第七章高分子材料

第七章高分子材料一、概論高分子材料的優(yōu)點(diǎn)：原材料豐富、制造方便、性能優(yōu)越、應(yīng)用廣泛高分子材料的出現(xiàn)，對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科技以及對(duì)人類的日常生活都產(chǎn)生了巨大的影響（一）高分子的概念高分子化合物可稱為高分子

合成高分子可稱為聚合物或高聚物

單體：指能發(fā)生聚合反應(yīng)的低分子化合物聚合反應(yīng)：由低分子化合物聚合成高分子的過(guò)程

－－－－……－－

[CH2－CH2]n[CH2＝CH2][CH2－CH2]nCH2＝CH2[CH2－CH2]

低分子化合物→大分子鏈→高分子化合物→高分子材料的相關(guān)產(chǎn)品

－

－

－

－大分子的分子量等于鏈節(jié)的分子量與聚合度的乘積

Mr

＝Mr0×n

Mr＝？

[CH2－CH2]n[CH2－CHCl]n聚乙烯：聚氯乙烯：（二）高分子的合成1.加聚反應(yīng)由大量單體相互連接形成高分子的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程

加聚反應(yīng)的特點(diǎn)：在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，不存在中間反應(yīng)產(chǎn)物，沒(méi)有其它低分子物質(zhì)產(chǎn)生大分子鏈節(jié)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與單體完全相同

2.縮聚反應(yīng)由含有兩種或兩種以上官能團(tuán)的單體通過(guò)互相縮聚而形成高聚物的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程參與反應(yīng)的兩種物質(zhì)必須含有兩種或兩種以上的官能團(tuán)，如含有氨基（NH2）、羥基(OH)等官能團(tuán)縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)：

①在反應(yīng)中有低分子付產(chǎn)物生成②能得到不同的中間產(chǎn)品

③所獲高聚物與單體具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)

如有水、氨和醇的形成

由一種單體合成的高聚物被稱為均聚物由兩種或兩種以上的單體合成的高聚物被稱為共聚物。如ABS塑料等改善聚合物性能的物理途徑：在聚合物中加入石墨，能提高聚合物的自潤(rùn)滑性能在聚合物中加入銅粉或銀粉，能改善聚合物的導(dǎo)電性在樹(shù)脂中加入玻璃纖維，能獲得增強(qiáng)塑料玻璃鋼二、高分子材料的結(jié)構(gòu)（一）高分子的鏈結(jié)構(gòu)1.高分子鏈的形態(tài)線型大分子：幾何形狀通常為線團(tuán)狀或卷曲狀

支鏈大分子：幾何形狀有樹(shù)枝形和梳形等

結(jié)晶度：指高聚物的結(jié)晶程度，以高聚物中結(jié)晶區(qū)域所占的體積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示交聯(lián)大分子：幾何形狀為網(wǎng)狀大分子鏈的形態(tài)對(duì)高聚物的性能有明顯影響線型聚合物：分子鏈之間是靠范特瓦爾力和氫鍵力吸引在一起，分子鏈之間結(jié)合比較弱，一股具有高彈性和熱塑性

交聯(lián)高分子（體型聚合物）：分子鏈難以運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)度較高，并具有熱固性

熱塑性：指通過(guò)加熱和冷卻能使聚合物反復(fù)發(fā)生軟化和硬化的性質(zhì)熱固性：指不能通過(guò)加熱而使聚合物發(fā)生軟化的性質(zhì)

具有熱固性的體型聚合物，如環(huán)氧樹(shù)脂等只能進(jìn)行一次注塑成型而不能再作它用交聯(lián)是導(dǎo)致聚合物發(fā)生老化的主要原因之一2.高分子鏈的空間構(gòu)型高分子鏈的空間構(gòu)型：指大分子鏈中的原子和原子團(tuán)在空間的排列方式

具有相同化學(xué)成分的分子鏈可具有不同的鏈結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象叫做立體異構(gòu)全同立構(gòu)：取代基R有規(guī)律地排列在主鏈平面一邊的構(gòu)型

間同立構(gòu)：R有規(guī)律地交替排列在主鏈平面

兩側(cè)的構(gòu)型

無(wú)規(guī)立物：R無(wú)規(guī)律排在主鏈平面兩側(cè)的構(gòu)型3.高分子鏈的構(gòu)象及柔性線型大分子鏈的這種能被拉長(zhǎng)及回縮的性能，被稱為柔性分子鏈的柔性越好，聚合物的彈性、韌性就越好，強(qiáng)度就越低（二）高聚物的聚集態(tài)

非晶態(tài)結(jié)構(gòu)：分子鏈在空間呈不規(guī)則排列

非晶態(tài)結(jié)構(gòu)也可稱為無(wú)定型結(jié)構(gòu)或玻璃態(tài)

高聚物的結(jié)晶過(guò)程也是一個(gè)形核與長(zhǎng)大的過(guò)程高聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，大分子鏈堆集的越緊密，越容易結(jié)晶分子鏈越短，堆集越緊密，越容易結(jié)晶次價(jià)力：指大分子鏈之間存在的范特瓦爾力和

氫鍵力主價(jià)力：是指大分子鏈中原子之間的共價(jià)鍵力晶態(tài)高聚物：熔點(diǎn)、密度、剛度、強(qiáng)度、耐熱性和抗溶性均較高非晶態(tài)高聚物：彈性、韌性較好（三）高聚物的物理狀態(tài)凡在室溫下處于玻璃態(tài)，且脆化溫度低于室溫的高聚物，在室溫下均可作為結(jié)構(gòu)材料使用凡在室溫下處于高彈態(tài)的高聚物都可作為彈性材料使用粘流態(tài)就是高聚物的加工成型狀態(tài)

不同高聚物在室溫下可處于不同的物理狀態(tài)：在室溫下處于玻璃態(tài)的高聚物是塑料在室溫下處于高彈態(tài)的高聚物是橡膠在室溫下處于粘流態(tài)的高聚物，則被稱為流動(dòng)樹(shù)脂，如膠粘劑等三、高分了材料的性能1.質(zhì)量輕，比重通常為0.85～2.2g/cm3

2.強(qiáng)度低，抗拉強(qiáng)度平均為100MPa左右

3.比強(qiáng)度高，玻璃鋼的比強(qiáng)度比一般的高強(qiáng)度鋼還要高玻璃鋼：以玻璃纖維為填料分層壓制出來(lái)的樹(shù)脂產(chǎn)品4.耐磨性好，在滑動(dòng)摩擦條件下具有優(yōu)良的耐磨性塑料摩擦系數(shù)小，并具有自潤(rùn)滑性能，可用來(lái)制造軸承以及凸輪等零件橡膠摩擦系數(shù)大，常用來(lái)制作汽車輪胎及剎車皮等5.化學(xué)穩(wěn)定性高、耐蝕性好，在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中具有優(yōu)越的耐蝕性能

6.絕緣性能好四、常用高分子材料塑料：指室溫下處于玻璃態(tài)的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯等

橡膠：指室溫下具有高彈性的高分子材料，如丁苯橡膠、硅橡膠等纖維：長(zhǎng)度大于直徑1000倍以上并有一定強(qiáng)度的絲狀高分子材料，如滌綸、腈綸、丙綸等（一）塑料塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，其次為各類添加劑。如填充劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、固化劑、潤(rùn)滑劑、著色劑、阻燃劑和抗靜電劑等

熱塑性塑料：指只要加熱加壓就具有可塑性，而能反復(fù)加工成型的塑料制品。如聚乙烯，聚丙烯等熱固性塑料：指一旦加熱加壓成型便會(huì)失去可塑性，而只能具有固定形狀的塑料制品。如環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂等通用塑料：性能較差，不能作結(jié)構(gòu)材料使用

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的產(chǎn)量最大工程塑料：能承受機(jī)械載荷，能經(jīng)受苛刻的化學(xué)物理?xiàng)l件，能作為工程結(jié)構(gòu)材料使用

常用工程塑料：ABS塑料、聚四氟乙烯和玻璃鋼等常見(jiàn)塑料簡(jiǎn)介：聚乙烯：最高使用溫度為100℃，有一定的強(qiáng)度和優(yōu)良的耐蝕性，可制造塑料薄膜，板材、管道等

日常家用：食品保鮮膜、保鮮袋聚丙烯：長(zhǎng)期使用溫度最高為110℃，耐熱性，耐蝕性和力學(xué)性能均優(yōu)于聚乙烯，可制作耐酸泵和汽車保險(xiǎn)杠等部件日常家用：塑料碗、塑料勺和塑料杯等餐具

聚苯乙烯：透明性好，能染成各種顏色，可用于學(xué)生用尺，肥皂盒、兒童玩具等ABS塑料：是由丙烯腈，丁二烯、苯乙烯三元共聚所得到的工程塑料加工性、強(qiáng)韌性、耐熱性和耐蝕性都很好可用于制造電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、空調(diào)和電話機(jī)外殼，以及飛機(jī)艙內(nèi)的裝飾板、汽車方向盤等部件聚四氟乙烯：具有優(yōu)異的耐熱性和