高分子材料概论复习概括

1、高分子材料概论复习概要高分子材料概论第1章 绪论1.2.1 塑料塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。 它是以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。塑料的组成：1）树脂: 塑料的主要组分。2）填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。3）增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性4）稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。5）增色剂: 赋予塑料制品各种色彩。6）润滑剂: 提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。7）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。8）其他:

2、 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。塑料的分类(注意分类举例)1）按塑料热性质分类：热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成型加工。聚乙烯、聚氯乙烯热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，立体网状结构，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。酚醛树脂、环氧树脂2）按塑料的功能和用途分类：通用塑料：产量大、用途广、价格低的塑料，但性能一般，主要用于非结构材料。聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯工程塑料：具有较高力学性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。具有较宽的温度适用范围，能在苛刻条件下长时间使用。通用工程塑料: 长期在100150范围内应用的塑料聚酰

3、胺、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯 特种工程塑料: 在150 以上长期使用的塑料。聚砜、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚芳酯 功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等1.2.2 橡胶橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。线形柔性高分子聚合物，以生胶为原料，加入适量配合剂而形成。橡胶的结构特征：（1）分子链具有足够的柔性；（2）玻璃化温度比室温低得多：（3）在使用条件下不结晶或结晶较小，理想情况是在拉伸时可结晶，除去外力后结晶又消失，网状结构橡胶的组成：橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。1） 生胶: 生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。 橡胶的

4、主要成分 2） 配合剂: 用来改善橡胶的某些性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。 硫化剂: 用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构，从而具有一定强度、韧性、高弹性。 硫化促进剂: 缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。 活化剂：用来提高促进剂的作用。 填充剂：用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降低成本。 增塑剂：用来增加橡胶的塑性和柔韧性。 防老剂：用来防止或延缓橡胶老化。橡胶的制备及成形（一）硫 化 （二）混 合生胶流动温度高、粘度大，它与各种配合剂的混合，需要通过塑炼和混炼来实现。1） 塑 炼：强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙

5、，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的工艺过程。2） 混 炼：将塑炼后的生胶和配合剂混合均匀的过程混炼的加料顺序是：塑炼胶、防老剂、填充剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂等。混炼时要注意严格控制温度和时间。（三）成 形大多数橡胶制品都是被加热到硫化温度以上，在模具中成形。1）模压法：2）注射法：1.2.3 纤维凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。天然纤维（棉花、麻、蚕丝等） 人造纤维 化学纤维 合成纤维人造纤维是用自然界的纤维加工制成，如：“人造丝”、“人造棉”。合成纤维是由合成的聚合物制成的。1）涤纶：即聚酯纤维，又

6、叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维。2）尼龙：即聚酰胺，又称棉纶，其强度大、耐磨性好、弹性较好，主要缺点是耐光性差。3）腈纶：即聚丙烯腈，有人造羊毛之称。 4）维纶：即聚乙烯醇缩醛纤维，性能与棉花相似，且强度高，缺点是弹性差，织物易皱。5）丙纶：即聚丙烯，以轻、牢、耐磨著称，缺点是可染性较差，且晒易老化。6）氯纶：即聚氯乙烯， 难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但染色性差，热收缩大，限制了它的应用。1.2.4 涂料涂料是指涂布在物体表面的具有保护和装饰作用的膜层材料。涂料的组成：1）成膜物：涂料最主要的成分，其性质对涂料的性能起主要作用对成膜物的要求：能溶于适当

7、的溶剂 必须与物体表面和颜料具有良好的结合力成膜物的分类：反应型成膜物：伴有化学反应，形成网状交联结构，相当于热固型聚合物；例如环氧树脂、醇酸树脂等 挥发型成膜物：未发生化学反应，成膜只是溶剂挥发，成膜物为热塑型聚合物；例如纤维素衍生物、氯丁橡胶等2）颜料：主要起遮盖和 赋色作用 有机颜料如炭黑 颜料还有增强、赋予特殊性能、改变流变性能、降低成本等作用。3）溶剂：即用来溶解成膜物的易挥发性有机液体1.2.5 黏合剂黏合剂又称胶粘剂，是一种把各种材料粘合在一起，并且在胶接面处具有足够强度的物质。它以各种树脂、橡胶、淀粉等为基体材料，添加各种辅料而制成的。辅料对主要成分起到一定的改性或提高品质的作

8、用。<重要>黏合剂的分类：按主要成分分类:有机黏合剂（天然黏合剂（动物胶、植物胶、矿物胶）、合成黏合剂（热塑性树脂黏合剂、热固性树脂黏合剂、橡胶型黏合剂、合金型黏合剂）、无机黏合剂（磷酸盐型、硅酸盐型、硼酸盐型、玻璃陶瓷及其他低熔点物等）按受力情况分类：结构型黏合剂、非结构型黏合剂、特种黏合剂按使用形式分类：单组分黏合剂、双组分黏合剂按黏合剂形态分类：水性胶、溶剂型胶、无溶剂胶、膏状物、固体形状、1.2.6聚合物基复合材料聚合物基复合材料是以高分子聚合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。聚合物基复合材料具有许多优异性能：1）具有很高的比强度及比模量；2）耐疲劳性能好；3）

9、减震性能好；4）过载安全性好；5）耐高温性好；6）具有很强的可设计性1.2.7聚合物合金把不同种类的聚合物加以混合得到的具有理想性能的聚合物材料，称为聚合物共混物或聚合物合金。聚合物合金种类繁多，主要包括均聚物、共聚物（无规、交替、嵌段、接枝共聚物）、共混物（物理混合物、化学混合物渐变聚合物）聚合物合金的主要制备途径：1）物理共混：机械共混、溶液共混、胶乳共混2）化学共混：具有化学反应为特征的共混溶液接枝共混、互穿聚合物网络1.2.7功能高分子材料功能高分子材料是除了力学功能、表面和界面功能以及部分热学功能的高分子材料。主要包括有物理功能、化学功能、生物功能和功能转换型的高分子材料1.3 高分

10、子材料的成型加工(重要)高分子材料成型制品：注射、挤出、压制、压延、缠绕、铸塑、烧结、吹塑等高分子材料涂覆：喷涂、浸渍、黏结、沸腾床等离子喷涂等最主要、最常用的加工方法是：挤出成型、注射成型、吹塑成型、压制成型(原理、过程)挤出成型过程：第一阶段：塑化 第二阶段：成型 第三阶段：定型注射成型又可称为注射模塑或注塑，主要用于热塑性塑料，是热塑性塑料成型中应用最广泛的一种成型方法。它能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品，因此应用广泛。注射成型最重要的工艺条件1）温度：主要包括料筒温度、喷嘴温度、模具温度2）压力：主要包括塑化压力、注射压力3）成型周期：完成一次注射成型过程所需要的时间，

11、主要包括注射时间、闭模冷却时间及其他时间（开模、脱模、安放嵌件和闭模时间等）吹塑成型是塑料材料的二次成型，仅适用于热塑性材料的成型。吹塑成型主要包括中空吹塑成型、 吹塑薄膜、吹塑薄片等成型方法中空吹塑成型主要产品是塑料瓶、儿童玩具、水壶以及贮存酸、碱的大型容器等。对于中空吹塑的材料的要求：（1）气密性好（2）耐环境应力开裂性好（3）耐冲击性要好另外，还要求有较好的抗静电性、耐药品性和耐挤压性等。压制成型分为模压成型和层压成型两种模压成型工艺种类：（1）模塑粉模压法（2）吸附预成型坯模压法（3）团状模塑料及散状模塑料模压法（4）片状模塑料模压成型法（5）高强度短纤维料模压成型法（6）定向铺设模压

12、成型层压成型过程主要包括填料的浸胶、浸胶材料的干燥和压制等步骤。层压成型所制得的层压塑料往往是板状、管状、棒状或其他简单性状的制品。第2章 通用塑料通用热塑性塑料: 柔韧性大、脆性低、加工性能好，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。(综合性能好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉。)通用热固性塑料：刚性高、耐蠕变性好、耐热性好、尺寸稳定性好、不易变形，但加工复杂，效率低 (在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型转变为体型结构，再加热也不会流动。)2.1 聚乙烯（PE，polyethylene）聚乙烯加工工艺 自由基聚合而成 线性聚合物，高分子长链脂肪烃，分子链空间呈平面锯齿形排布

13、，分子对称n （1）分子式：CH2CH2n（2） 支化结构：（a）高密度PE （HDPE）（b）低密度PE（LDPE）（c）线性低密度PE分子链（LLPDE）性能：无臭、无味、无毒，乳白色蜡状固体；易燃；透水率低n 1）力学性能一般，软而韧；拉伸强度比较低；表面硬度不高；抗蠕变性差；抗冲击性能较好n （2）热性能耐热性不高；耐低温性能很好，脆化温度-50；热导率较高，HDPE>LLDPE >LDPE ；线膨胀系数较大， LDPE>LLDPE >HDPE n （3）耐化学药品性惰性，化学稳定性好 常温下，一般不溶于溶n （4）电性能 电性能优异 介电损耗低，高频绝缘耐电晕

14、性好，介电强度高，高压绝缘（5）聚乙烯在许多活性物质作用下产生应力开裂的现象2.1.3 聚乙烯的加工性能：熔融状态下进行加工，注意以下几点：n （1）由于吸湿性低，原料可不必干燥；n （2）加工时需选择合适的熔融流动速率；n （3）聚乙烯结晶能力高，制品冷却后收缩率高；n （4）高温下聚乙烯易氧化，尽量避免与氧接触n （5）由于环境应力开裂性能，避免与脂肪烃、芳香烃、矿物油、醇类等化学品接触2.1.5 聚乙烯的应用：n 低密度聚乙烯(LDPE) ：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压板、电线电缆包覆等n 高密度聚乙烯(HDPE) ：小负荷齿轮和轴承、化工管道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等

15、2.2 聚丙烯（PP，polypropylene）n 丙烯单体通过气相本体聚合、淤浆聚合、液态本体聚合等方法制备n 线性结构：存在等规、间规、无规三种立体结构等规：结构规整性好，高度结晶性，熔点高，硬度和刚度大，力学性能好间规：性能介于两者之间，结晶能力较差，硬度刚度小，冲击性能较好无规：无定形材料，强度很低，使用价值小2.2.2 聚丙烯的性能 注意无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体，密度小。n （1）力学性能: 与聚乙烯相比，强度、刚度、硬度都比较高；抗冲击强度对温度的依赖性大；优良的抗弯曲疲劳性n （2）电性能 优良的电绝缘性；耐电弧性好n （3）热性能 良好的耐热性；良好的耐沸水、耐蒸汽性

16、；热导率小于聚乙烯n （4）耐化学药品性 很高的耐化学腐蚀性 良好的耐环境应力开裂性n 5）环境性能 耐候性差，对紫外线敏感，易降解n （6）其他性能 极易燃烧；氧气透过率较大；透明性较差；表面极性低，耐化学药品性能好，但印刷、黏结等二次加工性差2.2.3 聚丙烯的加工性能（1）吸水率低，加工前不需要干燥；（2）提高压力或温度可改善熔体流动性；（3）成型收缩率较大，具有明显的后收缩性；（4）受热易氧化降解，高温下对氧敏感；（5）一次成型优良，成型加工方法多2.2.4 聚丙烯的改性(重要)n 聚丙烯由于存在如下缺陷：低温脆性大、热变形温度低、收缩率大、厚壁制品易产生缺陷等，需要改性（1）聚丙烯共

17、聚物一般是丙烯与乙烯共聚分为无规共聚物和嵌段共聚物n 无规共聚物：乙烯单体含量17%n 性能：具有较好的光学透明性、柔顺性、较低的熔融温度、很高的抗冲击性n 用途：高透明薄膜、上下水管、供暖管材、注塑制品n 嵌段共聚物：乙烯单体含量520%n 性能：较好的刚性和低温韧性n 用途：大型容器、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆n 2）聚丙烯合金n 与高密度聚乙烯共混：改善聚丙烯的韧性n 与乙丙橡胶、热塑性弹性体共混：改善韧性、耐寒性、冲击性能n 聚丙烯与聚酰胺共混：改善其耐热性、耐磨性、抗冲击性和染色性n （3）填充聚丙烯n 粉末状碳酸钙、硫酸钙、滑石粉、云母及木粉n 改善刚度、硬度、弹性模量热变形

18、温度、耐蠕变性、成型收缩率、线膨胀系数n （4）增强聚丙烯n 玻璃纤维 1040%n 改善拉伸强度、耐热性、刚性、硬度、耐蠕变性、线膨胀系数、成型收缩率等n （5）茂金属聚丙烯n 具有独特的间规立构规整性n 性能：流动性能好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低、透光率高、光泽性好、韧性强（P45，表2-21）n 用途：包装薄膜、汽车保险杠、片材、瓶、复合纤维等2.2.5 聚丙烯的应用聚丙烯属等规立构，结晶性塑料，外观乳白半透明。主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。2.3 聚氯乙烯（PVC）（poly

19、ing chloride）最早工业化的塑料品种之一聚氯乙烯是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发下，或在光、热作用下按自由基聚合反应的机理聚合而成的聚合物聚合的方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合等无定形结构 头-尾相接 分子结构式：2.3.2 聚氯乙烯的性能 ：白色或淡黄色坚硬粉末；密度1.351.45g/cm3；透气性和透湿率较低1）力学性能 较高的强度、刚度、硬度 较低的韧性、断裂伸长率和冲击强度 耐磨性一般2）热性能 热稳定性特别差，在6580之间使用，140分解；3） 电性能 比较好的电性能；介电常数、介质损耗、体积电阻率较大；耐电晕性不好；4） 化学性能 耐化学药品性好

20、，化工防腐材料5）其他性能氯原子存在，具有良好的阻燃性能 对光、氧、热及机械作用都比较敏感，易发生降解，脱除HCl2.3.3 聚氯乙烯的成型加工(聚氯乙烯添加剂)n 可采用挤出、吹塑、注塑、压延、搪塑、发泡、压制、真空成型等方法添加稳定剂减少热分解，成型温度严格控制添加适量的润滑剂改善加工性能注射挤出时采用中速 或低速2.3.4 聚氯乙烯的添加剂 重要1、稳定剂（P50，表2-24）n 热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂n 作用：与分解放出的HCl反应，清除HCl；与游离基及双键反应，抗氧效果n 常用的热稳定剂：铅化合物及盐化合物n 光稳定剂：有机物系统n 紫外线吸收剂：钡、镉复合稳定剂2、增塑剂

21、n 要求与聚氯乙烯有较好的相容性3、润滑剂n 克服摩擦阻力4、填料及其他添加剂n 提高制品的硬度、改善电性能、降低成本n 常用的填料有碳酸钙、滑石粉、陶土、碳酸镁、重晶石粉等2.3.6 聚氯乙烯的应用纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。硬聚氯乙烯：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。增塑（软）聚氯乙烯：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。2.4.3 ABS树脂ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。分子式：2.4.3.1 ABS的性能无定形高分

22、子材料，不透明，浅象牙色，无毒无味，相对密度1.05丙烯腈能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。所以，ABS树脂具有优异的综合性能， 成为“坚韧、质硬、刚性”的 材料。ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。n （）力学性能 优良 冲击强度高； 可在极低的温度下使用；良好的耐磨性、耐油性；尺寸稳定性好n （）热性能 热变形温度 很高的耐寒性n （）电性能 良好的电绝缘性n （）耐化学药品性 良好的耐化学试剂性n （）环境性能 耐候性较差，易氧化降解2.4.3.3 ABS的

23、应用ABS作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是最早被人类认识和使用的“高分子合金”。用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。2.5.1 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA， polymethyl methacrylate ） 俗称“有机玻璃” 聚合方法：悬浮聚合、本体聚合、溶液聚合、乳液聚合2.5.1.3 PMMA的应用聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，非晶性塑料。主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。 2.6 酚醛树脂酚类化合物与醛类化合物缩聚后所得到的树脂n 酚类化合物：苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚

24、等n 醛类化合物：甲醛、乙醛、糖醛等n 催化剂：氢氧化钠、氢氧化钡、氨水、硫酸、盐酸、对甲苯磺酸等2.6.1 酚醛树脂的合成（重要）根据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质PH值的差异，可以分别得到热固性和热塑性两类材料。苯酚上与羟基邻位或对位的3个氢原子都很活泼，均能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：PH 值甲醛与苯酚摩尔比链结构产物70.80.9线 性热塑性71.11.5交 联热固性2.6.1.1热塑性酚醛树脂的合成反应条件：PH<7，甲醛：苯酚<1反应过程：（1）加成反应；(2) 缩合反应；（3）缩聚反应热塑性树脂不存在羟甲基侧基，只能熔融而不会自行交联2.6.1.2 热固性酚醛树

25、脂的合成反应条件：PH>7，甲醛：苯酚>1反应过程：（1）加成反应；（2）缩聚反应2.6.2 酚醛树脂的固化n 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。固化方式两种：加热或加酸1）热压固化：加热温度145175，挥发分n 一般来说，热压过程中产生的挥发分越多，热压过程中温度越高，所需要的成型压力就越大。2）加酸固化：温度低，酸类固化剂，盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸等n 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2.6.3 酚醛树脂的性能n 无定形聚合物n （1）强度及弹性模量都比较高，使用温

26、度高，但抗冲击性能差，需加入填充增强剂；n （2）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；n （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；n （4）蠕变小，尺寸稳定性好，且阻燃性好，发烟量低n （5）吸水性较大2.6.4 酚醛树脂的成型加工n 模压、层压、泡沫成型1）模压塑料对树脂的要求：对增强材料和填料要有良好的浸润性能；树脂要有适当的黏度，良好的流动性；树脂的固化温度低，工艺性好，并能满足模压塑料的一些特殊性能要求。模压塑料的组成：树脂：对填充材料进行黏结填充材料：粉状填料和纤维状填料 （要求：密度小，油吸附量低，

27、空隙小，不易腐蚀，成本低，易分散不易结块，无杂质颗粒级分搭配适当）固化剂：六次甲基四胺固化促进剂：煅烧氧化镁稀释剂：降低树脂黏度，增加树脂对填充材料的浸润能力。改进树脂的工艺性能；常用丙酮、乙醇润滑剂：防止模塑粉在压制过程的粘模现象；常用的有油酸、硬脂酸及其盐类脱模剂：阻止树脂和表面的黏合着色剂：增加外观的鲜艳色泽，使制品美观大方；常用钛白粉、氧化铬、氧化铁红等模压塑料的用途：n 酚醛模压塑料具有优良的力学性能 、耐热性能、耐磨性能n 可以用来制作电器绝缘件；如灯头、开关、插座、汽车电器等n 可用来制作制动零件、刹车片、摩擦片、耐高温摩擦制品等2）层压塑料层压塑料是以甲阶热固性酚醛树脂为黏合剂

28、，以石棉布、牛皮纸、玻璃布、木材片及绝缘纸等片状填料为基材，放入到层压机内通过加热加压成层压板、管材、棒材或其他制品层压塑料的特点：力学性能好、吸水小、尺寸稳定性、耐热性能优良、价格低廉且可根据不同的性能要求选择不同的填料和配方来满足不同用途的需要。3）泡沫塑料n 制备：热塑性或甲阶热固性酚醛树脂，加入发泡剂、固化剂等发泡固化后得到的。n 优点：质量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐热性高、阻燃性好、价格低n 缺点：脆性较大n 用途：可用于耐热和隔热的建筑材料、救生材料以及保存和运输鲜花的亲水性材料。2.7 环氧树脂（epoxy resin, EP）环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团 的线

29、性有机高分子化合物2.7.1 环氧树脂的特性 （重要）+环氧树脂的n 环氧树脂的固化体系组成：环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、增强剂、填充剂等n （1）形式多样化n （2）黏附力强n （3）收缩率低n （4）优良的力学性能n （5）优良的化学稳定性；n （6）良好的电绝缘性能；是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料n （7）突出的尺寸稳定性和耐久性；n （8）耐大多数霉菌，可在苛刻的热带条件下使用n 缺点：成本高，毒性较大2.7.4 环氧树脂的应用环氧树脂有“万能胶”之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。n 主要用于：仪表构

30、件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复合材料等。第3章 工程塑料工程塑料是指物理力学性能及热性能比较好的、可以当作结构材料使用的且在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力和较苛刻的化学、物理环境中使用的塑料材料。特性：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。应用：电子、电器、机械、交通、航空航天等领域分类：通用工程塑料和特种工程塑料通用工程塑料：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n 例如：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性聚酯等特种工程塑料：使用量较小、价格高、长期使用温度在150以上的塑料材料n 例如：

31、聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚芳酯等3.1 聚酰胺（polyamide，PA）聚酰胺俗称“尼龙”，指分子主链 上含有酰胺基团（NHCO）的高分子化合物。制备：二元胺和二元酸通过缩聚反应或-氨基酸或内酰胺自聚而得3.1.1 聚酰胺的结构与性能白色至淡黄色的颗粒，制品坚硬，表面有光泽，氢键的存在使其具有良好的力学性能、耐油性、耐溶剂性，吸水率比较大。n 1）力学性能 优良n 拉伸强度、冲击强度、刚性、耐磨性较好；但易受温度和湿度的影响n 2）电性能n 在低温和干燥条件下具有良好的电绝缘性，但在潮湿的环境中，电阻率和介电强度会降低，介电常数和介质损耗明显增大。温度上升，电性能也下降n （3）

32、热性能n 存在氢键，熔融温度比较高，熔融温度范围比较窄，有明显的熔点n 热导率很低n （4）耐化学药品性n 化学稳定性良好，能耐许多化学药品n 常温下溶于强极性溶剂以及某些盐的溶液n （5）其他性能n 耐候性一般n 无臭、无味、无毒，具有自熄性，燃烧很慢3.1.3 聚酰胺的应用n 由于聚酰胺优良的性能，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。n 例如：轴承、齿轮、凸轮、磙子、辊轴、泵叶轮、风扇叶轮、涡轮、螺钉、螺帽、垫圈、高压密封圈、阀座、输油管等3.2 聚碳酸酯（polycarbonate, PC）n 聚碳酸酯是指分子主链中含有 链节的线性

33、高聚物分类：根据R基团的不同，分为脂肪族、脂环族、芳香族等类型 其中，芳香族聚碳酸酯最有工业价值，以双酚A型为主，产量仅次于聚酰胺3.2.1 聚碳酸酯的结构与性能n 双酚A型聚碳酸酯的结构式：分子主链中含有柔顺的碳酸酯链和刚性的苯环，从而赋予了聚碳酸酯许多优异的性能。聚碳酸酯是一种透明、微黄色的坚韧固体，密度1.20g/cm31）力学性能n 十分优良，既刚又韧；n 拉伸、弯曲、压缩强度都较高，且受温度影响小；n 冲击性能突出；n 抗蠕变性能好n 缺点是易产生应力开裂、耐疲劳性差，缺口敏感性高，不耐磨损n （2）热性能n 耐高低温性能很好；n 热导率、比热容不高；n 线膨胀系数较小；n 阻燃性好

34、，具有自熄性n （3）电性能n 较好的电绝缘性n 可在宽温度范围内和潮湿的条件下保持良好的电性能；n 介电常数和介电损耗在10130接近常数n （4）耐化学药品性n 一定的耐化学药品性；n （5）其他性能n 透光率很高，约为8790%；n 折射率高，可作为透镜光学材料n 很好的耐候性和耐热老化能力3.2.3 聚碳酸酯的应用领域n 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、生活日用品等方面n 例如：可应用在大型灯罩、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3.6 聚苯硫醚（polyphenyl sulf

35、one, PPS） 分子主链上含有苯硫基的结晶性热塑性工程塑料（聚甲醛）分子结构式：分子主链由苯环和硫原子交替排列，规整性强，苯环提供刚性，硫醚键提供柔顺性，刚柔兼备具有优异的综合性能3.6.1 聚苯硫醚的性能白色、硬而脆，吸湿率很低，阻燃性很好，热氧稳定性突出，电绝缘性很好n 1）力学性能 不高； 拉伸、弯曲强度中等水平，冲击强度很低 刚性很高n （2）热性能 优异的热稳定性 阻燃性能突出，是一种高阻燃材料n （3）电性能 电绝缘性非常优异，介电常数和介电损耗很低，表面电阻率和体积电阻率随温度、湿度、频率的变化不大； 耐电弧性好n （4）耐化学药品性 耐化学腐蚀性能非常好 205以下的任何溶

36、剂都不能溶解n （5）其他性能 良好的耐候性 优良的耐辐射性3.6.3 聚苯硫醚的应用n 主要应用于耐高温黏合剂、耐高温玻璃钢、耐高温绝缘材料、防腐涂层以及模塑制品等n 如用作电器接插件和零件；制造医疗及齿科器材；制造汽车和机械零部件3.7 聚酰亚胺（polyimide, PI）n 聚酰亚胺是分子主链中含有酰亚胺基团的一类芳杂环聚合物n 制备：芳香族二元酸酐和芳香族二元胺经过缩聚反应生成聚酰胺酸，然后经热转化或化学转化环化脱水形成分子结构式：3.7.1 聚酰亚胺的性能n 具有优异的性能n （1）力学性能n 优良；拉伸、弯曲、压缩强度都较高 突出的抗蠕变性和尺寸稳定性n （2）热性能 极其优异的

37、耐热性 很好的耐低温性 热膨胀系数很低n （3）电性能 优良的电绝缘性 耐电弧晕性突出 介电强度高 电性能随频率变化小n （4）耐化学药品性 耐油、有机溶剂、酸 不耐碱 具有很好的耐辐射性 具有自熄性，发烟率低4. 改性聚酰亚胺n 在分子主链上引入醚键、酯键等柔性基团，改善加工性能3.8 聚砜类塑料n 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n 3.8.1 双酚A型聚砜（polysulfone, PSU ）分子结构式：聚砜的性能n 1）力学性能 优异 拉伸强度和弯曲强度高 抗疲劳性差，易产生内应力开裂n （2）热性能 优异的耐热性 优良的耐氧老化性 自熄性n （3）电性能 优异，在水

38、及潮湿的空气中变化很小n （4）耐化学药品性 化学稳定性较好n （5）其他性能 优良的耐辐射性能 尺寸稳定性好 耐候性和耐紫外线性较差聚砜的应用可应用于电子、电气、精密仪器、交通运输、医疗器械等方面如制备需蒸煮的医疗设备、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、电动齿轮等聚砜的加工性能n 成型可采用热塑性塑料的加工方法，如注塑、挤出、吹塑、热成型及二次加工n （1）熔体黏度大，接近牛顿流体，黏度对温度敏感n （2）水的存在会促使产生应力开裂，制品表面产生表面银纹和水泡，所以加工前必须干燥n （3）刚性大，冷凝温度高，易产生内应力，需要后处理n （4）成型收缩率低，制

39、品的尺寸精度高3.10 氟塑料n 含氟塑料的总称n 具有更优越的耐高温、低温、耐腐蚀、耐候性、电绝缘性，不吸水、摩擦系数低等特性n 氟塑料成为现代尖端科学技术、国防、航空、军工生产和各工业部门所不能缺少的新型材料3.10.1 聚四氟乙烯（polytetrafluroethylene,PTFE）n 聚四氟乙烯具有优良的耐腐蚀性、自润滑性、耐热性、电绝缘性以及极低的摩擦系数；n 广泛应用于化学工业的防腐材料、机械工业的摩擦材料、电气工业的绝缘材料以及防黏结材料、分离材料和医用高分子材料分子结构式：n 聚四氟乙烯的性能：白色不透明的蜡状粉体，密度2.142.20g/cm3，是塑料中密度最大的品种，结

40、晶聚合物n 1）力学性能n 极低的摩擦系数；是塑料材料中最低的，动、静摩擦系数相等n 极好的自润滑性；n （2）热性能n 优异的耐热性和耐寒性n 线膨胀系数较大，随温度升高而明显增加n （3）电性能n 十分优异n 在所有塑料中，介电常数最小，体积电阻率最大n 介电性能和电绝缘性基本不受温度、湿度、频率变化的影响；n 耐电晕性能不好（4）耐化学药品性所有塑料中最好的n （5）其他性能n 耐候性优良n 对光和臭氧的作用很稳定，具有很好的耐大气老化性能n 耐辐射性不好n 具有自熄性，不能燃烧n 表面自由能很低，几乎与所有材料都无法黏附聚四氟乙烯的成型加工性能：n 聚四氟乙烯不能采用热塑性塑料熔融加工

41、方法，只能采用类似于粉末冶金的加工方法，即冷压成坯后烧结n 烧结采用模压烧结、挤压烧结、推压烧结聚四氟乙烯的应用：n 广泛应用于密封材料、滑动材料、绝缘材料、防腐材料、医用材料等n 防腐材料方面：各种化工容器和零件，如蒸馏塔、反应器、阀门、阀座、隔膜、反应釜、过滤材料和分离材料；n 摩擦、磨损方面：各种活塞环、动密封环、静密封环、垫圈、轴承、轴瓦、支撑块、导向环等；n 绝缘材料方面：耐高温、耐电弧、高频电绝缘制品，如高频电缆、耐潮湿电缆、电容器线圈等；n 医药材料方面：人工心脏、人工食道、人工腹膜等聚三氟氯乙烯（polychlorotrifluroethylene, PCTFE）力学性能 优于

42、聚四氟乙烯，冷流性降低 耐辐射性是氟塑料中最好的 一般热塑性塑料的加工方法，如注塑、压铸、压缩、模塑、挤出等 加工必须采用较高的成型温度和压力 加工比较困难应用：用于制造形状复杂而且聚四氟乙烯难以成型的耐腐蚀制品，如耐腐蚀的高压密封件、高压阀瓣、泵和管道的零件、高频真空管底座、插座等；利用阻气性制造高真空系统的密封材料；利用涂覆性，对反应器、冷凝加热器、搅拌器、分馏塔、泵等进行防腐涂层；制造光学视窗如导弹的红外窗聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride, PvdF） 结构式：n 性能：结晶型聚合物，比聚四氟乙烯具有更高的强度、耐腐蚀性和耐蠕变性；吸水性低；能够耐大多数化学药品

43、和溶剂，高温下不耐极性溶剂；良好的耐辐射性；加工性能比较好；具有很好的压电性能第4章 合成纤维纤维的含义：凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。它可分为天然纤维和化学纤维(化学纤维又分为人造纤维和合成纤维)天然纤维：自然界存在的和生成的具有纺织价值的纤维，是纺织工业的重要材料来源。n 约占纺织纤维年总产量的50%n 按照来源不同，分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维n 植物纤维：又称天然纤维素纤维，主要组成物质是纤维素；n 主要品种：棉、大麻、黄麻、亚麻、蕉麻、剑麻、赫纳昆麻和椰壳纤维等n 动物纤维：又称蛋白纤维，其主要组成成分是蛋白质；n 主要品种：动物的肤毛发与

44、绒毛、禽类的羽绒、蚕丝及其它蛋白纤维n 矿物纤维：石棉是最大宗的天然矿物纤维；作为纺织材料主要是温石棉和青石棉化学纤维：用天然的或人工合成的高分子材料为原料制成的纤维。n 人造纤维是用天然高分子材料为原料，经过化学处理和机械加工制成的 如“人造丝”、“人造棉”。n 合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，它发展很快。如：涤纶、锦纶、腈纶2、合成纤维的分类合成纤维：1.通用合成纤维：涤纶、聚酰胺、腈纶和丙纶，产量大，应用广2.高性能合成纤维：强度大、模量大的纤维；它由刚性链聚合物和柔性链聚合物纺丝制造3.功能合成纤维：具有除力学和耐热性外的特殊性能，如光、电、化学、高弹性和生物降解性等的纤维，

45、产量小，但附加值大3、合成纤维的制备熔体纺丝步骤n （1）纺丝熔体的制备n （2）熔体经喷丝板孔眼压出形成熔体细流n （3）熔体细流被拉长变细并经冷却凝固n （4）固态纤维上油和卷绕n 涤纶、聚酰胺、丙纶一般采用此法溶液纺丝步骤n （1）纺丝液的制备n （2）纺丝液经过纺丝泵计量进入喷丝头的毛细孔压出形成原液细流n （3）原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，聚合物在凝固浴中析出形成初生纤维；n （4）纤维拉伸和热定型，上油和卷绕电纺丝电纺丝是通过施加到聚合物熔体或溶液外部电场制备具有纳米尺寸的连续纤维4、合成纤维的性能n 具有优良的物理、机械性能和化学性能n 如，强度高、密度

46、小、弹性高、耐磨性好、吸水性低、保暖性好、耐酸碱性好、不会发霉或虫蛀等n 某些特种纤维还具有耐高温、耐辐射、高强力、高模量等特殊性能5、合成纤维的应用n 超出了纺织工业的范围，逐渐深入到国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、海洋水产、通讯联络等重要领域n 例如，民用上可纺制轻暖、耐穿的各种服装面料、装饰，可混纺；工业上可用作轮胎帘子布、运输带、传送带、渔网、绳索、工作服等；高性能特种合成纤维可用作降落伞、飞行服、飞机导弹、雷达的绝缘材料等。4.2 通用合成纤维n 4.2.1聚酰胺纤维世界上最早投入工业化生产的合成纤维n 中国商品名“锦纶”，国际商品名“尼龙”、“耐纶”、“卡普隆”等n 聚酰胺

47、纤维是脂肪族和半芳香聚酰胺经熔融纺丝制备的合成纤维；分子主链中含有酰胺键。n 分两类：一类由二元胺和二元酸缩聚制得；另一类由-氨基酸缩聚或由内酰胺开环聚合而得n 具有吸水性聚酰胺纤维的性能n 它是合成纤维中性能优良、用途广泛的品种之一n （1）耐磨性好、位于合成纤维之首，比棉花高10倍，比羊毛高20倍，适合于做绳索、袜子等n （2）强度高、耐冲击性好。它是强度最高的合成纤维之一。比棉花高12倍，比羊毛高45倍，适合于做轮胎帘子布等n （3）弹性、耐疲劳性好。比棉花高78倍n （4）密度小，相对密度1.041.14n （5）吸湿性良好。锦纶具有良好的吸湿性，染色性好，可使用酸性染料、分散染料等。

48、n 缺点：弹性模量小，使用过程中容易变形，耐热性及耐光性较差。聚酰胺纤维的用途n 应用范围广泛n 在日用品方面，可以纯纺或混纺各种衣料和针织品，特别适用于制造单丝、复丝弹力丝袜，耐磨耐穿；n 工业上是轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网和工业滤布4.2.2 聚酯纤维n 中国商品名“涤纶”，俗称“的确良”n 聚酯纤维是指含芳香族取代羧酸酯结构的纤维，它是由二元酸和二元醇经过缩聚而制得的聚酯树脂，经熔融纺丝和后处理制得的一种合成纤维。n 在合成纤维中发展最快，产量居于首位聚酯纤维的性能n 1）外观n 单纯涤纶纤维为乳白色，生产中添加染料制成各种有色纤维n （2）密度n 随着聚酯纤维的结晶度和取向度的不同

49、，密度不同。一般密度在1.381.40n （3）弹性n 弹性好，接近羊毛，而且耐皱性好，弹性模量比聚酰胺纤维高n （4）强度n 强度大，在湿态下强度不变n （5）湿性n 吸湿性低，回潮率小，易洗快干n （6）耐热性n 耐热性较好，软化点230240n （7）耐光性n 高于锦纶，低于腈纶n （8）电性能n 干燥状态下，具有良好的电绝缘性。但是作为服装时，由于摩擦易产生静电，易吸灰尘，这是涤纶的缺点n （9）化学性能n 在常温下，对酸碱稳定，温度升高，耐腐蚀性降低n （10）抗菌性n 优良，作为织物通常不被蛀虫破坏聚酯纤维的用途n 由于聚酯纤维弹性好、织物有易洗快干、保型性好、免熨等特点，所以是理

50、想的纺织材料；可纯纺或混纺制作各种服装及针织品n 在工业上，可作为电绝缘材料、运输带、绳索、渔网、轮胎帘子线、人造血管等。n （1）涤纶（PET）n 制备：涤纶是对苯二甲酸乙二醇酯经过熔融纺丝制成的合成纤维，相对分子质量控制在1500022000，纺丝温度控制在275295n 其他性能：涤纶又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐 蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维。n 但透气性、吸湿性、染色性差限制了涤纶在时装行业的应用；需要进行改性后引入亲水性基团。n （2） 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维n 制备：PTT纤维是由对苯二甲酸和，丙二醇的缩聚物经过熔体纺丝制成的纤维，具有反旁反旁式构象n 结晶结构：n

51、 性能：PTT纤维性能优于涤纶，具有更优异的柔软性、弹性恢复性；优良的抗折皱性、尺寸稳定性、耐候性、易染色性和良好的屏蔽性能，并改进了抗水解稳定性。n PTT纤维被认为是最具有发展前途的通用合成纤维新品种。4.2.3 聚丙烯腈纤维n 中国商品名“腈纶”，有“人造羊毛”之称n 制备：腈纶是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的共聚物制成的合成纤维。n 腈纶的制备采用湿纺工艺n 湿纺工艺是将聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在溶剂中（纺丝液），纺丝液经喷丝板后在含凝固剂的凝固浴中凝固形成纤维纺丝液纺丝液的选择：选择内聚能大的溶剂或能与聚丙烯腈相互作用的溶剂配制溶剂常用的溶剂DMF、DMA、DMSO、EC、NaS

52、CN、HNO3、ZnCl2聚丙烯腈纤维的性能n 性能优良，外观、手感都类似羊毛，因此有“人造羊毛”之称n 很多性能指标超过羊毛，如腈纶的强度比羊毛高12.5倍，密度小，保暖性及弹性好等n 耐光性、耐候性是天然纤维和化学纤维中最好的n 化学稳定性、对酸碱和氧化剂的稳定性也比较好n 缺点是耐磨性、抗疲劳性差聚丙烯腈纤维的用途n 多为民用，可纯纺代替羊毛制备大衣呢华达呢、运动衫、针织衫、地毯、毛毯、人造毛皮、装饰织物等；可混纺制成内衣、衬衫、服装及雨衣布等n 在工业中主要制成帆布、过滤材料、保温材料、包装用布、医疗材料等n 另外可制成军用帐篷、防火服等4.2.4 聚丙烯纤维n 中国商品名“丙纶”n

53、制备：等规聚丙烯熔体纺丝制备，成纤聚丙烯的相对分子质量10万30万，纺丝温度255290n 原料来源丰富、生产工艺简单、产品价格低廉、发展较快；产量仅次于涤纶、锦纶、腈纶聚丙烯纤维的性能n （1）质轻n 合成纤维中最轻的，密度0.90.91n （2）强度高n 湿强度和干强度基本相同n （3）耐磨、耐腐蚀性好n 耐磨性、回弹性好，抗微生物，不霉、不蛀、耐化学性优于其他纤维n （4）电绝缘性、保暖性优n 缺点：耐热性、耐老化性、吸湿性、染色性差聚丙烯纤维的用途n 主要用途是制作地毯、装饰布、家具布n 工业中制作各种绳索、条带、渔网、吸油毡、包装材料和工业用布，如，滤布、袋布等；n 丙纶纤维可制成土

54、工布，用于建筑、水利工程等；n 丙纶纤维无纺布可用于卫生制品、医用手术帽、床上用品等4.4 功能合成纤维氨纶的突出特点就是高弹性：因为高分子链是由低熔点无定形的软链段为母体和嵌在其中的高熔点结晶的硬链段组成氨纶的高分子链组成包括两部分：软链段和硬链段硬链段：结晶性的芳香族二异腈酸酯组成，应力下不变形软链段：非晶性的脂肪族聚酯或聚醚组成，常温下处于高弹态n 极限氧指数（limiting oxygen index,LOI）n 纤维点燃后在氧-氮混合气体中维持燃烧所需要的最低含氧量的体积分数n LOI21%，纤维可在空气中燃烧，属于可燃纤维；n LOI21%，属于阻燃纤维。（极限氧指数越大，越不易燃烧）n 新合纤：采用超细合成纤维制备的具有新质感的纤维织物n 纤度：用1000m长纤维质量的1/10质量表示，单位分特；它是表征纤维粗细的指标纤维根据纤度分类：粗旦纤维、中旦纤维、细旦纤维、微细纤维、超细纤维差别化合成纤维：通过分子设计合成或通过化学和物理改性制备具有预想结构和性能的成纤聚合物或利用革新的纺丝工艺赋予纤维新的性能并与通用纤维有差别的纤维合成纤维的改性技术分子主链改性：共聚反应分子侧链改性：接枝反应、引入功能基团表面改性：复合化：双组分纤维、混纺、添加改性剂锑4.4.10 高分子光纤n 高分子光纤是因为光在纤维界面上全反射或纤维的折射率梯度而使