高分子材料概论教学课件（全套课件150p）.ppt

徐伟 复旦大学材料科学基础课程,1,1,第十四章 高分子材料,结构与性能简介,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,2,高分子分类,1，按来源分类： 天然高分子 合成高分子 2，性能用途分类： 塑料 纤维 橡胶 涂料 粘合剂 功能高分子,三大合成材料,用途越来越广泛,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,3,3，按功能分类： 通用高分子 工程材料高分子 功能高分子 仿生高分子等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,4,2，商品名（合成纤维最普遍） 我国以“纶”作为合成纤维的后缀 涤纶 丙纶 锦纶,聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚,1，以高分子链的结构特征命名,高分子材料的常用名称,前期已讲过高分子的一些命名,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,5,高分子材料的常用名称,3，树脂 (resin) 是指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的统称。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。,树脂按来源分: 天然树脂: 天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等 合成树脂: 由单体合成, 或天然高聚物改性获得,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,6,树脂用途,离子交换树脂,合成塑料,涂料,黏合剂,合成纤维,合成橡胶,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,7,14.1 塑 料,是以树脂为主要成分， 适当加入（或不加）添加剂（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等）， 可在一定温度、压力下塑化成型， 产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料。 在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,8,聚集态结构不同性能不同,非晶态结构 玻璃化转变温度(tg) 晶态结构 结晶熔融温度(tm) 液晶态结构 取向态结构 混合态结构 织态结构,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,9,除树脂外, 塑料制品还含有其他多种组分,阻燃剂 抗静电剂 固化剂 发泡剂,稳定剂 增塑剂 增强剂 填料 润滑剂,因此塑料的性能并不只是树脂的性能,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,10,在加工过程中，一般只发生物理变化，受热变为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热还可改变形状重新成型的塑料。,在成型过程中发生化学变化，利用塑料在受热时可流动的特征而成型，并延长时间，使其发生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，并固化定型而形成的塑料。,热塑性塑料： （线型）,热固性塑料： （体型）,（一）根据塑料受热特性可分类,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,11,产量大，价格低，应用范围广的塑料。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚胺脂等。 abs塑料,（二）根据塑料制品的用途分,机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚酰亚胺、abs塑料等。,具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料等。,通用塑料：,工程塑料：,特殊塑料：,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,12,一、 通用塑料,产量最大，约占80% 分为两类： 通用热塑性塑料： 通用热固性塑料： 后者在加工过程中发生化学变化， 可从线型转变为体型结构。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,13,几类通用塑料,1 聚乙烯（pe） 2 聚丙烯（pp） 3 聚氯乙烯（pvc） 4 聚苯乙烯类（ps） 5 丙烯酸类树脂 （pmma） 6 酚醛树脂（pf） 7 环氧树脂（ep） 8 不饱和聚酯（up）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,14,1，聚乙烯塑料,乙烯单体自由基聚合而成的聚合物 依据生产方法的不同，其产物结构不同 高压法合成的聚乙烯: 密度为0.910.93，分子质量为25万， 熔融温度低(比如:115).(低密度聚乙烯) 低压法合成的聚乙烯: 密度为0.930.97，熔融温度高(如: 130), 可得到高分子量,甚至超高分子量(106) (高密度聚乙烯),徐伟 复旦大学材料科学基础课程,15,(a) 高密度pe （hdpe） (b) 低密度pe（ldpe） (c) 线性低密度pe分子链 (llpde),徐伟 复旦大学材料科学基础课程,16,易燃； 软而韧，强度比较低；表面硬度不高 耐热性不高，耐低温性能好。 介电损耗低、介电强度大、电性能优异。 日光照射，氧化，变脆，力学性能变差；,聚乙烯的性能,为什么软? 强度低 ? 耐热性不高 ？ 从结构上解释,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,17,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,18,2，聚甲基丙烯酸甲酯,甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合而成 俗称“有机玻璃”，简称pmma。 具有较高软化点，较好冲击强度和耐气候性的，清澈、无色透明的热塑性塑料。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,19,pmma的性能,高度透明, 透光率90%92% 质轻而坚韧, 耐热性不高(80) 良好的电绝缘性能; 介电常数大， 耐候性好，长期在户外使用，性能下降很小,为什么不耐热? 介电常数大？,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,20,3，聚氯乙烯,可由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物 （简称：pvc） pvc在化学建材等应用领域中的用量很大 按分子量的大小，可分为： 通用型 （聚合度5001500） 高聚合度型（平均聚合度大于1700以上） 按树脂结构不同可以分为： 紧密型（用于硬制品的生产） 疏松型（常用于软制品的生产）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,21,pvc的性能,制品的软硬程度可调 较高的硬度和力学性能， 热稳定性差，在140开始分解 介电常数较大,为什么易分解?,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,22,4，聚苯乙烯,可通过自由基聚合或者离子聚合而成 具有高度透明、电绝缘性好、导热率低、刚性好等优点，也具有性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差等明显的缺点。 因此，对聚苯乙烯的改性研究也较多： 比如：hips、abs、sbs,tg: 100 ,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,23,高抗冲聚苯乙烯（hips）,组成：聚苯乙烯和橡胶 制备方法： 机械共混法 接枝聚合法 加工性能：易加工,刚性与柔性相结合,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,24,hips 冲击性能优异、尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、制品光泽度高、易着色；但拉伸强度、光稳定性、氧渗透率较差； 用途：制造各种电器零件、设备罩壳、仪表零件、冰箱内衬、容器、食品包装及一次性用具等,hips的性能,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,25,abs 树脂,丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物 (acrylonitrile butadiene styrene) 结构式：,结构特殊性决定了性能的特殊性 !,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,26,共聚的优势,聚丙烯腈： 高的强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性； 聚丁二烯： 高的韧性和抗冲击性能； 聚苯乙烯： 高的电性能、成型加工性能、刚性。,取长补短, 强强联合 !,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,27,abs的性能,无定形高分子材料，不透明; 具有优良的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好. abs树脂具有优异的综合性能， 成为“坚韧、质硬、刚性”的 材料。 （有人把它看作工程塑料！） 缺点: 耐热性和耐候性差,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,28,abs的应用,用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。,作为“坚韧、质硬且刚性”的材料， 是人类最早认识和使用的“高分子合金” ！,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,29,5，酚醛树脂及塑料,酚类化合物与醛类化合物在酸性或碱性条件下，经缩聚反应制得 其中，以苯酚和甲醛为单体缩聚的酚醛树脂最为常用，简称为pf，是第一个工业化生产的树脂品种。 热塑性酚醛树脂 热固性酚醛树脂,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,30,热塑性酚醛树脂,反应条件： 酸性介质； 甲醛 : 苯酚 1 化学反应： 亲电取代反应,酸性介质 形成碳正离子,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,31,缩合反应：基于芳香亲电取代反应,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,32,缩聚反应： 基于亲电取代反应,聚合度 n 与苯酚用量有关，一般 4 12 ； 热塑性树脂：羟甲基侧基的含量极少，只能熔融而不会自行交联,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,33,热固性酚醛树脂,反应条件：碱性介质， 甲醛 : 苯酚 1 化学反应：,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,34,甲醛用量大 “量变到质变”,为什么反应在邻对位 ！,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,35,酚醛树脂的固化,热固性树脂的热固化： 性能主要取决于制备树脂时酚与醛的比例和体系合适的官能度。 固化方式： 加热或加酸 机制 ？,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,36,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,37,热塑性酚醛树脂的固化 需要加入聚甲醛、六次甲基四胺等固化剂才能使树脂固化 六次甲基四胺是常用的固化剂,(ch2)6n4，结构式：,六亚甲基四胺 (乌洛托品),徐伟 复旦大学材料科学基础课程,38,可能的固化机制：,2，热塑性酚醛树脂（）+ (ch2)6n4,1，提供多余甲醛，热固性,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,39,酚醛树脂的性能,（1）无定形聚合物； （2）强度及弹性模量都比较高，使用温度高，但抗冲击性能差，需加入填充增强剂； （3）耐化学药品性能优良，可耐有机溶剂和弱酸弱碱，但不耐浓硫酸、硝酸、强碱及强氧化剂的腐蚀；,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,40,（3）电绝缘性能较好，较高的绝缘电阻和介电强度，是一种优良的工频绝缘材料； （4）蠕变小，尺寸稳定性好，且阻燃性好，发烟量低 （5）吸水性较大,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,41,酚醛塑料：以酚醛树脂为主要成分 并添加大量其他助剂而制得的制品。,酚醛塑料,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,42,酚醛树脂泡沫塑料,热塑性或降解热固性酚醛树脂，加入发泡剂、固化剂等发泡固化后得到的。 优点：质轻、刚性大、稳定性和耐热性好、阻燃性好；价低 缺点：脆性较大 用途：耐热和隔热的建筑材料、救生材料等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,43,6，环氧树脂,环氧树脂(ep)是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的线性有机高分子化合物。,环氧氯丙烷与含有活泼氢原子的化合物 （酚、醇、羧酸、胺）缩聚而成,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,44,环氧树脂的种类,按分子结构分五大类：,缩水甘油醚类：,缩水甘油酯类：,缩水甘油胺类：,甘油的衍生物 ！,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,45,线性脂肪族类：,脂环族类：,带双键的烯烃 用过乙酸或低温下用过氧化氢环氧化而成,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,46,碱催化，环氧氯丙烷与双酚a反应,（1）双酚a型环氧树脂,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,47,分子间sn2开环,分子内sn2关环,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,48,（2）酚醛多环氧树脂,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,49,（3）双酚s型环氧树脂,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,50,（4）四缩水甘油甲基二苯胺环氧树脂,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,51,（5）三聚氰酸环氧树脂,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,52,环氧树脂的特性,（1）形式多样化 （2）黏附力强 （3）收缩率低 （4）优良的力学性能 （5）优良的化学稳定性； （6）良好的电绝缘性能；,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,53,（7）突出的尺寸稳定性和耐久性； （8）耐霉菌，可在苛刻的热带条件下使用 缺点：成本高，毒性较大,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,54,环氧树脂的固化剂,（1） 反应性固化剂： 可与环氧树脂反应，使它交联成体型网状结构； 多元胺 多元硫醇 多元羧酸 多元酚等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,55,（2）催化性固化剂： 可引发树脂分子中的环氧基按阳离子或阴离子历程进行固化反应 叔胺 三氟化硼络合物等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,56,二、工程塑料,物理和力学性能以及热性能比较好， 可以当作结构材料使用的， 在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力， 在较苛刻的化学、物理环境中使用,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,57,优异的力学性能、化学性能、电性能、尺寸稳定性、耐热性、耐磨性、耐老化性能等。,工程塑料具有的性能,工程塑料应用领域： 电子、电器、机械、交通、航空航天等领域,工程塑料分两类： 通用工程塑料 特种工程塑料,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,58,通用工程塑料： 使用量大，长期使用温度在100150； 可作为结构材料使用的塑料材料。 聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、 热塑性聚酯及其改性制品,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,59,特种工程塑料： 使用量较小、价格高、 长期使用温度在150以上 聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、 聚芳酯等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,60,1， 聚酰胺,聚酰胺俗称“尼龙”， 分子主链上含有酰胺键结构单元（nhco）的高分子化合物。,尼龙66,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,61,聚对苯二甲酰对苯二胺（ppta）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,62,聚酰胺的结构与性能,酰胺键带极性 酰胺平面有一定刚性 胺基氢与羰基氧之间形成牢固氢键 堆叠作用 结构发生结晶化 导致良好的力学性能,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,63,聚酰胺的应用,在汽车工业、交通运输业、机械工业、电子电器工业、包装业、体育器材以及家具制造业上有广泛应用。 机械化学电器零件，如：轴承、齿轮、涡轮、螺帽、垫圈、高压密封圈、阀座、输油管、储油容器等； 喷涂于零件表面，提高性能。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,64,2， 聚碳酸酯,聚碳酸酯是指分子主链中含有碳酸酯结构单元的线性高聚物,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,65,聚碳酸酯的结构与性能,双酚a型聚碳酸酯,分子主链中含有碳酸酯链和刚性的苯环， p- 共轭单键不同于一般单键, 还有超共轭 偶极相互作用、弱氢键相互作用。,聚碳酸酯（pc） tg = 150,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,66,聚碳酸酯的应用领域,广泛应用于交通运输、机械工业、电子电器、包装材料、光学材料、医疗器械、生活用品等方面 大型灯罩、防护玻璃、照相器材、飞机座舱玻璃、电力工具、防护安全帽、热水杯、奶瓶、餐具；录音带、录像带、光盘、储存器等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,67,3，聚苯醚,属于硬而坚韧的材料 结构特点： 结构单元成一刚性平面 刚性平面之间可扭转，但是受制约 p- 共轭单键不同于一般单键,热变形温度190， 玻璃化转变温度210， 熔融温度260， 热分解温度350， 脆化温度-70， 长期使用温度-125120,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,68,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,69,4，聚酰亚胺,聚酰亚胺（pi）是分子主链中含有酰亚胺键接结构的一类芳杂环聚合物,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,70,例：,大共轭刚性单元，包括含氮五元杂环及芳环； 分子链的上p- 共轭， - 共轭； 分子间作用力强： 芳香堆叠作用，弱氢键,性能：具有优良的力学性能、 耐蠕变性、电绝缘性、 耐辐射性、耐磨性等； 但对缺口敏感，不耐碱和强酸,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,71,热固性聚酰亚胺,热固性聚酰亚胺是指分子两端带有可反应活性基团的低分子量聚酰亚胺，在加热或固化剂存在时依靠活性端基交联反应形成大分子结构的聚酰亚胺。 结构通式：,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,72,乙炔基封端的聚酰亚胺,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,73,顺丁烯二酸酐封端的聚酰亚胺,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,74,全梯形吡隆,聚酰亚胺的衍生物: 全梯形吡隆,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,75,5，聚砜类塑料,分子主链上含有芳香基和砜基的非结晶性热塑性工程塑料,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,76,聚砜塑料的结构性能,双酚a型聚砜（psu）,拉伸强度和弯曲强度高 优异的耐热性 化学稳定性较好 尺寸稳定性好 耐候性和耐紫外线性较差,砜结构单元： 有一定刚性 分子内弱氢键,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,77,聚砜的应用领域,电子、电气、精密仪器、交通运输、医疗器械等方面 需蒸煮的医疗设备、食品加工设备；电池盒、衬板、接触器、印刷线路板；仪表盘、汽车防护罩、电动齿轮等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,78,6，氟塑料（特殊塑料）,含氟塑料的总称 优越的耐高温、低温、耐腐蚀、耐候性、电绝缘性，不吸水、摩擦系数低等特性 现代尖端科学技术、国防、航空、军工生产和各工业部门所不能缺少的新型材料,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,79,聚四氟乙烯,聚偏氟乙烯,聚氟乙烯,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,80,聚四氟乙烯的应用,密封材料 滑动材料 绝缘材料 防腐材料 医用材料 等,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,81,三、塑料加工方法,（一）挤出成型,塑料挤出机,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,82,（二）注射成型,塑料注塑机,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,83,（三）压制成型（模压成型）,压制成型示意图,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,84,（四）压延成型,四辊压延机示意图,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,85,（五）吹塑成型,塑料吹膜机,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,86,泡沫塑料,通用 耐高温隔热材料 特殊场合,取决于生产方法和工艺,生产方法和工艺决定材料结构 材料结构决定材料性能,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,87,14.2 纤维,指柔韧、纤细，长径比大(比如:1000倍)的线条或丝状高分子材料称为纤维. 有相当长度、强度、弹性和吸湿性等. 典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，而长度超过25mm。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,88,一、纤维的分类,天然纤维 化学纤维,人造纤维（再生纤维） 合成纤维,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,89,二、分子取向态与纤维,为什么要做成纤维 ？ 前面已提过： 聚合物分子和链段段都可以取向 取向态与非取向态： 结构不同，性能也不同,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,90,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,91,取向态聚合物的性能：,1）力学性能：在取向方向和垂直于取向方向上力学性能差别特别明显。 拉伸强度、弯曲强度在取向方向上显著增强，在与取向垂直的方向上则明显下降。 2）光学性能：折光指数在取向方向和垂直方向上有差别，导致取向材料出现双折射现象。 3）取向会导致聚合物材料的玻璃化温度tg升高。 4）取向使结晶聚合物的密度和结晶度增大。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,92,外场诱导取向,单轴取向：材料只在一维方向上受到拉伸，取向单元在一维拉伸方向上择优排列。 双轴取向：材料受到两个相互垂直方向的拉伸，取向单元倾向在二维方向上作择优排列，使得高分子链和链段与拉伸平面平行取向，但在拉伸平面内分子链呈无序排列。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,93,单轴取向的材料： 平行于取向方向，力学强度大大提高， 而垂直于平行方向则降低。 取向方向上强度主要是：共价键的加和 垂直于取向方向主要是：非共价键的加和,单轴取向与纤维纺丝,纤维纺丝：,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,94,三、纤维对聚合物原料的基本要求,1, 有很好的纺丝性 能够溶解或熔融的高分子 线型结构 （没有较长的支链和交联结构，也没有大的取代基） 2, 较高的强度 结晶度较高 分子有较强的极性、分子间有较强相互作用 加工过程中通过拉伸和热处理，使纤维分子充分取向,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,95,3，较好的耐热性 玻璃化温度高 4，较好的使用性能,手感、 吸湿性、 染色性、 抗腐蚀性、 抗霉变性、 耐光和抗老化性,防水性能,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,96,四、纤维介绍,（一）人造纤维 用自然界中不能直接纺织的纤维素经化学处理后，再纺丝制成的纤维,天然纤维素,化学处理,纺丝,粘胶纤维,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,97,醋酸纤维,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,98,（二）合成纤维 合成聚合物经纺丝后制成的纤维,1， 聚酯纤维（pet）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,99,2，聚酰胺纤维（尼龙）,尼龙66,3，聚丙烯腈纤维（腈纶）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,100,4，聚氯乙稀纤维（氯纶）,5，聚丙烯纤维（丙纶）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,101,（三）特种纤维,高强度纤维,功能纤维,碳纤维,芳纶纤维,硼纤维,碳化硅纤维,中空纤维分离膜,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,102,1，碳纤维,高分子纤维,高温碳化,隔绝氧气,碳纤维,结构与石墨相似， 沿着纤维轴向结晶，强度高,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,103,碳纤维,聚丙稀腈,环化聚丙烯腈,环化,交联、 环化 缩聚,c: 60%,2000,石墨纤维 c：90,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,104,2，高强度合成纤维芳纶,nomex纤维（芳纶1313）,耐热性好 耐腐蚀 制备消防服，阻燃地毯,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,105,kevlar 纤维（芳纶1414）,耐热性好（熔点570） 强度高 （比抗张强度比钢丝高4倍，比模量比钢丝高2倍）,高强度的结构原因？,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,106,纤维纺丝法,1，熔融纺丝法 高聚物热熔融，熔体从小孔中压出，空气凝固 2，溶液纺丝法 （1）干法纺丝 与熔融纺丝类似（所用溶剂易挥发）， 空气凝固 （2）湿法纺丝 用液体作为凝固介质,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,107,熔融纺丝示意图,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,108,湿法纺丝示意图,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,109,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,110,纤维的后加工,短纤维的后加工 集束、牵伸、水洗、上油、干燥、热定型、卷曲、切断 长丝的后加工 牵伸、加捻、水洗、干燥、热定型、络丝、分级包装,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,111,后加工时纤维结构的变化,材料的性能与后续工艺密切相关 ！ 因为工艺影响聚集态结构！,拉伸前已有 一定取向性,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,112,14.3 橡胶,上一次课已提过 橡胶要经过交联才能使用,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,113,一、橡胶的填充与增强体系,填充物： 炭黑 白炭黑 ,提高橡胶力学性能， 改善加工性能， 降低成本；,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,114,炭黑在橡胶中的分布示意图,混炼： 使橡胶和填充料充分分散,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,115,橡胶分子与炭黑 粒子的物理结合,弱 键,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,116,橡胶分子与炭黑 粒子的化学结合,强 键,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,117,有限伸长原理,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,118,分子链滑动,(e) 应力软化,(f) 恢复,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,119,炭黑补强机理,（1）弱键和强键学说； （2）炭黑粒子间橡胶链的有限伸长学说； （3）分子链滑动学说 对外力的缓冲作用： 分子链的滑移和大量的物理吸附作用吸收外力的冲击。 使应力分布均匀： 外力作用时，短链、次短链滑动伸长，共同承担应力。,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,120,按来源和用途分,按形态分：固体、液体、粉末橡胶,一、橡胶的分类,天然橡胶,合成 橡胶,通用合成橡胶,特种合成橡胶,丁苯橡胶 顺丁橡胶 异戊橡胶 氯丁橡胶 乙丙橡胶,丁腈橡胶 硅橡胶 氟橡胶 聚氨酯橡胶 ,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,121,合成橡胶,通用橡胶 代替天然橡胶制造轮胎及其它橡胶制品 特种橡胶 具有耐寒、耐热、耐油等特殊用途的合成橡胶 热塑性弹性体 多由两种单体共聚而成： 一种组分弹性好 另一种组分强度好,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,122,橡胶介绍,1、天然橡胶,顺-1, 4-聚异戊二烯,一个等同 周期结构：,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,123,（1） 丁苯橡胶 （产量最大） 丁二烯 苯乙烯 (st),（2） 氯丁橡胶（用途广泛） 氯丁二烯： 乳液聚合,2，通用合成橡胶,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,124,（3）丁腈橡胶（耐油性好、耐热性好） 丁二烯(75%) 丙稀腈,（4）乙丙橡胶（比重轻；绝缘性好） 乙烯 丙稀(15%) 加工性能差，不易硫化(无双键）,徐伟 复旦大学材料科学基础课程,125,（5）顺丁橡胶（弹性最好：用做轮胎） 丁二烯： 配位聚合,（6）丁基橡胶（气密性最好、电绝缘性好） 异丁烯 异戊二烯 （少量