第九章高分子材料

1、第九章 高分子材料第一節(jié) 高分子材料的基本知識一、主要概念一、主要概念高分子化合物高分子化合物 以分子量特別大的化合物為主要組分的材料， 高分子化合物的分子量一般大于5000以上， 具有一定的彈性和強(qiáng)度。低分子化合物低分子化合物 平均分子量在500以下的化合物稱為低分子化合物， 低分子化合物的彈性和強(qiáng)度很小。高分子化合物是由大量低分子化合物重復(fù)連接而成，高分子化合物是由大量低分子化合物重復(fù)連接而成，這些組成高分子化合物的低分子化合物稱為這些組成高分子化合物的低分子化合物稱為單體單體，高分子化合物也稱高分子化合物也稱高分子聚合物高分子聚合物，簡稱高聚物或聚，簡稱高聚物或聚合物。合物。第一節(jié) 高分

2、子材料的基本知識單體單體 高分子化合物雖然分子量很大，但它們的化學(xué)組成一般并不復(fù)雜，它們是由一種或幾種簡單的低分子化合物重復(fù)連接而成。這種能夠形成高分子化合物的低分子化合物稱為單體。聚合聚合： 單體變成高分子化合物的過程成為聚合，因此，高分子化合物又成為高分子聚合物，簡稱高聚物或聚合物。例如例如：聚乙烯就是由眾多的低分子化合物乙烯聚合而成的。即：CH2=CH2+CH2=CH2+ CH2CH2CH2CH2簡寫為： n（CH2=CH2） CH2CH2n例如例如：由氯乙烯聚合而成的聚氯乙烯，其反應(yīng)式為： n(CH2=CH) CH2CH n Cl Cl鏈節(jié)與聚合度鏈節(jié)與聚合度鏈節(jié)鏈節(jié)： 組成大分子鏈的

3、重復(fù)結(jié)構(gòu)單體稱為鏈節(jié)鏈節(jié)。鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)和成分代表高分子化合物的結(jié)構(gòu)和成分。如果高分子化合物只由一種單體組成，那么單體的結(jié)構(gòu)即為鏈節(jié)的結(jié)構(gòu)，也是整個高分子化合物的機(jī)構(gòu)，例如： CH2CH2幾種常見的高分子化合物的單體和鏈節(jié)高分子化合物單體（原料）鏈節(jié)（重復(fù)結(jié)構(gòu)單元）聚乙烯乙烯CH2=CH2CH2CH2聚四氟乙烯四氟乙烯CF2=CF2CF2CF2順丁橡膠丁二烯CH2=CHCH=CH2CH2CH=CHCH2氯丁橡膠氯丁二烯CH2=CHCH=CH2 ClCH2C=CHCH2 Cl聚丙烯腈（腈綸）丙烯腈CH2=CH CNCH2CH CN聚合度聚合度： 大分子鏈中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)稱為聚合度（即n）對于同一高分

4、子化合物，其不同分子所含的n通常是不等的。平均分子質(zhì)量平均分子質(zhì)量 高分子化合物的大分子是由大量的鏈節(jié)組成的，每一個大分子的分子質(zhì)量（M）為鏈節(jié)的分子量（m）與聚合度（n）的乘積，即M = m n但是，高分子化合物的各大分子鏈中所含的鏈節(jié)數(shù)目是不相等的，因此只能用平均分子量來表示高分子的分子量，即 Mm = fIMi/fi 這里， Mm 平均分子量， fi 具有分子量為Mi的分子的重量分?jǐn)?shù)第二節(jié) 高分子材料的基本結(jié)構(gòu)一、大分子的鏈接方式一、大分子的鏈接方式大分子鏈的各種形式 (a)線型；(b)支鏈；(c)交聯(lián)；(d)體型；(e)梯形；(f)星型；(g)梳型第二節(jié) 高分子材料的基本結(jié)構(gòu)二、大分子

5、的構(gòu)象二、大分子的構(gòu)象高分子鏈中CC但鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)對高分子鏈形狀的影響示意圖第三節(jié) 高分子的合成一、高分子的合成一、高分子的合成1 加聚反應(yīng)乙烯分子中的共價鍵 (a)自由電子表示法（圖中小黑點(diǎn)代表原子核外價電子）；(b)直線表示法第二節(jié) 高分子材料的基本結(jié)構(gòu)三、高分子的合成三、高分子的合成1 加聚反應(yīng)第二節(jié) 高分子材料的基本結(jié)構(gòu)三、高分子的合成三、高分子的合成2 縮聚反應(yīng)聚對苯二甲酸二酯（PET）的縮聚反應(yīng)，即一個CH3及一個OH基團(tuán)從單體中被取代，形成的副產(chǎn)品為甲醇第二節(jié) 高分子材料的基本結(jié)構(gòu)三、高分子的合成三、高分子的合成2 縮聚反應(yīng)聚對苯二甲酸二酯（PET）的縮聚反應(yīng)，即一個CH3及一個OH

6、基團(tuán)從單體中被取代，形成的副產(chǎn)品為甲醇第三節(jié) 高分子材料的物理狀態(tài)及性能一、高聚物的三態(tài)一、高聚物的三態(tài) 隨溫度和分子質(zhì)量的變化，高聚物三態(tài)之間可以相互發(fā)生轉(zhuǎn)變。玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)形變溫度第四節(jié)工程用高分子材料n 1。工程塑料：以高聚物（通稱樹脂）為基礎(chǔ)，加入適量添。工程塑料：以高聚物（通稱樹脂）為基礎(chǔ)，加入適量添 加劑（填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、固化劑等）組成的高加劑（填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、固化劑等）組成的高 分子分子 材料。材料。 熱塑性塑料熱塑性塑料：可溶可熔，熱軟冷硬，可重復(fù)成型的塑料。：可溶可熔，熱軟冷硬，可重復(fù)成型的塑料。 聚酰胺（聚酰胺（PA）:俗稱俗稱尼龍尼龍，比抗拉強(qiáng)度高于金

7、屬材料，比抗拉強(qiáng)度高于金屬材料， 韌性好，耐磨性及自潤滑性好，耐水，耐油。用于軸韌性好，耐磨性及自潤滑性好，耐水，耐油。用于軸 承、齒輪、輥軸、滑輪、蝸輪、葉片等。承、齒輪、輥軸、滑輪、蝸輪、葉片等。 聚甲醛聚甲醛（POM）：）：具有較高的剛度、硬度，抗沖擊、具有較高的剛度、硬度，抗沖擊、 抗疲勞、減摩性好。用于軸承、齒輪、輥軸、凸輪等?？蛊?、減摩性好。用于軸承、齒輪、輥軸、凸輪等。 ABS塑料塑料：堅(jiān)韌，硬度和剛度大。用于軸承、齒輪、：堅(jiān)韌，硬度和剛度大。用于軸承、齒輪、 電器零件、各種外殼、容器等。電器零件、各種外殼、容器等。 聚甲基丙烯酸甲脂（聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）：）：俗稱俗稱

8、有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃，透光，透光 率高，密度小，有較高強(qiáng)度和韌性。用于飛機(jī)艙蓋、率高，密度小，有較高強(qiáng)度和韌性。用于飛機(jī)艙蓋、 窗玻璃、儀表罩、光學(xué)鏡片等。窗玻璃、儀表罩、光學(xué)鏡片等。n 熱固性塑料熱固性塑料：不溶不熔，加熱不軟化：不溶不熔，加熱不軟化，不能重復(fù)使用的塑料。不能重復(fù)使用的塑料。 酚醛樹脂（酚醛樹脂（PF）:俗稱俗稱電木電木，具有良好的電絕緣性、耐熱，具有良好的電絕緣性、耐熱 性、耐蝕性。主要用于各種電器制品。性、耐蝕性。主要用于各種電器制品。 環(huán)氧塑料（環(huán)氧塑料（EP）:由由環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂加固化劑而成，有較高強(qiáng)度、韌性加固化劑而成，有較高強(qiáng)度、韌性及有優(yōu)良電絕緣性，及有優(yōu)良電絕緣性， 耐蝕性，主要用于電器制品及配制復(fù)合材料。耐蝕性，主要用于電器制品及配制復(fù)合材料。2。橡膠橡膠：室溫下仍保持高彈性的高分子材料，可分為天然橡膠：室溫下仍保持高彈性的高分子材料，可分為天然橡膠 和合成橡膠。和合成橡膠。 天然橡膠：用橡膠樹上流出的乳膠加工而成，具有優(yōu)良的彈天然橡膠：用橡膠樹上流出的乳膠加工而成，具有優(yōu)良的彈 性、較高的強(qiáng)度，良好的氣密性、電絕緣性、絕熱性、耐寒性、較高的強(qiáng)度，