材料科学概论

会计学1材料科学概论PPT课件概述高分子的合成、结构与性能

典型的高分子品种

第五章有机高分子材料第1页/共49页

有机高分子材料：有机高分子材料包括木材、棉花、皮革等天然高分子材料和塑料、合成纤维及合成橡胶等有机聚合物合成材料。它们质地轻、原料丰富、加工方便、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维是有机高分子材料的典型代表，此外，还有涂料和黏合剂等。随着合成、加工技术的发展，耐高温、高强度、高模量和具有特定性能和功能的高分子材料也应运而生。第五章有机高分子材料第2页/共49页

一、高分子的基本概念高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。绝大部分原料单体为有机化合物。在有机化合物中，除碳原子外，其它主要元素为氢、氧、氮等。由于碳原子是4价，所以可以形成为数众多、结构不同的有机化合物，已知的有机化合物的总数已接近千万，而且新的有机化合物还不断合成出来。第一节概述第3页/共49页

1、高分子的链结构：聚合物：一个大分子往往由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成。因此，高分子又称为聚合物。缩写称为结构单元，也可称为重复单元。链节：许多重复单元连接成线型大分子，类似一条链子，因此有时又将重复单元称为链节。单体：由形成结构单元的小分子组成的化合物称为单体，是合成高分子的原料。聚合度：对于聚乙烯一类高分子，结构单元、重复单元是相同的，式中（P103）括号表示重复连接，通常用n代表重复单元个数，又称聚合度。聚合度是衡量高分子大小的指标。第4页/共49页2.高分子的聚合度及其计算高分子的相对分子质量是重复单元的相对分子质量（M0）与聚合度（）（或重复单元数n）的乘积，即例如常用聚乙烯的相对分子质量为5－15万，其重复单元相对分子质量为62.5，由此可以计算得聚合度约为800－2000。第5页/共49页

3、立体规整度高分子的立体异构：化学组成相同的高分子，链结构也相同，但立体构型不同，即原子或原子团在三维空间由化学键连结的排列不同，这种情况称为高分子的立体异构。立体异构体简称立构。立构的分类：可分为两类：一是手性碳原子产生的光学异构体，二是分子中双键或环上的取代基空间排步不同的几何异构体。影响：高分子的立体规整性对材料性质极为重要，它影响邻近分子聚集的方式，从而影响分子间力，从而使材料的力学性能不同。例如聚乙烯，商品聚乙烯是全同立构，它具有良好的力学性能，相反，无规立构聚乙烯不能作为工程材料使用。

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4、碳链高分子与杂链高分子碳链高分子：高分子主链由碳原子组成，称为碳链高分子。例如聚乙烯。杂链高分子：高分子主链上不仅含碳，还含有少量其他原子，称为杂链高分子。如聚酰胺类高分子。杂链高分子个聚合度：以尼龙6,6为例进行说明：式中（P104)的重复单元由和两种结构单元组成。这两种结构单元比其单体己二胺和己二酸少几个原子，是聚合过程失水的结构。可将两种结构单元总数称为聚合度并记作，也可将重复单元数称为聚合度并记作，这是两种不同的表示方法，显然，

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5、共聚物（1）共聚物定义：两种或两种以上的小分子一个接一个地连接成链状或网状结构而形成的高分子，称为共聚物。（2）共聚物分类：共聚物中可能含有多种结构单元，结构单元的的连接顺序和数量可能有多种不同情况，以二元共聚物为例，把共聚物大分子写成如下形式：（P104)。其中M1为第一种单体的结构单元，它连续连接的数目为a，M2为第二种单体的结构单元，它连续连接的数目为b，根据结构单元的连接顺序和数量，常把共聚物分成如下四种类型。第8页/共49页无规共聚物：a不等于b，a与b均不等于常数，但数目较小。由两种小分子单体进行共聚反应的产物一般属于这种类型。交替共聚物：

a等于b且等于1，M1与M2交替排列。是无规共聚物的特例。嵌段共聚物：

a不等于b，a与b均不等于常数，但数目很大，共几十到几百甚至几千。相当于一种均聚物分子嵌在另一均聚物大分子之中，但二者相互连接。可通过多种方法制备。接枝共聚物：大分子主链上a的数目很大，b等于0，支链a等于0，b的数目很大。即大分子主链上只有M1

，支链上只有M2。接枝共聚物是在均聚物的大分子主链上接上另一种结构单元的主链。由两种单体小分子共聚，一般只能得到无规或交替共聚物，且以无规共聚物为主。接枝共聚物和嵌段共聚物通常要在聚合中采用一些特定方式。第9页/共49页

6、高分子的相对分子质量与机械强度高分子的相对分子质量往往是平均值。原因是单体聚合反应的随机性使得分子的聚合度不同，因此高分子材料是由大小不同的高分子的同系物组成的。算出的聚合度也是统计平均聚合度。有多种测定相对分子质量的方法，各种方法符合不同的统计数学模型，故测定的统计平均值不相等，常见的相对分子质量有数均相对分子质量、重均相对分子质量、黏均相对分子质量等。由高分子的相对分子质量高赋予的性质特点，主要是使高分子聚合物具有一定的机械强度，可以作为结构材料使用。我们指导，分子与分子之间具有范德华力，对小分子来说，这个能量很小，但在高分子中就不同了，许多大分子聚集在一起，各个分子间的范德华力远远超过大分子中单体分子的共加键结合力，从而赋予高分子以强度，这就是高分子能作为结构材料使用的根本原因。第10页/共49页远在几千年前，人类就使用棉、麻、丝、毛等天然高分子作织物材料，使用竹木作建筑材料。纤维造纸、皮革揉制、油漆应用是天然高分子早期的化学加工。19世纪中期开始，才对天然高分子进行较大规模的化学改性，如天然橡胶的硫化，硝化纤维赛璐珞的出现，粘胶纤维的生产。19世纪后期和20世纪早期，确定天然橡胶由异戊二烯、纤维素和淀粉由葡萄糖残体、蛋白质由氨基酸组成，对以后高分子概念的建立起了一定的作用。20世纪中期合成了第一种树脂－酚醛树脂，第一次大战时期出现了丁钠橡胶，20年代，醇酸树脂、醋酸纤维、脲醛树脂相继投入生产。1920年，Staudinger首先提出高分子的概念，加上他对高分子其他方面的认识，获得了诺贝尔奖。20年代末期，Carothers对缩聚反应进行了系统研究，1935年研究成功尼龙6。30年代，一系列烯类加聚物实现了工业化，如聚卤乙烯、聚醋酸乙烯酯、高压聚乙烯等。二、历史、现在与未来第11页/共49页三四十年代是高分子化学和工业蓬勃发展的20年，两者相互促进。50年代中期，Ziegler、Natta等人发现了金属有机络合引发体系，在较低的压力和温度下，制得了高密度聚乙烯和聚丙烯。低级烯烃得到了应用，高分子合成方面进入了新的领域。他们二人因此获得了诺贝尔奖。几乎同时，Szwarc对阴离子聚合和活性高分子进行了比较深入的研究。这些为60年代以后聚烯烃、顺丁橡胶以及SBS嵌段共聚热塑性弹性体的大规模发展提供了理论基础。继50年代后半期聚甲醛、聚碳酸酯出现以后，60年代还大规模开发了聚砜、聚苯醚等工程塑料。70年代发展了液晶高分子，许多耐高温和高强度的合成材料也层出不穷。这给缩聚反应开辟了新的方向。60年代是聚烯烃、合成橡胶、工程塑料，以及溶液聚合、配位聚合、离子聚合蓬勃发展的时期。与以前开发的高分子品种、聚合方法、生产工艺配合在一起，形成了合成高分子全面繁荣的局面。第12页/共49页世界上高分子体积产量已相当于钢铁的产量，高分子材料蓬勃发展的原因，可以概括为资源丰富、种类繁多、性能良好、成形简便、成本低廉、用途广泛等。石油和天然气是高分子的重要资源，煤化学加工工程也为高分子提供了不少原料。多种结构的大分子，形成了多品种的高分子，反映出各种各样的良好性能，如质轻、比强度大、高弹性能好等。工业生产促使科学发展，高分子科学就是在这种情况下，并且在有机化学、物理化学等学科的基础上发展起来的。20世纪70年代以来，主要在提高质量、改进性能、发展功能等方面发展。这些年来，高分子改性、高性能和功能高分子材料成为高分子发展的主流方向。通过共聚、共混、复合等途径，来扩大品种，提高性能。除了大品种外，工程塑料和特种性能的高分子，如高强度、耐高温、耐浇浊、耐辐射、导电、能量吸收、发光、半导体以及生物医用高分子等精细高分子将是新的发展方向。第13页/共49页

一、高分子的合成

1、逐步聚合反应

聚合反应按机理可分为链式聚合和逐步聚合。逐步聚合过程中，高分子链逐步变大。这类聚合反应包括：缩（合）聚（合）反应和某些非缩聚（类似加聚的）反应。逐步聚合反应包括的反应类型很多，原料单体非常广泛。基本特点是反应发生在参与反应的单体所能携带的基团上，这类能发生逐步聚合反应的基团有：－OH、－NH2

、－COOH、酸酐等。可供逐步聚合的单体类型很多，但都必须有一个基本特点：同一单体上必须带有至少两个或更多个可进行逐步聚合反应的官能团，且当只有反应单体的官能团数等于或大于2时才能生成大分子。

第二节高分子的合成、结构与性能

第14页/共49页（1）缩聚反应：定义：是缩合聚合反应的简称，其基元反应只有一种的是缩合反应。缩合反应的进行使产物的聚合度不断增大，并在通常情况下使得体系有低分子物质析出。缩聚反应中，链的增长是由单体缩合生成二聚体、三聚体等，生成的这些低聚体不仅可与单体发生缩合反应而且相互之间还发生聚合反应，生成聚合度更高的聚合体，由此形成在缩聚反应中的单体与单体之间、单体与聚合物之间和低聚体与低聚体之间的混（缩合）增长过程。官能度：一个参与反应的单体上所含的能参与反应的官能团数称为官能度。分类：缩聚反应包括线型缩聚反应和体型缩聚反应。线型缩聚必有一种或两种双官能度单体。线型缩聚除具有逐步性的特征外，通常都是可逆反应。

第15页/共49页（2）逐步开环：

以己内酰胺为例来说明逐步开环反应。己内酰胺开环聚合的产物为聚己内酰胺，俗名为尼龙6。己内酰胺水解开环聚合过程中高分子聚合度随时间的延续而逐渐增大，为逐步机理；但与缩聚反应有所不同，没有小分子析出，初期单体转化率不高，反应体系中始终存在单体。（3）聚加成反应：以聚氨酯的合成为例。聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称。聚氨酯合成反应的原料是二异氰酸酯和二元醇。断基为异氰酸酯的结构预聚物与双官能团活性氢氧化物反应后可彼此连接起来称为链更长的高分子，这样的反应称为扩链反应。

第16页/共49页2、链式聚合

（1）自由基聚合：

①单体结构与聚合类型单烯烃、共轭双烯烃、炔烃、羧基化合物和一些杂环化合物大多数能够聚合。然而，各种单体对不同聚合机理的选择性有较大的差异，这些差异取决于碳碳双键上取代基的结构，取决于取代基的电子效应和位阻效应。第17页/共49页②自由基聚合的基元反应

自由基聚合是链式聚合的一种，至少由3个基元反应组成，他们是链引发反应、链增长反应和链终止反应。此外可能伴有链转移等反应。链引发反应是形成单体自由基的反应。热、光、高能辐射及引发剂等均能使单体生成单体自由基。链引发形成的单体自由基，能打开第二个单体分子的π键，加成后形成新的自由基。这种自由基的活性并不衰减，可继续和其余单体分子加成，得到越来越长的链自由基，这种过程即为链增长反应。增长的长链自由基彼此反应，失去活性生成稳定的高分子化合物的过程，即为链终止反应，有双基偶合终止和歧化终止两种形式。大多数聚合反应还包括链转移反应。在聚合过程中，链自由基从单体、溶剂、引发剂，甚至从大分子上转移一个原子，使链自由基本身终止，而转移这个原子的分子成为新的自由基，并能继续增长，形成新的活性链，使聚合反应继续进行。这类反应统称为链转移反应。

第18页/共49页③自由基聚合反应特征一是聚合反应机理明显包括链引发、链增长、链终止、链转移等基元反应；二是链增长反应活化能低，增长速率极快（以秒计），增长过程瞬时完成，相对分子质量高；三是引发剂逐步分解，单体被逐步引发聚合，转化率逐步增大；四是由于链终止的多样性和随机性，相对分子质量分布宽；五是少量阻聚剂足以使自由基聚合反应终止。

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（2）离子聚合：

①阳离子聚合

烯类、羰基化合物、含氧杂环都可能是阳离子聚合的单体，具有推电子基的烯类单体原则上可进行阳离子聚合。引发阳离子聚合的引发剂是亲电试剂，如无机酸、Lewis酸等，另外高能辐射亦能引发阳离子聚合。链增长反应是在引发反应中生成的碳阳离子活性中心和反离子形成离子对，单体分子不断插到碳阳离子和反离子中间而使链增长。

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②阴离子聚合

烯类、羧基化合物、含氧三元杂环以及含氮杂环都可以称为阴离子聚合的单体。具有吸电子基的烯类单体原则上都可以进行阴离子聚合。阴离子聚合引发剂是电子给体，亲核试剂属于碱类。阴离子聚合的链增长过程与阳离子聚合的链增长过程相似。引发过程产生的碳阴离子与反离子结合生成链增长的活性中心，单体不断与碳阴离子连接成为新的碳阴离子，使阴离子活性链不断增长。离子聚合无双基终止。阳离子聚合主要通过向单体转移终止；阴离子聚合，尤其是非极性的共轭烯烃，链转移不易繁盛，成为无终止聚合，形成“活”的高分子。微量杂志，如水、氧、二氧化碳，都易使碳阴离子聚合终止，因此阴离子聚合须在高真空或惰性气氛下、试剂和玻璃器皿非常洁净的条件下进行。第21页/共49页

（3）配位阴离子聚合：定义：配位阴离子聚合是指用Ziegler-Natta引发剂引发的、能得到立构规整高分子的聚合反应。单体种类：能在配位引发剂作用下进行聚合且获得立构规整高分子的单体可归纳为以下几类：氮取代的α－烯烃类、二烯烃和环烯烃等。引发剂种类：配位阴离子聚合的引发剂一般由主引发剂和助引发剂两部分组成。主引发剂是由周期表中第Ⅳ到第Ⅷ副族的过渡金属元素构成的化合物，这些金属原子的电子结构中具有d电子轨道，能接受电子给予体的配位。助引发剂为第Ⅰ到第Ⅲ主族的有机金属化合物。第22页/共49页二、高分子的结构与性能

1、高分子的结构（1）近程结构包括结构单元的化学组成、结构单元的链接方式、结构单元空间立构、支化与交联、结构单元链接序列。高分子链结构单元的化学组成直接决定链的形状和性质，不同的化学组成形成不同的高分子品种，从而具有不同的性质和用途。高分子链自身的几何形状是影响高分子性能的另一个重要因素。一般高分子是线型的。然而如果在缩聚过程中有官能度为3的单体或杂质存在，或在加聚过程中，有自由基的链转移反应发生，或双烯类单体中第二双键发生活化，都可能生成支化的高分子。高分子链之间通过支链连接成三维网状体型分子，称之为交联结构。交联高分子与线型和支化高分子有质的区别。它不能溶于溶剂，加热也不熔融。

第23页/共49页（2）高分子链的远程结构

以碳链高分子为例，其中C-C单键是σ键，电子云分布具有对称性，因此绕σ键相连的两碳原子可以相对旋转而不影响电子云的分布，称其为内旋转。高分子的远程结构影响它的链柔性。①主链结构。在碳链高分子中，极性最小的是高分子碳氢化合物。它们在高分子链内相互作用不大，内旋转位垒较小，链具有较大的柔性。具有共轭双键结构的聚乙炔等，由于π电子云没有轴对称性从而这类分子链不能内旋转，故分子链呈现刚性。②取代基。高分子中引入极性取代基增加分子内的相互作用，取代基极性越大，高分子链越呈刚性。取代基的体积影响链柔性。非极性取代基对分子链柔性的影响主要是空间位阻效应。

第24页/共49页（3）高分子的凝聚态结构

高分子凝聚态的形成是高分子链之间相互作用的结构。高分子链间最重要的相互作用是范德华力，氢键在很多高分子材料中也常对凝聚起重要作用。对于交联高分子材料，分子链之间通过化学键连接在以其，形成最富有特征的三维网状结构。从5个方面介绍高分子凝聚态结构，即非晶态结构、晶态结构、取向结构、高分子液晶和高分子合金。①非晶态结构。非晶态高分子，可以为液体、高弹体或玻璃体，它们共同的结构特性也像低分子非晶体那样只是近程有序。②高分子的结晶结构。高分子的结晶结构比较复杂。高分子在晶体中的堆砌方式归纳起来有单晶、球晶、串晶和伸直链晶等。高分子结晶度最常用的办法有密度梯度法、X射线衍射分析法、热分析法和红外光谱法。第25页/共49页③高分子的取向结构：高分子的取向结构是指在某种外力作用下，分子链或其他结构单元沿着外力作用方向择优排列的结构。很多高分子材料都具有取向结构，取向结构对它们的性能影响极大。高分子取向机理与特点是完全非晶的高分子拉伸时，高分子链沿拉伸方向择优排列，分子链的取向单元具有多重性，结晶的高分子拉伸时，除分子链沿拉伸方向择优取向外，还有结晶部分的取向。结晶部分的取向简单地可以理解为晶粒的取向。高分子链有两种活动单元，即整链和链段。结晶高分子试验的拉伸取向不同于非晶高分子的拉伸取向。晶区和非晶区的形变过程共同导致高分子最终的各向异性结构状态。高分子取向程度用取向度表示。取向度的测定方法有：X射线衍射法测定单轴取向度，声速各向异性法测定晶区和非晶区的平均取向度，光学各向异性法测定高分子试样晶区和非晶区总取向，红外二向色法测量晶区和非晶区的取向度。第26页/共49页④高分子液晶：一些物质的结晶结构受热熔融或被溶剂溶解后，表观上虽然失去了固态物质的刚性，变成了具有流动性的物质，但结构上仍然保持有序排列，从而在物理性质上呈现出各向异性，形成一种兼有晶体和液体性质的过渡状态，这种中介状态称为液晶态，处在这种状态下的物质称为液晶。已发现液晶高分子有两大类：主链液晶和侧链液晶，分为溶致型和热致型两种。⑤高分子合金：通过不同高分子的共混，可使材料得到单一高分子所不具有的性能，例如提高冲击韧度，也可使材料具有优良的综合性能，这类高分子的共混体系，就是所谓的高分子合金。高分子合金的制备方法有两类：一类是化学共混，包括节枝共聚、嵌段共聚及相穿共聚；另一类是物理共混，包括机械共混、熔融共混等。第27页/共49页

2、高分子的分子运动高分子的分子运动模式包括：高分子链的整体运动、链段的运动、链节的运动、侧基的运动和晶区内的运动。在外场作用下高分子从一种平衡状态通过分子运动过渡到另一种平衡状态需要的时间称为松弛时间。高分子最重要的分子运动是玻璃化转变区的分子运动，玻璃化转变温度正好在室温上下几十度范围内。高聚物3种力学状态中的2个转变即玻璃化转变（从玻璃态到高弹态的转变）和流动转变（高弹态到流动态的转变）决定于2个温度，前者叫玻璃化转变温度或玻璃化温度Tg，后者叫流动温度Tf，都具有重要的工艺价值。

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3、高分子的性能（1）力学性能高分子力学性能的最大特点是高弹性和黏弹性。高分子极大的相对分子质量使得高分子链出现了一般小分子化合物所不具备的结构特点，即由于向分子链的构象改变所呈现的柔性。高分子链柔性在性能上的表现，就是高分子的高弹性。弹性和黏性在高分子材料中同时呈现，高分子的黏弹性表现在它有突出的力学松弛时间。另外，高分子的力学行为有很大的温度依赖性，正是高分子的这种力学松弛本质及其随温度的变化造成了高分子独特的力学行为。根据高分子应力－应变曲线的特点大致可以把高分子分为5种类型：①硬而脆；②硬而韧；③硬而强；④软而韧⑤软而弱。第29页/共49页

（2）高分子的电性能绝大多数高分子材料的电导率在10－10S/cm以下，属于绝缘体。但是有一些高分子的电导率在半导体范围，如反式聚乙炔，有的甚至具有导体的电导率，如聚硫氰。从导电机理来看，在高分子中，存在电子电导，也存在离子电导，即导电载流子可以是电子、空穴和正负离子。一般情况下，大多数高分子都存在离子电导，首先是那些带有强极性原子或基团的高分子，产生导电电离。此外，在合成、加工和使用过程中，进入高分子材料的催化剂、各种添加剂、填料以及水分和其他杂质的解离，都可以提供导电离子。第30页/共49页

（3）高分子的热性能高分子虽然具有很多优异的性能，但也有一些不足之处，如强度不高，不耐高温，易于老化等。但是随着科技的发展，人们从实践中总结出了耐热性与分子结构之间的定性关系，探索了提高高分子耐热性的可能途径，并已合成了一系列比较耐高温的高分子材料。高分子在受热过程中将产生两类变化。①物理变化：软化、熔融。②化学变化：环化、交联、降解、分解、氧化、水解等，它们是高分子受热后性能变坏的主要原因。目前，提高高分子的耐热性和热稳定性，主要从2个方面着手：①从高分子结构对其分子运动影响的观点出发，探讨提高玻璃化温度或熔融温度的有效途径以达到提高高分子耐热性的目的。②改变高分子的结构以提高其耐热分解的能力。第31页/共49页一、聚烯烃

聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等，结构式相应为：（P120)第三节典型的高分子品种第32页/共49页1、聚乙烯分类：聚乙烯（PE）按合成方法分为低压、中压和高压3种。低压聚乙烯：低压聚乙烯的分子链支链较少，相对分子质量、结晶度和密度较高，所以比较刚硬、耐磨、耐蚀，绝缘性较好。常用来制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零件。高压聚乙烯：高压聚乙烯较柔软，主要用于日用工业，制作塑料薄膜、软管和塑料瓶。

第33页/共49页2、聚氯乙烯特性：分子链中含有极性氯原子，增大分子间力，阻碍单键内旋，所以刚度和强度比聚乙烯的高。分类：聚氯乙烯产品的性能与配料中的添加剂关系密切，常见制品有硬、软两种。加入增塑剂的为软聚氯乙烯，未加的为硬聚氯乙烯。后者密度很低，抗拉强度很好，有良好的耐水性、耐油性和耐化学药品浸蚀的性能，许多性能优于聚乙烯。应用：硬聚氯乙烯常被用来制作化工、防止等工业的废气排污排毒塔。另外，应聚氯乙烯塑料板用于工业包装、农业育秧和日用雨衣等。第34页/共49页3、聚苯乙烯（PS）特性：PS是典型的线型无定形高分子，由于含有苯环，位阻高大，结晶度降低，具有较大的刚度。PS密度低，常温下较透明，几乎不吸水；具有优良的耐蚀性；电阻高，是很好的隔热、防震、防潮和高频绝缘材料。缺点是耐冲击性差，不耐沸水，耐油性有限。应用：可用以制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴；电子工业中的仪表零件、设备外壳；化工中的储槽、管道、弯头；车辆上的灯罩、透明窗，以及小农具和日用小商品。第35页/共49页二、ABS塑料特性：它是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物，兼有其组成物“硬、韧、刚”的混合特性，综合性能良好。而且尺寸稳定，容易电镀和易于成形，耐热和耐蚀性较好，在－40℃的低温下仍有一定的强度。此外，它的性能可以根据要求通过改变单体的质量分数来进行调整。如增加丙烯腈，可提高塑料的耐热、耐蚀性和表面硬度；增加丁二烯可提高弹性和韧性；增加苯乙烯则可改善电性能和成形能力。应用：ABS在机械工业中可制造齿轮、轴承、把手、仪表壳等。进来在汽车零件上的应用发展很快，如制作挡泥板、扶手、热空气调节导管以及小轿车车身等。ABS是一种原料易得、综合性能良好、价格便宜的工程塑料。第36页/共49页三、聚酰胺（PA）1、脂肪簇聚酰胺

特性：通称尼龙，有两种结构。它由二元胺与二元酸缩合而成，或由氨基酸脱水成内酰胺再聚合而得。尼龙具有突出的耐磨性和自润滑性能；良好的力学性能，即韧性很好，强度较高；耐蚀性很好，耐水、油及一般溶剂和许多化学药剂，抗霉、抗菌，无毒；成形性能也好。但耐热性不高，蠕变值较大；导热性较差，约为金属的1/100；吸水性和成形收缩率大。应用：根据以上特点，尼龙在机械工业上可用于制造要求耐磨、耐蚀的某些承载和传动零件，例如轴承、齿轮、螺钉以及其他小型零件。

第37页/共49页2、芳香簇聚酰胺

聚酰胺主链中引入芳环结构，可增加热稳定性，此类高分子称为芳香簇聚酰胺，是另一类液晶高分子。美国DuPont生产的聚间苯二甲酸间苯二胺和聚对苯二甲酸对苯二胺是两种典型的离子。它们均可以液晶型溶液进行获得高模量、耐热和阻燃的纤维。这种纤维的抗拉强度高于钢材的强度，但密度仅为钢材的1/8。用于轮胎帘子线和特种服装。

第38页/共49页四、聚甲醛（POM）分类：按聚合方式分为均聚甲醛和共聚甲醛2类。特性：这两类塑料一般都具有优异的综合性能。摩擦系数低而稳定，弹性模量和硬度较高，抗蠕变性能好，韧性也较好，耐疲劳性能为热塑性工程塑料中最高的。耐有机溶剂的性能优良，电性能好，但耐热性较差，收缩率较大。应用：聚甲醛广泛用于机械、仪表和化工部门，制作主要受摩擦的各种零件，例如轴承、齿轮、凸轮等，加入少量聚四氟乙烯粉末或玻璃纤维等填料，可大大改善耐磨性能。此外，塑料手表中相当数量的零件可用聚甲醛制造。

第39页/共49页五、氟塑料（POM）定义及种类：是含氟塑料的总称。机械工业中应用最多的是聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯，以及聚全氟乙丙烯等。

特性：与其它塑料相比，氟塑料的优越性是，耐高、低温，耐腐蚀，耐老化和电绝缘性能很好，且吸水性和摩擦系数低，尤以F-4最为突出。聚四氟乙烯俗称塑料王，具有非常优良的耐高、低温性能，几乎耐所有的化学药品，摩擦系数极低。不黏，不吸水，电性能优异，是目前介电性能和介电损耗最小的固体绝缘此类。缺点是强度低、冷流性强。应用：主要用于减磨密封零件、化工耐蚀零件与热交换器，以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。

第40页/共49页六、聚砜（PSF）分类：聚砜指主链上含有砜基的高分子，根据原料的不同，可分为双酚A型聚矾和非双酚A型聚芳矾2种。特性：聚砜一般具有优良的耐热性、耐寒性、耐候性、抗蠕变性和尺寸稳定性。它的强度高，尤其冲击韧性好。耐酸、碱和有机溶剂，在水、潮湿空气中和高温下仍能保持高的介电性能，能自熄，耐辐射，耐老化，但不耐极性溶剂。应用：聚砜可用于高强度、耐热、抗蠕变的构件和电绝缘件。经填充改性后，可用作高温轴承材料、自润滑材料、高温绝缘材料和超低温结构材料。第41页/共49页七、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）定义：俗称有机玻璃，是典型的线型无定型结构，分子链上带有极性基团。特性：有机玻璃的透明度比无机玻璃的还高，密度仅为它的一半。力学性能比普通玻璃的高得多，拉伸强度为50～80MN/m2，冲击韧度为1.6～27kJ/m2。抗稀酸、稀碱、润滑油和碳氢燃料，在自然条件下老化发展缓慢。缺点是表面硬度不高，易擦伤。由于导热性差和线膨胀系数大，易在表面或内部产生微裂纹，因而较脆。此外，易溶于有机溶液。应用：有机玻璃广泛用于航空、汽车、仪表、光学等工业，制作风挡、电视和雷达的屏幕等。第42页/共49页八、酚醛塑料（PF）定义及种类：是指由酚类和醛类在酸或碱催化剂作用下缩聚合成酚醛树脂，再加入添加剂而制地的高分子。应用最多的的酚醛树脂是苯酚和甲醛的缩聚物。特性：酚醛树脂具有一定的强度和硬度，耐磨性好，绝缘性良好，击穿电压在10kV以上。耐热性较好，耐