2.1高分子材料的类型与特征ppt课件

1、高分子材料的类型与特征高分子材料的类型与特征 塑料塑料 橡胶橡胶 纤维纤维 胶粘剂胶粘剂 涂料涂料 聚合物基复合材料聚合物基复合材料 聚合物合金聚合物合金 功能高分子材料功能高分子材料 塑塑 料料 塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度 和压力下塑造成一定形状，并在玻璃态下使用的高分子材和压力下塑造成一定形状，并在玻璃态下使用的高分子材 料。料。 塑料的组成塑料的组成 树脂是未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物，是塑料的主要成树脂是未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物，是塑料的主要成 分，对塑料性能起决定性作用。分，

2、对塑料性能起决定性作用。 添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。 (1)(1)填料主要起增强作用；填料主要起增强作用； (2)(2)增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性；增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性； (3)(3)固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构； (4)(4)稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命；稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命； (5)(5)润滑剂用于防止塑料加工时粘模具上润滑剂用于防止塑料加工时粘模具上, , 使制品光亮使制品光亮 (6)(6)着色剂用于塑料制品着色。着色剂

3、用于塑料制品着色。 (7)(7)其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。 添加剂添加剂 塑料分类塑料分类 1按塑料用途分：按塑料用途分： 通用塑料通用塑料(UniversalPlastics)：一般指产量大、用途广、：一般指产量大、用途广、 成型性好、价廉，但性能一般，主要用于非结构材料。成型性好、价廉，但性能一般，主要用于非结构材料。 工程塑料工程塑料(EngineeringPlastics)：一般指能承受一定的外：一般指能承受一定的外 力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，长期使力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，长期使 用温度在用

4、温度在100以上，可以作为工程结构件的塑料。以上，可以作为工程结构件的塑料。 特种塑料：一般指具有特种功能如耐热、自润滑等），特种塑料：一般指具有特种功能如耐热、自润滑等）， 应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。 通用塑料通用塑料(Universal Plastics)(Universal Plastics) 聚乙烯（聚乙烯（PEPE）环氧树脂（环氧树脂（EPEP） 聚丙烯（聚丙烯（PPPP）酚醛树脂（酚醛树脂（PFPF） 聚苯乙烯（聚苯乙烯（PSPS）聚氨酯（聚氨酯（PUPU） 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）不饱和聚脂（不饱和聚脂（UPUP

5、） 聚甲基丙烯酸甲酯（聚甲基丙烯酸甲酯（PMMAPMMA） 环氧树脂电器配件 工程塑料工程塑料(EngineeringPlastics) 聚砜（聚砜（PSUPSU）聚酰胺（聚酰胺（PAPA） 聚醚砜（聚醚砜（PESPES）聚碳酸酯（聚碳酸酯（PCPC） 聚醚醚酮（聚醚醚酮（PEEKPEEK）聚甲醛（聚甲醛（POMPOM） 聚苯硫醚（聚苯硫醚（PPSPPS）聚对苯二甲酸丁二醇酯聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBTPBT） 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 （PTFEPTFE） 丙烯腈丙烯腈- -丁二烯丁二烯- -苯乙烯苯乙烯 （ABSABS） PC挡风板 挡风板 塑料分类塑料分类 2 2按树脂受热性能分按树脂受热

6、性能分 热塑性塑料：热塑性塑料： 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化, ,具有具有 多次重复加工性的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯塑料等。多次重复加工性的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯塑料等。 热固性塑料：热固性塑料： 因受热发生固化反应，形成不熔不溶性物料，不具有因受热发生固化反应，形成不熔不溶性物料，不具有 多次重复加工性的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。多次重复加工性的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。 塑料的特点塑料的特点 塑料的优点：塑料的优点： 塑料比较轻，这是相对于金属和有机玻璃而言的，塑料比较轻，这是相对于金属和有机玻璃而言的， 轻的原因不是因为

7、它是高分子化合物，而是因为轻的原因不是因为它是高分子化合物，而是因为 它们是有机化合物，即由碳、氢、氧、氮等较轻它们是有机化合物，即由碳、氢、氧、氮等较轻 的元素组成的。的元素组成的。 塑料易于加工。塑料具有可塑性，即在加热或加压塑料易于加工。塑料具有可塑性，即在加热或加压 后变形，在降温或压力消失后维持原形不变。可后变形，在降温或压力消失后维持原形不变。可 以通过挤出，注射等方式加工成各自形状的产品。以通过挤出，注射等方式加工成各自形状的产品。 塑料绝缘性好，耐腐蚀。可作为电器、电线的绝缘塑料绝缘性好，耐腐蚀。可作为电器、电线的绝缘 包覆物。包覆物。 塑料不易腐烂。大量的塑料废弃无法被自然界

8、吸收、塑料不易腐烂。大量的塑料废弃无法被自然界吸收、 分解，从而造成一定程度的环境污染。分解，从而造成一定程度的环境污染。 塑料的缺点：塑料的缺点： 刚性差刚性差( (为钢铁材料的为钢铁材料的1/100-1/10)1/100-1/10)，强度低；，强度低； 耐热性差、热膨胀系数大是钢铁的耐热性差、热膨胀系数大是钢铁的1010倍）、倍）、 导热系数小导热系数小( (只有金属的只有金属的1/200-1/600)1/200-1/600)；蠕变；蠕变 温度低、易老化。温度低、易老化。 塑料的特点塑料的特点 橡橡 胶胶 橡胶橡胶(Rubber)(Rubber)是一种在使用温度范围内处于高弹态的是一种在使

9、用温度范围内处于高弹态的 高分子化合物。其分子链柔性好，在外力作用下可产高分子化合物。其分子链柔性好，在外力作用下可产 生较大变形，除去外力后能迅速恢复原状。生较大变形，除去外力后能迅速恢复原状。 橡胶的组成橡胶的组成 1.生胶生胶 2.配合剂配合剂 主要有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充主要有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充 剂、发泡剂、着色剂等。剂、发泡剂、着色剂等。 橡胶分类橡胶分类 常用橡胶常用橡胶 天然橡胶天然橡胶(NR)(NR)： 为异戊二烯聚合物。具有优良的回弹性，拉伸强度、为异戊二烯聚合物。具有优良的回弹性，拉伸强度、 伸长率、耐磨性、抗撕裂和耐压缩永久变形件能

10、都优于大伸长率、耐磨性、抗撕裂和耐压缩永久变形件能都优于大 多数合成橡胶。多数合成橡胶。 适用范围：制作轮胎、减震零件、缓冲绳和密封零适用范围：制作轮胎、减震零件、缓冲绳和密封零 件。不耐油，耐天候、臭氧、氧的性能较差。件。不耐油，耐天候、臭氧、氧的性能较差。 使用温度范围：使用温度范围：-60120 -60120 丁苯橡胶丁苯橡胶(SBR):(SBR): 为丁二烯与苯乙烯的共聚物。含为丁二烯与苯乙烯的共聚物。含1010苯乙烯的丁苯乙烯的丁 苯苯-10-10具有优良的耐寒性，含具有优良的耐寒性，含3030苯乙烯的丁苯苯乙烯的丁苯-30-30耐磨性耐磨性 优良。优良。 适用范围：制作轮胎和密封零

11、件。制品不耐油，适用范围：制作轮胎和密封零件。制品不耐油， 老化性能较差。老化性能较差。 使用温度范围：使用温度范围：-60120-60120 顺丁橡胶顺丁橡胶BRBR 为顺丁二烯聚合物。耐寒、耐磨及回弹性能较为顺丁二烯聚合物。耐寒、耐磨及回弹性能较 好。好。 适用范围：适用范围： 制作轮胎、密封零件、减震零件、胶带和胶管等制作轮胎、密封零件、减震零件、胶带和胶管等 制品。制品不耐油，不耐老化。制品。制品不耐油，不耐老化。 使用温度范围：使用温度范围：-70100-70100。 常用橡胶常用橡胶 氯丁橡胶氯丁橡胶(CR) (CR) 为氯丁二烯聚合物。耐天候，耐臭氧老化，有为氯丁二烯聚合物。耐天

12、候，耐臭氧老化，有 自熄性，耐油性能仅次于丁腈橡胶，拉伸强度、伸长自熄性，耐油性能仅次于丁腈橡胶，拉伸强度、伸长 率、回弹性优良，与金属和织物粘结性能好。率、回弹性优良，与金属和织物粘结性能好。 适用范围：制作密封圈及其他密封型材、胶管、适用范围：制作密封圈及其他密封型材、胶管、 涂层、电线绝缘层、胶布及配制胶粘剂。制品不耐合涂层、电线绝缘层、胶布及配制胶粘剂。制品不耐合 成双脂润滑油及磷酸脂液压油。成双脂润滑油及磷酸脂液压油。 使用温度范围：使用温度范围：-35130-35130。 常用橡胶常用橡胶 硅橡胶硅橡胶 为聚硅氧烷。具有极佳的耐热、耐寒、耐老为聚硅氧烷。具有极佳的耐热、耐寒、耐老

13、化性能，绝缘电阻、介电特性优异，导热性好，但强化性能，绝缘电阻、介电特性优异，导热性好，但强 度和抗撕裂性较差，不耐油，价格较贵。度和抗撕裂性较差，不耐油，价格较贵。 适用范围：密封圈、密封型材、氧气波纹管、适用范围：密封圈、密封型材、氧气波纹管、 膜片、绝缘材料。膜片、绝缘材料。 使用温度范围：使用温度范围：-70280-70280。 常用橡胶常用橡胶 橡胶特点橡胶特点 高弹性高弹性 橡胶的弹性模量小，一般在橡胶的弹性模量小，一般在1 19.8MPa9.8MPa。伸长变形大，。伸长变形大， 伸长率可高达伸长率可高达1000%1000%，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温，仍表现有可恢复的特

14、性，并能在很宽的温 度（度（-50-50150150）范围内保持有弹性。）范围内保持有弹性。 粘弹性粘弹性 橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡 胶受外力作用。产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有胶受外力作用。产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有 明显的应力松驰和蠕变现象。明显的应力松驰和蠕变现象。 缓冲减震作用缓冲减震作用 橡胶对声音及振动和传播有缓和作用，可利用橡胶对声音及振动和传播有缓和作用，可利用 这一特点来防除噪音和振动。这一特点来防除噪音和振动。 电绝缘性电绝缘性 橡胶和塑料一样是电绝缘材料，天然橡胶和丁基橡橡胶和

15、塑料一样是电绝缘材料，天然橡胶和丁基橡 胶和体积电阻率可达到胶和体积电阻率可达到1015cm1015cm以上。以上。 温度依赖性温度依赖性 高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻 璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃 烧。烧。 具有老化现象具有老化现象 如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也 会因环境条件的变化而发生老化，使性能变坏，使寿命缩短。会因环境条件的变化而发生老化，使性能变坏，使寿命缩短。 必须硫化

16、必须硫化 橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化或称交联的橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化或称交联的 物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的 橡胶制品，但是，热塑性橡胶可不必硫化。橡胶制品，但是，热塑性橡胶可不必硫化。 橡胶密度低，属于轻质材料，硬度低，柔软性好；透气性较差，可做橡胶密度低，属于轻质材料，硬度低，柔软性好；透气性较差，可做 气密性材料；还是较好的防水性材料等等。气密性材料；还是较好的防水性材料等等。 橡胶特点橡胶特点 纤纤 维维 纤维是指长度比直径大很多倍，并且有一定柔韧性的纤维是指长度比直径大很多

17、倍，并且有一定柔韧性的 纤细物质。纤细物质。 纤维的分类纤维的分类 主要合成纤维品种主要合成纤维品种 学名学名 商品名商品名 聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET) 涤纶、 Terylene、Dacron 聚己内酰胺纤维(PA6) 锦纶 6、尼龙6、Kapron、 聚己二酰己二胺纤维(PA66) 锦纶 66、尼龙66、Nylon 聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 芳纶、Kelvar 丙烯腈 -丙烯酸酯共聚物 腈纶、Cashmilan、 聚丙烯纤维 (PP) 丙纶、Pylen、Meraklon 超高分子量聚乙烯纤维 (UHMW-PE) Spectra 900、Dyneema 聚乙烯醇缩甲醛 维纶、维尼纶、K

18、uralonMewlon 聚氯乙烯纤维(PVC) 氯纶、Leavil、Rhovyl 聚氨酯弹性纤维(PU) 氨纶、Lycra、Dorlustan、 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维(PTT) PTT纤维, Corterra 胶胶 粘粘 剂剂 胶粘剂胶粘剂(Adhesive)(Adhesive)是靠界面间作用使各种材料牢固地是靠界面间作用使各种材料牢固地 粘接在一起的物质。粘接在一起的物质。 胶粘剂的组成胶粘剂的组成 除了基料外除了基料外( (一种或几种高聚物一种或几种高聚物) )，还有固化剂、填，还有固化剂、填 料、增塑剂、增韧剂、稀释剂、促进剂及着色剂等。料、增塑剂、增韧剂、稀释剂、促进剂及着色剂等

19、。 胶粘剂的分类胶粘剂的分类 产量最大的热塑性胶粘剂， 主要品种有 PVAc 溶液粘 合剂、PVAc乳液粘合剂等。 线型聚合物为 粘料，可溶。 用于非结构件 的胶粘，粘接 力不高。 价格低、无毒、主 要用于纸品的粘接 和办公用品中的浆 液。 加热下，聚 合物发生交 联，形成不 溶不熔胶层。 粘接力强。 特殊胶粘剂特殊胶粘剂 有两类胶粘剂产量不很大，但其某些性能非常突出，且增长速度很快， 是目前胶粘剂工业发展的关键。 结构胶粘剂Structural adhensive)，主要用于航空和宇航及其他工业 中受力构件的粘接，目前结构胶主要品种是改性的热固性胶粘剂。如 用尼龙、羧酸丁腈、聚砜改性的环氧胶

20、或聚乙烯醇缩醛、丁腈改性的 酚醛胶，都具有很高的强度和韧性及优良的耐湿、热老化除环氧 尼龙外氧等性能。 特殊胶粘剂特殊胶粘剂 特种胶粘剂，除一般性能外还有某些特殊功能如耐超特种胶粘剂，除一般性能外还有某些特殊功能如耐超 高温低温、导电、医用高温低温、导电、医用.品种配方多达数万种，品种配方多达数万种， 附加价值高。与此相似，一些特殊工艺胶粘剂如热熔附加价值高。与此相似，一些特殊工艺胶粘剂如热熔 胶胶(Hot melt adhesive)(Hot melt adhesive)、厌氧胶、厌氧胶(Anaerobic (Anaerobic adhesive)adhesive)、压敏胶、压敏胶(Pres

21、sure adhesive)(Pressure adhesive)等发展迅速，等发展迅速， 年增长率在年增长率在15%15%以上。以上。 涂涂 料料 涂料是指涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作涂料是指涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作 用膜层的材料。用膜层的材料。 涂料的组成涂料的组成 （1粘结剂：与物体表面和颜料具有良好的结粘结剂：与物体表面和颜料具有良好的结 合力，可分为转化型和非转化型两种类型。合力，可分为转化型和非转化型两种类型。 （2颜料：起装饰作用，并对物体表面起抗腐颜料：起装饰作用，并对物体表面起抗腐 蚀的保护作用蚀的保护作用 （3溶剂：溶解成膜物质的易挥发性液体溶剂：溶解成

22、膜物质的易挥发性液体 （4其他添加剂：增塑剂、催干剂、增稠剂、其他添加剂：增塑剂、催干剂、增稠剂、 稀释剂、杀菌剂，颜料分散剂，阻聚剂，防结皮剂稀释剂、杀菌剂，颜料分散剂，阻聚剂，防结皮剂 等等 涂料的分类涂料的分类 施工层次：腻子、底漆、面漆、罩光漆施工层次：腻子、底漆、面漆、罩光漆 稀释介质：溶剂型、水溶型、水乳型稀释介质：溶剂型、水溶型、水乳型 漆膜光泽：无光漆、半光漆、有光漆漆膜光泽：无光漆、半光漆、有光漆 施工方法：喷漆、烘漆、电泳漆施工方法：喷漆、烘漆、电泳漆 成膜物质：油性涂料成膜物质：油性涂料( (油基树脂漆油基树脂漆) )、合成树脂、合成树脂 类漆类漆 常用涂料常用涂料 醇酸

23、树脂涂料醇酸树脂涂料 具有附着力强、光泽好、硬度大、具有附着力强、光泽好、硬度大、 保光性和耐候性好等特点，可制成清漆、磁漆、保光性和耐候性好等特点，可制成清漆、磁漆、 底漆和腻子。底漆和腻子。 氨基树脂涂料氨基树脂涂料 主要有三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树主要有三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树 脂等涂料。脂等涂料。 聚氨酯涂料聚氨酯涂料 具有耐磨性优异、附着力强、耐化学具有耐磨性优异、附着力强、耐化学 腐蚀，广泛用作地板漆甲板漆、纱管漆等。腐蚀，广泛用作地板漆甲板漆、纱管漆等。 酚醛树脂涂料酚醛树脂涂料 有机硅涂料有机硅涂料 功能高分子材料功能高分子材料 功能高分子材料是具有特殊的功能，如光功能高分子材料

24、是具有特殊的功能，如光 敏性、导电性、磁性、化学活性、生物相容性，敏性、导电性、磁性、化学活性、生物相容性， 高分子液晶等。它们除了具有一定的机械性能高分子液晶等。它们除了具有一定的机械性能 外，还具有其他的物理性能和化学性能。外，还具有其他的物理性能和化学性能。 医用高分子材料医用高分子材料 导电高分子材料导电高分子材料 光敏性高分子材料光敏性高分子材料 医用高分子材料是指用于修复或替代已损坏或患病的组织、医疗用及医用高分子材料是指用于修复或替代已损坏或患病的组织、医疗用及 用于生物环境中的高分子材料。主要包括人工脏器，可降解医用缝合用于生物环境中的高分子材料。主要包括人工脏器，可降解医用缝

25、合 线，骨钉、骨板，药物缓释，药物活性等高分子材料。医用高分子材线，骨钉、骨板，药物缓释，药物活性等高分子材料。医用高分子材 料是目前发展非常迅速的一个领域，高分子药物、高分子人工组织器料是目前发展非常迅速的一个领域，高分子药物、高分子人工组织器 官在定向给药、器官替代、整形外科和拓展治疗范围方面做出了相当官在定向给药、器官替代、整形外科和拓展治疗范围方面做出了相当 大的贡献。大的贡献。 医用高分子材料的性能医用高分子材料的性能 生物相容性好；生物相容性好； 耐生物老化；耐生物老化； 物理和力学性能好；物理和力学性能好； 医用高分子材料医用高分子材料 医用高分子材料医用高分子材料 医用高分子材料可用于制作人工脏器。除了脑、胃和部分内分泌医用高分子材料可用于制作人工脏器。除了脑、胃和部分内分泌 器官外，人体中几乎所有器官都可用高分子材料制造。器官外，人体中几乎所有器官都可用高分子材料制造。 人工头盖骨：人工头盖骨： 聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂等聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂等 人工心脏：人工心脏： 聚氨酯橡胶、有机硅橡胶等聚氨酯橡胶、有机硅橡胶等 人工肺：人工肺： 有机硅橡胶、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯有机硅橡胶、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯 等等 人工血管：人工血管