高分子材料概述

1、2021/3/91 高分子材料概述2021/3/92主要內(nèi)容 第一節(jié) 材料和高分子材料1 第二節(jié) 高分子材料分類2 第三節(jié) 高分子材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)3 第四節(jié) 高分子材料的性能452 第五節(jié) 高分子材料的研究方法2021/3/93第一節(jié) 材料和高分子材料v 材料、能源和信息材料、能源和信息作為科學(xué)技術(shù)的三大支柱促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。作為科學(xué)技術(shù)的三大支柱促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。v 材料是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水材料是工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，是一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和人民生活水平的重要平和人民生活水平的重要 標(biāo)志，也是一個(gè)時(shí)代的重要標(biāo)志。標(biāo)志，也是一個(gè)時(shí)代的重要標(biāo)志。人類社

2、會(huì)發(fā)展史回顧人類社會(huì)發(fā)展史回顧石器時(shí)代石器時(shí)代青銅器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代非金屬材料非金屬材料時(shí)代時(shí)代復(fù)合材料和功復(fù)合材料和功能材料時(shí)代能材料時(shí)代v人類社會(huì)的發(fā)展史就是一部材料的發(fā)展史。人類社會(huì)的發(fā)展史就是一部材料的發(fā)展史。2021/3/94第一節(jié) 材料和高分子材料金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料2021/3/95第一節(jié) 材料和高分子材料 金屬材料金屬材料長(zhǎng)盛不衰長(zhǎng)盛不衰 從神秘的形狀記憶合金到未來(lái)能源材料之星儲(chǔ)氫合金從神秘的形狀記憶合金到未來(lái)能源材料之星儲(chǔ)氫合金 古老的陶瓷古老的陶瓷舊貌換新顏舊貌換新顏 從一個(gè)古老的材料王國(guó)到現(xiàn)代無(wú)機(jī)材料的再度輝煌。從一個(gè)古老的材料王國(guó)到現(xiàn)代無(wú)機(jī)

3、材料的再度輝煌。 威力無(wú)比的先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷到奇妙無(wú)窮的功能陶瓷。威力無(wú)比的先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷到奇妙無(wú)窮的功能陶瓷。 年輕的高分子材料年輕的高分子材料千姿百態(tài)千姿百態(tài) 20世紀(jì)新興的材料王國(guó)現(xiàn)代生活的高分子材料世紀(jì)新興的材料王國(guó)現(xiàn)代生活的高分子材料 功能高分子各顯神通功能高分子各顯神通 先進(jìn)的復(fù)合材料先進(jìn)的復(fù)合材料巧奪天工巧奪天工 新型功能材料新型功能材料人類文明進(jìn)步的階梯人類文明進(jìn)步的階梯 生物材料、信息材料、環(huán)境材料、納米材料、能源和智能材料生物材料、信息材料、環(huán)境材料、納米材料、能源和智能材料2021/3/96第一節(jié) 材料和高分子材料2021/3/97第一節(jié) 材料和高分子材料2021/3/98第一

4、節(jié) 材料和高分子材料2021/3/99第一節(jié) 材料和高分子材料2021/3/910第一節(jié) 材料和高分子材料高分子材料在高科技領(lǐng)域應(yīng)用廣泛高分子材料在高科技領(lǐng)域應(yīng)用廣泛2021/3/911第一節(jié) 材料和高分子材料v 高分子的概念始于20世紀(jì)20年代，但應(yīng)用更早。v 1839年，美國(guó)人Goodyear發(fā)明硫化橡膠。v 1868年，英國(guó)科學(xué)家Parks用硝化纖維素與樟腦混合制得賽璐珞。v 1893年，法國(guó)人De Chardonnet發(fā)明粘膠纖維。v 1907年，第一個(gè)合成高分子酚醛樹(shù)脂誕生。v 1920年，德國(guó)人Staudinger發(fā)表了“論聚合”的論文，提出了高分子的概念，并預(yù)測(cè)了聚氯乙烯和聚甲基

5、丙烯酸甲酯等聚合物的結(jié)構(gòu)。1953年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史2021/3/912橡橡樹(shù)樹(shù)之之淚淚2021/3/913第一節(jié) 材料和高分子材料v 1935年，Carothers發(fā)明尼龍66，1938年工業(yè)化。v 30年代，許多烯烴類加聚物被開(kāi)發(fā)出來(lái)，PVC, PMMA, PS, PVAc, LDPE。 v 40年代，二次大戰(zhàn)促進(jìn)了高分子材料的發(fā)展，一大批重要的橡膠和塑料被合成出來(lái)。丁苯橡膠, 丁腈橡膠, 丁基橡膠, 有機(jī)氟材料, 滌綸樹(shù)脂, ABS。 ABS樹(shù)脂（丙烯腈樹(shù)脂（丙烯腈-苯乙烯苯乙烯-丁二烯共聚物，丁二烯共聚物，ABS是是Acrylonitrile But

6、adiene Styrene的首字母縮寫）是一種強(qiáng)度的首字母縮寫）是一種強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。高、韌性好、易于加工成型的熱塑型高分子材料。高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史2021/3/914第一節(jié) 材料和高分子材料v 50年代，Ziegler和Natta發(fā)明配位聚合催化劑，制得高密 度PE和有規(guī)PP，低級(jí)烯烴得到利用。1963年， Ziegler和 Natta分享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。v 1956年，美國(guó)人Szwarc發(fā)明活性陰離子聚合，開(kāi)創(chuàng)了高 分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的先河。v 50年后期至60年代，大量高分子工程材料問(wèn)世。聚甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965

7、），聚苯醚（1964），聚酰亞胺（1962）。高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史2021/3/915第一節(jié) 材料和高分子材料v 60年代以后，特種高分子和功能高分子得到發(fā)展。 v 特種高分子：高模量高強(qiáng)度、耐高低溫、耐輻射、高頻絕緣、半導(dǎo)體等。v 功能高分子：分離材料（離子交換樹(shù)脂、分離膜等）、導(dǎo)電高分子、感光高分子、高分子催化劑、高吸水性樹(shù)脂、醫(yī)用高分子、藥用高分子、高分子液晶等。 v 80年代后，新結(jié)構(gòu)的聚合物有：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚物、星狀聚合物、樹(shù)枝狀聚合物、超支化聚合物、含富勒烯(C60)聚合物等等。高分子材料發(fā)展簡(jiǎn)史 為表彰在導(dǎo)電高分子的發(fā)展方面所作的貢獻(xiàn)，為表彰在導(dǎo)電高分子的發(fā)展方面所作

8、的貢獻(xiàn)， 2000年，日本科學(xué)家年，日本科學(xué)家白川英樹(shù)（白川英樹(shù)（H.Shirakawa）、美國(guó)科學(xué)家黑格（）、美國(guó)科學(xué)家黑格（A.J.Heeger）和麥克迪）和麥克迪爾米德（爾米德（A.G. MacDiarmid）分享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。）分享諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。DSM Innovation Center 16Slide based on2021/3/9171881年年3月月23日生于德國(guó)萊因蘭日生于德國(guó)萊因蘭法耳次法耳次州的沃爾姆斯；州的沃爾姆斯；1907年畢業(yè)于施特拉斯堡大學(xué)，獲博士學(xué)年畢業(yè)于施特拉斯堡大學(xué)，獲博士學(xué)位。位。同年聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)副教授。同年聘為卡爾斯魯厄工業(yè)大學(xué)副教授。1912

9、1912年于蘇黎世工業(yè)大學(xué)任為化學(xué)教授。年于蘇黎世工業(yè)大學(xué)任為化學(xué)教授。 1920年，發(fā)表年，發(fā)表“論聚合反應(yīng)論聚合反應(yīng)”的論文，提的論文，提出高分子的概念；出高分子的概念； 1932年，出版劃時(shí)代的巨著年，出版劃時(shí)代的巨著高分子有高分子有機(jī)化合物機(jī)化合物 1953年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)；年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)； 1965年年9月月8日在弗賴堡逝世，終年日在弗賴堡逝世，終年84歲。歲。第一節(jié) 材料和高分子材料施陶丁格爾小傳施陶丁格爾小傳 (Hermann Staudinger) (18811965)2021/3/918Karl Ziegler (1903-1979)Giulio Natta (1898-1

10、973)K.Ziegler （德國(guó)）（德國(guó)）, G.Natta （意大利）（意大利） （1963年諾貝爾獎(jiǎng)得主）年諾貝爾獎(jiǎng)得主）第一節(jié) 材料和高分子材料 50年代，年代，Ziegler和和Natta發(fā)明發(fā)明配位聚合配位聚合催化劑催化劑，制得，制得高密度高密度PE和有和有規(guī)規(guī)PP，低級(jí)烯，低級(jí)烯烴得到利用。烴得到利用。2021/3/919 Ziegler和和Natta創(chuàng)造了聚烯烴塑料的新紀(jì)元?jiǎng)?chuàng)造了聚烯烴塑料的新紀(jì)元2021/3/920第一節(jié) 材料和高分子材料 P.J.Paul John Flory (19101985)美國(guó)高分子科美國(guó)高分子科學(xué)家。學(xué)家。1934年在俄亥俄州州年在俄亥俄州州立大學(xué)

11、獲物理化學(xué)博士學(xué)位，立大學(xué)獲物理化學(xué)博士學(xué)位，后任職于杜邦公司，進(jìn)行高分后任職于杜邦公司，進(jìn)行高分子基礎(chǔ)理論研究。子基礎(chǔ)理論研究。1948年在年在康奈爾大學(xué)任教授?？的螤柎髮W(xué)任教授。1957年年任梅隆科學(xué)研究所執(zhí)行所長(zhǎng)。任梅隆科學(xué)研究所執(zhí)行所長(zhǎng)。1961年任斯坦福大學(xué)化學(xué)系年任斯坦福大學(xué)化學(xué)系教授，教授，1975年退休。年退休。1953年年當(dāng)選為美國(guó)科學(xué)院院士。當(dāng)選為美國(guó)科學(xué)院院士。 弗洛里在弗洛里在高分子物理化學(xué)高分子物理化學(xué)方面的貢獻(xiàn)，幾乎遍及各個(gè)領(lǐng)方面的貢獻(xiàn)，幾乎遍及各個(gè)領(lǐng)域。他是實(shí)驗(yàn)家又是理論家，域。他是實(shí)驗(yàn)家又是理論家，是高分子科學(xué)理論的主要開(kāi)拓是高分子科學(xué)理論的主要開(kāi)拓者和奠基人之

12、一。者和奠基人之一。（1974年諾貝爾獎(jiǎng)）年諾貝爾獎(jiǎng)）for his fundamental achievements, both theoretical and experimental, in the physical chemistry of the macromolecules2021/3/921第一節(jié) 材料和高分子材料Hideki Shirakawa(1936 )Alan J. Heeger(1936 )Alan G. MacDiarmid(1927 )（2000年諾貝爾獎(jiǎng)得主）年諾貝爾獎(jiǎng)得主）H. Shirakawa白川英樹(shù)白川英樹(shù)(日本日本), Alan G. MacDiarmi

13、d (美國(guó)美國(guó)), Alan J. Heeger (美國(guó)美國(guó)) ：對(duì)導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展。對(duì)導(dǎo)電聚合物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展。2005 Nobel Chemistry Prize: Grubbs, Schrock, A France Scientist in IndustryContribution: MAO catalysts2021/3/922第一節(jié) 材料和高分子材料我國(guó)近代高分子科學(xué)的發(fā)展我國(guó)近代高分子科學(xué)的發(fā)展v 我國(guó)高分子研究起步于我國(guó)高分子研究起步于50年代初，年代初，唐敖慶唐敖慶于于1951年，發(fā)表年，發(fā)表 了首了首篇高分子科學(xué)論文。篇高分子科學(xué)論文。 v 長(zhǎng)春應(yīng)化所長(zhǎng)春應(yīng)化所1950年

14、開(kāi)始合成橡膠工作（年開(kāi)始合成橡膠工作（王佛松，沈之荃王佛松，沈之荃）；）；v 馮新德馮新德50年代在北京大學(xué)開(kāi)設(shè)高分子化學(xué)專業(yè)。年代在北京大學(xué)開(kāi)設(shè)高分子化學(xué)專業(yè)。v 何炳林何炳林50年代中期在南開(kāi)大學(xué)開(kāi)展了離子交換樹(shù)脂的研究。年代中期在南開(kāi)大學(xué)開(kāi)展了離子交換樹(shù)脂的研究。v 錢人元錢人元于于1952年在應(yīng)化所建立了高分子物理研究組，開(kāi)展了高年在應(yīng)化所建立了高分子物理研究組，開(kāi)展了高分子溶分子溶 液性質(zhì)研究。液性質(zhì)研究。v 錢保功錢保功50年代初在應(yīng)化所開(kāi)始了高聚物粘彈性和輻射化學(xué)的研年代初在應(yīng)化所開(kāi)始了高聚物粘彈性和輻射化學(xué)的研究。究。v 徐僖徐僖先生先生50年初成都工學(xué)院（四川大學(xué)）開(kāi)創(chuàng)了塑料

15、工程專業(yè)。年初成都工學(xué)院（四川大學(xué)）開(kāi)創(chuàng)了塑料工程專業(yè)。v 王葆仁王葆仁先生先生1952年上海有機(jī)所建立了年上海有機(jī)所建立了PMMA、PA6研究組研究組2021/3/923高分子高分子工程工程高分子高分子物理物理高分子高分子化學(xué)化學(xué)高分子科學(xué)高分子科學(xué)高分子高分子科學(xué)科學(xué)研究高分子化合物研究高分子化合物合成、改性，高分子及其聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)、性能，合成、改性，高分子及其聚集態(tài)的結(jié)構(gòu)、性能，聚合物的成型加工聚合物的成型加工等內(nèi)容的一門綜合性學(xué)科。包括高分子化學(xué)、高等內(nèi)容的一門綜合性學(xué)科。包括高分子化學(xué)、高分子物理、高分子工程幾個(gè)領(lǐng)域。分子物理、高分子工程幾個(gè)領(lǐng)域。2021/3/924高高 分分 子子

16、 化化 學(xué)學(xué) 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)物理化學(xué)物理化學(xué)聚合反應(yīng)工程聚合反應(yīng)工程聚合物成型加工聚合物成型加工材料力學(xué)材料力學(xué)流體力學(xué)流體力學(xué).無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)分析化學(xué)分析化學(xué)物物 理理高分子科學(xué)高分子科學(xué)高分子工程高分子工程高分子科學(xué)及相關(guān)學(xué)科高分子科學(xué)及相關(guān)學(xué)科高高 分分 子子 物物 理理高分子化學(xué)、高分子物理和高分子工藝學(xué)高分子化學(xué)、高分子物理和高分子工藝學(xué)構(gòu)成了一個(gè)完整構(gòu)成了一個(gè)完整的體系，基本理論已經(jīng)形成，研究方法已經(jīng)建立，成為高的體系，基本理論已經(jīng)形成，研究方法已經(jīng)建立，成為高分子材料的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的基石。分子材料的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的基石。2021/3/925第一節(jié) 材料和高分子材料高分子

17、材料的應(yīng)用高分子材料的應(yīng)用 高分子材料遍及各行各業(yè)，各個(gè)領(lǐng)域：包裝、農(nóng)林牧高分子材料遍及各行各業(yè)，各個(gè)領(lǐng)域：包裝、農(nóng)林牧漁、建筑、電子電氣，交通運(yùn)輸、家庭日用、機(jī)械、化工、漁、建筑、電子電氣，交通運(yùn)輸、家庭日用、機(jī)械、化工、紡織、醫(yī)療衛(wèi)生、玩具、文教辦公、家具等等。紡織、醫(yī)療衛(wèi)生、玩具、文教辦公、家具等等。2021/3/926v 農(nóng)用塑料：農(nóng)用塑料：薄膜薄膜 灌溉用管。灌溉用管。v 建筑工業(yè)：建筑工業(yè)：給排水管給排水管PVC、HDPE 塑料門窗塑料門窗 涂料油漆涂料油漆 復(fù)合地板、家具人造木材、地板復(fù)合地板、家具人造木材、地板 PVC天花板。天花板。v 包裝工業(yè)：包裝工業(yè)：塑料薄膜：塑料薄膜：

18、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。v 汽車工業(yè)：塑料件、儀表盤、保險(xiǎn)機(jī)、油箱內(nèi)飾件、坐墊汽車工業(yè)：塑料件、儀表盤、保險(xiǎn)機(jī)、油箱內(nèi)飾件、坐墊等。等。v 軍工工業(yè)：飛機(jī)和火箭固體燃料（低聚物）、復(fù)合纖維等。軍工工業(yè)：飛機(jī)和火箭固體燃料（低聚物）、復(fù)合纖維等。高分子材料的應(yīng)用高分子材料的應(yīng)用2021/3/927第一節(jié) 材料和高分子材料v 電氣工業(yè)電氣工業(yè) ：絕緣材料（導(dǎo)熱性、電阻率）等、導(dǎo)電高分子；：絕緣材料（導(dǎo)熱性、電阻率）等、導(dǎo)電高分子； 電子：通訊光纖、電纜、電線、光盤、手機(jī)、電話；電子：通訊光纖、電纜、電線、

19、光盤、手機(jī)、電話； 家用電器：外殼、內(nèi)膽（電視、電腦、空調(diào)）等。家用電器：外殼、內(nèi)膽（電視、電腦、空調(diào)）等。v 醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用：醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用： 人工心臟、人工臟器、人工腎（人工心臟、人工臟器、人工腎（PU）、人工肌肉、輸）、人工肌肉、輸液管、人工肌肉、輸液管、血袋、注射器、可溶縫合線等。液管、人工肌肉、輸液管、血袋、注射器、可溶縫合線等。 v 防腐工程：耐腐蝕性，防腐結(jié)構(gòu)材料。如水管閥門（防腐工程：耐腐蝕性，防腐結(jié)構(gòu)材料。如水管閥門（PTFE）：）： 230260長(zhǎng)期工作，適合溫度高腐蝕嚴(yán)重的產(chǎn)品。長(zhǎng)期工作，適合溫度高腐蝕嚴(yán)重的產(chǎn)品。 v 功能高分子：離子交換樹(shù)脂、高分子分離膜、高吸水性

20、樹(shù)脂、光刻膠、感光功能高分子：離子交換樹(shù)脂、高分子分離膜、高吸水性樹(shù)脂、光刻膠、感光樹(shù)脂、醫(yī)用高分子、液晶高分子、高導(dǎo)電高分子、電致發(fā)光高分子等。樹(shù)脂、醫(yī)用高分子、液晶高分子、高導(dǎo)電高分子、電致發(fā)光高分子等。 高分子材料的應(yīng)用高分子材料的應(yīng)用2021/3/928第二節(jié) 高分子材料的分類天然高分子材料天然高分子材料改性的天然高分子材料改性的天然高分子材料合成高分子材料合成高分子材料改性合成高分子材料改性合成高分子材料 為了獲得具有各種實(shí)用性能或改善其成型加工性能，除基本組分聚合為了獲得具有各種實(shí)用性能或改善其成型加工性能，除基本組分聚合物之外，還要添加各種添加劑，因此嚴(yán)格地說(shuō)，高分子化合物與高分

21、子材物之外，還要添加各種添加劑，因此嚴(yán)格地說(shuō)，高分子化合物與高分子材料的涵義是不同的。料的涵義是不同的。2021/3/929第二節(jié) 高分子材料的分類碳鏈聚合物碳鏈聚合物： 指高分子化合物的的主鏈指高分子化合物的的主鏈完全由碳原子組成，絕大部分聚烯烴及其衍生物完全由碳原子組成，絕大部分聚烯烴及其衍生物都屬于此類。都屬于此類。雜鏈聚合物雜鏈聚合物：雜鏈聚合物是指大分子主鏈雜鏈聚合物是指大分子主鏈中除了碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。常中除了碳原子外，還有氧、氮、硫等雜原子。常見(jiàn)的雜環(huán)聚合物有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、見(jiàn)的雜環(huán)聚合物有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚硫橡膠、聚砜等。聚硫橡膠、聚砜等。元

22、素有機(jī)聚合物元素有機(jī)聚合物：指大分子主鏈中沒(méi)有指大分子主鏈中沒(méi)有碳原子，主要由硅、硼、鋁、氧、硫、磷等原子碳原子，主要由硅、硼、鋁、氧、硫、磷等原子組成。典型的例子是有機(jī)硅橡膠。組成。典型的例子是有機(jī)硅橡膠。 材料的組成及各成分之間的配比從根本上保證了制品的性能，作為主要成分的高分子化合物對(duì)制品的性能起主宰作用。2021/3/930第二節(jié) 高分子材料的分類*CH2CH2*n*CH2CH*nCOOH聚乙烯聚丙烯酸*CH2CH*nCH3*CH2CH*nCOOCH3*CH2CH*nCl*CH2CH*nOCOCH3*CH2HC*n*CH2CH*nOH聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚氯乙烯聚醋酸乙烯酯聚苯乙烯聚

23、乙烯醇重要的碳鏈化合物重要的碳鏈化合物2021/3/931第二節(jié) 高分子材料的分類nOHCH2CH2OOCHOOC 聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（滌綸樹(shù)脂）HOOCCO(CH2)6NH2n(CH2)4NH聚己二酰己二胺（尼龍66）HN(CH2)6nOCH2N (CH2)6COOH聚氨基己酸酯（尼龍6）聚氨酯OHOCNCOn(CH2)6NHO(CH2)4HOCOO OHnCCH3CH3O聚碳酸酯重要的雜鏈化合物重要的雜鏈化合物2021/3/932第二節(jié) 高分子材料的分類 S Si iO O n nC CH H3 3C CH H3 3典型的元素有機(jī)聚合物典型的元素有機(jī)聚合物有機(jī)硅有機(jī)硅-聚甲基硅氧烷聚甲基硅

24、氧烷2021/3/933第二節(jié) 高分子材料的分類三 按用途分涂料粘合劑復(fù)合材料纖維塑料橡膠123456 實(shí)際上，按用途分才是真實(shí)際上，按用途分才是真正把高分子材料從材料的角度正把高分子材料從材料的角度進(jìn)行分類的一種方法。進(jìn)行分類的一種方法。2021/3/934第二節(jié) 高分子材料的分類功能高分子材料功能高分子材料高分子信息轉(zhuǎn)換材料高分子透明材料高分子模擬酶醫(yī)用、藥用高分子材料高分子記憶材料生物降解高分子材料 功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存、生物性能等等特殊功能。已

25、實(shí)還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、傳遞和儲(chǔ)存、生物性能等等特殊功能。已實(shí)用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料。子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料。按用途分又分為功能高分子材料功能高分子材料普通高分子材料普通高分子材料2021/3/935第二節(jié) 高分子材料的分類四 按受熱后形態(tài)變化分類 熱塑性高分子在受熱熱塑性高分子在受熱后會(huì)從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變后會(huì)從固體狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變理為流動(dòng)狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變理論上可重復(fù)無(wú)窮多次?；蛘撋峡芍?/p>

26、復(fù)無(wú)窮多次。或者說(shuō)，熱塑性高分子是可者說(shuō)，熱塑性高分子是可以再生的。聚乙烯、聚丙以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和滌綸樹(shù)脂等均為熱塑性和滌綸樹(shù)脂等均為熱塑性高分子。高分子。熱塑性高分子： 熱固性高分子在受熱后先熱固性高分子在受熱后先轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步加熱轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)，進(jìn)一步加熱則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變則轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。這種轉(zhuǎn)變是不可逆的。換言之，熱固性是不可逆的。換言之，熱固性高分子是不可再生的。高分子是不可再生的。 能通過(guò)能通過(guò)加入固化劑使流體狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣碳尤牍袒瘎┦沽黧w狀轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀的高分子，也稱為熱固性體狀的高分子，也稱為熱固性高分子。典型的熱固性

27、高分子高分子。典型的熱固性高分子如：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨如：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚氨酯基樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚氨酯、硫化橡膠等。、硫化橡膠等。熱固性高分子：熱固性高分子：2021/3/936第三節(jié) 高分子材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)1234通用塑料：工程塑料：熱塑性塑料： 指產(chǎn)量大、價(jià)格便宜、力學(xué)性能一般、主要作為非結(jié)構(gòu)材料使用的一類塑料。 指可以作為結(jié)構(gòu)材料使用，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性能、耐磨性能和良好的尺寸穩(wěn)定性的一類塑料。 指在特定的溫度范圍內(nèi)，具有可反復(fù)加熱軟化、冷卻硬化特性的塑料品種。熱固性塑料：指在特定的溫度下加熱或通過(guò)固化劑可發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，變成既不熔融，也不溶解

28、的塑料制品的塑料品種。2021/3/937第三節(jié) 高分子材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)5用化學(xué)合成方法生用化學(xué)合成方法生產(chǎn)出的一種與天然產(chǎn)出的一種與天然樹(shù)脂類似的高分子樹(shù)脂類似的高分子化合物，是一種新化合物，是一種新型的合成材料、如型的合成材料、如果一合成樹(shù)脂為基果一合成樹(shù)脂為基料，加上各種助劑，料，加上各種助劑，記過(guò)加工，即可制記過(guò)加工，即可制成具有一定特性的成具有一定特性的可塑材料，通常稱可塑材料，通常稱為為“塑料塑料”。6有合成的高分子有合成的高分子化合物制成的纖化合物制成的纖維。如聚酯纖維維。如聚酯纖維（滌綸）、聚酰（滌綸）、聚酰胺纖維（棉綸）、胺纖維（棉綸）、聚丙烯晴纖維聚丙烯晴纖維（晴綸）（

29、晴綸）.7 以天然高聚物為原以天然高聚物為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理與料，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理與機(jī)械加工制成的纖維。機(jī)械加工制成的纖維。其中以含有纖維素的其中以含有纖維素的物質(zhì)如棉短絨、木材物質(zhì)如棉短絨、木材為原料的，稱為纖維為原料的，稱為纖維素纖維；以蛋白質(zhì)為素纖維；以蛋白質(zhì)為預(yù)料的，稱為蛋白質(zhì)預(yù)料的，稱為蛋白質(zhì)纖維。纖維。8 在一定溫度下，在一定溫度下，熔融狀態(tài)的高聚物熔融狀態(tài)的高聚物在一定負(fù)荷下，在一定負(fù)荷下，10min內(nèi)從規(guī)定內(nèi)從規(guī)定直徑和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)直徑和長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)毛細(xì)管中流出的質(zhì)毛細(xì)管中流出的質(zhì)量，也稱熔體指數(shù)。量，也稱熔體指數(shù)。合成樹(shù)脂合成纖維人造纖維熔體流動(dòng)速率2021/3/938第三節(jié) 高分子

30、材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)生膠再生膠硫化塑化9101112 天然的或合成的高分子化合物經(jīng)過(guò)化學(xué)處理或加工制成濃縮膠乳或干膠，前者直接用于乳膠制品，后者即為橡膠制品中的生膠。 用過(guò)的硫化橡膠經(jīng)過(guò)化學(xué)、熱、機(jī)械加工處理后所制得的，具有一定的可塑性，可重新硫化的橡膠材料，再生膠可部分代替生膠使用。 膠料在一定條件下，橡膠大分子由線型機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)過(guò)程。 指塑料在加工設(shè)備內(nèi)經(jīng)過(guò)加熱達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)經(jīng)具有良好的可塑性。2021/3/939第三節(jié) 高分子材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)13141516微孔高分子材料：復(fù)合材料：門尼粘度： 指內(nèi)部具有大量微小氣孔的 一類高分子材料，以樹(shù)脂為基體的稱為泡沫塑料；以生膠或膠

31、乳為基體的稱為泡沫橡膠，俗稱為海綿橡膠。 由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)，用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ńM合起來(lái)，得到的具有復(fù)合效應(yīng)的多相固態(tài)材料。 指膠料在模腔內(nèi)對(duì)粘度計(jì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的剪切阻力。捻度： 指將拉細(xì)的纖維或幾根纖維相互抱合在一起，在特定的加捻機(jī)上進(jìn)行，這種工藝過(guò)程叫加捻。加捻的程度叫捻度，即纖維每米長(zhǎng)度上的捻回?cái)?shù)，捻形的方向有你S形和Z形之分。2021/3/940第三節(jié) 高分子材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)17 將高聚物加熱熔融制成熔體，并經(jīng)噴絲頭噴成細(xì)流，在空氣或水中冷卻而凝固成纖維的方法稱為熔融紡絲。18 將高聚物溶于溶劑中以制得粘稠的紡絲液，由噴絲頭噴成細(xì)流，通過(guò)凝固介質(zhì)使之凝固而形成

32、纖維，這種方法稱為溶液紡絲。19 它是溶液紡絲的一種，因?yàn)槟探橘|(zhì)為液體，故稱為濕法紡絲。從噴絲頭小孔中壓出的粘液細(xì)流，在液體中通過(guò)，這時(shí)細(xì)流中的成纖高聚物便凝固成細(xì)絲。20 也是溶液紡絲的一種，因?yàn)榻橘|(zhì)為干態(tài)的氣相介質(zhì)，稱為干法紡絲。粘液細(xì)流被引入通有熱空氣的通道中，溶劑快速揮發(fā)，而粘液細(xì)流脫去溶劑后很快變成細(xì)絲。熔融紡絲溶液紡絲濕法紡絲干法紡絲2021/3/941第三節(jié) 高分子材料的相關(guān)概念、術(shù)語(yǔ)21222324聚合物共混：界面：疲勞破壞： 指兩種或兩種以上聚合物經(jīng)混合制成宏觀均勻的材料過(guò)程，是聚合物改姓最為簡(jiǎn)便而且有效的方法。 指基體與增強(qiáng)劑或填料之間化學(xué)成分有顯著的變化，構(gòu)成彼此結(jié)合的

33、、能其負(fù)載傳遞作用的微小區(qū)域。 指材料在交變負(fù)載的作用下，獨(dú)漸形成裂縫，并不斷擴(kuò)大引起的低應(yīng)力破壞。、線密度： 表示纖維粗細(xì)的程度，1000m長(zhǎng)纖維質(zhì)量的克數(shù)作為線密度的單位，名稱”特克絲”，單位符號(hào)為tex。2021/3/942第四節(jié) 高分子材料的性能 高分子材料的力學(xué)性能一一 高分子材料的物理性能2 高分子材料的化學(xué)性能三三4 四四二二 高分子溶液 高分子材料應(yīng)用如此廣泛的一個(gè)很重要的原因，是高分子材料具有其它材料所不可比擬的性能。 2021/3/943第四節(jié) 高分子材料的性能一 高分子材料的力學(xué)性能1 基本指標(biāo)基本指標(biāo) 2 高彈性能高彈性能 3 粘彈性粘彈性 5 力學(xué)強(qiáng)度力學(xué)強(qiáng)度 4 力

34、學(xué)屈服力學(xué)屈服 6 摩擦與磨損摩擦與磨損 7 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 8 蠕變?nèi)渥? 應(yīng)力馳豫應(yīng)力馳豫應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變彈性模量彈性模量硬度硬度 強(qiáng)度強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度 沖擊強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度 動(dòng)態(tài)粘彈性動(dòng)態(tài)粘彈性靜態(tài)粘彈性靜態(tài)粘彈性 對(duì)大多數(shù)高分材料來(lái)說(shuō)，力學(xué)性能是最總有的性能指標(biāo)。聚合物的力學(xué)性能是有結(jié)構(gòu)特性所決定的。 2021/3/944第五節(jié) 高分子材料的研究方法高分子材料結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法高分子材料結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法 高分子材料的結(jié)構(gòu)是材料物理性能和力學(xué)性能的基礎(chǔ)，所以人們了解高分子材料的微觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)等不同層次的形態(tài)和聚集態(tài)是必不可少的。高分子鏈結(jié)構(gòu)的測(cè)定高分子鏈結(jié)構(gòu)的測(cè)定 高分子鏈的結(jié)構(gòu)測(cè)定包括分析鑒別聚合物、定量測(cè)定和定性分析聚合物的鏈結(jié)構(gòu)、研究高聚物的反應(yīng)、高聚物的