材料科学与工程导论-第6章-高分子材料

第六章高分子材料§6.1高分子材料概述§6.2高分子材料的合成与加工§6.3高分子材料的结构与性能主要内容夏鹏举材料科学与工程学院1§6.1高分子材料概述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。2生活中的高分子材料－普通塑料高分子无处不在！3生活中的高分子材料－工程塑料高分子无处不在！4生活中的高分子材料－橡胶高分子无处不在！5生活中的高分子材料－纤维高分子无处不在！6高分子材料在高科技领域应用也很广泛高分子无处不在！76.1.1高分子材料科学发展简史天然高分子的直接利用天然高分子的化学改性高分子合成高分子时代天然橡胶的硫化，硝化纤维的合成等皮毛、甲壳素、棉麻丝、竹、木等酚醛树脂、聚甲醛、聚氨酯、聚酰胺等功能高分子、高分子复合材料、高分子的分子设计8

●天然高聚物的利用与改性阶段（19世纪前～19世纪末）。

●合成高分子工业的发展与高分子化学的建立阶段（20世纪初～40年代末）。

●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）。

●21世纪的高分子科学—分子设计。

——高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。1920年，德国人Staudinger(施陶丁格)发表了“论聚合”的论文，提出了高分子的概念。6.1.1高分子材料科学发展简史9高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它是建立在有机化学、物理化学、生物化学、物理学和力学等学科的基础上逐渐发展而成的一门新兴学科。高分子科学高分子化学研究聚合反应和高分子化学反应原理，选择原料、确定路线、寻找催化剂、制订合成工艺等。研究聚合物的结构与性能的关系，为设计合成预定性能的聚合物提供理论指导，是沟通合成与应用的桥梁。高分子物理高分子加工研究聚合物加工成型的原理与工艺。6.1.1高分子材料科学发展简史10

有结构单元通过共价键的形式通过聚合反应重复连接而成的链状化合物，高分子也称聚合物或是高聚物，英文都是polymer。1.什么是高分子？6.1.2高分子材料基本概念

高聚物是高分子化合物的简称，是由成千上万个原子通过化学键连接而成的高分子所组成的化合物。高聚物的基本特点相对分子质量大分子链长相对分子质量具有多分散性§6.1高分子材料概述11

低分子化合物和高分子化合物之间并无严格界限，化学结构相同的化合物，分子量小者称低分子化合物，分子量大者（一万以上）称高分子化合物。化合物分子量低分子（500以下）无机铁水石英55.81860有机甲烷苯三硬脂酸甘油脂1678890高分子（5000以上）天然天然纤维素天然橡胶~570,000200,000~500,000合成聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲脂尼龙6612,000~160,00050,000~140,00020,000~25,0006.1.2高分子材料基本概念12用来制备高分子的小分子物质称单体。高分子的单体：

通过聚合反应能制备高分子化合物的物质称做单体。2.常用的术语▲单体

例如乙烯是单体，能聚合生成聚乙烯。[CH2–CH2]n6.1.2高分子材料基本概念13

构成大分子的最小重复结构单元，简称结构单元，或称链节。▲结构单元[CH2–CH2]n▲聚合度重复结构单元数目，即链节数。单独提出用DP或Xn表示，在结构式中用n表示。6.1.2高分子材料基本概念14——构成高分子主链骨架的单个原子。——由链原子及其取代基组成的原子或原子团。聚丙烯聚乙二醇▲链原子▲链单元6.1.2高分子材料基本概念15——平均相对分子质量是体系内所有个体相对分子质量的平均值，高聚物的相对分子质量具有多分散性。塑料相对分子质量橡胶相对分子质量纤维相对分子质量高密度聚乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚碳酸酯6～30万5～15万10～30万2～6万天然橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶20～40万16～20万25～30万10～12万锦纶-66涤纶维尼纶腈纶1.2～1.8万1.8～2.3万6～7.5万5～8万表：常见三大合成材料的相对分子质量范围▲平均相对分子质量6.1.2高分子材料基本概念16高聚物的命名习惯或商品命名法系统命名法通俗命名法树脂命名法橡胶命名法结构特征命名法“聚”＋单体名称3.高聚物的命名6.1.2高分子材料基本概念17▲通俗命名法△“聚”＋单体名称

实例

聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、等。△原料名称简字＋“树脂”

实例酚醛树脂、脲醛树脂扩充：聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂等△单体简字＋“橡胶”

实例丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶△结构特征命名具有“酯－COO－结构”的高聚物称为聚×××酯；具有“酰胺－CONH－结构”的高聚物称为聚×××酰胺；具有“醚－O－结构”的高聚物称为聚×××醚。6.1.2高分子材料基本概念18高聚物的重复结构单元通俗名称系统名称习惯或商品名称英文缩写－CH2－CH2－－CH2－CH(CH3)－－CH2－CH(Cl)－－CH2－C(CH3)－-CO－－OCO(CH2)2O-－NH－(CH2)5－CO－聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚对苯二甲酸乙二酯聚已内酰胺聚亚乙基聚亚丙基聚(1-氯亚乙基)聚[(1-甲氧基酰基)-1-甲基亚乙基]聚(氧亚乙基对苯二酰)高密度聚乙烯低密度聚乙烯（丝用）丙纶（丝用）氯纶有机玻璃涤纶锦纶-6或尼龙-6HDPELDPEPPPVCPMMAPETPPA-6COOCH3▲习惯名称与商品名称6.1.2高分子材料基本概念19●组成：主要由C、H、O组成；●分子量多分散性，只有一定的范围，是分子量不等的同系物的混合物；分子量很大（104～107，甚至更大）；●没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；●没有沸点和固定的熔点，分子间力很大，加热到200℃

～300℃以上，材料破坏（降解或交联）；●链式结构；●柔性分子链大部分高分子的主链具有一定的内旋转自由度。4.高分子的特点6.1.2高分子材料基本概念20由于这些突出特点，聚合物显示出了特有的性能，表现为“三高一低一消失”。既是：*高分子量、*高弹性、*高黏度、*结晶度低、*无气态。因此这些特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等）高强度、高韧性、高弹性等特点。6.1.2高分子材料基本概念215.什么是高分子材料？以高分子化合物为基本原料，加入适当的助剂，经过一定加工制成的材料。ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物）

6.1.2高分子材料基本概念22按材料来源分类天然高分子合成高分子按化学组成分类元素有机高分子碳链高分子杂链高分子无机高分子6.高分子材料分类按材料性能和用途分类塑料橡胶纤维涂料粘合剂功能高分子三大合成材料6.1.2高分子材料基本概念23塑料主要品种有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯(四大通用塑料)等。合成橡胶主要用途为制造轮胎，约占60%。合成纤维主要品种有：涤纶（PET）、尼龙、聚丙烯腈、聚丙烯等。三大合成材料:6.1.2高分子材料基本概念24——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料。1.塑料◆塑料的组成：塑料＝树脂＋添加剂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。添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。添加剂6.1.3高分子材料简介§6.1高分子材料概述25

(1)填料——主要起增强作用；

(2)增塑剂——用于提高树脂的可塑性和柔软性；

(3)固化剂——用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；

(4)稳定剂——用于防止塑料老化，延长其使用寿命；

(5)润滑剂——用于防止塑料加工时粘模具上,使制品光亮。

(6)着色剂——用于塑料制品着色。

(7)其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。◆塑料的添加剂及其作用：6.1.3高分子材料简介26◆塑料分类1）按塑料用途分：

通用塑料：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。工程塑料：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，长期使用温度在100℃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），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。6.1.3高分子材料简介27聚乙烯（PE）环氧树脂（EP）聚丙烯（PP）酚醛树脂（PF）聚苯乙烯（PS）聚氨酯（PU）聚氯乙烯（PVC）不饱和聚脂（UP）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）——有机玻璃电讯器材和电木制品（如插座、开关等），耐热绝缘部件及各种结构件。最好的透明材料，透光率达到92%以上，比普通玻璃好。环氧树脂电器配件▲通用塑料6.1.3高分子材料简介28聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

即有机玻璃。

●有机玻璃的透明度比无机玻璃还高,透光率达92%;

●密度只有无机玻璃的一半,为1.18g/cm3。

●机械性能比普通玻璃高得多(与温度有关)。制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。有机玻璃顶棚6.1.3高分子材料简介29聚砜（PSU）聚酰胺（PA）聚醚砜（PES）聚碳酸酯（PC）聚醚醚酮（PEEK）聚甲醛（POM）聚苯硫醚（PPS）聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）聚四氟乙烯（PTFE）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）又称尼龙。强度较高，耐磨、自润滑性好，广泛用作机械、化工及电气零件。热稳定性高是其最突出的特点。使用温度150~174℃。用于机械设备等工业。PC挡风板优良的机械性能，透明无毒，应用广泛。▲工程塑料6.1.3高分子材料简介306.1.3高分子材料简介

ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是AcrylonitrileButadieneStyrene的首字母缩写）是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。ABS塑料应用：

制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储槽内衬、电机外壳、仪表盘、蓄电池槽、水箱外壳等。在汽车零件上的应用发展很快，如作挡泥板、扶手、热空气调节导管、小轿车车身。制作纺织器材、电讯器件。摩托车挡泥板31▼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,具有多次重复加工性的塑料。

如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯塑料等。▼热固性塑料：因受热发生固化反应，形成不溶性物料，不具有多次重复加工性的塑料。

如酚醛塑料、环氧塑料等。2）按树脂受热性能分32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。塑料绝缘性好，耐腐蚀。可作为电器、电线的绝缘包覆物。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。

◆塑料的特点优点：6.1.3高分子材料简介33刚性差(为钢铁材料的1/100～1/10)，强度低；耐热性差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小(只有金属的1/200～1/600)；蠕变温度低、易老化。塑料的缺点：6.1.3高分子材料简介34——是一种在使用温度范围内处于高弹态的高分子化合物。2.橡胶6.1.3高分子材料简介●性能特点弹性变形量可达100％～1000％，而且回弹性好，回弹速度快。橡胶还有一定的耐磨性，很好的绝缘性和不透气、不透水性。

35●橡胶用途弹性材料密封材料传动材料减震防震材料36天然橡胶橡胶合成橡胶通用合成橡胶特种合成橡胶丁苯橡胶SBR顺丁橡胶BR异戊橡胶IR氯丁橡胶CR乙丙橡胶EPDM丁腈橡胶NBR硅橡胶●

橡胶分类用人工合成的方法制得的高分子弹性材料从自然界含胶植物中制取的一种高弹性物质6.1.3高分子材料简介37是从天然植物中采集出来的一种高弹性材料，经采集、凝聚、洗涤、干燥等过程即得。

制造各种轮胎以及工业橡胶制品，如胶管、胶带和工业用橡胶杂品；日常生活用品如胶鞋、雨衣以及医疗卫生用品等。

天然橡胶6.1.3高分子材料简介38①生胶②配合剂

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。硫化剂天然橡胶（生胶）线型橡胶网状体型●

橡胶的组成6.1.3高分子材料简介39

生胶人工合成用于以制胶的高分子聚合物。生胶先进行塑练，呈塑性状态，再加入各种配料，经过混练成型、硫化处理。

1.硫化剂

硫化处理：变塑性生胶为弹性胶的处理。能起硫化作用的物质称硫化剂，有硫磺、含硫化合物、硒、过氧化物等。

2.硫化促进剂

胺类、胍[guā]类、硫脲类物质，降低硫化温度、加速硫化过程。

3.补强填充剂

提高橡胶的机械性能，改善其加工工艺性能，降低成本。如碳黑、陶土、碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、滑石粉等。合成橡胶40高弹性

橡胶的弹性模量小，一般在1～9.8MPa。伸长变形大，伸长率可高达1000%，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温度（-50～150℃）范围内保持有弹性。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。缓冲减震作用

橡胶对声音及振动和传播有缓和作用，可利用这一特点来防除噪音和振动。电绝缘性

橡胶和塑料一样是电绝缘材料，天然橡胶和丁基橡胶和体积电阻率可达到1015Ωcm以上。

◆橡胶特点6.1.3高分子材料简介41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。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

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，可做气密性材料；还是较好的防水性材料等等。6.1.3高分子材料简介42——是指长度比直径大很多倍，并且有一定柔韧性的纤细物质。3.纤维6.1.3高分子材料简介熔体纺丝43纤维天然纤维化学纤维棉花羊毛蚕丝麻合成纤维人造纤维六大纶涤纶

的确良锦纶

尼龙腈纶

人造羊毛丙纶

轻、耐磨维纶

成本低氯纶

保暖、弹性好醋酸纤维粘胶纤维◆纤维的分类6.1.3高分子材料简介444.胶粘剂除了基料外(一种或几种高聚物)，还有固化剂、填料、增塑剂、增韧剂、稀释剂、促进剂及着色剂等。◆胶粘剂的组成——是靠界面间作用使各种材料牢固地粘接在一起的物质。6.1.3高分子材料简介45◆胶粘剂的分类胶粘剂天然胶粘剂合成胶粘剂淀粉系、蛋白质系、天然树脂系、天然橡胶系树脂型橡胶型热塑性热固性聚醋酸乙烯聚乙烯醇聚丙烯酸酯饱和聚酯聚氨酯脲醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯等氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、有机硅橡胶、热塑性橡胶价格低、无毒、主要用于纸品的粘接和办公用品中的浆液。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。6.1.3高分子材料简介465.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。◆涂料的组成（1）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。（2）颜料：起装饰作用，并对物体表面起抗腐蚀的保护作用（3）溶剂：溶解成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、稀释剂、杀菌剂，颜料分散剂，阻聚剂，防结皮剂等6.1.3高分子材料简介47◆常用涂料醇酸树脂涂料

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、底漆和腻子。氨基树脂涂料

主要有三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂等涂料。聚氨酯涂料

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。酚醛树脂涂料有机硅涂料6.1.3高分子材料简介486.功能高分子材料——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，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。导电高分子材料6.1.3高分子材料简介高分子人造血管隐形眼镜（聚甲基丙烯酸羟乙酯）医用高分子材料光敏性高分子材料

一般认为有机化合物是电绝缘体，但在1974年科学家们合成了具有导电性能的高顺式聚乙炔薄膜，随后相继发现了多种不同结构的导电高分子，如聚吡咯、聚苯硫醚、聚噻吩、聚苯胺等，经掺杂后可产生高电导率。49合成加工（成型）§6.2高分子材料的合成与成型50聚合反应高分子反应缩聚反应加聚反应用天然高分子用合成高分子形成高分子的方法复合材料516.2.1天然高分子材料的加工§6.2高分子材料的合成与成型52天然橡胶制备过程示意图53高分子材料合成基本原理，包括自由基反应、离子型反应、缩聚反应、加成缩聚反应等不同合成方法的理论，以及高分子材料合成与分子设计以及合成树脂、合成橡胶、合成纤维、涂料、粘合剂、工程高分子材料、特种高分子、功能高分子等众多品种的生产和制备方法、生产工艺过程、工艺设备等内容。6.2.2人工高分子材料的合成（制备）高分子单体聚合反应

高分子材料的合成都是由某种或几种单体通过高分子化学反应来制备的。§6.2高分子材料的合成与成型54原材料：单体活性处理、其他辅助材料加聚反应缩聚反应高分子化合物聚合反应---低分子化合物（单体）聚合形成高分子化合物6.2.2人工高分子材料的合成（制备）55（2）缩聚反应-------缩聚物一种或几种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出(缩去)某种低分子物质(如水、氨、醇、卤化氢等)的反应。缩聚物成分与单体不同。（1）加聚反应--------加聚物一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应，加聚物具有同其单体相同的成分（无副产物）。如：乙烯→聚乙烯nCH2=CH2→[CH2

CH2]n6.2.2人工高分子材料的合成（制备）566.2.3高分子材料的加工（成型）(成形）第3章材料工艺概述---已介绍◆压制成型◆挤出成型◆注射（注塑）成型◆压延成型◆二次成型

中空吹塑 拉伸薄膜 真空吸塑……有机物原料或型材成形加工切削加工零件热处理、焊接等热压、注塑、挤压、喷射、真空成形等6.2.2人工高分子材料的合成（制备）57§6.3高分子材料的结构与性能6.3.1高分子材料的结构●组成元素：

C、H、O，另外N、Cl、F、B、Si、S等。

——共价键1.大分子链的结构（1）化学组成★碳链大分子：主链全部由碳原子以共价键结合。例：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯★杂链大分子：大分子链除碳原子外，还有O、N、S、P。

例:聚甲醛、聚酰胺★元素链大分子：大分子链中不含碳原子，而是由Si、O、B、S、P等元素组成。

例:氟硅橡胶58主链元素︵链原子︶组成碳链聚合物：主链（链原子）完全由C原子组成。绝大部分烯类、双烯类聚合物属于这一类。元素有机聚合物：大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、N、S、P等原子组成，侧基则由有机基团组成。聚乙烯聚丙烯杂链聚合物：链原子除C外，还含O,N,S等杂原子。如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚等。聚乙二醇尼龙—6无机高分子：主链和侧链均无碳原子，如：硅酸盐等。聚二甲基硅氧烷6.3.1高分子材料的结构59（2）大分子链的形态A、线型分子链：各链节以共价键连接成长链分子，直径小，长度很长，呈卷曲状或线团状。长径比1000:1。B、支化型分子链：在主链的两侧以共价键连接相当数量的长短不一的支链，其形状有树枝型、梳型、线团型。C、体型分子链：在线型或支化型分子链之间，沿横向通过链节以共价键连接起来，形成三维网状大分子。6.3.1高分子材料的结构60线型聚合物——热塑性聚合物：

线型和支化型分子链构成的聚合物

性能：高弹性、高塑性特点：重复的软化和硬化例如：涤纶、尼龙、生橡胶体型聚合物——热固性聚合物：体型分子链构成的聚合物性能：具有较高的强度和热固性特点：不能再加热熔化和软化例如：环氧树脂、酚醛树脂、硫化橡胶6.3.1高分子材料的结构61立体异构：化学成分相同而不对称取代基沿分子链占据位置不同，具有不同链结构的现象。（3）大分子链的空间构型

——原子或原子团在空间的排列方式，即链结构。A、如分子链的侧基为氢原子时，则其排列顺序不影响空间构型。B、分子链的侧基中有其他原子或原子团，则排列方式不只一种。6.3.1高分子材料的结构62①全同立构：取代基R有规律地位于碳链平面同一侧。②间同立构：取代基R交替地排列在碳链平面两侧。③无规立构：取代基R无规律排列在碳链平面两侧。易结晶，硬度、密度、软化温度及熔点较高。不易结晶性能较差。立体异构有三类：6.3.1高分子材料的结构631〉内旋转：由于原子热运动，两个原子作相对旋转，即保持键角、键长不变的情况下，单键作旋转。2〉大分子链的构象：单链内旋转所产生的空间形象。3〉分子链的柔性：能拉伸、回缩的性能→弹性好。分子链旋转愈容易，柔性愈好2.大分子链的构象及柔性6.3.1高分子材料的结构643.高分子材料的聚集态

是指高聚物材料整体的内部结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。

高分子之间以次价键（范德华力）聚集。由于相对分子质量很大，总的次价键力超过共价键力。因此高分子只有固态和液态，没有气态。高分子有两种状态固态高聚物液态高聚物又称粘流态三种聚集状态晶态结构非晶态结构部分晶态结构高聚物可以高度结晶，但不能达到100％，即结晶高聚物可处于晶态和非晶态两相共存的状态。6.3.1高分子材料的结构65晶态分子链在空间规则排列强度、刚度、耐热性、抗熔性好部分晶态部分规则排列介于两者之间非晶态无规则排列弹性、延伸率、韧性好6.3.1高分子材料的结构66晶态高聚物比体积发生突变，结晶体积减小

大多数聚合物都是部分晶态或完全非晶态

结晶度30%~90%粘液体玻璃态部分晶态晶态Tm—熔点Tg—玻璃化转变温度6.3.1高分子材料的结构671.力学性能Tb为脆化温度，Tg为玻璃化温度，Tf

为粘流温度，Td为化学分解温度6.3.2高分子材料的性能（1）线型非晶态高聚物的三种力学状态成型加工橡胶塑料纤维§6.3高分子材料的结构与性能68

在Tg以下，聚合物处玻璃态，其质硬，性脆，无弹性，类似玻璃，体积粘度大，链段运动受限。当升温到Tf

（粘流温度）时，链段运动强烈，有明显分子间位移，物料熔融达到象液体一样的流动状态，即粘流态。

温度升高到Tg以上，聚合物转变为橡胶态（高弹态），质软而有弹性，链段能较自由地转动。玻璃态和高弹态均为固体。TgTf

形变玻璃态高弹态粘流态非晶态高聚物形变-温度关系曲线

温度6.3.2高分子材料的性能69我们通常把玻璃态与高弹态之间的转变，称为玻璃化转变，它所对应的转变温度即是玻璃化转变温度，或是玻璃化温度，用Tg表示。线性无定性聚合物在力学三态中的分子运动特点6.3.2高分子材料