高分子材料-概论讲义课件

高分子材料-概论讲义徐伟复旦大学材料科学基础课程2

高分子分类1，按来源分类：

天然高分子合成高分子2，性能用途分类：

塑料纤维橡胶涂料粘合剂功能高分子三大合成材料

用途越来越广泛

徐伟复旦大学材料科学基础课程33，按功能分类：通用高分子工程材料高分子功能高分子仿生高分子等

徐伟复旦大学材料科学基础课程42，商品名（合成纤维最普遍）我国以“纶”作为合成纤维的后缀

涤纶丙纶锦纶聚酰胺聚酯聚氨酯聚醚1，以高分子链的结构特征命名

高分子材料的常用名称前期已讲过高分子的一些命名

徐伟复旦大学材料科学基础课程5高分子材料的常用名称3，树脂(resin)

是指遇热变软，具有可塑性的天然高分子化合物的统称。一般是无定型的透明或半透明的固体或半固体。

树脂按来源分:

天然树脂:天然橡胶、树胶、虫胶、琥珀等

合成树脂:由单体合成,或天然高聚物改性获得徐伟复旦大学材料科学基础课程6树脂用途树脂用途离子交换树脂合成塑料涂料黏合剂合成纤维合成橡胶徐伟复旦大学材料科学基础课程7§14.1塑料是以树脂为主要成分，适当加入（或不加）添加剂（填料、增塑剂、稳定剂、颜料等），可在一定温度、压力下塑化成型，产品最后能在常温下保持形状不变的一类高分子材料。在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料徐伟复旦大学材料科学基础课程8聚集态结构不同性能不同非晶态结构

玻璃化转变温度(Tg)晶态结构

结晶熔融温度(Tm)液晶态结构取向态结构混合态结构织态结构徐伟复旦大学材料科学基础课程9除树脂外,

塑料制品还含有其他多种组分

阻燃剂抗静电剂固化剂发泡剂稳定剂增塑剂增强剂填料润滑剂因此塑料的性能并不只是树脂的性能

徐伟复旦大学材料科学基础课程10在加工过程中，一般只发生物理变化，受热变为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热还可改变形状重新成型的塑料。在成型过程中发生化学变化，利用塑料在受热时可流动的特征而成型，并延长时间，使其发生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，并固化定型而形成的塑料。热塑性塑料：（线型）热固性塑料：（体型）（一）根据塑料受热特性可分类徐伟复旦大学材料科学基础课程11产量大，价格低，应用范围广的塑料。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、环氧树脂、聚胺脂等。ABS塑料（二）根据塑料制品的用途分

机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚酰亚胺、ABS塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料等。通用塑料：

工程塑料：

特殊塑料：

徐伟复旦大学材料科学基础课程12一、通用塑料产量最大，约占80%分为两类：通用热塑性塑料：

通用热固性塑料：

后者在加工过程中发生化学变化，可从线型转变为体型结构。徐伟复旦大学材料科学基础课程13几类通用塑料1聚乙烯（PE）2聚丙烯（PP）3聚氯乙烯（PVC）4聚苯乙烯类（PS）5丙烯酸类树脂（PMMA）6酚醛树脂（PF）7环氧树脂（EP）8不饱和聚酯（UP）徐伟复旦大学材料科学基础课程141，聚乙烯塑料乙烯单体自由基聚合而成的聚合物依据生产方法的不同，其产物结构不同高压法合成的聚乙烯:

密度为0.91～0.93，分子质量为2～5万，熔融温度低(比如:115℃).(低密度聚乙烯)低压法合成的聚乙烯:

密度为0.93～0.97，熔融温度高(如:130℃),可得到高分子量,甚至超高分子量(106)

(高密度聚乙烯)徐伟复旦大学材料科学基础课程15(a)高密度PE（HDPE）(b)低密度PE（LDPE）(c)线性低密度PE分子链

(LLPDE)徐伟复旦大学材料科学基础课程16易燃；软而韧，强度比较低；表面硬度不高耐热性不高，耐低温性能好。介电损耗低、介电强度大、电性能优异。日光照射，氧化，变脆，力学性能变差；聚乙烯的性能为什么软?强度低?耐热性不高？从结构上解释

徐伟复旦大学材料科学基础课程17徐伟复旦大学材料科学基础课程18

2，聚甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯通过自由基聚合而成

俗称“有机玻璃”，简称PMMA。

具有较高软化点，较好冲击强度和耐气候性的，清澈、无色透明的热塑性塑料。CH2＝C－COOCH3CH3徐伟复旦大学材料科学基础课程19PMMA的性能高度透明,透光率90%~92%质轻而坚韧,

耐热性不高(80℃)良好的电绝缘性能;介电常数大，耐候性好，长期在户外使用，性能下降很小为什么不耐热?介电常数大？徐伟复旦大学材料科学基础课程203，聚氯乙烯

可由氯乙烯单体经自由基聚合而成的聚合物（简称：PVC）

PVC在化学建材等应用领域中的用量很大

按分子量的大小，可分为：通用型（聚合度500~1500）高聚合度型（平均聚合度大于1700以上）

按树脂结构不同可以分为：紧密型（用于硬制品的生产）疏松型（常用于软制品的生产）

徐伟复旦大学材料科学基础课程21PVC的性能制品的软硬程度可调较高的硬度和力学性能，热稳定性差，在140℃开始分解介电常数较大为什么易分解?

徐伟复旦大学材料科学基础课程224，聚苯乙烯

可通过自由基聚合或者离子聚合而成

具有高度透明、电绝缘性好、导热率低、刚性好等优点，也具有性脆、冲击强度低、易出现应力开裂、耐热性差等明显的缺点。

因此，对聚苯乙烯的改性研究也较多：比如：HIPS、ABS、SBS

Tg:100℃徐伟复旦大学材料科学基础课程23高抗冲聚苯乙烯（HIPS）组成：聚苯乙烯和橡胶制备方法：机械共混法接枝聚合法加工性能：易加工刚性与柔性相结合徐伟复旦大学材料科学基础课程24HIPS冲击性能优异、尺寸稳定性好、刚性好、易于加工、制品光泽度高、易着色；但拉伸强度、光稳定性、氧渗透率较差；用途：制造各种电器零件、设备罩壳、仪表零件、冰箱内衬、容器、食品包装及一次性用具等HIPS的性能徐伟复旦大学材料科学基础课程25ABS树脂丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物(Acrylonitrile＋Butadiene＋Styrene)结构式：结构特殊性决定了性能的特殊性!

徐伟复旦大学材料科学基础课程26共聚的优势聚丙烯腈：

高的强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性；聚丁二烯：

高的韧性和抗冲击性能；聚苯乙烯：高的电性能、成型加工性能、刚性。取长补短,强强联合

!!!

徐伟复旦大学材料科学基础课程27ABS的性能无定形高分子材料，不透明;具有优良的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好.ABS树脂具有优异的综合性能，成为“坚韧、质硬、刚性”的材料。

（有人把它看作工程塑料！）缺点:耐热性和耐候性差徐伟复旦大学材料科学基础课程28ABS的应用用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是人类最早认识和使用的“高分子合金”！

徐伟复旦大学材料科学基础课程295，酚醛树脂及塑料

酚类化合物与醛类化合物在酸性或碱性条件下，经缩聚反应制得

其中，以苯酚和甲醛为单体缩聚的酚醛树脂最为常用，简称为PF，是第一个工业化生产的树脂品种。

热塑性酚醛树脂热固性酚醛树脂

徐伟复旦大学材料科学基础课程30热塑性酚醛树脂反应条件：酸性介质；甲醛:苯酚<1化学反应：亲电取代反应酸性介质形成碳正离子徐伟复旦大学材料科学基础课程31缩合反应：基于芳香亲电取代反应徐伟复旦大学材料科学基础课程32缩聚反应：

基于亲电取代反应聚合度n与苯酚用量有关，一般4~12；热塑性树脂：羟甲基侧基的含量极少，只能熔融而不会自行交联徐伟复旦大学材料科学基础课程33

热固性酚醛树脂反应条件：碱性介质，

甲醛:苯酚>1化学反应：徐伟复旦大学材料科学基础课程34甲醛用量大

“量变到质变”

为什么反应在邻对位！

徐伟复旦大学材料科学基础课程35酚醛树脂的固化

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：加热或加酸机制？徐伟复旦大学材料科学基础课程36－CH2－CH2～

HOCH2－CH2OH－CH2－OHCH2OHOH－CH2－OHCH2－CH2～

－CH2－OHOH－CH2－－CH2－～CH2－CH2CH2－CH2－OHOHOH－CH2～

－CH2OHCH2OHOH－CH2－－CH2－－CH2－－CH2－HOCH2－CH2OHCH2～

OHOHOH徐伟复旦大学材料科学基础课程37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(CH2)6N4，结构式：六亚甲基四胺(乌洛托品)徐伟复旦大学材料科学基础课程38可能的固化机制：2，热塑性酚醛树脂（~~~）+(CH2)6N41，提供多余甲醛，热固性徐伟复旦大学材料科学基础课程39酚醛树脂的性能（1）无定形聚合物；（2）强度及弹性模量都比较高，使用温度高，但抗冲击性能差，需加入填充增强剂；（3）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；徐伟复旦大学材料科学基础课程40（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；（4）蠕变小，尺寸稳定性好，且阻燃性好，发烟量低（5）吸水性较大徐伟复旦大学材料科学基础课程41酚醛塑料PF模塑料制品PF层压制品PF泡沫塑料制品PF纤维制品PF铸造制品PF封装材料酚醛塑料：以酚醛树脂为主要成分并添加大量其他助剂而制得的制品。

酚醛塑料徐伟复旦大学材料科学基础课程42酚醛树脂泡沫塑料热塑性或降解热固性酚醛树脂，加入发泡剂、固化剂等发泡固化后得到的。优点：质轻、、刚性大、稳定性和耐热性好、阻燃性好；价低缺点：脆性较大用途：耐热和隔热的建筑材料、救生材料等徐伟复旦大学材料科学基础课程436，环氧树脂环氧树脂(EP)是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的线性有机高分子化合物。环氧氯丙烷与含有活泼氢原子的化合物（酚、醇、羧酸、胺）缩聚而成徐伟复旦大学材料科学基础课程44环氧树脂的种类按分子结构分五大类：缩水甘油醚类：缩水甘油酯类：

缩水甘油胺类：甘油的衍生物！

徐伟复旦大学材料科学基础课程45线性脂肪族类：脂环族类：带双键的烯烃用过乙酸或低温下用过氧化氢环氧化而成徐伟复旦大学材料科学基础课程46

碱催化，环氧氯丙烷与双酚A反应（1）双酚A型环氧树脂徐伟复旦大学材料科学基础课程47分子间SN2开环分子内SN2关环徐伟复旦大学材料科学基础课程48（2）酚醛多环氧树脂徐伟复旦大学材料科学基础课程49（3）双酚S型环氧树脂徐伟复旦大学材料科学基础课程50（4）四缩水甘油甲基二苯胺环氧树脂徐伟复旦大学材料科学基础课程51（5）三聚氰酸环氧树脂

徐伟复旦大学材料科学基础课程52环氧树脂的特性（1）形式多样化（2）黏附力强（3）收缩率低（4）优良的力学性能（5）优良的化学稳定性；（6）良好的电绝缘性能；徐伟复旦大学材料科学基础课程53（7）突出的尺寸稳定性和耐久性；（8）耐霉菌，可在苛刻的热带条件下使用缺点：成本高，毒性较大徐伟复旦大学材料科学基础课程54环氧树脂的固化剂（1）反应性固化剂：

可与环氧树脂反应，使它交联成体型网状结构；多元胺多元硫醇多元羧酸多元酚等徐伟复旦大学材料科学基础课程55（2）催化性固化剂：

可引发树脂分子中的环氧基按阳离子或阴离子历程进行固化反应叔胺三氟化硼络合物等徐伟复旦大学材料科学基础课程56二、工程塑料物理和力学性能以及热性能比较好，可以当作结构材料使用的，在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力，在较苛刻的化学、物理环境中使用徐伟复旦大学材料科学基础课程57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。工程塑料具有的性能工程塑料应用领域：

电子、电器、机械、交通、航空航天等领域工程塑料分两类：通用工程塑料特种工程塑料徐伟复旦大学材料科学基础课程58通用工程塑料：使用量大，长期使用温度在100~150℃；可作为结构材料使用的塑料材料。

聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性聚酯及其改性制品徐伟复旦大学材料科学基础课程59特种工程塑料：使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚芳酯等徐伟复旦大学材料科学基础课程601，聚酰胺聚酰胺俗称“尼龙”，分子主链上含有酰胺键结构单元（—NHCO—）的高分子化合物。尼龙66徐伟复旦大学材料科学基础课程61聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）徐伟复旦大学材料科学基础课程62聚酰胺的结构与性能酰胺键带极性酰胺平面有一定刚性胺基氢与羰基氧之间形成牢固氢键堆叠作用结构发生结晶化导致良好的力学性能徐伟复旦大学材料科学基础课程63聚酰胺的应用在汽车工业、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。

机械化学电器零件，如：轴承、齿轮、涡轮、螺帽、垫圈、高压密封圈、阀座、输油管、储油容器等；

喷涂于零件表面，提高性能。徐伟复旦大学材料科学基础课程642，聚碳酸酯聚碳酸酯是指分子主链中含有碳酸酯结构单元的线性高聚物徐伟复旦大学材料科学基础课程65聚碳酸酯的结构与性能双酚A型聚碳酸酯分子主链中含有碳酸酯链和刚性的苯环，p-

共轭单键不同于一般单键,还有超共轭偶极相互作用、弱氢键相互作用。聚碳酸酯（PC）Tg=150℃徐伟复旦大学材料科学基础课程66聚碳酸酯的应用领域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、生活用品等方面

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、储存器等徐伟复旦大学材料科学基础课程673，聚苯醚属于硬而坚韧的材料结构特点：结构单元成一刚性平面刚性平面之间可扭转，但是受制约

p-

共轭单键不同于一般单键,热变形温度190℃，玻璃化转变温度210℃，熔融温度260℃，热分解温度350℃，脆化温度-70℃，长期使用温度-125~120℃徐伟复旦大学材料科学基础课程68徐伟复旦大学材料科学基础课程694，聚酰亚胺聚酰亚胺（PI）是分子主链中含有酰亚胺键接结构的一类芳杂环聚合物徐伟复旦大学材料科学基础课程70例：大

共轭刚性单元，包括含氮五元杂环及芳环；分子链的上p-

共轭，

-

共轭；分子间作用力强：芳香堆叠作用，弱氢键性能：具有优良的力学性能、耐蠕变性、电绝缘性、耐辐射性、耐磨性等；但对缺口敏感，不耐碱和强酸徐伟复旦大学材料科学基础课程71热固性聚酰亚胺热固性聚酰亚胺是指分子两端带有可反应活性基团的低分子量聚酰亚胺，在加热或固化剂存在时依靠活性端基交联反应形成大分子结构的聚酰亚胺。结构通式：徐伟复旦大学材料科学基础课程72乙炔基封端的聚酰亚胺徐伟复旦大学材料科学基础课程73顺丁烯二酸酐封端的聚酰亚胺徐伟复旦大学材料科学基础课程74全梯形吡隆聚酰亚胺的衍生物:全梯形吡隆

徐伟复旦大学材料科学基础课程755，聚砜类塑料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徐伟复旦大学材料科学基础课程76聚砜塑料的结构性能双酚A型聚砜（PSU）

拉伸强度和弯曲强度高优异的耐热性化学稳定性较好尺寸稳定性好耐候性和耐紫外线性较差砜结构单元：有一定刚性分子内弱氢键徐伟复旦大学材料科学基础课程77聚砜的应用领域电子、电气、精密仪器、交通运输、医疗器械等方面

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、电动齿轮等徐伟复旦大学材料科学基础课程786，氟塑料（特殊塑料）含氟塑料的总称优越的耐高温、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徐伟复旦大学材料科学基础课程79聚四氟乙烯聚偏氟乙烯

聚氟乙烯

徐伟复旦大学材料科学基础课程80聚四氟乙烯的应用密封材料滑动材料绝缘材料防腐材料医用材料等徐伟复旦大学材料科学基础课程81三、塑料加工方法（一）挤出成型塑料挤出机

徐伟复旦大学材料科学基础课程82（二）注射成型塑料注塑机徐伟复旦大学材料科学基础课程83（三）压制成型（模压成型）压制成型示意图

徐伟复旦大学材料科学基础课程84（四）压延成型四辊压延机示意图

徐伟复旦大学材料科学基础课程85（五）吹塑成型塑料吹膜机

徐伟复旦大学材料科学基础课程86泡沫塑料通用耐高温隔热材料特殊场合取决于生产方法和工艺

生产方法和工艺决定材料结构材料结构决定材料性能徐伟复旦大学材料科学基础课程87§14.2纤维指柔韧、纤细，长径比大(比如:1000倍)的线条或丝状高分子材料称为纤维.有相当长度、强度、弹性和吸湿性等.典型的纺织纤维的直径为几微米至几十微米，而长度超过25mm。徐伟复旦大学材料科学基础课程88一、纤维的分类天然纤维化学纤维人造纤维（再生纤维）合成纤维徐伟复旦大学材料科学基础课程89二、分子取向态与纤维为什么要做成纤维？前面已提过：聚合物分子和链段段都可以取向取向态与非取向态：

结构不同，性能也不同徐伟复旦大学材料科学基础课程90徐伟复旦大学材料科学基础课程91取向态聚合物的性能：1）力学性能：在取向方向和垂直于取向方向上力学性能差别特别明显。拉伸强度、弯曲强度在取向方向上显著增强，在与取向垂直的方向上则明显下降。2）光学性能：折光指数在取向方向和垂直方向上有差别，导致取向材料出现双折射现象。3）取向会导致聚合物材料的玻璃化温度Tg升高。4）取向使结晶聚合物的密度和结晶度增大。徐伟复旦大学材料科学基础课程92外场诱导取向单轴取向：材料只在一维方向上受到拉伸，取向单元在一维拉伸方向上择优排列。双轴取向：材料受到两个相互垂直方向的拉伸，取向单元倾向在二维方向上作择优排列，使得高分子链和链段与拉伸平面平行取向，但在拉伸平面内分子链呈无序排列。徐伟复旦大学材料科学基础课程93单轴取向的材料：平行于取向方向，力学强度大大提高，而垂直于平行方向则降低。取向方向上强度主要是：共价键的加和垂直于取向方向主要是：非共价键的加和

单轴取向与纤维纺丝纤维纺丝：徐伟复旦大学材料科学基础课程94三、纤维对聚合物原料的基本要求1,有很好的纺丝性能够溶解或熔融的高分子线型结构（没有较长的支链和交联结构，也没有大的取代基）2,较高的强度结晶度较高分子有较强的极性、分子间有较强相互作用加工过程中通过拉伸和热处理，使纤维分子充分取向徐伟复旦大学材料科学基础课程953，较好的耐热性玻璃化温度高4，较好的使用性能手感、吸湿性、染色性、抗腐蚀性、抗霉变性、耐光和抗老化性防水性能

徐伟复旦大学材料科学基础课程96四、纤维介绍（一）人造纤维用自然界中不能直接纺织的纤维素经化学处理后，再纺丝制成的纤维天然纤维素

化学处理纺丝粘胶纤维

徐伟复旦大学材料科学基础课程97醋酸纤维

徐伟复旦大学材料科学基础课程98（二）合成纤维

合成聚合物经纺丝后制成的纤维

1，聚酯纤维（PET）

徐伟复旦大学材料科学基础课程992，聚酰胺纤维（尼龙）尼龙663，聚丙烯腈纤维（腈纶）徐伟复旦大学材料科学基础课程1004，聚氯乙稀纤维（氯纶）5，聚丙烯纤维（丙纶）徐伟复旦大学材料科学基础课程101（三）特种纤维高强度纤维功能纤维碳纤维芳纶纤维硼纤维碳化硅纤维中空纤维分离膜徐伟复旦大学材料科学基础课程1021，碳纤维高分子纤维高温碳化隔绝氧气碳纤维结构与石墨相似，沿着纤维轴向结晶，强度高徐伟复旦大学材料科学基础课程103碳纤维℃℃聚丙稀腈

环化聚丙烯腈

环化交联、环化缩聚C:60%2000℃石墨纤维C：90％徐伟复旦大学材料科学基础课程1042，高强度合成纤维－芳纶

Nomex纤维（芳纶1313）

耐热性好耐腐蚀制备消防服，阻燃地毯徐伟复旦大学材料科学基础课程105Kevlar纤维（芳纶1414）

耐热性好（熔点570℃）强度高（比抗张强度比钢丝高4倍，比模量比钢丝高2倍）

高强度的结构原因？

徐伟复旦大学材料科学基础课程106纤维纺丝法1，熔融纺丝法高聚物热熔融，熔体从小孔中压出，空气凝固2，溶液纺丝法（1）干法纺丝与熔融纺丝类似（所用溶剂易挥发），空气凝固（2）湿法纺丝

用液体作为凝固介质徐伟复旦大学材料科学基础课程107熔融纺丝示意图徐伟复旦大学材料科学基础课程108湿法纺丝示意图徐伟复旦大学材料科学基础课程109徐伟复旦大学材料科学基础课程110纤维的后加工短纤维的后加工

集束、牵伸、水洗、上油、干燥、热定型、卷曲、切断长丝的后加工

牵伸、加捻、水洗、干燥、热定型、络丝、分级包装徐伟复旦大学材料科学基础课程111后加工时纤维结构的变化

材料的性能与后续工艺密切相关！

因为工艺影响聚集态结构！

拉伸前已有一定取向性

徐伟复旦大学材料科学基础课程112§14.3橡胶上一次课已提过橡胶要经过交联才能使用徐伟复旦大学材料科学基础课程113一、橡胶的填充与增强体系

填充物：

炭黑白炭黑……提高橡胶力学性能，改善加工性能，降低成本；徐伟复旦大学材料科学基础课程114炭黑在橡胶中的分布示意图混炼：使橡胶和填充料充分分散徐伟复旦大学材料科学基础课程115橡胶分子与炭黑粒子的物理结合

弱键徐伟复旦大学材料科学基础课程116橡胶分子与炭黑粒子的化学结合强键徐伟复旦大学材料科学基础课程117有限伸长原理

徐伟复旦大学材料科学基础课程118分子链滑动(e)应力软化

(f)恢复

徐伟复旦大学材料科学基础课程119炭黑补强机理（1）弱键和强键学说；（2）炭黑粒子间橡胶链的有限伸长学说；（3）分子链滑动学说对外力的缓冲作用：

分子链的滑移和大量的物理吸附作用吸收外力的冲击。使应力分布均匀：外力作用时，短链、次短链滑动伸长，共同承担应力。徐伟复旦大学材料科学基础课程120按来源和用途分按形态分：固体、液体、粉末橡胶

一、橡胶的分类天然橡胶合成橡胶

通用合成橡胶

特种合成橡胶

丁苯橡胶顺丁橡胶异戊橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶

丁腈橡胶硅橡胶氟橡胶聚氨酯橡胶

……徐伟复旦大学材料科学基础课程121合成橡胶通用橡胶代替天然橡胶制造轮胎及其它橡胶制品特种橡胶具有耐寒、耐热、耐油等特殊用途的合成橡胶热塑性弹性体多由两种单体共聚而成：一种组分弹性好另一种组分强度好徐伟复旦大学材料科学基础课程122橡胶介绍1、天然橡胶顺-1,4-聚异戊二烯

一个等同周期结构：徐伟复旦大学材料科学基础课程123（1）丁苯橡胶（产量最大）

丁二烯＋苯乙烯(St)（2）氯丁橡胶（用途广泛）

氯丁二烯：乳液聚合2，通用合成橡胶徐伟复旦大学材料科学基础课程124（3）丁腈橡胶（耐油性好、耐热性好）丁二烯(75%)＋丙稀腈（4）乙丙橡胶（比重轻；绝缘性好）乙烯＋丙稀(15%)

加工性能差，不易硫化(无双键）徐伟复旦大学材料科学基础课程125（5）顺丁橡胶（弹性最好：用做轮胎）

丁二烯：

配位聚合（6）丁基橡胶（气密性最好、电绝缘性好）

异丁烯

＋异戊二烯（少量）：阳离子共聚耐低温Tg=-110℃

弹性较差：用做汽车内胎电缆和电器的绝缘材料徐伟复旦大学材料科学基础课程1263，特种合成橡胶（1）硅橡胶（耐高低温：-100～300℃）密封垫圈、电气绝缘材料、医疗用橡胶制品等徐伟复旦大学材料科学基础课程127（2）氟橡胶

（热稳定性、化学稳定性好）航空、航天、化学、石油等领域VitonA橡胶全氟丙烯与偏氟乙稀的共聚物CH2徐伟复旦大学材料科学基础课程1283，热塑性弹性体普通橡胶：体型，热固性材料热塑性弹性体：线型，热塑性材料SBS：Styrene-Butadiene-Styrene徐伟复旦大学材料科学基础课程129SBS：

刚性

柔性

刚性聚苯乙烯链段堆积聚丁二烯链段热塑性弹性体模型徐伟复旦大学材料科学基础课程130聚苯乙烯链段堆积体作为刚性固定接点聚丁二烯链段在共聚物中提供弹性连接徐伟复旦大学材料科学基础课程131SBS弹性体活性阴离子聚合：

丁二烯(B)引发剂苯乙烯(S)

徐伟复旦大学材料科学基础课程132热塑性弹性体结构示意图（平行部分是硬段聚集区）物理交联徐伟复旦大学材料科学基础课程133徐伟复旦大学材料科学基础课程134

优点：强度和耐磨性好，可反复加工

缺点：耐温性差，价格高

应用实例：

旱冰鞋滚轮、飞机轮胎、塑胶跑道、运动鞋底热塑性弹性体：徐伟复旦大学材料科学基础课程135§14.6复合材料将两种或两种以上性能不同的材料组合起来，得到比单一材料性能优越的复合材料复合材料＝基体＋增强剂徐伟复旦大学材料科学基础课程136徐伟复旦大学材料科学基础课程137徐伟复旦大学材料科学基础课程138利用两者复合作用：纤维具有高强度可以承受高应力，树脂基体容易发生粘弹变形和塑性流动，它们与纤维粘结在一起可以传递应力。纤维增强的机理

(1)断纤维能承受应力(2)树脂与纤维的粘结能抑制裂纹传播徐伟复旦大学材料科学基础课程139玻璃纤维增强PP树脂纤维表面未经处理纤维含量：30%（w）

表面和界面对材料性能的影响

徐伟复旦大学材料科学基础课程140玻璃纤维增强PP树脂纤维表面经偶联处理纤维含量：30%（w）拉伸强度：从40MPa增至87MPa冲击强度：从16kJ.m-2增至34kJ.m-2

徐伟复旦大学材料科学基础课程141玻璃钢:玻璃纤维增强塑料徐伟复旦大学材料科学基础课程142高强度复合材料超音速飞机的结构材料热塑性聚酰亚胺为基体树脂碳纤维增强人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。SPSS基本操作教程常用统计软件SAS，SAS系统全称为Statistics

Analysis

System，由北卡罗来纳大学的两位生物统计学研究生编制，并于1976年正式推出了SAS软件。SAS是用于决策支持的大型集成信息系统，统计分析功能是它的重要组成部分和核心功能。在数据处理和统计分析领域，SAS系统被誉为国际上的标准软件系统，并在96～97年度被评选为建立数据库的首选产品。堪称统计软件界的巨无霸。常用统计软件

SPSS，SPSS全称为Statistical

Package

for

the

Social

Sciences，原意为“社会科学统计软件包”。2000年将英文全称更改为Statistical

Product

and

Service

Solutions，意为“统计产品与服务解决方案”，标志着SPSS的战略方向正在做出重大调整。SPSS是世界上最早的统计分析软件，也是应用最广泛的专业统计软件。由美国斯坦福大学的三位研究生于20世纪60年代末研制，1984年首先推出了世界上第一个统计分析软件微机版本SPSS/PC+，很快地应用于自然科学、技术科学、社会科学的各个领域。特点：自动统计绘图、数据的深入分析、界面友好、使用方便、功能齐全等。常用统计软件Statistica，Statistica

为一套完整的统计资料分析、图表、资料管理、应用程式发展系统；以及对其他技术、工程、工商企业资料挖掘应用等进阶分析之应用程式。此系统不仅包含统计上一般功能及制图程序；还包含特殊的统计应用（例如：社会统计人员、生物研究员或工程师）；全新的Statistica在功能上，更提供了四种线形模型的分析工具，包括VGLM、VGSR、VGLZ与VPLS。Statistica能提供使用者所有需要的统计及制图程序。另外，能够在图表视窗中显示各种分析，及有别于传统统计范畴外的最新统计作图技术，皆获得许多使用者的好评。Statistica为基本系列产品；可独立使用此模组，或搭配Statistica其他组合产品系列。常用统计软件S-Plus/RS语言是由AT&T贝尔实验室开发的一种用来进行数据探索、统计分析、作图的解释型语言。它的丰富的数据类型（向量、数组、列表、对象等）特别有利于实现新的统计算法，其交互式运行方式及强大的图形及交互图形功能使得我们可以方便的探索数据。S-Plus是由美国MathSoft公司开发的一种基于S语言的统计学软件，是世界上公认的三大统计软件之一，主要用于数据挖掘、统计分析和统计作图等等。S_Plus的最大特点在于它可以交互地从各方面发现数据中的信息，并可以很容易地实现一个新的统计方法。另外，S_Plus的数据可以直接的来源于Excel，Access，SAS，SPSS等软件，其兼容性极好。常用统计软件S-PLUS有微机版本和工作站版本，它是一个商业软件。Auckland大学的RobertGentleman和RossIhaka及其他志愿人员开发了一个R系统，其语法形式与S语言基本相同，但实现不同，两种语言的程序有一定的兼容性。R是一个GPL自由软件，现在的版本是2.?版，它比S-PLUS还少许多功能，但已经具有了很强的实用性。R是一个免费软件，还是一个开源软件。开放源代码软件在科学和工程工作中的地位日益重要。R学习网站：/mirrors.htmlSPSS基本操作

内容提要

1.SPSS操作入门

SPSS的窗口、运行方式、结果输出等

2.变量的相关操作变量名的定名规则、变量类型、标签等

3.数据文件的编辑数据的排序、转置、合并、拆分、选择、加权、转换

SPSS基本操作1.SPSS操作入门

SPSS的窗口、运行方式、结果输出2.变量及有关变量的操作变量名的定名规则、变量类型、标签等3.数据文件的编辑数据的排序、转置、合并、拆分、选择、加权、转换SPSS操作入门SPSS的窗口SPSS的运行方式SPSS的结果输出安装SPSS从开始菜单运行使用桌面快捷方式来运行运行SPSS启动SPSS，首先看到的是数据编辑窗口菜单栏工具栏SPSS启动界面SPSS的5个窗口数据编辑窗口结果管理窗口语法编辑窗口脚本窗口草稿结果窗口SPSS操作入门SPSS的数据管理窗口此窗口类似于Excel窗口，SPSS处理数据的主要工作全在此窗口进行。它分为两视图：数据视图和变量视图。SPSS操作入门

File：对SPSS文件的管理，包括新建、打开、保存文件等

Edit：与windows类似的编辑功能，如复制、剪切、粘贴、撤消等，以及系统参数设置

View：选择显示状态条、工具栏、网格线、变量标签、变量视图及字体设置等

Data:实现文件级别的数据管理，如记录排序、记录拆分、记录筛选、合并文件等

Transform：实现变量级别的数据管理，如计算新变量、变量值的分组合并、连续变量的可视化分段等SPSS菜单栏

Analyze：SPSS的重点菜单项，涵盖各种主要统计分析功能

Graphs:绘制各种普通统计图及交互式统计图，如直方图、茎叶图、箱图、残差图等

Utilities：提供各种实用性管理设置，如变量信息管理，输出结果文件设置、菜单管理等

Windows：窗口拆分、最小化、当前窗口显示等

Help：帮助系统SPSS菜单栏打开文件保存文件打印召回前次菜单操作撤消查找记录查看变量信息查找变量值插入记录插入变量拆分文件设置权重选择记录显示变量标签使用数据集SPSS工具栏数据管理窗口的数据视图用于显示具体的数据，一行代表一个观测个体（一条记录），一列代表一个属性（一个变量）。SPSS操作入门菜单栏工具栏数据视图标签变量视图标签变量名数据管理窗口的变量视图专门显示有关变量的信息：

Name：变量名Type：变量类型Width：变量长度Decimals：小数位数Label：变量标签

Value：变量值标签Missing：定义变量缺失值Columns：显示列宽Align：对齐方式Measure：测量尺度SPSS操作入门菜单栏工具栏数据视图标签变量视图标签关于变量信息的格式名称SPSS的结果管理窗口又称结果视图，用于存放分析结果。此窗口类似于Windows的资源管理器，整个窗口分两个区：左边为目录区，是SPSS分析结果的一个目录；右边是内容区，是与目录一一对应的内容。SPSS操作入门SPSS的结果管理窗口SPSS操作入门SPSS的3种运行方式菜单对话框方式程序方式混合运行方式SPSS操作入门菜单对话框方式SPSS操作入门待选变量列表框分析变量列表框确认粘贴恢复取消帮助表格格式图形统计粘贴:将对话框中的选择自动转化为相应的程序语句。恢复:将对话框恢复为默认状态。SPSS的4种结果输出表格格式文本格式标准图交互图SPSS操作入门表格格式SPSS操作入门标准图SPSS操作入门是在Graphs菜单下直接单击图形生成的，与交互图相比，生成速度快，可以满足大部分统计绘图的需求，但编辑能力要弱于交互图，适用于理解数据。交互图SPSS操作入门是在Graphs→Interactive下单击图形生成的，与标准图相比，对系统硬件环境要求更高，但可绘制的图形种类更多，编辑功能更强，尤其可以生成实时旋转的动态三维图，更适合在报告演示中应用。变量的相关操作变量名（Name)的定名规则变量类型(Type)变量宽度(Width)和小数位数(Decimal)变量标签(Label)变量赋值(Value)变量缺失值的定义（Missing)列宽(Column)和位置（Align)度量类型(Measure)变量名（Name)的定名规则（1）变量名的第一个字符可以是字母或中文字，后面可跟任意字母或中文字、数字、句点或@、#、_或$等符号；（2）变量名不能以句点结尾；（3）定名时应避免最后一个字符为下划线“_”（因为某些过程运行时自动创建的变量名的最后一个字符为下划线，这样有可能造成冲突）；（4）变量名的长度一般不超过64个字符（32个中文字），SPSS11.0版变量名的长度一般不超过8个字符（4个中文字）；（5）空格和特殊字符（如!、?、’和*等）不能用于变量名；（6）每个变量名必须保证是唯一的，不区分大小写；（7）下面的关键词不能用作变量名：ALLNEEQTOLELTGEBYORGTANDNOTWITH

注意：1.如果操作时使用了违犯定名规则的变量名，系统会有提示，并使定名不成功。

2.尽管变量名可以用中文字，这样更直观、可理解，但在实际操作中应尽量避免用中文字作为变量名。由于此软件为英文版本，用中文字作为变量名，可能会在操作中发生一些难以预计的错误。为使操作方便和结果输出直观，可在变量标签处用中文注明（后述）。变量的相关操作不合法变量名示例及分析变量名错误原因

NAME_@123变量名超过8个字符（11.0及以前版本）

NAME_1.以句点结尾

_12NAME第一个字符不是字母

NAME?1变量