第七章高分子材料

第七章高分子材料一、概论高分子材料的优点：原材料丰富、制造方便、性能优越、应用广泛高分子材料的出现，对工业、农业、国防、科技以及对人类的日常生活都产生了巨大的影响（一）高分子的概念高分子化合物可称为高分子

合成高分子可称为聚合物或高聚物

单体：指能发生聚合反应的低分子化合物聚合反应：由低分子化合物聚合成高分子的过程

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

低分子化合物→大分子链→高分子化合物→高分子材料的相关产品

－

－

－

－大分子的分子量等于链节的分子量与聚合度的乘积

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.加聚反应由大量单体相互连接形成高分子的化学反应过程

加聚反应的特点：在整个反应过程中，不存在中间反应产物，没有其它低分子物质产生大分子链节的化学结构与单体完全相同

2.缩聚反应由含有两种或两种以上官能团的单体通过互相缩聚而形成高聚物的化学反应过程参与反应的两种物质必须含有两种或两种以上的官能团，如含有氨基（NH2）、羟基(OH)等官能团缩聚反应的特点：

①在反应中有低分子付产物生成②能得到不同的中间产品

③所获高聚物与单体具有不同的化学结构

如有水、氨和醇的形成

由一种单体合成的高聚物被称为均聚物由两种或两种以上的单体合成的高聚物被称为共聚物。如ABS塑料等改善聚合物性能的物理途径：在聚合物中加入石墨，能提高聚合物的自润滑性能在聚合物中加入铜粉或银粉，能改善聚合物的导电性在树脂中加入玻璃纤维，能获得增强塑料玻璃钢二、高分子材料的结构（一）高分子的链结构1.高分子链的形态线型大分子：几何形状通常为线团状或卷曲状

支链大分子：几何形状有树枝形和梳形等

结晶度：指高聚物的结晶程度，以高聚物中结晶区域所占的体积百分数来表示交联大分子：几何形状为网状大分子链的形态对高聚物的性能有明显影响线型聚合物：分子链之间是靠范特瓦尔力和氢键力吸引在一起，分子链之间结合比较弱，一股具有高弹性和热塑性

交联高分子（体型聚合物）：分子链难以运动，强度较高，并具有热固性

热塑性：指通过加热和冷却能使聚合物反复发生软化和硬化的性质热固性：指不能通过加热而使聚合物发生软化的性质

具有热固性的体型聚合物，如环氧树脂等只能进行一次注塑成型而不能再作它用交联是导致聚合物发生老化的主要原因之一2.高分子链的空间构型高分子链的空间构型：指大分子链中的原子和原子团在空间的排列方式

具有相同化学成分的分子链可具有不同的链结构，这种现象叫做立体异构全同立构：取代基R有规律地排列在主链平面一边的构型

间同立构：R有规律地交替排列在主链平面

两侧的构型

无规立物：R无规律排在主链平面两侧的构型3.高分子链的构象及柔性线型大分子链的这种能被拉长及回缩的性能，被称为柔性分子链的柔性越好，聚合物的弹性、韧性就越好，强度就越低（二）高聚物的聚集态

非晶态结构：分子链在空间呈不规则排列

非晶态结构也可称为无定型结构或玻璃态

高聚物的结晶过程也是一个形核与长大的过程高聚物的化学结构越简单，大分子链堆集的越紧密，越容易结晶分子链越短，堆集越紧密，越容易结晶次价力：指大分子链之间存在的范特瓦尔力和

氢键力主价力：是指大分子链中原子之间的共价键力晶态高聚物：熔点、密度、刚度、强度、耐热性和抗溶性均较高非晶态高聚物：弹性、韧性较好（三）高聚物的物理状态凡在室温下处于玻璃态，且脆化温度低于室温的高聚物，在室温下均可作为结构材料使用凡在室温下处于高弹态的高聚物都可作为弹性材料使用粘流态就是高聚物的加工成型状态

不同高聚物在室温下可处于不同的物理状态：在室温下处于玻璃态的高聚物是塑料在室温下处于高弹态的高聚物是橡胶在室温下处于粘流态的高聚物，则被称为流动树脂，如胶粘剂等三、高分了材料的性能1.质量轻，比重通常为0.85～2.2g/cm³

2.强度低，抗拉强度平均为100MPa左右

3.比强度高，玻璃钢的比强度比一般的高强度钢还要高玻璃钢：以玻璃纤维为填料分层压制出来的树脂产品4.耐磨性好，在滑动摩擦条件下具有优良的耐磨性塑料摩擦系数小，并具有自润滑性能，可用来制造轴承以及凸轮等零件橡胶摩擦系数大，常用来制作汽车轮胎及刹车皮等5.化学稳定性高、耐蚀性好，在强酸、强碱中具有优越的耐蚀性能

6.绝缘性能好四、常用高分子材料塑料：指室温下处于玻璃态的高聚物，如聚乙烯、聚丙烯等

橡胶：指室温下具有高弹性的高分子材料，如丁苯橡胶、硅橡胶等纤维：长度大于直径1000倍以上并有一定强度的丝状高分子材料，如涤纶、腈纶、丙纶等（一）塑料塑料的主要成分是合成树脂，其次为各类添加剂。如填充剂、增塑剂、稳定剂、固化剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂和抗静电剂等

热塑性塑料：指只要加热加压就具有可塑性，而能反复加工成型的塑料制品。如聚乙烯，聚丙烯等热固性塑料：指一旦加热加压成型便会失去可塑性，而只能具有固定形状的塑料制品。如环氧树脂，酚醛树脂等通用塑料：性能较差，不能作结构材料使用

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯的产量最大工程塑料：能承受机械载荷，能经受苛刻的化学物理条件，能作为工程结构材料使用

常用工程塑料：ABS塑料、聚四氟乙烯和玻璃钢等常见塑料简介：聚乙烯：最高使用温度为100℃，有一定的强度和优良的耐蚀性，可制造塑料薄膜，板材、管道等

日常家用：食品保鲜膜、保鲜袋聚丙烯：长期使用温度最高为110℃，耐热性，耐蚀性和力学性能均优于聚乙烯，可制作耐酸泵和汽车保险杠等部件日常家用：塑料碗、塑料勺和塑料杯等餐具

聚苯乙烯：透明性好，能染成各种颜色，可用于学生用尺，肥皂盒、儿童玩具等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、强韧性、耐热性和耐蚀性都很好可用于制造电视机、计算机、空调和电话机外壳，以及飞机舱内的装饰板、汽车方向盘等部件聚四氟乙烯：具有优异的耐热性和