山大考研復(fù)試知識點之高分子材料

1、高分子材料五大高分子材料：塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑。三大透明材料：PS、PC、PMMA四大耐磨材料：PTFE、UHMWPE、POM、PA三大阻隔樹脂：PA、EVOH、PVDC1、 塑料 熱塑性塑料：受熱時熔融，可進(jìn)行各種成型加工，冷卻時硬化。再受熱，又可熔融、加工，即具有多次重復(fù)加工性。 熱固性塑料：受熱熔化成型的同時發(fā)生固化反應(yīng)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再受熱不熔融，在溶劑中也不溶解，當(dāng)溫度超過分解溫度時將被分解破壞，即不具備重復(fù)加工性。 通用塑料：產(chǎn)量大，用途廣，價格低，但是性能一般，主要用于非結(jié)構(gòu)材料。 工程塑料：具有較高的力學(xué)性能，能夠經(jīng)受較寬的溫度變化范圍和較苛刻的環(huán)境條件，并且在此

2、條件下能夠長時間使用，且可作為結(jié)構(gòu)材料。2、 橡膠 橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈柔性好，在外力的作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。它的特點是在很寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)異的彈性，所以又稱彈性體。 橡膠的成型基本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序。它的使用溫度范圍在玻璃化溫度和粘流溫度之間。3、 纖維 纖維是指長度比直徑大很多倍并且有一定柔韌性的纖細(xì)物質(zhì)。4、 涂料 涂料是多組分體系，主要有三種組分：成膜物、顏料和溶劑。5、 黏合劑 黏合劑也稱膠黏劑，是一種把各種材料緊密地結(jié)合在一起的物質(zhì)。一般來講，相對分子質(zhì)量不大的高分子都可作為黏合劑。 黏合劑一般是多

3、組分體系。除了主要成分以外，常用的輔料有固化劑、促進(jìn)劑、硫化劑、增塑劑、填料、溶劑等。6、 高分子材料的成型加工 最主要及最常用的加工方法是擠出成型、注射成型、吹塑成型、壓制成型。通用塑料常用的通用熱塑性塑料有PE、PP、PVC、PS常用的通用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂及氨基樹脂等。1、 聚乙烯（PE）1、聚乙烯的性能：（1） 力學(xué)性能。聚乙烯的力學(xué)性能一般，其屬于一種典型的軟而韌的聚合物材料。聚乙烯拉伸強(qiáng)度較低，表面硬度也不高，抗蠕變性差，只有抗沖擊性能比較好。原因：聚乙烯分子鏈?zhǔn)侨嵝枣?，且無極性基團(tuán)存在，分子鏈間吸引力較小，但是由于聚乙烯是結(jié)晶度比較高的聚合物，結(jié)晶部分

4、的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，即分子鏈的緊密堆砌賦予材料一定的承載能力，所以聚乙烯的強(qiáng)度主要是結(jié)晶時分子的緊密堆砌程度所提供的。（2）熱性能。聚乙烯的耐熱性不高，其熱變形溫度在塑料材料中是很低的，不同類型的聚乙烯熱變形溫度是有差異的，會隨相對分子質(zhì)量和結(jié)晶度的提高而改善。聚乙烯的耐低溫性很好。聚乙烯的相對分子質(zhì)量越高，支化越多，其脆化點越低。 聚乙烯的熱導(dǎo)率在塑料中屬于比較高的，其大小順序為HDPELLDPELDPE，因此不宜作為良好的絕熱材料來選用。（3） 耐化學(xué)藥品性。聚乙烯屬于烷烴類惰性聚合物，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。在常溫下，沒有溶劑可以溶解聚乙烯。（4） 電性能。由于聚乙烯無極性，而且吸濕性很低，因此電

5、性能十分優(yōu)異。（5） 環(huán)境性能。聚乙烯在許多活性物質(zhì)作用下會產(chǎn)生應(yīng)力開裂，稱為環(huán)境應(yīng)力開裂，是聚烯烴類塑料，特別是聚乙烯的特有現(xiàn)象。光照會使制品變脆。2、聚乙烯的加工性能（1） 由于聚乙烯的吸濕性很低，除了加有吸濕性添加劑外，在成型加工前，原料可以不必干燥。（2） 在聚乙烯的加工中，選擇合適的熔體流動速率相當(dāng)重要。根據(jù)熔體流動速率的大小來選取適當(dāng)?shù)某尚凸に嚒＃?） 聚乙烯的結(jié)晶能力很高，使制品在冷卻后的收縮率高。（4） 聚乙烯的熔體在空氣中容易被氧化，而且溫度越高氧化越嚴(yán)重，因此在加工中應(yīng)盡量避免熔體和氧直接接觸，以免發(fā)生聚乙烯大分子的降解。（5） 聚乙烯因為存在環(huán)境應(yīng)力開裂性能，因此它在原料

6、存放或成型加工時應(yīng)避免與脂肪烴、芳香烴、礦物油、醇等接觸。3、加工應(yīng)用：LDPE:廣泛應(yīng)用于各種食物、衣物、醫(yī)藥、化肥、工業(yè)品的外包裝及農(nóng)用薄膜。HDPE：中空制品（牛奶瓶、去污劑瓶）、地下鋪設(shè)管材2、 聚丙烯（PP）1、 聚丙烯的性能（1） 力學(xué)性能。聚丙烯的沖擊強(qiáng)度對溫度的依賴性很大，其沖擊強(qiáng)度較低，特別是低溫沖擊強(qiáng)度低。聚丙烯的沖擊強(qiáng)度還與相對分子質(zhì)量、結(jié)晶度、結(jié)晶尺寸等因素有關(guān)。聚丙烯還具有優(yōu)良的抗彎曲疲勞性。（2） 電性能。聚丙烯為一種非極性的聚合物，具有優(yōu)異的電絕緣性能。（3） 熱性能。聚丙烯具有良好的熱性能，可在100-120（150）范圍內(nèi)使用（4） 耐化學(xué)藥品性。聚丙烯是非極

7、性結(jié)晶型的烷烴類聚合物，具有很高的耐化學(xué)腐蝕性。在室溫下不溶于任何溶劑，但可在某些溶劑中發(fā)生溶脹。（5） 環(huán)境性能。聚丙烯的耐候性差，叔碳原子上的氫易氧化，對紫外線很敏感，在氧化紫外線的作用下易降解。（6） 其他性能。聚丙烯極易燃燒。氧氣透過率大。透明性差。2、 聚丙烯的加工性能（1） 聚丙烯的吸水率很低，所以成型加工前不需要對粒料進(jìn)行干燥處理。（2） 聚丙烯的熔體接近于非牛頓流體，黏度對剪切速率和溫度都比較敏感，提高壓力或增加溫度都可以改善聚丙烯的熔體流動性，但以提高壓力比較明顯。（3） 聚丙烯為結(jié)晶類聚合物，所以成型收縮率比較大。（4） 聚丙烯受熱容易氧化降解（5） 聚丙烯一次成型性優(yōu)良，

8、幾乎所有的成型加工方法都使用，其中最常用的是注射成型與擠出成型。3、 加工應(yīng)用 家用電器外殼、管材3、 聚氯乙烯（PVC）1、 聚氯乙烯的性能（1） 力學(xué)性能。由于氯原子的存在增大了分子鏈間的作用力，不僅使分子鏈變剛，也使分子鏈間的距離變小，斂集密度增大。其結(jié)果是使聚氯乙烯宏觀上比聚乙烯具有較高的強(qiáng)度、剛度、硬度和較低的韌性、斷裂伸長率和重接強(qiáng)度均下降。（2） 熱性能。熱穩(wěn)定性能特別差。在適宜的熔融加工溫度170-180下會加速分解釋放出氯化氫。（3） 電性能。具有比較好的電性能，但由于其具有一定的極性，因此電絕緣性能不如聚烯烴類塑料。（4） 化學(xué)性能。除了濃硫酸、濃硝酸對它有損害外能耐許多化

9、學(xué)藥品。（5） 其他性能。聚氯乙烯的分子鏈組成中含有較多的氯原子，賦予了材料良好的阻燃性。聚氯乙烯對光、氧、熱及機(jī)械作用都比較敏感，在其作用下易發(fā)生降解反應(yīng)，脫出HCl，使聚氯乙烯制品的顏色發(fā)生變化。2、 聚氯乙烯的添加劑（1） 穩(wěn)定劑。生產(chǎn)聚氯乙烯需要加熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和紫外線吸收劑，來減少加工成型時的熱降解和以后在各種條件下長期使用的老化降解（2） 增塑劑。常用增塑劑：鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、 己二酸二辛酯（DOA）、癸二酸二辛酯（DOS）等（3） 潤滑劑。由于聚氯乙烯的熔體黏度高以及溶劑黏附金屬的傾向大，熔體之間和熔體與加工設(shè)備之間的摩擦力大，就需要加入

10、潤滑劑來克服摩擦力，改善聚合物的加工流動性。（4） 填料及其他添加劑。填料的加入，可提高制品的硬度（碳酸鈣、滑石粉）、改善電性能（抗靜電劑）、降低成本等。3、 加工應(yīng)用 管材、薄膜、電纜線外層（與PE相似）4、 聚苯乙烯（PS）1、 聚苯乙烯的性能。 聚苯乙烯的尺寸穩(wěn)定性好，收縮率低，聚苯乙烯容易燃燒，點燃后離開火源會繼續(xù)燃燒，并伴有濃煙。（1） 力學(xué)性能。聚苯乙烯屬于一種硬而脆的材料，物延伸性，拉伸時物屈服現(xiàn)象。聚苯乙烯的拉伸、彎曲等常規(guī)力學(xué)性能在通用塑料中很高，但其沖擊強(qiáng)度很低。（2） 熱性能。聚苯乙烯的耐熱性較差，熱導(dǎo)率較低，是良好的絕熱保溫材料（3） 電學(xué)性能。聚苯乙烯是非極性聚合物，

11、使用中也很少加入填料和助劑，因此具有良好的介電性能和絕緣性，其解點性能與頻率無關(guān)。（4） 化學(xué)性能。化學(xué)性能比較好，但是不耐氧化酸。由于聚苯乙烯帶有苯基，可使苯基位置上的氫火花，因此聚苯乙烯的耐氣候性不好。但聚苯乙烯具有較優(yōu)的耐輻射性。2、加工應(yīng)用 常被用來制作泡沫塑料制品，一次性餐盒。五、ABS樹脂 ABS樹脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。ABS樹脂兼有三種組分的共同性能，稱為具有“堅韌、質(zhì)硬、剛性”的材料。加工應(yīng)用適用于家用電器制品外殼，及汽車工業(yè)用塑料制品。6、 酚醛樹脂（PF） 最常用的酚醛樹脂是由苯酚和甲醛縮聚而成的產(chǎn)物。1、 酚醛樹脂的合成（1） 熱塑性酚醛樹脂的合成 熱塑

12、性酚醛樹脂是在酸性的條件下，甲醛與苯酚的摩爾比小于1時合成的一種熱塑性線性樹脂，它是可溶可熔的，在分子內(nèi)不含羥甲基的酚醛樹脂，其反應(yīng)過程如下。（2） 熱固性酚醛樹脂的合成 熱固性酚醛樹脂的合成是用苯酚和過量的甲醛（摩爾比為1.1-1.5）在堿性催化劑如氫氧化鈉存在下縮聚反應(yīng)而成的。反應(yīng)過程如下。2、 酚醛樹脂的性能（1） 強(qiáng)度及彈性模量都比較高，長期經(jīng)受高溫后的強(qiáng)度保持率高，使用溫度高。但質(zhì)脆，抗沖擊性能差。（2） 耐化學(xué)藥品性能優(yōu)良，可耐有機(jī)溶劑和弱酸弱堿，但不耐濃硫酸、硝酸、強(qiáng)酸及強(qiáng)氧化劑的復(fù)試。（3） 電絕緣性能較好。（4） 酚醛樹脂的蠕變小、尺寸穩(wěn)定性好，且阻燃性好，發(fā)煙量低。（5）

13、由于樹脂結(jié)構(gòu)中含有許多酚基，所以吸水性較大。吸濕后制品會膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，出現(xiàn)翹曲現(xiàn)象。3、 加工應(yīng)用 酚醛膠、酚醛纖維、防腐蝕材料、隔熱保溫材料7、 聚氨酯（PU）1、 合成聚氨酯的基本原料 合成聚氨酯的基本原料為異氰酸酯、多元醇、催化劑及擴(kuò)散鏈。（1） 異氰酸酯。異氰酸酯一般含有兩個或多個以上的異氰酸基團(tuán)。常用的異氰酸酯有 甲苯二異氰酸酯（TDI） 二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）（2） 多元醇。多元醇構(gòu)成聚氨酯結(jié)構(gòu)中的彈性部分，常用的有聚醚多元醇和聚酯多元純。（3） 催化劑。在聚氨酯的聚合過程中還需加入催化劑，以加速聚合過程。（4） 擴(kuò)鏈劑。常用的擴(kuò)鏈劑是低相對分子質(zhì)量的二元醇和二元胺，它

14、們與異氰酸酯反應(yīng)生成聚合物中的硬段。2、 聚氨酯彈性體 聚氨酯彈性體主要有混煉型（MPU）、澆注型（CPU）和熱塑型（TPU）3、 加工應(yīng)用 聚氨酯泡沫塑料：軟泡沫塑料主要用于家居及交通工具各種墊材、隔音材料 硬泡沫塑料主要用于家用電器隔熱層、管道保溫材料、建筑板材 聚氨酯彈性體：用于汽車、醫(yī)療、紡織、建筑等領(lǐng)域。 PU皮：服裝、包、鞋等。工程塑料通用工程塑料：聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯（PC）、熱塑性聚酯（PET、PBT）特種工程塑料：聚酰亞胺（PI）、聚砜（PSF）、聚醚酮（PEK）、含氟樹脂等。1、 聚碳酸酯（PC）加工應(yīng)用：PC工程塑料的三大應(yīng)用領(lǐng)域是玻璃裝配業(yè)、汽車工

15、業(yè)和電子、電器工業(yè)。此外PC的應(yīng)用領(lǐng)域還有：（1） PC用于做接線盒、插座、插頭（2） PC是光盤儲存介質(zhì)理想材料（3） PC瓶透明、質(zhì)輕，可回收。（4） PC可做頭盔、安全帽、防護(hù)面罩、墨鏡等。（5） 在醫(yī)療器械中也有所應(yīng)用。高壓注射器、外科手術(shù)面罩、一次性牙科用具、血液分離器等。2、 熱塑性聚酯1、 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）：作為塑料可吹制成各種瓶，如可樂瓶、礦泉水瓶等。2、 聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）：主要制作電子電器、汽車、機(jī)械設(shè)備以及精密儀器的零部件。合成纖維四大通用合成纖維：滌綸、錦綸、腈綸和丙綸。合成纖維的制造過程包括成纖聚合物的制備和紡絲。紡絲工藝可分類為熔體紡絲和溶

16、液紡絲兩大類。1、 通用合成纖維1、聚酰胺（尼龍）：尼龍66、尼龍6、尼龍10102、聚酯纖維： 滌綸：聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）經(jīng)熔融紡絲制成的合成纖維。3、腈綸：是由聚丙烯腈或含80%以上丙烯腈的共聚物制成的合成纖維。4、丙綸：等規(guī)聚丙烯經(jīng)熔體紡絲制成丙綸。二、功能合成纖維1、高彈性合成纖維 氨綸是聚氨酯纖維的簡稱。聚氨酯纖維分子鏈由軟鏈段和硬鏈段兩部分組成。橡膠天然橡膠合成橡膠通用合成橡膠：丁苯橡膠（SBR）、順丁橡膠（BR）、異戊橡膠（IR） 乙丙橡膠（EPM、EPDM）特種合成橡膠：丁腈橡膠（NBR）、硅橡膠（SiR）、氟橡膠（FPM） 聚氨酯橡膠（PU）硫化：就是膠料在一定的壓

17、力和溫度下，橡膠大分子由線型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)過程。在這個過程中，橡膠經(jīng)過一些列復(fù)雜的化學(xué)變化，由塑性的混煉膠變?yōu)楦邚椥缘幕蛴操|(zhì)的交聯(lián)橡膠，從而獲得更完善的物理機(jī)械性能和化學(xué)性能，提高和拓寬了橡膠材料的使用價值和應(yīng)用范圍。橡膠的性能指標(biāo)（1） 拉伸強(qiáng)度：試樣在拉伸破壞時，原橫截面上單位面積所受的力。雖然橡膠很少在純拉 伸條件下使用，但是橡膠的很多其他性能與該性能密切相關(guān)，如耐磨性、 彈性、應(yīng)力松弛、蠕變、耐疲勞性。（2） 扯斷伸長率：試樣在拉伸破壞時，伸長部分的長度與原來長度之比。（3） 硬度：硬度是橡膠抵抗變形的能力指標(biāo)之一。（4） 定伸應(yīng)力：試樣在一定伸長時，原橫截面上單位面積所受的力

18、。（5） 撕裂強(qiáng)度：表征橡膠耐撕裂性的好壞，試樣在單位厚度上所承受的負(fù)荷。（6） 阿克隆磨耗：在阿克隆磨耗機(jī)上，使試樣與砂輪成15度傾斜角和受到2.72kg的壓力情況下，橡膠試樣與砂輪磨耗1.61km時，用被磨損的體積來表征橡膠的耐磨性。熱塑性彈性體：是指在常溫下具有橡膠的彈性，高溫下具有可塑化成型的一類彈性體材料。熱塑性彈性體是一類既具有類似橡膠的力學(xué)性能及使用性能、又能按熱塑性塑料進(jìn)行加工和回收的材料。熱塑性彈性體按照制備的方法可分為共聚型和共混型兩大類。共聚型熱塑性彈性體是采用嵌段共聚的方式，將柔性鏈（軟段）同剛性鏈（硬段）交替連接成大分子，常溫下軟段呈橡膠態(tài)，硬段呈玻璃態(tài)或結(jié)晶態(tài)聚集在一起，形成物理交聯(lián)點，材料具有橡膠的血多特性；在熔融狀態(tài)，剛性鏈呈粘流態(tài)，物理交聯(lián)點被解開，大分子間能相對滑移，因而材料可用熱塑性方式加工。共混型熱塑性彈性體是采用機(jī)械共混的方式使橡膠與塑料在熔融共混時形成兩相結(jié)構(gòu)。涂料和黏合劑環(huán)氧樹脂-萬能膠涂料的組成和作用涂料是多組分體系，主要有成膜物質(zhì)、顏料和溶劑三種組分，此外還包括催干劑、