态只有大约实上，非晶态只有大约1010的自由体积。的自由体积。111111（2 2）折叠链缨状胶束粒子模型）折叠链缨状胶束粒子模型
62、）折叠链缨状胶束粒子模型）折叠链缨状胶束粒子模型YehYeh在在19721972年提出年提出 ：非晶态聚合物不是完全无序的，而是存在非晶态聚合物不是完全无序的，而是存在非晶态聚合物不是完全无序的，而是存在非晶态聚合物不是完全无序的，而是存在局部有序的区域即包含有序和无序两个部分。因此称为两相局部有序的区域即包含有序和无序两个部分。因此称为两相局部有序的区域即包含有序和无序两个部分。因此称为两相局部有序的区域即包含有序和无序两个部分。因此称为两相结构模型。结构模型。结构模型。结构模型。根据这一模型，非晶态聚合物主根据这一模型，非晶态聚合物主根据这一模型，非晶态聚合物主根据这一模型，非晶态聚合物主
63、要包括两个区域。要包括两个区域。要包括两个区域。要包括两个区域。一一 是由大分子链折叠而成的是由大分子链折叠而成的“ “球粒球粒” ”或或“ “链结链结” ”，其尺寸约，其尺寸约3 310nm10nm。在这种。在这种“ “颗粒颗粒” ”中中折叠链的排列比较规整但比折叠链的排列比较规整但比晶态的有序性要小得多。晶态的有序性要小得多。二二 是球粒之间的区域是完全无是球粒之间的区域是完全无规的，其尺寸约规的，其尺寸约l l一一5nm5nm。1121122 2 2 2 晶态结构晶态结构晶态结构晶态结构因因此此聚聚合合物物晶晶体体结结构构包包括括晶晶胞胞结结构构、晶晶体体中中大大分分子子链链的的形形态态
64、以以及结晶形态等。及结晶形态等。 大分子链很长，一个晶胞无法容纳整条分子链，大分子链很长，一个晶胞无法容纳整条分子链，大分子链很长，一个晶胞无法容纳整条分子链，大分子链很长，一个晶胞无法容纳整条分子链，一个大分子一个大分子一个大分子一个大分子可以贯穿若干个晶胞可以贯穿若干个晶胞可以贯穿若干个晶胞可以贯穿若干个晶胞。一个晶胞中可能容纳多条分子链的局一个晶胞中可能容纳多条分子链的局一个晶胞中可能容纳多条分子链的局一个晶胞中可能容纳多条分子链的局部段落。部段落。部段落。部段落。 高分子材料结晶时，分子链按照一定的顺序排列成三维高分子材料结晶时，分子链按照一定的顺序排列成三维长程有序的点阵结构，形成晶
65、胞。长程有序的点阵结构，形成晶胞。 与一般低分子晶体相比，聚合物晶体具有与一般低分子晶体相比，聚合物晶体具有与一般低分子晶体相比，聚合物晶体具有与一般低分子晶体相比，聚合物晶体具有不完善性、晶区缺不完善性、晶区缺不完善性、晶区缺不完善性、晶区缺陷多、熔点不确定并且结晶速度较慢陷多、熔点不确定并且结晶速度较慢陷多、熔点不确定并且结晶速度较慢陷多、熔点不确定并且结晶速度较慢( ( ( (也有例外，如聚乙烯也有例外，如聚乙烯也有例外，如聚乙烯也有例外，如聚乙烯) ) ) )的特点。的特点。的特点。的特点。o2晶态高聚物的结构柔性长链线型高聚物分子固化时可以结晶，但由于这些细长缠结的分子在固化时粘度很
66、大，运动较困难，不可能完全进行有规则的排列，因而有相当一部分保留为非晶态过冷液体。所以晶态高聚物如聚乙烯、聚四氟乙烯等，一般都只有50-80的结晶度，实际为两相结构。为表征这一结构提出了各种模型，为人们接受的是缨状微束模型。 高聚物的结晶能力有大有小，主要取决于大分子的结构，如链的规整性和链的对称性等。晶态高聚物的分子排列规整、致密，分子间的作用力大，所以强度、硬度和刚度较高，熔点也较高，耐热性和耐蚀性较好，而弹性、塑性则较低。两相结构模型两相结构模型聚合物结晶过程的影响因素聚合物结晶过程的影响因素（1）分子链结构）分子链结构聚合物的结晶能力与分子链结构密切相关，凡分子结聚合物的结晶能力与分子
67、链结构密切相关，凡分子结构对称（如聚乙烯）、规整性好（如有规立构聚丙烯）、构对称（如聚乙烯）、规整性好（如有规立构聚丙烯）、分子链相互作用强（如能产生氢键或带强极性基团，如聚分子链相互作用强（如能产生氢键或带强极性基团，如聚酰胺等）的聚合物易结晶。酰胺等）的聚合物易结晶。分子链的结构还会影响结晶速度，一般分子链结构越分子链的结构还会影响结晶速度，一般分子链结构越简单、对称性越高、取代基空间位阻越小、立体规整性越简单、对称性越高、取代基空间位阻越小、立体规整性越好，结晶速度越快。好，结晶速度越快。（2）温度）温度：温度对结晶速度的影响极大，有时温度相差甚：温度对结晶速度的影响极大，有时温度相差甚
68、微，但结晶速度常数可相差上千倍微，但结晶速度常数可相差上千倍。（3）应力）应力：应力能使分子链沿外力方向有序排列，可提高：应力能使分子链沿外力方向有序排列，可提高结晶速度。结晶速度。（4）分子量）分子量：对同一聚合物而言，分子量对结晶速度有显：对同一聚合物而言，分子量对结晶速度有显著影响。在相同条件下，一般分子量低结晶速度快，著影响。在相同条件下，一般分子量低结晶速度快，（5）杂质）杂质：杂质影响较复杂，有的可阻碍结晶的进行，有：杂质影响较复杂，有的可阻碍结晶的进行，有的则能加速结晶。能促进结晶的物质在结晶过程中往往起的则能加速结晶。能促进结晶的物质在结晶过程中往往起成核作用（晶核），称为成核
69、剂。成核作用（晶核），称为成核剂。1161163 3 3 3 聚合物取向态结构聚合物取向态结构聚合物取向态结构聚合物取向态结构n n 聚合物的取向聚合物的取向聚合物的取向聚合物的取向链段、整个大分子链以及晶粒在外力场作用下链段、整个大分子链以及晶粒在外力场作用下沿一定方向沿一定方向排列排列的现象称为聚合物的取向。的现象称为聚合物的取向。 链段、大分子链及晶粒称为链段、大分子链及晶粒称为链段、大分子链及晶粒称为链段、大分子链及晶粒称为取向单元。取向单元。 取向可分为取向可分为分子取向分子取向分子取向分子取向( (链段或大分子取向链段或大分子取向链段或大分子取向链段或大分子取向) )和和和和 晶粒
70、取向晶粒取向晶粒取向晶粒取向分分分分子子子子取取取取向向向向是是是是指指指指高高高高分分分分子子子子链链链链段段段段及及及及整整整整个个个个大大大大分分分分子子子子链链链链朝朝朝朝一一一一定定定定方方方方向向向向占占占占优优优优势势势势排排排排列列列列的的的的现现现现象象象象。例例例例如如如如，将将将将高高高高分分分分子子子子溶溶溶溶液液液液或或或或熔熔熔熔体体体体通通通通过过过过小小小小孔孔孔孔或或或或窄窄窄窄缝缝缝缝挤挤挤挤出出出出成成成成型型型型时时时时，链链链链段段段段或或或或分子链沿挤出的方向有所取向。分子链沿挤出的方向有所取向。分子链沿挤出的方向有所取向。分子链沿挤出的方向有所取向
71、。晶晶晶晶粒粒粒粒取取取取向向向向是是是是指指指指晶晶晶晶粒粒粒粒的的的的某某某某个个个个晶晶晶晶轴轴轴轴或或或或晶晶晶晶面面面面朝朝朝朝一一一一定定定定方方方方向向向向择择择择优优优优排排排排列列列列的的的的现现现现象象象象。例例例例如如如如，将将将将乙乙乙乙烯烯烯烯熔熔熔熔体体体体夹夹夹夹在在在在两两两两块块块块玻玻玻玻璃璃璃璃板板板板之之之之间间间间使使使使之之之之冷冷冷冷却却却却结结结结晶晶晶晶，所所所所得得得得到到到到的的的的球球球球晶晶晶晶中中中中的各个晶粒的某个晶轴都处于和玻璃片相平行的平面内。的各个晶粒的某个晶轴都处于和玻璃片相平行的平面内。的各个晶粒的某个晶轴都处于和玻璃片相
72、平行的平面内。的各个晶粒的某个晶轴都处于和玻璃片相平行的平面内。非晶态聚合物的取向属于分子取向非晶态聚合物的取向属于分子取向117117 非晶态聚合物的分子取向，视取向单元的不同，非晶态聚合物的分子取向，视取向单元的不同， 分为分为大尺寸取向大尺寸取向大尺寸取向大尺寸取向和和小尺寸取向小尺寸取向小尺寸取向小尺寸取向。大尺寸取向大尺寸取向大尺寸取向大尺寸取向是指大分子链作为整是指大分子链作为整是指大分子链作为整是指大分子链作为整体是取向的，但就链段而言，可体是取向的，但就链段而言，可体是取向的，但就链段而言，可体是取向的，但就链段而言，可能并未取向。能并未取向。能并未取向。能并未取向。小尺寸取向
73、小尺寸取向小尺寸取向小尺寸取向是指链段取向，而整是指链段取向，而整是指链段取向，而整是指链段取向，而整个大分子链并末取向。个大分子链并末取向。个大分子链并末取向。个大分子链并末取向。大尺寸取向慢，解取向也慢，这种取向状态比较稳定。大尺寸取向慢，解取向也慢，这种取向状态比较稳定。大尺寸取向慢，解取向也慢，这种取向状态比较稳定。大尺寸取向慢，解取向也慢，这种取向状态比较稳定。 小尺寸取向快，解取向也快，此种取向状态不大稳定。小尺寸取向快，解取向也快，此种取向状态不大稳定。小尺寸取向快，解取向也快，此种取向状态不大稳定。小尺寸取向快，解取向也快，此种取向状态不大稳定。(a)(a)(b)(b)高分子链
74、的取向状态高分子链的取向状态(a)(a)高分子链不取向，链段取向高分子链不取向，链段取向(b)(b)高分子链取向，链段不取向高分子链取向，链段不取向118118取向与结晶的异同取向与结晶的异同相同点相同点相同点相同点高分子链排列有序化高分子链排列有序化取向是使高分子链取向是使高分子链“ “单单向向” ”或或“ “双向双向” ”有序化。有序化。取向后的结构是外力强取向后的结构是外力强迫形成的相对稳定或不迫形成的相对稳定或不稳定的结构。稳定的结构。 结晶是使高分子链结晶是使高分子链“ “三三维空间维空间” ”或或“ “三向三向” ”有有序化。序化。结晶后的结构是结晶后的结构是稳定的结构。稳定的结构
75、。 取向与结晶的相互关系取向与结晶的相互关系取向与结晶的相互关系取向与结晶的相互关系能结晶肯定能取向，但能结晶肯定能取向，但能取向不一定能结晶。能取向不一定能结晶。p4. 4. 聚合物的液晶态聚合物的液晶态液晶态是晶态向液态转化的中间态，既具有晶态的有序性（导致各向异性），又具有液态的连续性和流动性。 根据形成条件的不同分为： 热致性液晶热致性液晶：受热熔融形成各向异性熔体； 溶致性液晶溶致性液晶：溶于某种溶剂而形成各向异性的溶液。o（1）高分子液晶形成条件聚合物要形成液晶，必须满足以下条件：（i）分子链具有刚性或一定刚性，并且分子的长度与宽度之比R1，即分子是棒状或接近于棒状构象。（ii）分
76、子链上含有苯环或氢键等结构；（iii）若形成胆甾型液晶还必须含有不对称碳原子。（2）高分子液晶的分类）高分子液晶的分类高分子液晶有三种不同的结构类型：近晶型、向列型和高分子液晶有三种不同的结构类型：近晶型、向列型和胆甾型。胆甾型。近晶型近晶型（i）近晶型）近晶型：棒状分子通过垂直于分子：棒状分子通过垂直于分子长轴方向的强相互作用，互相平行排列长轴方向的强相互作用，互相平行排列成层状结构，分子轴垂直于层面。棒状成层状结构，分子轴垂直于层面。棒状分子只能在层内活动。分子只能在层内活动。向列型向列型（ii ii）向列型向列型向列型向列型：棒状分子虽然也平行排列，但长短不一，不分：棒状分子虽然也平行排
77、列，但长短不一，不分层次，只有一维有序性，在外力作用下发生流动时，棒状分层次，只有一维有序性，在外力作用下发生流动时，棒状分子易沿流动方向取向，并可流动取向中互相穿越。子易沿流动方向取向，并可流动取向中互相穿越。液晶显示技术就是利用向列型液晶的液晶显示技术就是利用向列型液晶的灵敏的电响应特征和光学特性，把透明的灵敏的电响应特征和光学特性，把透明的液晶薄膜夹在两块导电玻璃板之间，在施液晶薄膜夹在两块导电玻璃板之间，在施加适当的电压的点上，很快变成不透明，加适当的电压的点上，很快变成不透明，因此，当电压以某种图形加到液晶薄膜上因此，当电压以某种图形加到液晶薄膜上时，便产生了图像。时，便产生了图像。
78、（iiiiii）胆甾型：）胆甾型：）胆甾型：）胆甾型：棒状分子分层平行排列，棒状分子分层平行排列，在每个单层内分子排列与向列型相似，在每个单层内分子排列与向列型相似，相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转相邻两层中分子长轴依次有规则地扭转一定角度，分子长轴在旋转一定角度，分子长轴在旋转3600后复原。后复原。两个取向相同的分子层之间的距两个取向相同的分子层之间的距离称为胆甾型液晶的离称为胆甾型液晶的螺距螺距。胆甾型胆甾型第三节第三节温度对高聚物结构性能的影响温度对高聚物结构性能的影响若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力，观察试若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力，观察试样在等速升温过程中发生的
79、形变与温度的关系，便得到该样在等速升温过程中发生的形变与温度的关系，便得到该聚合物试样的聚合物试样的温度温度-形变曲线形变曲线（或称（或称热热-机械曲线机械曲线）。）。非晶态聚合物典型的热非晶态聚合物典型的热-机械曲线如下图，存在两个斜机械曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把热率突变区，这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域，分机械曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运别对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运动特征各有不同。动特征各有不同。形形变变温度温度IIIIII1.1.1.1.玻璃态玻璃态玻璃态玻璃态TTgTTg（2 2 2 2）力学特
80、征：形变量小）力学特征：形变量小）力学特征：形变量小）力学特征：形变量小(0.01(0.01 1%)1%)，模量高，模量高，模量高，模量高( (101099 10101010Pa)Pa)。 形变与时间无关，呈普弹性。形变与时间无关，呈普弹性。形变与时间无关，呈普弹性。形变与时间无关，呈普弹性。 （3 3 3 3）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。）常温下处于玻璃态的聚合物通常用作塑料。PSPSPSPS、PMMAPMMAPMMAPMMA、PVCPVCPVCPVC等。等。等。等。 （1 1 1 1）运动单元：键长、
81、键角的改变或小尺寸单元的运动。）运动单元：键长、键角的改变或小尺寸单元的运动。）运动单元：键长、键角的改变或小尺寸单元的运动。）运动单元：键长、键角的改变或小尺寸单元的运动。T Td d T Tf fT Tg g2.2.2.2.玻璃化转变区玻璃化转变区玻璃化转变区玻璃化转变区（1 1 1 1）链段运动逐渐开始）链段运动逐渐开始）链段运动逐渐开始）链段运动逐渐开始（2 2 2 2）形变量）形变量）形变量）形变量增大，模量增大，模量增大，模量增大，模量E E E E降低。降低。降低。降低。（3 3 3 3）TgTgTgTg定义：定义：定义：定义：玻璃态向高弹态转变的温度，即链段开玻璃态向高弹态转变
82、的温度，即链段开玻璃态向高弹态转变的温度，即链段开玻璃态向高弹态转变的温度，即链段开 始运动或冻结的温度。始运动或冻结的温度。始运动或冻结的温度。始运动或冻结的温度。T Td d T Tf fT Tg g3.3.3.3.高弹态高弹态高弹态高弹态T Tg g T Tf f （1 1 1 1）运动单元：链段运动）运动单元：链段运动）运动单元：链段运动）运动单元：链段运动（2 2 2 2）力学特征：高弹态）力学特征：高弹态）力学特征：高弹态）力学特征：高弹态 形变量大，形变量大，形变量大，形变量大，100-1000100-1000模量小，模量小，模量小，模量小，10105 5-10-107 7PaP
83、a形变可逆，但松弛时间较长形变可逆，但松弛时间较长形变可逆，但松弛时间较长形变可逆，但松弛时间较长（3 3 3 3）常温下力学性质处于高弹态的高聚物用作橡胶材料）常温下力学性质处于高弹态的高聚物用作橡胶材料）常温下力学性质处于高弹态的高聚物用作橡胶材料）常温下力学性质处于高弹态的高聚物用作橡胶材料T Td d T Tf fT Tg g4.4.4.4.粘流转变区粘流转变区粘流转变区粘流转变区（3 3 3 3）T Tf f 高弹态和粘流态之间的转变温度，即整链开始高弹态和粘流态之间的转变温度，即整链开始高弹态和粘流态之间的转变温度，即整链开始高弹态和粘流态之间的转变温度，即整链开始 运动的温度运动
84、的温度运动的温度运动的温度。 （2 2 2 2）形变量加大，模量降低，宏观上表现为流动）形变量加大，模量降低，宏观上表现为流动）形变量加大，模量降低，宏观上表现为流动）形变量加大，模量降低，宏观上表现为流动（1 1 1 1）整链分子逐渐开始运动，）整链分子逐渐开始运动，）整链分子逐渐开始运动，）整链分子逐渐开始运动， T Td d T Tf fT Tg g5.5.5.5.粘流态粘流态粘流态粘流态T Tf f T Td d（2 2 2 2）力学特征：形变量更大）力学特征：形变量更大）力学特征：形变量更大）力学特征：形变量更大 模量更低模量更低模量更低模量更低流动流动流动流动（3 3 3 3）T
85、Tf f与平均分子量有关与平均分子量有关与平均分子量有关与平均分子量有关（1 1 1 1）运动单元：整链分子产生相对位移）运动单元：整链分子产生相对位移）运动单元：整链分子产生相对位移）运动单元：整链分子产生相对位移T Td d T Tf fT Tg g1301301.1.聚合物力学三态的分子运动单元各不相同聚合物力学三态的分子运动单元各不相同聚合物力学三态的分子运动单元各不相同聚合物力学三态的分子运动单元各不相同 玻璃态：玻璃态： 温度低，链段的运动处于温度低，链段的运动处于冻结冻结，只有侧基、链节，只有侧基、链节 、链长、键角等局部运动、链长、键角等局部运动; ;形变小形变小, ,可恢复可
86、恢复； 高弹态：高弹态： 链段运动链段运动充分发展充分发展; ; 形变大，可恢复形变大，可恢复； 粘流态：粘流态： 链段运动链段运动剧烈剧烈, ,导致分子链发生导致分子链发生相对位相对位移移; ; 形变不可逆形变不可逆q 聚合物力学三态聚合物力学三态聚合物力学三态聚合物力学三态 总结总结总结总结1311312.2.两个转变温度的两个转变温度的两个转变温度的两个转变温度的运动单元各不相同运动单元各不相同运动单元各不相同运动单元各不相同 玻璃化转变温度玻璃化转变温度T Tg g对应对应链段链段的运动状态，的运动状态，TTTTTTg g ，链段开始运动。，链段开始运动。 粘流温度粘流温度T Tf f
87、对应对应整条分子链整条分子链的运动状态，的运动状态，TTTTTTf f ，分子链发生相对位移。，分子链发生相对位移。TbTgTfTdTgTf聚合物使用的温度范围聚合物使用的温度范围o塑料在室温下大都处于玻璃态，塑料在室温下大都处于玻璃态， T Tg g是其使用上限温度。是其使用上限温度。o橡胶处于高弹态，橡胶处于高弹态， T Tf f是其使用下是其使用下限温度。限温度。o大多数合成纤维是结晶聚合物，熔大多数合成纤维是结晶聚合物，熔点点T Tm m是其使用上限温度。是其使用上限温度。o聚合物玻璃化温度越高，耐热性越高。聚合物玻璃化温度越高，耐热性越高。o若聚合物常温下处于玻璃态，则可用若聚合物常
88、温下处于玻璃态，则可用来做来做塑塑料。料。o常温下处于高弹态则可用来做橡胶。常温下处于高弹态则可用来做橡胶。T Tg gTTf f是是橡胶的使用温度范围，橡胶的使用温度范围，一些聚合物的玻璃转化温度一些聚合物的玻璃转化温度o聚合物Tg(oC)o天然橡胶-73o低密度聚乙烯(LDPE)-125o聚丙烯(不规则)-20o聚对苯二甲酸乙二酯(PET)69o聚氯乙烯(PVC)75o聚丙烯(规则)100o聚苯乙烯100o聚碳酸酯140o质轻。密度一般在0.9-2.2g/cm3之间，平均约为铝的1/2，钢的1/5，混凝土的1/3，与木材相近。o比强度高。其强度与表观密度之比接近甚至超过钢材。-长链型的高分
89、子化合物分子与分子之间的接触点很多，相互之间的作用力很大；同时，分子链是蜷曲的，互相纠缠在一起。第四节第四节高聚物的基本性能高聚物的基本性能oo一、高聚物物理性能一、高聚物物理性能o弹性好。-受力时，蜷曲的分子可以被拉直而伸长，当外力除去后，又能恢复到原来蜷曲的状态。o导热性低。约为金属的1/5001/600。如泡沫塑料可用于保温材料。o耐磨性好。如尼龙、聚四氟乙烯（塑料）等高分子化合物不仅耐磨，还具有优良的自润滑性，比金属和天然材料强。o绝缘性好。-分子中的化合键是共价键，不能电离，不能传递电子；同时，由于分子细长而蜷曲，在受热或受声波作用时，分子不容易振动。-对电、声、热的绝缘性能佳。o耐
90、腐蚀性能佳。分子链上的基团包在里面，不易被腐蚀。如聚四氟乙烯（塑料），比黄金更耐酸、碱和强氧化剂。o耐热性低、耐火性差、易老化、价格高。2吸水性高聚物材料的吸水性较金属及陶瓷材料大。吸水性的大小与其化学结构有关。主链为-C-C-的非极性高聚物吸水性小，如聚乙烯的吸水率为0.01，聚四氟乙烯的吸水率为00005。主链或侧链含有亲水基团的高聚物、聚酰胺、聚酯、聚醚，则吸水性较高。如尼龙-6吸水率为1.9-2.05。3.透气性塑料薄膜透气性的评价常采用“屏蔽性”这一指标，含意与透气性相反，屏蔽性越大，则透气性越小。一般含多羟基的极性高聚物，对气体有优良的屏蔽性能。相反，非极性的烃类聚合物如聚乙烯，则
91、对气体的屏蔽性能较差。 1. 1.高弹性高弹性聚合物（在聚合物（在TgTg以上）处于高弹态时所表现出以上）处于高弹态时所表现出的独特的力学性质，的独特的力学性质，又称橡胶弹性又称橡胶弹性橡胶、塑料、生物高分子在橡胶、塑料、生物高分子在T Tg gTTf f间都可表现间都可表现出一定的高弹性出一定的高弹性二、高聚物的力学性能二、高聚物的力学性能弹性：物体抵抗引起形变的外力，并于外力解除后恢复原弹性：物体抵抗引起形变的外力，并于外力解除后恢复原弹性：物体抵抗引起形变的外力，并于外力解除后恢复原弹性：物体抵抗引起形变的外力，并于外力解除后恢复原状的能力。状的能力。状的能力。状的能力。高弹性的特点高弹
92、性的特点（1 1）弹性模量小）弹性模量小比其它固体物质小得多比其它固体物质小得多钢：钢：20000MPa(220000MPa(210 10 ）; ; ; ;（公斤（公斤（公斤（公斤m m m m=9.807MPa)=9.807MPa)=9.807MPa)=9.807MPa)PEPE: : : : 200MPa 200MPa 结晶物；结晶物； PS:2500MPa;PS:2500MPa;橡胶橡胶: 0.2-8MPa.: 0.2-8MPa.5 5（2 2）形变量大）形变量大 可达可达1000%,1000%,一般在一般在500%500%左右左右, ,而普通金属材料而普通金属材料的形变量的形变量1 1
93、 （3 3）弹性模量随温度上升而增大）弹性模量随温度上升而增大 温度升高，链段运动加剧，回缩力增大，抵抗变形温度升高，链段运动加剧，回缩力增大，抵抗变形的能力升高。的能力升高。（4 4）高弹形变有时间依赖性）高弹形变有时间依赖性力学松弛特性力学松弛特性高弹形变时分子运动需要时间高弹形变时分子运动需要时间（5 5）形变过程有明显的热效应）形变过程有明显的热效应 橡胶：拉伸橡胶：拉伸放热放热 回缩回缩吸热吸热o2.高聚物的粘弹性高聚物材料的形变与时间有关，但不成线性关系，而是介于理想弹性体和理想粘性体之间，因此高聚物材料称为粘弹性材料。粘弹性产生的原因是：链段的运动受阻，需时间来调整构象以适应外力
94、的要求，所以外力作用的速度愈快，链段愈来不及作出反应，则粘弹性愈显著。根据高聚物材料受到外部作用的情况不同，粘弹性的主要表现有蠕变、应力松弛和内耗等。高分子的形变行为是与时间有关的粘性和弹性的组合高分子的形变行为是与时间有关的粘性和弹性的组合粘弹性粘弹性外力作用下，高聚物材料的形变性质兼具外力作用下，高聚物材料的形变性质兼具 固体的弹性和液体粘性的特征，其现象表固体的弹性和液体粘性的特征，其现象表 现为力学性质随时间而变化的力学松弛现象。现为力学性质随时间而变化的力学松弛现象。 所以高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的所以高聚物常称为粘弹性材料，这是聚合物材料的又一重要特征。又一重要特征。
95、高聚物粘弹性的主要表现高聚物粘弹性的主要表现应力松弛应力松弛蠕变蠕变滞后滞后力学损耗力学损耗静态粘弹性静态粘弹性动态粘弹性动态粘弹性蠕变蠕变1 1、定义：、定义：恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的恒温、恒负荷下，高聚物材料的形变随时间的 延长逐渐增加的现象。延长逐渐增加的现象。蠕变的影响因素蠕变的影响因素（1 1）温度：温度升高，蠕变速率增大，蠕变程度变大）温度：温度升高，蠕变速率增大，蠕变程度变大 因为外力作用下，温度高使分子运动速度因为外力作用下，温度高使分子运动速度 加快，松弛加快加快，松弛加快（2 2）外力作用大，蠕变大，蠕变速率高（同于温度的作用）外力作用大，蠕变大，蠕变速率高
96、（同于温度的作用）t t （3 3）受力时间：）受力时间： 受力时间延长，蠕变增大。受力时间延长，蠕变增大。T T 外力外力（4 4）结构）结构主链钢性：分子运动性差，外力作用下，蠕变小主链钢性：分子运动性差，外力作用下，蠕变小交联与结晶：交联与结晶： 交联使蠕变程度减小，交联使蠕变程度减小， 结晶也类似于交联作用，使蠕变减小。结晶也类似于交联作用，使蠕变减小。t t100010002000200030003000 （%）聚砜聚砜 聚苯醚聚苯醚聚碳酸酯聚碳酸酯改性聚苯醚改性聚苯醚ABSABS（耐热级）（耐热级）聚甲醛聚甲醛尼龙尼龙ABSABS0.50.51.01.01.51.52.02.0应力
97、松弛应力松弛恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延长而衰减的现象。恒温恒应变下，材料的内应变随时间的延长而衰减的现象。应力松弛o拉伸一块未交联的橡胶到一定长度，保持长度不变，随着时间的增长，这块橡胶的回弹力会逐渐减少,这是因为里面的应力在慢慢地减少，甚至可以减小到零，这就是应力松弛现象。o高聚物中应力松弛和蠕变是一个问题的两方面，都反映高聚物内部的分子运动。高聚物一开始被拉长时，分子链伸长但仍互相交缠，产生一定的拉应力。随时间的延续，发生缓慢的链段运动，分子链构象逐步调整，趋向于比较自然卷曲的稳定状态，缠结点松动，应力消失。应力松弛亦与温度有关，温度高，松弛迅速。滞后与内耗在交变应力作用下，大分
98、子链的构象跟不上(由于有内摩擦)便出现滞后现象。在这种情况下拉伸时外力对高聚物体系做的功，一方面用来改变分子链段的构象，另一方面用来提供链段运动时克服链段间内摩擦所需要的能量，回缩时仍需克服链段间的摩擦阻力。这样在拉伸-回缩循环中，有一部分功被损耗，转化为热，即内耗，滞后现象愈严重，内耗愈大.内耗的大小与高聚物的结构有关，柔性分子的滞后现象严重，所以橡胶制品的内耗较大。顺丁橡胶因为分子链上没有取代基，内耗相对较小；丁基橡胶因有大量侧甲基，是内耗较大的橡胶。由于内耗吸收振动能，使之可用做减振材料。2.高分子材料的断裂模式o高聚物材料的品种繁多，它们的应力应变曲线呈现出复杂情况。按在拉伸过程中屈服
99、点的表现及伸长率大小，大致可以分为五种情况，o（1）硬而脆-聚苯乙烯，有机玻璃和酚醛树脂。它们模量高，抗拉强度相当大，没有屈服点，断裂伸长一般低于2。2高聚物的断裂与强度o曲线1为硬而脆的高聚物，强度和弹性模量高，断裂伸长率很小，约为0.2，属脆性断裂。这类材料有聚苯乙烯，酚醛树脂等。o（2）硬而韧-尼龙，聚碳酸脂等。它们模量高，屈服强度和抗拉强度都高，断裂伸长率也较大。这类高聚物在拉伸过程中会产生细颈。o（3）硬而强-硬聚氯乙稀,具有高的杨氏模量，高的抗拉强度，断裂伸长率较小，韧性小。o曲线2为强而硬的高聚物，弹性模量和强度较高，发生脆性断裂，断裂伸长率约为2。这类材料有硬聚氯乙烯、有机玻璃
100、等。o曲线3为强而韧的高聚物，弹性模量和强度较高，发生韧性断裂，断裂伸长率较大，约为100。例如，尼龙类、聚碳酸酯等。o（4）软而韧-橡胶和增塑聚氯乙稀,模量低，屈服点低或者没有明显的屈服点，只看到曲线上有较大的弯曲部分，断裂延伸率较大，断裂应力较低。o（5）软而弱-只有一些柔软的凝胶，很少用作材料来使用。o曲线4为柔而韧的高聚物，弹性模量和屈服强度低，有一定的强度，断裂伸长率很大，约1000，例如各种橡胶。曲线5为软而弱的高聚物，弹性模量和强度都很低，但有一定的伸长率，例如未硫化的天然橡胶。影响高聚物强度的因素o高分子本身结构的影响高分子本身结构的影响-增加高分子的极性或产生氢键可使强度提高
101、。主链含有芳杂环的高聚物，其强度和模量都比脂肪族主链的高，因此新型的工程塑料大都是主链含芳杂环。影响高聚物强度的因素o适度的交联对提高强度有利，随着交联度的增加，往往不易发生大的形变，强度增高。例如聚乙烯交联后，拉伸强度可以提高一倍，冲击强度可以提高34倍。但是交联过程中往往会使高聚物结晶度下降，取向困难，因而过分的交联并不总是有利的。影响高聚物强度的因素o分子量低时，拉伸强度和冲击强度都低，随着分子量的增大，拉伸和冲击强度都会提高。当分子量超过一定的数值以后，拉仲强度的变化不大，而冲击强度则继续增大。o超高分子量聚乙烯(M51054106)的冲击强度比普通低压聚乙烯提高三倍多，在-40时甚至
102、可提高18倍之多。影响高聚物强度的因素o结晶和取向的影响结晶和取向的影响-拉伸强度、弯曲强度和弹性模量随结晶度增加而增加，冲击强度、断裂延伸率等则下降。o在取向方向上的强度随取向程度增加很快，性能主要由取向状况决定。o垂直于取向方向上的强度很小，容易开裂。影响高聚物强度的因素o温度的影响应力应变曲线对温度是很敏感的。弹性模量随温度的升高平稳下降。热膨胀导致原子距离加大和使分子间力减小。o应变速率的影响随着应变速率的增加，高聚物延展性变差（变得更脆），模量增加，屈服应力增加，断裂伸长减小。因此，在拉伸试验中，增加应变速率与降低温度的效应是相似的。影响高聚物强度的因素o应变速率的影响随着应变速率的
103、增加，高聚物延展性变差（变得更脆），模量增加，屈服应力增加，断裂伸长减小。因此，在拉伸试验中，增加应变速率与降低温度的效应是相似的。影响高聚物强度的因素o应力集中的影响-当材料存在缺陷时，受力时材料内部的应力平均分布状态将发生变化，使缺陷附近局部范围内的应力急剧地增加，远远越过应力平均值，这种现象称为应力集中。o缺陷成为降低材料强度的致命弱点。影响高聚物强度的因素o增塑剂-加入对高聚物起了稀释作用，减小了高分子链之间的作用力，因而强度降低。o由于增塑剂使链段运动能力增强，故随着增塑剂含量的增加，材料的冲击强度提高。oo三、高聚物的其他性能三、高聚物的其他性能o1.高聚物的电学性能高聚物内原子间
104、由共价键连接，没有自由电子和可移动的离子，具有优异的介电性能。即低的介电常数、低的介电损耗和高的电阻率，是良好的绝缘体。饱和的非极性高聚物的电阻率高于极性高聚物。后者由极性基团可能发生微量的本征解离而导电，但仍为绝缘体。o2.高聚物的耐腐蚀性耐腐蚀性是材料抵抗化学介质和电化学腐蚀的能力。高聚物不存在电化学腐蚀，因其是绝缘体，不发生电化学过程，因而只可能有化学腐蚀问题。因为高聚物大分子链都是共价键结合，不容易与其他物质进行化学反应，所以高聚物的化学稳定性很高，它们对酸一碱及有机试剂、水等均有良好的抗腐蚀能力。其中特别是聚四氟乙烯，它除与融熔的碱金属起作用外，几乎所有化学试剂都不能腐蚀它，甚至在王
105、水中煮沸，重量及性能均无变化。耐蚀性好是塑料的优点之一，这对化工机械设备具有重要的意义。o4高聚物的老化高聚物在长期使用或存放过程中，由于受光、热、氧、化学介质和微生物等各种因素的作用，性能随时间不断恶化，如发硬、发粘、变脆、变色，逐渐丧失使用价值的过程称为老化。老化是高聚物的一个主要缺点。171171老化的老化的老化的老化的4 4 4 4种情况种情况种情况种情况: : : :(1).(1).(1).(1).外观变化：发黏、变硬、脆裂、变形、变色和起泡外观变化：发黏、变硬、脆裂、变形、变色和起泡外观变化：发黏、变硬、脆裂、变形、变色和起泡外观变化：发黏、变硬、脆裂、变形、变色和起泡(2).(2
106、).(2).(2).物理性质变化：溶解、溶胀、流变性、透气透水性物理性质变化：溶解、溶胀、流变性、透气透水性物理性质变化：溶解、溶胀、流变性、透气透水性物理性质变化：溶解、溶胀、流变性、透气透水性能能能能(3).(3).(3).(3).力学性能变化：拉伸强度、弯曲强度、硬度和弹性力学性能变化：拉伸强度、弯曲强度、硬度和弹性力学性能变化：拉伸强度、弯曲强度、硬度和弹性力学性能变化：拉伸强度、弯曲强度、硬度和弹性(4).(4).(4).(4).电性能变化：绝缘电阻、电击穿强度电性能变化：绝缘电阻、电击穿强度电性能变化：绝缘电阻、电击穿强度电性能变化：绝缘电阻、电击穿强度o老化的原因主要是大分子链的
107、结构发生了降解或交降解或交联联。降解是大分子在各种能量的作用下发生裂解而断链的过程。o在能量的作用下，分子链间亦可能生成化学键，使局部形成网状结构而出现变硬、变脆的现象。o因此，在选用高聚物材料时，首先根据高聚物的结构特点，合理应用于特定场合。例如耐高温场合，应选用分子链含有苯环、杂环、梯形链等刚性高聚物，网状结构或含氟原子的高聚物。o改进高聚物抗老化能力的措施有：添加各种助剂，如热稳定剂、抗氧剂、紫外光吸收剂和屏蔽剂、防霉剂等，以适应某种环境，达到防止老化的目的。例如，室外使用的材料，应加入光稳定剂或加入碳黑，以屏蔽紫外光的作用。改进高聚物的结构，减少高聚物各层次结构上的缺陷，提高稳定性，推
108、迟老化过程。第五节高聚物材料的加工成型第五节高聚物材料的加工成型首先使高聚物（和各种助剂）加热成为熔体，再经挤出、注射、压延、模压和吹塑等方法取得所需的形状，然后降温定型。oo一、热塑性高聚物的加工成型一、热塑性高聚物的加工成型o借助螺杆和柱塞的作用，使熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种方法。其形状由口模决定。o该工艺可生产各种型材、管材、电线电缆包覆物等。此法的优点是生产效率高、用途广、适应性强。目前挤出制品约占热塑制品生产的40。50。挤出成型挤出成型o中空吹塑成型是将挤出或注射成型的塑料管坯(型坯)，趁热于半熔融状态时，置于各种形状的模具中，并及时向管
109、坯内通入压缩空气将其吹胀，让坯料紧贴模腔壁而成型，冷却脱模后即得中空制品。这种方法可生产各种容器及其他中空形体。吹塑成型吹塑成型o又称注塑。熔融塑料在流动状态下，用螺杆或柱塞将其加压通过料筒前端的喷嘴，快速注入温度较低的闭合模具，经过短时冷却定型、开启模具即得到制件。是热塑性塑料一种重要成型方法。注塑成型注塑成型o该工艺生产周期短，适应性强，可生产复杂形状制品，除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都可以用这种方法成型。oo二、热固性高聚物的加工成型二、热固性高聚物的加工成型 o热固性高聚物的特点是一经固化，就不能再改变形状。其成型方法较少，最常用的是模压成型，近年来发展了反应注塑成型和传递模塑成型
110、。(1)模压成型。将塑料及添加剂放入模具中，在压机中加热，并在压力作用下使其形成与模腔形状一样的制品。该法生产周期长，难以制造外形复杂、薄壁制件。(2)传递模塑成型。为了弥补模压成型生产的缺陷，发展了传递模塑成型。将热固性树脂加热熔化后，加压使熔体通过浇铸口，进入模腔内固化成型。模具可以是多个，生产效率高，其结构与注射模塑的结构基本相同。第六节第六节 塑塑 料料qq概述 塑料塑料塑料塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定料
111、。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定料。它以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。温度和压力下加工成形的各种材料的总称。温度和压力下加工成形的各种材料的总称。温度和压力下加工成形的各种材料的总称。 塑料的组成塑料的组成：1 1）树树树树脂脂脂脂: : 塑塑塑塑料料料料的的的的主主主主要要要要组组组组分分分分。它它它它胶胶胶胶粘粘粘粘着着着着塑塑塑塑料料料料中中中中的的的的其其其其它它它它一一一一切切切切组组组组成成成成部部部部分分分分，并并并并使使使使其其其其具具具具有有有有成成成成型型型型性性性
112、性能能能能。绝绝绝绝大大大大多多多多数数数数塑塑塑塑料料料料就就就就是是是是以以以以所所所所用树脂命名的。用树脂命名的。用树脂命名的。用树脂命名的。 2 2）填填填填充充充充剂剂剂剂（填填填填料料料料）: : 提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料的的的的力力力力学学学学、电电电电学学学学性性性性能能能能或或或或降降降降低低低低成成成成本本本本等等等等。它它它它在在在在塑塑塑塑料料料料占占占占有有有有相相相相当当当当大大大大的的的的比比比比例例例例。如如如如加加加加入入入入铝铝铝铝粉粉粉粉可可可可提提提提高高高高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑
113、性。光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。 常常常常用用用用填填填填充充充充剂剂剂剂有有有有云云云云母母母母粉粉粉粉、石石石石墨墨墨墨粉粉粉粉、炭炭炭炭粉粉粉粉、氧氧氧氧化化化化铝铝铝铝粉粉粉粉、木木木木屑、玻璃纤维、碳纤维等。屑、玻璃纤维、碳纤维等。屑、玻璃纤维、碳纤维等。屑、玻璃纤维、碳纤维等。3 3）增增增增塑塑塑塑剂剂剂剂: : 提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料的的的的可可可可塑塑塑塑性性性性和和和和柔柔柔柔软软软软性性性性。常常常常用用用用熔熔熔熔点点点点低低低低的的的的低低低低分分分分子子子子化化化化合合合合物物物物来来来来增增
114、增增加加加加大大大大分分分分子子子子链链链链间间间间距距距距离离离离，从从从从而而而而达达达达到到到到增增增增加加加加大大大大分分分分子链的柔顺性的目的。子链的柔顺性的目的。子链的柔顺性的目的。子链的柔顺性的目的。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。4 4）稳稳稳稳定定定定剂剂剂剂: : 提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料对对对对热热热热、光光光光、氧氧氧氧等等等等的的的的稳稳稳稳定定定定性性性性，延延延延长长长长使使使使用寿命用寿命用寿命用寿命。 常常常常
115、用用用用热热热热稳稳稳稳定定定定剂剂剂剂有有有有硬硬硬硬酯酯酯酯酸酸酸酸盐盐盐盐、环环环环氧氧氧氧化化化化合合合合物物物物和和和和铅铅铅铅的的的的化化化化合合合合物等。物等。物等。物等。光稳定剂光稳定剂光稳定剂光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。有炭黑、氧化锌等遮光剂。有炭黑、氧化锌等遮光剂。有炭黑、氧化锌等遮光剂。5 5）增色剂）增色剂）增色剂）增色剂: : 赋予塑料制品各种色彩赋予塑料制品各种色彩赋予塑料制品各种色彩赋予塑料制品各种色彩。 常常常常用用用用的的的的着着着着色色色色剂剂剂剂是是是是一一一一些些些些有有有有机机机机染染染染料料料料和和和和无无无无机机机机颜颜颜颜料料料料。有有有有时
116、时时时也也也也采用能产生荧光或磷光的颜料。采用能产生荧光或磷光的颜料。采用能产生荧光或磷光的颜料。采用能产生荧光或磷光的颜料。6 6）润润润润滑滑滑滑剂剂剂剂: : 提提提提高高高高塑塑塑塑料料料料在在在在加加加加工工工工成成成成形形形形过过过过程程程程中中中中的的的的流流流流动动动动性性性性和和和和脱脱脱脱模模模模能力，同时可使制品光亮美观能力，同时可使制品光亮美观能力，同时可使制品光亮美观能力，同时可使制品光亮美观。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。7 7）固固固固化化化化剂剂剂剂: : 与与与与树树树树脂脂脂脂
117、发发发发生生生生交交交交联联联联反反反反应应应应，使使使使受受受受热热热热可可可可塑塑塑塑的的的的线线线线型型型型结结结结构变成热稳定好的体型结构构变成热稳定好的体型结构构变成热稳定好的体型结构构变成热稳定好的体型结构。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。8 8）其他）其他）其他）其他: : 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。 塑料的分类塑料的分类：1 1）按塑料热性质
118、分类：）按塑料热性质分类：）按塑料热性质分类：）按塑料热性质分类： 热热热热塑塑塑塑性性性性塑塑塑塑料料料料：受受受受热热热热时时时时软软软软化化化化或或或或熔熔熔熔融融融融、冷冷冷冷却却却却后后后后硬硬硬硬化化化化，韧韧韧韧性性性性好好好好，可可可可反反反反复复复复成成成成形形形形。它它它它包包包包括括括括聚聚聚聚乙乙乙乙烯烯烯烯、聚聚聚聚氯氯氯氯乙乙乙乙烯烯烯烯、聚聚聚聚丙丙丙丙烯烯烯烯、聚聚聚聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 热热热热固固固固性性性性塑塑塑塑料料料料：在在在在加加加加热热热热、加加加加压压压
119、压并并并并经经经经过过过过一一一一定定定定时时时时间间间间后后后后即即即即固固固固化化化化为为为为不不不不溶溶溶溶、不不不不熔熔熔熔的的的的坚坚坚坚硬硬硬硬制制制制品品品品，不不不不可可可可再再再再生生生生。具具具具有有有有更更更更好好好好耐耐耐耐热热热热性性性性和和和和抗抗抗抗蠕蠕蠕蠕变变变变能能能能力力力力。常常常常用用用用热热热热固固固固性性性性塑塑塑塑料料料料有有有有酚酚酚酚醛醛醛醛树树树树脂脂脂脂、环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂、氨氨氨氨基树脂、有机硅树脂等。基树脂、有机硅树脂等。基树脂、有机硅树脂等。基树脂、有机硅树脂等。2 2）按塑料的功能和用途分类：）按塑料的功能和用途分类：
120、）按塑料的功能和用途分类：）按塑料的功能和用途分类：通用塑料：通用塑料：通用塑料：通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的等，产量占塑料总产量的等，产量占塑料总产量的等，产量占塑料总产量的75%75%以上。以上。以上。以上。工程塑料：工程塑料：工程塑料：工
121、程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和具有较高性能，能替代金属制造机械零件和具有较高性能，能替代金属制造机械零件和具有较高性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。聚酰胺、工程构件的塑料。聚酰胺、工程构件的塑料。聚酰胺、工程构件的塑料。聚酰胺、ABSABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。功能塑料：功能塑料：功能塑料：功能塑料：导电塑料、导磁塑料、
122、感光塑料等。导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。11） 结构单元：结构单元：qq热塑性塑料 聚乙烯聚乙烯（PEPEpolyethylenepolyethylene）：）：CHCH2 2CHCH2 222） 支化结构：支化结构： 右图右图：（a a）高密度）高密度PEPE分子链分子链（b b）低密度）低密度PEPE分子链分子链（c c）线性低）线性低密度密度PEPE分子链分子链聚乙烯(PE) 聚乙烯是白色蜡状半透明固体，无味、无臭、无毒，柔而韧，比水轻。根据不同的聚合方法及产品密度。 -CH2-CH2-n可分为低密度聚乙烯(LDPE)、
123、高密度聚乙烯(HDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和超高相对分子质量聚乙烯。聚乙烯是当前产量最大的塑料。 低密度聚乙烯（低密度聚乙烯（LDPELDPE）oo低密度聚乙烯是采用少量氧气或有机过氧化物作催化低密度聚乙烯是采用少量氧气或有机过氧化物作催化剂，在剂，在150-200MPa150-200MPa的高压和的高压和180-200180-200的温度下聚的温度下聚合而得。因此又称合而得。因此又称高压聚乙烯高压聚乙烯。由于聚合温度高，链。由于聚合温度高，链转移比较多，分子中含有较多的短链分支，因此密度转移比较多，分子中含有较多的短链分支，因此密度较低较低(0.910-0.925)(0.910
124、-0.925)，结晶度较小，结晶度较小(55-65(55-65) )。nPE是非极性高分子聚合物，故对水蒸气的透过率低，具很好的防潮性。n分子中既无双键，也无活性基团和杂原子，故化学性质稳定，能耐水、耐酸碱水溶液，室温下不溶于任何有机溶剂。nLDPE具有良好的柔软性、延伸性、透明性、优良热粘合性和热封性能。n耐寒性好，低温下机械性能变化极小，脆化温度一般在-30度以下。n较好的耐辐射和电绝缘性。o主要是气密性不良，对气体和有机蒸气的透过率较大。o强度和耐热性不高。o容易受光、热和氧的作用而引起降解。（抗氧剂，光、热稳定剂）o耐环境应力开裂性较差，不耐浓硫酸、浓硝酸及其它氧化剂的侵蚀，受热时会不
125、耐某些脂肪烃和氯化烃。o表面非极性，印刷性能差。o低密度聚乙烯主要用作各种薄膜和软质包装材料，此外，还用于层压纸、层压板、电线电缆绝缘层以及日用制品等。高密度聚乙烯（高密度聚乙烯（HDPEHDPE）o高密度聚乙烯工业上有两种生产方法。其一为低压法，在催化剂存在下，压力0.1-0.5MPa、温度100以下聚合而成，故又称低压聚乙烯低压聚乙烯；其二为中压法，在催化剂存在下，压力3-5MPa、温度130-150下聚合而成，因此亦称中压聚乙烯。oHDPE分子链中所含支链很少，结晶度高(85-95)，密度高(0.940-0.965)。n不易链转移，直链型，结晶度高，密度大，性脆。n坚韧的刚性材料，具较高
126、的硬度、机械强度和耐热性。n耐80以下的大多数溶剂，且具有耐油性。n透明性、弹性以及成型加工性能较差。o适于制成瓶、罐、桶、箱等多种包装容器，以及对强度和耐热性要求较高的包装薄膜，袋子、捆扎绳、编织丝，电线、电缆。硬质包装材料、化工设备、储槽、管道、阀门、衬套、高频水底电缆绝缘层、板材和各种异型材等，并可制作小负荷齿轮、轴承等机械零件。o2聚丙烯(PP)聚丙烯由丙烯气聚合而成，通用品种为等规体，有少量无规体(外观为腊状粘性固体)。特特 性：性：聚丙烯密度为0.9-0.91，是塑料中密度最小的品种，耐化学腐蚀性能优良，但遇芳烃和氯化烃溶剂会溶胀；高频绝缘性好，不受湿度影响；强度、刚度和硬度优于高
127、密度聚乙烯。耐热性较高，使用温度为-35120；尺寸稳定性优良，耐蒸汽。应应 用：用：一般结构件如泵叶轮、汽车零件；化工容器、管道、电绝缘件如蓄电池匣、电线电缆包覆；医疗器械；薄蟆、纤维等。3.聚氯乙烯(PVC)o聚氯乙烯是目前世界上产量仅次于聚乙烯的第二大塑料品种，历史长，产量高，价格低，用途广。 CH2 CHnClo由于氯乙烯分子结构具有不对称性，双键易于打开，同时氯原子半径较小，空间阻碍不大，工业上用少量过氧化物作催化剂，在常压几十度就能聚合。目前我国聚氯乙烯树脂主要用悬浮聚合法和乳液聚合法生产，其中用悬浮聚合法的约占80-90。o聚氯乙烯是一种白色或微黄色粉末状固体，树脂本身无毒、无臭
128、，呈线型无定型结构，密度为1.35-1.46。o聚氯乙烯与聚乙烯相比，分子链中引入了极性基团(-Cl)成为极性高聚物。分子阎的次价力比聚乙烯强，因此聚氯乙烯的机械强度较高，刚性较大，介电常数和介电损耗也较高，虽不宜作高频介质材料，但电绝缘性能仍较好。o聚氯乙烯的化学稳定性好，能耐大多数酸和碱，不溶于水、酒精和汽油，但能精于部分有机溶剂，最好的溶剂是四氢呋喃和环已酮。o聚氯乙烯分子中由于氯原子的存在，具有阻燃性，离开火焰即灭。o聚氯乙烯豹主要缺点是热稳定性差，在75-80开始软化，超过150就能放出HCI而引起降解，若超过180，则加速分解。分解过程中形成双键，造成聚氯乙烯变色。o聚氯乙烯塑料由
129、聚氯乙烯树脂加添加剂组成。添加剂主要为增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂等。聚氯乙烯塑料的性能不仅取决于树脂本身，也和添加剂密切相关。随组成不同可呈现出不同的性能。o增塑剂用量愈少，塑料的力学性能和耐热性愈高，但要求成型加工的温度也愈高，成型愈困难。根据增塑剂用量的不同，可将聚氯乙烯塑料分为硬质聚氯乙烯硬质聚氯乙烯(其增塑剂用量为树脂量的0-10)和软质聚氯乙烯软质聚氯乙烯(其增塑剂用量为树脂量的30-70)。o硬质聚氯乙烯可用于工业管道系统、给排水系统、槽罐以及门窗、电线导管、地板、家具等建筑防火用材。此外还可用来制作化工防腐设备和各种机械零部件，以代替不锈钢及其它贵重材料。o软质聚氯乙烯主要用
130、于生产各种薄膜、人造革、地板胶、墙纸、电线电缆的绝缘层以及生活用品。4.聚苯乙烯(PS)o聚苯乙烯是应用最早的塑料品种之一，其产量仅次予聚乙烯、聚氯乙烯，应用也十分广泛。它是由苯乙烯聚合得到的高聚物，其结构式为： CH2 CHno从聚苯乙烯的结构看，其大分子链上带有较大的侧基苯环，内旋转困难，因而具有较大的刚性。同时取代基苯环的体积大丽位置又不对称，影响分子有序排列，故不易结晶，所以聚苯乙烯是典型的线型非晶态高聚物，具有良好的透明性，透明度达88.92，仅次于有机玻璃。聚苯乙烯还能容易地着成鲜艳的颜色。oo无色透明，类似玻璃，敲击、落地有清脆金无色透明，类似玻璃，敲击、落地有清脆金属声，密度近
131、似水属声，密度近似水(1.05-1.07)(1.05-1.07)。oo易燃，无自熄性，火焰金黄色，冒大量油烟，易燃，无自熄性，火焰金黄色，冒大量油烟，燃烧时塑料软化，放出芳烃味。燃烧时塑料软化，放出芳烃味。oo（1 1）很好的透明性，仅次于有机玻璃，良好的）很好的透明性，仅次于有机玻璃，良好的）很好的透明性，仅次于有机玻璃，良好的）很好的透明性，仅次于有机玻璃，良好的光泽。光泽。光泽。光泽。oo（2 2）着色性和印刷性好。）着色性和印刷性好。）着色性和印刷性好。）着色性和印刷性好。oo（3 3）熔融流动性好，易加工，成型收缩率低。）熔融流动性好，易加工，成型收缩率低。）熔融流动性好，易加工，成
132、型收缩率低。）熔融流动性好，易加工，成型收缩率低。oo（4 4）吸水率很低，尺寸稳定性好。）吸水率很低，尺寸稳定性好。）吸水率很低，尺寸稳定性好。）吸水率很低，尺寸稳定性好。oo（5 5）耐化学性较好。）耐化学性较好。）耐化学性较好。）耐化学性较好。oo（6 6）性脆，耐冲击强度低。）性脆，耐冲击强度低。）性脆，耐冲击强度低。）性脆，耐冲击强度低。oo（7 7）表面硬度小，易划痕磨毛。）表面硬度小，易划痕磨毛。oo（8 8）成型中易产生内应力，易开裂（热处理）成型中易产生内应力，易开裂（热处理）。oo（9 9）耐热性较差，连续使用温度）耐热性较差，连续使用温度60608080度。度。oo（10
133、10）气密性和防潮性不良。）气密性和防潮性不良。oo（1111）耐油性差，不耐烃类、酮类、高级脂）耐油性差，不耐烃类、酮类、高级脂肪酯，能溶于芳烃和氯代烃等。肪酯，能溶于芳烃和氯代烃等。oo（1212）未聚合的苯乙烯单体有一定毒性。）未聚合的苯乙烯单体有一定毒性。o（1）广泛用于制作包装盒、杯、瓶等小型容器以及包装薄膜，用于食品、医药及日用品的包装；o（2）大量用于制作泡沫塑料缓冲材料，保温容器等。11） 结构单元：结构单元： 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯（ PMMA-polymethylmethacrylatePMMA-polymethylmethacrylate）：）： 2 2） 性质
134、：性质：性质：性质：较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普通硅玻璃好（透光率约为通硅玻璃好（透光率约为通硅玻璃好（透光率约为通硅玻璃好（透光率约为9191919193939393）；优良的电绝缘性；）；优良的电绝缘性；）；优良的电绝缘性；）；优良的电绝缘性；耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，耐磨性差，耐
135、热性不高。耐磨性差，耐热性不高。耐磨性差，耐热性不高。耐磨性差，耐热性不高。CHCH2 2CCCC CHCH3 3COOCHCOOCH3 3 3 3）应用：）应用：）应用：）应用：聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，立构，立构，立构，非晶非晶非晶非晶性塑料。性塑料。性塑料。性塑料。主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光镜片，仪表外
136、壳，装饰品，广告牌，灯罩，光镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。 11） 结构单元：结构单元： 聚四氟乙烯聚四氟乙烯（ PTFEPTFE）：）：22） 性质：性质：性质：性质：出色的耐热、耐寒能力（出色的耐热、耐寒能力（出色的耐热、耐寒能力（出色的耐热、耐寒能力（-180-180-180-180+260+260+260+260长期使用）；长期使用）；长期使用）；长期使用）；摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定
137、性极佳，俗称摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称“ “塑料王塑料王塑料王塑料王” ”；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗蠕变性较差，不易加工成形。蠕变性较差，不易加工成形。蠕变性较差，不易加工成形。蠕变性较差，不易加工成形。CFCF2 2CFCF2 2 3 3）应用：）应用：聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在360360
138、380380烧结成形。烧结成形。主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。化工管道及零件；不粘锅涂层等。11） 结构：结构：尼龙的品种很多，如尼龙尼龙的品种很多，如尼龙6 6、尼龙、尼龙6666、尼龙、尼龙610610等。等。数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构单元中都有一个相同的特征基团酰胺基：单元中都有一个相同的特征基团酰胺基： 聚酰胺聚酰胺（尼龙或锦纶）（尼龙或锦纶）（ PAPApolyamidespolyamides）：
139、）：CNCNOHOH 3 3）应用：）应用： 纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、纤维增强尼龙主要用于轴承、齿轮、高压密封圈、阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。阀门、包装材料、输油管、汽车保险杠及丝织品等。22） 性质：性质：聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。 由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，由于酰胺基的存在，分子之间有很强的氢键作用，因此聚酰胺的强度高，韧性好；因此聚酰胺的强度高，韧性好；另外另外耐磨性和自润滑性耐磨性和自润滑性好，摩擦系数低好，摩擦系数低；具有良好的耐油、耐溶剂性、阻燃性；具有良好的耐油、
140、耐溶剂性、阻燃性；但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。但吸水性大，热膨胀系数大，耐热性不高。11） 结构单元：结构单元： 聚甲醛聚甲醛（ POM-polyformaldehydePOM-polyformaldehyde）：）：CHCH2 2OO22） 性质：性质：具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳高，吸水性小，摩擦系数小，耐化学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。定性差，易燃。具有较
141、高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。 3 3）均聚甲醛的改性：）均聚甲醛的改性：工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳定性。共聚甲醛的结构单元为：定性。共聚甲醛的结构单元为： 4 4）应用：）应用：聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、轴承，塑料弹簧等。轴承，塑料弹簧等。CHCH2 2OOx xCHCH2 2-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Oy y，11） 结构单元：结构单元： 聚碳酸酯聚碳酸酯（ PC-polyca
142、rbonatePC-polycarbonate）：）：22） 性质：性质： 低温冲击韧性极佳；低温冲击韧性极佳； 高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；高模量、高强度、抗蠕变，尺寸稳定性好；OCOOCO OOCC CHCH3 3CHCH3 3 3 3）应用：）应用： 由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透由于聚碳酸酯具有优异的综合力学性能，又高度透明，故俗称明，故俗称“ “透明金属透明金属” ”。 纤维增强聚碳酸酯纤维增强聚碳酸酯可部分取代钢、有色金属等制造可部分取代钢、有色金属等制造仪器仪表的机械传动部件。仪器仪表的机械传动部件。未增强聚碳酸酯未增强聚碳酸酯用于制作车用于制作车灯罩、护
143、目镜、安全帽、门窗玻璃甚至防弹玻璃等。灯罩、护目镜、安全帽、门窗玻璃甚至防弹玻璃等。 透光率高，约为透光率高，约为86869292； 电绝缘性好。电绝缘性好。11） 结构单元：结构单元： 丙烯晴丙烯晴(A)(A)、丁二烯、丁二烯(B)(B)、苯乙烯、苯乙烯(S)(S)三种单体（共聚生成）三种单体（共聚生成） ABSABS塑料塑料：22） 性质：性质：丙烯晴丙烯晴能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯丁二烯能提高韧性，能提高韧性，苯苯乙烯乙烯能提高电性能和成型加工性能。能提高电性能和成型加工性能。ABSABS塑料具有较好的抗冲击性能、塑料具有较好的抗冲击性
144、能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。氯代烃类溶剂。 3 3）应用：）应用：ABSABS作为作为“ “坚韧、质硬且刚性坚韧、质硬且刚性” ”的材料，是最早被人的材料，是最早被人类认识和使用的类认识和使用的“ “高分子合金高分子合金” ”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。容器、管道等。 11） 结构单元：结构单元： 聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBTPBT）：22） 性质：性质：结晶性塑料，呈乳白色
145、，工程上常用玻璃纤维增强结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强PBTPBT作为结构材料。作为结构材料。CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2OOCCCCOOOO11） 聚聚 砜（砜（PSFPSF）：）： 其他热塑性塑料：其他热塑性塑料：聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，长期使用温度可达150174150174，脆化温度，脆化温度-100-100。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。广泛用于电器、机械、交通和医疗领域。22） 聚苯醚（聚苯醚（PPOPPO）：）：聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使
146、用温度宽聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用温度宽-190-190190190，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。轴承、凸轮、化工管道、阀门和外科医疗器械等。33）聚酰亚胺：）聚酰亚胺： 聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度硬度较高，使用温度可达度可达260260；但加工性较差，脆性大，成本高。；但加工性较差，脆性大，成本高。主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动机供燃料
147、系统的零件主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子，耐高温高真空用自润滑轴承及电气设备，是航空航天工业中常用的高分子材料。材料。qq热固性塑料热固性塑料是树脂经固化处理后获得的。所谓固化处热固性塑料是树脂经固化处理后获得的。所谓固化处理就是树脂中加入固化剂并压制成型，使其由线型聚合物理就是树脂中加入固化剂并压制成型，使其由线型聚合物变为体型聚合物的过程。变为体型聚合物的过程。热固性塑料具有耐热性高，刚度大，抗蠕变性能好，尺寸稳定性高；但热固性塑料具有耐热性高，刚度大，抗蠕变性能好，尺寸稳定性高；但脆性大，不
148、易成形。脆性大，不易成形。 酚醛塑料酚醛塑料（ PF-bakelitePF-bakelite ）：）：酚醛塑料中的酚醛树脂是酚类和醛类的缩聚产物。根酚醛塑料中的酚醛树脂是酚类和醛类的缩聚产物。根据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质PHPH值的差异，可值的差异，可以分别得到热固性和热塑性两类材料。以分别得到热固性和热塑性两类材料。苯酚上与羟基邻位或对位的苯酚上与羟基邻位或对位的3 3个氢原子都很活泼，均个氢原子都很活泼，均能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：PHPH值值值值甲醛与苯酚摩尔比甲醛与苯酚摩尔比甲醛与苯酚摩尔比甲醛与苯酚摩
149、尔比链结构链结构链结构链结构产物产物产物产物7 70.80.80.90.9线线线线 性性性性热塑性热塑性热塑性热塑性7 71.11.11.51.5交交交交 联联联联热固性热固性热固性热固性11） 酚醛树脂：酚醛树脂： 苯酚邻位氢原子与甲醛的缩聚反应如下：苯酚邻位氢原子与甲醛的缩聚反应如下：热塑性酚醛热塑性酚醛树脂树脂：只有加入能与之反应的固化剂，才能固化。只有加入能与之反应的固化剂，才能固化。热热固固性性酚酚醛醛树树脂脂：制制备备时时反反应应不不彻彻底底，在在热热的的作作用用下下可可继继续续进进行行缩缩聚聚反反应应形形成成高高度交联网状结构。度交联网状结构。22） 酚醛塑料：酚醛塑料： 热塑性
150、酚醛树脂热塑性酚醛树脂固固 化化 剂剂添添 加加 剂剂压压 塑塑 粉粉 压压坯坯 成成品品混混 合合模模 压压加加 热热 以热塑性酚醛树脂为原料：以热塑性酚醛树脂为原料：通常作粘胶剂或浸渍增强剂压制成层状塑料。通常作粘胶剂或浸渍增强剂压制成层状塑料。 以热固性酚醛树脂为原料：以热固性酚醛树脂为原料： 有有一一定定的的强强度度和和硬硬度度、良良好好的的耐耐热热性性、耐耐磨磨性性、耐耐腐腐蚀蚀性性及及电电绝绝缘缘性性、热导率低，成本低廉。热导率低，成本低廉。酚醛塑料所用的填料分为粉状、纤维状、层状。酚醛塑料所用的填料分为粉状、纤维状、层状。 应应 用用以木粉为原料的酚醛塑料粉以木粉为原料的酚醛塑料
151、粉又称又称胶木粉或电木粉胶木粉或电木粉，它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉可用来制造电闸刀、电子可用来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。管插座、汽车点火器等。以石棉为填料的塑料粉以石棉为填料的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热绝缘部可用于制造电炉、电熨斗等设备上的耐热绝缘部件。件。以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料的可用于制造轴承
152、、齿轮、带轮的可用于制造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。、各种壳体等。 环氧塑料环氧塑料（EP-epoxyplasticsEP-epoxyplastics）：）：环氧塑料是以环氧树脂为基，加入填料及其它添加剂环氧塑料是以环氧树脂为基，加入填料及其它添加剂而制成。树脂中每个分子含有而制成。树脂中每个分子含有两个或两个以上环氧基团：两个或两个以上环氧基团：11） 环氧树脂：环氧树脂： （CHCH2 2CHCH）OO环氧树脂中最常用的是双酚环氧树脂中最常用的是双酚A A型环氧树脂：型环氧树脂：n n0 07 7其中，其中，R R为为22） 环氧塑料：环氧塑料： 环氧树脂有环氧树脂有“ “万能胶万能胶”
153、 ”之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。主要用于：主要用于：仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。粘合剂、复合材料等。 工程塑料o工程塑料英文名为：engineering-plastics，工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100 以上，主要运用在工
154、业上”。 五大工程塑料的的应用o聚甲醛聚甲醛(POM)o聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)o聚酰胺聚酰胺(PA)o聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)o聚苯醚聚苯醚(PPO)工程塑料聚甲醛聚甲醛o聚甲醛(英文：polyformaldehyde)热塑性结晶聚合物。被誉为“超钢”或者“赛钢”，又称聚氧亚甲基。英文缩写为POM。通常甲醛聚合所得之聚合物，聚合度不高，且易受热解聚。1955年前后杜邦公司由甲醛聚合得到甲醛的均聚物。o聚甲醛很易结晶，结晶度70以上。均聚甲醛的熔融温度为180左右。o聚甲醛是一种没有没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。o聚甲醛是一种表面光滑，有
155、光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在-40-100C温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射。o聚甲醛的拉伸强度达70MPa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。介绍及性质 o比重1.43o熔点175Co伸强度（屈服）70MPao伸长率（屈服）15%（断裂）15%o冲击强度（无缺口）108KJ/m2（带缺口）7.6KJ/m2聚甲醛的性能oPOM是一种坚韧有弹性的材料，即使在低
156、温下仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击特性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展强度、抗疲劳强度，但不易于加工。共聚物材料有很好的热稳定性、化学稳定性并且易于加工。无论均聚物材料还是共聚物材料，都是结晶性材料并且不易吸收水分。POM的高结晶程度导致它有相当高的收缩率，可高达到2%3.5%。对于各种不同的增强型材料有不同的收缩率。聚甲醛的性能oPOM具有很低的摩擦系数和很好的几何稳定性，特别适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。o注塑模工艺条件:o干燥处理：如果材料储存在干燥环境中，通常不需要干燥处理。o熔
157、化温度：均聚物材料为190230；共聚物材料为190210。o模具温度：80105。为了减小成型后收缩率可选用高一些的模具温度。o注射压力：7001200baro注射速度：中等或偏高的注射速度。POM聚甲醛的典型应用范围oPOM用在那些对润滑性、耐磨损性、刚性和尺寸稳定性要求比较严格的滑动和滚动的机械部件上，性能尤为优越，因此主要用于工业机械、汽车、电子电气、管件和灌溉用品等方面。o近年我国POM市场增长迅速，2002年我国POM市场表观消费量为13.657万吨，1990-2002年POM市场表观消费量年均增长率为11.7。预计2005年我国POM市场表观消费量为16.8万吨，2000-200
158、5年POM市场表观消费量年均增长率将达到10.3。到2010年，我国POM市场表观消费量将增加到19.7万吨，20052010年pom市场表观消费量年均增长率将达到3.2。工程塑料聚酰胺聚酰胺o聚酰胺(PA，俗称尼龙)是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。聚酰胺主链上含有许多重复的酰胺基，用作塑料时称尼龙，用作合成纤维时称为锦纶，聚酰胺可由二元胺和二元酸制取，也可以用-氨基酸或环内酰胺来合成。根据二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子数的不同，可制得多种不同的聚酰胺，目前聚酰胺
159、品种多达几十种，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的应用最广泛。o聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的链节结构分别为NH(CH2)5CO、NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO和NH(CH2)6NHCO(CH2)8CO。聚酰胺-6和聚酰胺-66主要用于纺制合成纤维，称为锦纶-6和锦纶-66。尼龙-610则是一种力学性能优良的热塑性工程塑料。锦纶长丝锦纶DTY系列产品oPA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。PA的品种繁多，有PA6、P
160、A66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PA1010等，以及近几年开发的半芳香族尼龙PA6T和特种尼龙等很多新品种。尼龙-6塑料制品可采用金属钠、氢氧化钠等为主催化剂，N-乙酰基己内酰胺为助催化剂，使-己内酰胺直接在模型中通过负离子开环聚合而制得，称为浇注尼龙。用这种方法便于制造大型塑料制件。o尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的尼龙分子量一般为1.5-3万尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，磨擦系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性
161、和电性能，纤维增强可降低树脂吸水率，使其能在高温、高湿下工作。尼龙与玻璃纤维亲合性十分良好。PA6切片o聚酰胺主要用于合成纤维，其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中稍加入一些聚酰胺纤维，可大大提高其耐磨性；当拉伸至3-6%时，弹性回复率可达100%；能经受上万次折挠而不断裂。聚酰胺纤维的强度比棉花高1-2倍、比羊毛高4-5倍，是粘胶纤维的3倍。但聚酰胺纤维的耐热性和耐光性较差，保持性也不佳，做成的衣服不如涤纶挺括。另外，用于衣着的锦纶-66和锦纶-6都存在吸湿性和染色性差的缺点，为此开发了聚酰胺纤维的新品种锦纶-3和锦纶-4的新型聚酰胺纤维
162、，具有质轻、防皱性优良、透气性好以及良好的耐久性、染色性和热定型等特点，因此被认为是很有发展前途的。o由于聚酰胺具有无毒、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性，因此广泛应用于代替铜等金属在机械、化工、仪表、汽车等工业中制造轴承、齿轮、泵叶及其他零件。聚酰胺熔融纺成丝后有很高的强度，主要做合成纤维并可作为医用缝线。o锦纶在民用上可以混纺或纯纺成各种医疗及针织品。锦纶长丝多用于针织及丝绸工业，如织单丝袜、弹力丝袜等各种耐磨解释的锦纶袜，锦纶纱巾，蚊帐，锦纶花边，弹力锦纶外衣，各种锦纶绸或交织的丝绸品。锦纶短纤维大都用来与羊毛或其它化学纤维的毛型产品混纺，制成各种耐磨经穿的衣料。o在工业上锦
163、纶大量用来制造帘子线、工业用布、缆绳、传送带、帐篷、渔网等。在国防上主要用作降落伞及其他军用织物。o聚碳酸酯（Polycarbonate）常用缩写PCo一种无色透明的无定性热塑性材料。其名称来源于其内部的CO3基团。o化学名：2,2-双（4-羟基苯基）丙烷聚碳酸酯工程塑料聚碳酸酯聚碳酸酯o聚碳酸酯耐弱酸，耐中性油。o聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。o密度：1.201.22g/cm线膨胀率：3.810cm/cmC热变形温度：135Co聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，阻燃BI级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，不需要添
164、加剂就具有UL94V-0级阻燃性能。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大，聚碳酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。o不耐强酸，不耐强碱,改性可以耐酸耐碱o聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。物理化学性质o聚碳酸酯是日常常见的一种材料。由于其无色透明和优异的抗冲击性，日常常见的应用有光碟，眼镜片，水瓶，防弹玻璃，护目镜、银行防子弹之玻璃、车头灯等等、动物笼子宠物笼子。o聚碳酸酯PC也是笔记本电脑外壳采用的材料的一种，它的原料是石油，经聚酯切片工厂加工后就成了聚酯切片颗粒物
165、，再经塑料厂加工就成了成品，从实用的角度，其散热性能也比ABS塑料较好，热量分散比较均匀。o运用这种材料比较显著的就是FUJITSU了，在很多型号中都是用这种材料，而且是全外壳都采用这种材料。不管从表面还是从触摸的感觉上，材料感觉都像是金属。如果笔记本电脑内没有标识的话，单从外表面看不仔细去观察，可能会以为是合金物。生产与应用oPC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压
166、等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：1824，压缩比1:2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（加工性）和制品易应力开裂等缺陷，PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。具体有PC/ABS合金，PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等，利有两种材料性能优点，并降低成本，如PC/ABS合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性，ABS则能改进可成型性，表观质量，降低密
167、度。加工方法工程塑料聚对苯二甲酸丁二醇酯o聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutyleceterephthalate（简称PBT），PBT为乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯。具有高耐热性、韧性、耐疲劳性，自润滑、低摩擦系数，耐候性、吸水率低，仅为0.1%，在潮湿环境中仍保持各种物性（包括电性能），电绝缘性，但体积电阻、介电损耗大。耐热水、碱类、酸类、油类、但易受卤化烃侵蚀，耐水解性差，低温下可迅速结晶，成型性良好。缺点是缺口冲击强度低，成型收缩率大。故大部分采用玻璃纤维增强或无机填充改性，其拉伸强度、弯曲强度可提高一倍以上，热变形温度也大幅提高。可以在140下长期工作，玻纤增强后制品
168、纵、横向收缩率不一致，易使制品发生翘曲。oPBT结晶速度快，最适宜加工方法为注塑，其他方法还有挤出、吹塑、涂覆和各种二次加工成型，成型前需预干燥，水分含量要降至0.02%。oPBT（增强、改性PBT）主要用于汽车、电子电器、工业机械和聚合物合金、共混工业。如作为汽车中的分配器、车体部件、点火器线圈骨架、绝缘盖、排气系统零部件、摩托车点火器、电子电器工业中如电视机的偏转线圈，显像管和电位器支架，伴音输出变压器骨架，适配器骨架，开关接插件、电风扇、电冰箱、洗衣机电机端盖、轴套。o运输机械零件，缝纫机和纺织机械零件、钟表外壳、镜筒、电熨斗罩、水银灯罩、烘烤炉部件、电动工具零件、屏蔽套等。工程塑料聚苯
169、醚聚苯醚 o2，6-二甲基苯酚的聚合物。又称聚苯撑氧。英文缩写PPO。结构为玻璃化温度约210，熔融温度257，密度0.961.06克厘米3。实用聚苯醚的分子量为25万，结晶度约50。最突出优点是高度耐水和耐蒸汽性。在132的高压蒸汽容器内处理200次，抗拉和抗冲击强度没有显著变化，此外它还具有尺寸稳定性好、蠕变小、高绝缘性等特点，长期使用温度为127120，无负荷间断工作可达200，与一般热固性塑料水平相当。o聚苯醚由2，6-二甲基苯酚在铜盐(如氯化亚铜)和胺的粘合催化剂作用下，在空气或纯氧中进行氧化偶合聚合而成。o聚苯醚易于加工成型，挤出、注射和模压均可。用于制造医疗器械代替不锈钢，能承受
170、蒸汽消毒，也用于机械和电子零部件、绝缘材料等。聚苯醚与聚苯乙烯共混改性物在美国商品名Noryl，并可加2030玻璃纤维、碳纤维等增强，是一种性能优良的工程塑料和绝缘材料。oPPO无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性。在很宽温度、频率范围内电性能好，不水解、成型收缩率小，难燃有自熄性，耐无机酸、碱、耐芳香烃、卤代烃、油类等性能差，易溶胀或应力开裂，主要缺点是熔融流动性差，加工成型困难，实际应用大部分为MPPO（PPO共混物或合金），如用PS改性PPO，可大大改善加工性能，改进耐应力开裂性和冲击性能，降低成本，只是耐热性和光泽略有
171、降低。改性聚合物有PS（ 包 括HIPS） 、PA、PTFE、PBT、PPS和各种弹性体，聚硅氧烷，PS改性PPO历史长，产品量大，MPPO是用量最大的通用工程塑料合金品种。o比较大的MPPO品种有PPO/PS、PPO/PA/弹性体和PPO/PBT/弹性体合金。PPO和MPPO可以采用注塑、挤出、吹塑、模压、发泡和电镀、真空镀膜、印刷机加工等各种加工方法，因熔体粘度大，加工温度较高。PPO和MPPO主要用于电子电器、汽车、家用电器、办公室设备和工业机械等方面，利用MPPO耐热性、耐冲击性、尺寸稳定性、耐擦伤、耐剥落、可涂性和电气性能，用于做汽车仪表板、散热器格子、扬声器格栅、控制台、保险盒、继电器箱、连接器、轮罩；电子电器工业上广泛用于制造连接器、线圈绕线轴、开关继电器、调谐设备、大型电子显示器、可变电容器、蓄电池配件、话筒等零部件。o家用电器上用于电视机、摄影机、录像带、录音机、空调机、加温器、电饭煲等零部件。可作复印机、计算机系统，打印机、传真机等外装件和组件。另外可做照相机、计时器、水泵、鼓风机的外壳和零部件、无声齿轮、管道、阀体、外科手术器具、消毒器等医疗器具零部件。大型吹塑成型可做汽车大型部件如阻流板、保险杠、低发泡成型适宜制作高刚性、尺寸稳定性、优良吸音性、内部结构复杂的大型制品，如各种机器外壳、底座、内部支架，设计自由度大，制品轻量化。
