1、4. 4. 高分子材料高分子材料主讲：胡主讲：胡 珊珊材料学导论材料学导论课程课程 第四部分第四部分2013.034.1 4.1 概述概述2022-1-233n 聚合物：聚合物：也称也称高分子高分子，是由成百上千个原，是由成百上千个原子组成的大分子构成的。子组成的大分子构成的。n大分子大分子是由一种或多种小分子通过主价键是由一种或多种小分子通过主价键一个接一个地连接而成的链状或网状分子。一个接一个地连接而成的链状或网状分子。4.1.14.1.1聚合物材料的基本概念聚合物材料的基本概念2022-1-234n高分子化合物的分子式高分子化合物的分子式：n AMMMBAMMMBn高分子的通式：高分子的
2、通式： MMn nnMM：结构单元或重复单元，又称为链节。：结构单元或重复单元，又称为链节。nn n：聚合度（常以聚合度（常以DPDP表示）。表示）。4.1.14.1.1聚合物材料的基本概念聚合物材料的基本概念2022-1-235n聚合物的分子量：聚合物的分子量：M=nM=nMM0 0n低分子化合物分子量：低分子化合物分子量：500 10104 4n聚合物分子量：聚合物分子量：10104 4 10106 64.1.14.1.1聚合物材料的基本概念聚合物材料的基本概念2022-1-236n化学名称化学名称根据大分子链的化学结构而根据大分子链的化学结构而确定的确定的。n以单体或假想单体以单体或假想
3、单体名称为基础，前面冠名称为基础，前面冠以以“聚聚”字，就成为聚合物名称。字，就成为聚合物名称。n由两种单体缩聚而成的聚合物由两种单体缩聚而成的聚合物，如果结，如果结构比较复杂或不太明确，则往往在单体构比较复杂或不太明确，则往往在单体名称后面加上名称后面加上“树脂树脂”二字来命名。二字来命名。 4.1.24.1.2聚合物材料的命名聚合物材料的命名2022-1-2374.1.24.1.2聚合物材料的命名聚合物材料的命名n聚合物的结构特征来命名聚合物的结构特征来命名，它是以该类，它是以该类材料中所有品种所共有的特征化学单元材料中所有品种所共有的特征化学单元为基础的。如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、为基础
4、的。如聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚砜等。聚砜等。n许多合成橡胶许多合成橡胶是由两种或两种以上单体是由两种或两种以上单体聚合的共聚物，常从共聚单体中各取一聚合的共聚物，常从共聚单体中各取一字，后附字，后附“橡胶橡胶”二字来命名。二字来命名。NHCOCOO2022-1-2384.1.24.1.2聚合物材料的命名聚合物材料的命名n商品名称商品名称或专利商标名称是由材或专利商标名称是由材料制造商命名的，突出所指的是商料制造商命名的，突出所指的是商品或品种。品或品种。n习惯名称习惯名称是沿用已久的习惯叫法。是沿用已久的习惯叫法。如聚酰胺类的习惯名称为尼龙，聚如聚酰胺类的习惯名称为尼龙，聚对苯二甲酸乙醇酯的
5、习惯名称为涤对苯二甲酸乙醇酯的习惯名称为涤纶等。纶等。2022-1-239 按大分子主链结构分类按大分子主链结构分类：碳链、杂链和元素有机高分子碳链、杂链和元素有机高分子n举例：举例：碳链碳链 杂链杂链 元素有机高分子元素有机高分子n n (CH2CH)n (CH2O)n CH3n CH3 (SiO)nn CH3n 4.1.34.1.3聚合物的分类聚合物的分类2022-1-2310n按聚合物的热行为分类：按聚合物的热行为分类：n热塑性聚合物、热固性聚合物热塑性聚合物、热固性聚合物n按性能和用途分类：按性能和用途分类：n橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料、橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料、功能高分子功
6、能高分子4.1.34.1.3聚合物的分类聚合物的分类2022-1-2311n加成聚合：加成聚合：n nM （M）nn缩合聚合反应：缩合聚合反应：n nMN+nPQ （MP）n+nNQ4.1.44.1.4聚合反应聚合反应2022-1-2312高分子材料的成型加工是将高分子材料高分子材料的成型加工是将高分子材料转变成所需形状和性质的实用材料或制转变成所需形状和性质的实用材料或制品的工程技术。品的工程技术。通常是使固体状态（粉状或粒状）、糊通常是使固体状态（粉状或粒状）、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需的形状，并保持形，经过模具形成所需的形状
7、，并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。艺过程。4.1.54.1.5 高分子材料的成型加工高分子材料的成型加工2022-1-2313n高分子材料工业：高分子材料工业：高分子化工工业高分子化工工业、高分子加工工业高分子加工工业。n高分子化工工业占石油化工工业的比高分子化工工业占石油化工工业的比重：重：60%70%60%70%4.1.4.1.6 6高分子材料的的发展趋势高分子材料的的发展趋势2022-1-2314高分子材料科学发展趋势高分子材料科学发展趋势高性能化：高性能化：要求材料的机械性能和耐热性、耐久要求材料的机械性能和耐热性、耐久性、耐腐蚀性能进
8、一步提高。性、耐腐蚀性能进一步提高。高功能化：高功能化：各种功能高分子的开发、研究，已经各种功能高分子的开发、研究，已经取得了很大的进展。取得了很大的进展。复合化：复合化：聚合物基复合材料。聚合物基复合材料。精细化：精细化：电子信息技术要求所用的原材料及的加电子信息技术要求所用的原材料及的加工技术，向高纯、精细、功能化方向发展。工技术，向高纯、精细、功能化方向发展。智能化：智能化：智能材料是使材料本身带有生物所具有智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级功能。的高级功能。2022-1-2315综合综合利用原料，节省资源、能源，降低污染；利用原料，节省资源、能源，降低污染；强化强化生产，简化工艺
9、，实现连续化、自动化和生产，简化工艺，实现连续化、自动化和最佳化；最佳化；降低降低成本，提高产品质量。成本，提高产品质量。高分子合成已开始进入高分子合成已开始进入分子设计阶段分子设计阶段，即根据，即根据高分子的性能要求，研究聚合原理，选择合适高分子的性能要求，研究聚合原理，选择合适的原料，对传统聚合方法进行改进，研究新的的原料，对传统聚合方法进行改进，研究新的合成方法，探索合成工艺条件，合成出预定结合成方法，探索合成工艺条件，合成出预定结构的聚合物。构的聚合物。高分子材料高分子材料生产技术生产技术( (合成合成) )发展趋势发展趋势2022-1-2316研究在加工工程中材料结构的演变，通过反应
10、性研究在加工工程中材料结构的演变，通过反应性加工实现预期的材料结构；加工实现预期的材料结构；与辐照、力化学、电磁振荡等物理技术结合，建与辐照、力化学、电磁振荡等物理技术结合，建立高效、清洁的聚合物加工新方法；立高效、清洁的聚合物加工新方法；聚合物纳米材料的制备和加工新技术；聚合物纳米材料的制备和加工新技术；加工过程中定量化，计算机模拟、工程优化、结加工过程中定量化，计算机模拟、工程优化、结构预测的研究；构预测的研究；加工过程和材料结构变化的在线检测，可视化研加工过程和材料结构变化的在线检测，可视化研究；究；废弃高分子材料回收利用技术等。废弃高分子材料回收利用技术等。高分子材料高分子材料生产技术
11、（加工）生产技术（加工）发展趋势发展趋势2022-1-2317绿色化技术：绿色化技术：制备易于解聚、降解、可循环再生制备易于解聚、降解、可循环再生利用的高分子材料。利用的高分子材料。发展热塑性、无毒高分子材料：发展热塑性、无毒高分子材料：采用物理交联替采用物理交联替代化学交联，改善材料的热塑性、加工流变性，代化学交联，改善材料的热塑性、加工流变性，为材料使用后的回收加工创造条件。为材料使用后的回收加工创造条件。高分子材料环境要求方面高分子材料环境要求方面4.24.2聚合物的结构聚合物的结构与性能与性能2022-1-23194.2.14.2.1 高分子的高分子的结构结构n高分子的结构高分子的结构
12、：包括高分子链的结构和聚集态结包括高分子链的结构和聚集态结构这两方面。构这两方面。n高分子链的结构高分子链的结构：分子链的近程结构和远程结构，分子链的近程结构和远程结构，近程结构主要指高分子链的化学结构，远程结构近程结构主要指高分子链的化学结构，远程结构主要是指高分子链的构象、形态和分子量。主要是指高分子链的构象、形态和分子量。n聚集态结构聚集态结构：大分子之间的几何排列。大分子之间的几何排列。2022-1-2320大分子链的近程结构大分子链的近程结构n 2022-1-2321（1 1）大分子链的化学组成大分子链的化学组成 按照主链的化学组成，可分为按照主链的化学组成，可分为碳链大分子、碳链大
13、分子、杂链大分子、元素有机大分子杂链大分子、元素有机大分子等。等。（2 2）结构单元的连接方式）结构单元的连接方式 CHCH2 2CHCHn n R R大分子链的近程结构大分子链的近程结构2022-1-2322CH=CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH=CH CH CH2 CH CH2 CH2 CH CH2 CH顺式顺式反式反式n（3 3）结构单元的空间排列方式结构单元的空间排列方式n几何异构几何异构大分子链的近程结构大分子链的近程结构2022-1-2323 n旋光异构旋光异构大分子链的近程结构大分子链的近程结构2022-1-2324n（4 4）大分子链骨架的几何形状大分子链骨架的几何形
14、状 大分子链的近程结构大分子链的近程结构2022-1-2325大分子的内旋转大分子的内旋转（1 1）分子内旋转）分子内旋转C CC C，C CN N，C CO O，Si SiO O 电子组成的电子组成的 键键同同 键连接的键连接的两个原子两个原子可以可以相对旋转相对旋转大分子链的大分子链的远远程结构程结构2022-1-2326n （2 2）构象）构象n在分子内旋转作用下，大分子链具有很大在分子内旋转作用下，大分子链具有很大的柔曲性，可采取各种可能的形态，的柔曲性，可采取各种可能的形态，每种每种形态形态所对应原子及链的空间排列称为所对应原子及链的空间排列称为构象构象。n构象是由分子内部热运动而产
15、生的，是一构象是由分子内部热运动而产生的，是一种种物理结构物理结构。大分子链的大分子链的远远程结构程结构2022-1-2327n （3 3）大分子链的柔顺性）大分子链的柔顺性n由于分子的内旋转，由于分子的内旋转，在自然状态下，大分在自然状态下，大分子链以卷曲状态存在，这时相应的构象数子链以卷曲状态存在，这时相应的构象数最多。最多。n在外力作用下，在外力作用下，大分子链可以伸展开来，大分子链可以伸展开来，构象数减少，当外力除去后，大分子链又构象数减少，当外力除去后，大分子链又回复到原来的卷曲状态，这就是回复到原来的卷曲状态，这就是大分子链大分子链的柔顺性的柔顺性。大分子链的大分子链的远远程结构程
16、结构2022-1-2328n（1 1）非晶态结构非晶态结构n 聚合物的非晶态结构是指聚合物的非晶态结构是指玻璃态玻璃态、橡胶态橡胶态、粘流态粘流态（或熔融态）及结晶高（或熔融态）及结晶高聚物中聚物中非晶区的结构非晶区的结构。n（2 2）晶态结构晶态结构n 与一般低分子晶体相比与一般低分子晶体相比，聚合物晶聚合物晶体具有不完善、无完全确定的熔点及结体具有不完善、无完全确定的熔点及结晶速度较慢（有例外，如聚乙烯）的特晶速度较慢（有例外，如聚乙烯）的特点。点。 聚合物聚集态结构聚合物聚集态结构2022-1-2329n（3 3）聚合物液晶态）聚合物液晶态n 液晶是介于液相（非晶态）和晶相之液晶是介于液
17、相（非晶态）和晶相之间的中介相。其物理学状态为液体，而具间的中介相。其物理学状态为液体，而具有与晶体类似的有序性。有与晶体类似的有序性。n（4 4）聚合物取向态结构）聚合物取向态结构n 链段、整个大分子链以及晶粒在外力链段、整个大分子链以及晶粒在外力场作用下沿一定方向排列的现象称为聚合场作用下沿一定方向排列的现象称为聚合物的取向。物的取向。聚合物聚集态结构聚合物聚集态结构2022-1-23304.2.24.2.2高分子的物理状态高分子的物理状态非晶态聚合物温度非晶态聚合物温度形变曲线形变曲线Ma T Tf f分子量较高，分子量较高，T Tm m T Tf f4.2.24.2.2高分子的物理状态
18、高分子的物理状态2022-1-2332n强度：强度：大分子链的主价力、分子间的力、大分子大分子链的主价力、分子间的力、大分子的柔韧性、聚合度、结晶度、取向情况、添加填的柔韧性、聚合度、结晶度、取向情况、添加填料等。料等。 n高弹性：高弹性：处于高弹态的聚合物表现出高弹性能。处于高弹态的聚合物表现出高弹性能。n粘弹性：粘弹性：聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又聚合物的粘弹性是指聚合物既有粘性又有弹性的性质。有弹性的性质。4.2.3 4.2.3 高分子基本性能及特点高分子基本性能及特点高分子材料的力学性能高分子材料的力学性能2022-1-2333n电阻率：电阻率：聚合物是电阻率非常高的绝缘体。聚合
19、物是电阻率非常高的绝缘体。n介电常数：介电常数：聚合物的介电常数一般聚合物的介电常数一般1 11010之间。之间。n介电介电强度强度：聚合物处于高电压下，每单位厚度能聚合物处于高电压下，每单位厚度能承受到被击穿时的电压称为介电强度。承受到被击穿时的电压称为介电强度。n静电现象：静电现象：聚合物的高电阻率容易积累大量静电聚合物的高电阻率容易积累大量静电荷。形成较高的静电压荷。形成较高的静电压, ,造成灰尘及其他污物吸造成灰尘及其他污物吸附、产生静电放电与电击现象。附、产生静电放电与电击现象。高分子材料的电性能高分子材料的电性能4.2.3 4.2.3 高分子基本性能及特点高分子基本性能及特点202
20、2-1-2334耐热性：耐热性： 高聚物的软化，高聚物的热裂解高聚物的软化，高聚物的热裂解热导率：热导率：聚合物的热导率范围较窄，一般在聚合物的热导率范围较窄，一般在0.22W/(mK)0.22W/(mK)左右，比金属材料低得多。左右，比金属材料低得多。热膨胀热膨胀：聚合物的热膨胀比金属和陶瓷大，线聚合物的热膨胀比金属和陶瓷大，线膨胀系数一般在膨胀系数一般在4 41010-5 -53 31010-4 -4K K-1 -1之间。之间。高分子材料的热性能高分子材料的热性能4.2.3 4.2.3 高分子基本性能及特点高分子基本性能及特点2022-1-2335聚合物及其制品在使用或贮存过程中由聚合物及
21、其制品在使用或贮存过程中由于于环境环境（光、热、氧、潮湿、应力、化（光、热、氧、潮湿、应力、化学侵蚀等）的影响，学侵蚀等）的影响，性能性能（强度、弹性、（强度、弹性、硬度、颜色等）硬度、颜色等）逐渐变坏逐渐变坏的现象称为老的现象称为老化。化。 高分子材料的老化性能高分子材料的老化性能4.2.3 4.2.3 高分子基本性能及特点高分子基本性能及特点2022-1-2336燃烧：燃烧：通常是指在较高温度下物质与空气中的通常是指在较高温度下物质与空气中的氧剧烈反应并发氧剧烈反应并发出热出热和光的现象。和光的现象。聚合物燃烧特性：聚合物燃烧特性：大多数聚合物大多数聚合物容易燃烧。容易燃烧。氧指数氧指数：
22、氧指数在氧指数在2222以下的属于易燃材料，氧指以下的属于易燃材料，氧指数在数在22222727之间的属于难燃材料，具有自熄性，之间的属于难燃材料，具有自熄性，氧指数在氧指数在2727以上属于高难燃材料。以上属于高难燃材料。阻燃的方法阻燃的方法：改变聚合物或原料的组成和结构改变聚合物或原料的组成和结构；加入阻燃剂加入阻燃剂。高分子材料的燃烧性能高分子材料的燃烧性能4.2.3 4.2.3 高分子基本性能及特点高分子基本性能及特点4.3 4.3 常用的高分子材料常用的高分子材料2022-1-2338n（1 1）定义）定义n塑料塑料是以是以聚合物为主要成分聚合物为主要成分，在一定条件（温度、，在一定
23、条件（温度、压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其压力等）下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料，习惯上也包括形状不变的材料，习惯上也包括塑料的半成品塑料的半成品。 n（2 2）分类）分类n根据受热后形态性能表现的不同，可将塑料分根据受热后形态性能表现的不同，可将塑料分为：为：热塑性塑料热塑性塑料和和热固性塑料热固性塑料两大类。两大类。n按塑料的使用范围可分为：按塑料的使用范围可分为：通用塑料通用塑料和和工程塑工程塑料料两大类。两大类。4.3.1 4.3.1 塑料塑料2022-1-2339n（3 3）特点）特点n塑料是一类重要的高分子材料，具有塑料是一类重要的高分子材料，具有质质
24、轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易成型加轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易成型加工等特点工等特点。n塑料的突出缺点塑料的突出缺点是力学性能比金属差，是力学性能比金属差，表面硬度亦低，大多数品种易燃，耐热表面硬度亦低，大多数品种易燃，耐热性较差。性较差。4.3.1 4.3.1 塑料塑料2022-1-23414.3.1 .14.3.1 .1塑料的组成塑料的组成n树脂、填料、树脂、填料、 增塑剂、稳定剂、着色剂、增塑剂、稳定剂、着色剂、润滑剂、固化剂、抗静电剂、其它添加润滑剂、固化剂、抗静电剂、其它添加剂。剂。2022-1-2342挤出成型挤出成型4.3.1.24.3.1.2塑料的成型加工塑料的成型加工2022
25、-1-2343注塑成型机注塑成型机注塑成型法注塑成型法4.3.1.24.3.1.2塑料的成型加工塑料的成型加工2022-1-23444.3.1.24.3.1.2塑料的成型加工塑料的成型加工2022-1-2345吹塑成型吹塑成型4.3.1.24.3.1.2塑料的成型加工塑料的成型加工2022-1-23464.3.1.24.3.1.2塑料的成型加工塑料的成型加工n 模压成型模压成型 n 浇铸成型法浇铸成型法n 压延成型压延成型 2022-1-2347聚乙烯胶带聚乙烯胶带聚乙烯共挤吹塑薄膜聚乙烯共挤吹塑薄膜一次成型聚乙烯储罐一次成型聚乙烯储罐口服固体药用聚乙烯瓶口服固体药用聚乙烯瓶4.3.1.34.
26、3.1.3通用塑料通用塑料（1 1）聚乙烯）聚乙烯2022-1-2348PVC保鲜膜保鲜膜pvc线槽及配件线槽及配件PVC防静电地板防静电地板PVC卷材地板卷材地板PVC管管4.3.1.34.3.1.3通用塑料通用塑料（2 2）聚氯乙烯）聚氯乙烯2022-1-2349聚苯乙烯保温板聚苯乙烯保温板聚苯乙烯电容器聚苯乙烯电容器CD盒盒4.3.1.34.3.1.3通用塑料通用塑料（3 3）聚苯乙烯）聚苯乙烯2022-1-2350玻纤增强聚丙烯管材玻纤增强聚丙烯管材PP电子元器件电子元器件聚丙烯多功能废气净化塔聚丙烯多功能废气净化塔聚丙烯薄膜聚丙烯薄膜4.3.1.34.3.1.3通用塑料通用塑料（4
27、4）聚丙烯）聚丙烯2022-1-23514.3.1.44.3.1.4工程塑料工程塑料n（1 1）聚酰胺）聚酰胺n（2 2）聚碳酸酯）聚碳酸酯n（3 3）聚甲醛）聚甲醛n（4 4）聚砜）聚砜n（5 5）ABSABS树脂树脂2022-1-2352n（1 1）定义）定义n橡胶橡胶是是有机高分子弹性化合物有机高分子弹性化合物。在很宽的。在很宽的温度（温度（-50150-50150）范围内具有优异的弹性，）范围内具有优异的弹性，所以又称为所以又称为弹性体弹性体。4.3.2 4.3.2 橡胶橡胶2022-1-2353n（2 2）橡胶的分类）橡胶的分类n按来源分按来源分 天然橡胶天然橡胶 合成橡胶合成橡胶：
28、丁苯橡胶、顺丁橡胶、：丁苯橡胶、顺丁橡胶、 氯丁橡胶、氯丁橡胶、 丁腈橡胶、丁腈橡胶、 硅橡胶等硅橡胶等4.3.24.3.2橡胶橡胶2022-1-2354n按橡胶制品分按橡胶制品分 轮胎轮胎：橡胶制品主要品种，：橡胶制品主要品种， 占橡胶总量的占橡胶总量的 50506060 胶带胶带：运输胶带和传动胶带：运输胶带和传动胶带 胶管胶管 胶鞋胶鞋 橡胶工业制品：橡胶工业制品：密封圈、衬套、橡皮船密封圈、衬套、橡皮船4.3.24.3.2橡胶橡胶2022-1-2355轮胎轮胎平型传动带平型传动带橡胶带、传动输送带橡胶带、传动输送带2022-1-2356各类橡胶管各类橡胶管o型橡胶密封圈型橡胶密封圈各类
29、橡胶杂件系列各类橡胶杂件系列橡胶手套橡胶手套2022-1-2357n生胶和再生胶生胶和再生胶: : 天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶橡胶、氯丁橡胶 n硫化体系：硫化体系：硫化剂、促进剂、活性剂硫化剂、促进剂、活性剂n防护体系：防护体系：防老剂防老剂n补强填充体系：补强填充体系：补强剂、填充剂补强剂、填充剂n其它助剂其它助剂: :4.3.2.14.3.2.1橡胶制品的配方橡胶制品的配方2022-1-23584.3.2.24.3.2.2橡胶制品的生产工艺橡胶制品的生产工艺 塑炼塑炼压延压延混炼混炼成型成型硫化硫化压出压出2022-1-2359开炼机开炼机密炼机密炼机2
30、022-1-2360XYL-635 四辊压延机四辊压延机XYL-5C635 五辊压延机五辊压延机橡胶平板硫化机橡胶平板硫化机橡胶注压成型机橡胶注压成型机2022-1-23614.3.34.3.3胶粘剂胶粘剂n(1)(1)定义定义n胶粘剂胶粘剂又称为粘合剂、粘接剂，简称为又称为粘合剂、粘接剂，简称为胶。是一种能把各种材料紧密地结合在胶。是一种能把各种材料紧密地结合在一起的物质。一起的物质。4.3.3.1 4.3.3.1 分类及组成分类及组成2022-1-2362n（2 2）胶粘剂的分类）胶粘剂的分类na. a.按主要组分分类按主要组分分类胶胶粘粘剂剂无机胶粘剂无机胶粘剂合成胶粘剂合成胶粘剂树脂胶
31、树脂胶橡胶胶橡胶胶混合胶混合胶有机胶粘剂有机胶粘剂天然胶粘剂天然胶粘剂动物胶动物胶植物胶植物胶4.3.34.3.3胶粘剂胶粘剂2022-1-2363b. b.按胶接强度分类按胶接强度分类结构型胶粘剂、非结构型胶粘剂和次结构结构型胶粘剂、非结构型胶粘剂和次结构型胶粘剂型胶粘剂c. c.按固化形式分类按固化形式分类溶剂型、反应型和热熔型溶剂型、反应型和热熔型4.3.34.3.3胶粘剂胶粘剂2022-1-2364（3 3）胶粘剂的组成）胶粘剂的组成胶粘剂胶粘剂一般是以聚合物为基本组分的多组一般是以聚合物为基本组分的多组分体系。分体系。聚合物、固化剂、溶剂、增塑剂、稳定性、聚合物、固化剂、溶剂、增塑剂
32、、稳定性、偶联剂、增粘剂、防老剂、填料等。偶联剂、增粘剂、防老剂、填料等。4.3.34.3.3胶粘剂胶粘剂2022-1-23654.3.3.24.3.3.2粘接机理粘接机理（1 1）粘接过程的两个阶段：）粘接过程的两个阶段：第一：胶粘剂向被粘物扩散，第一：胶粘剂向被粘物扩散，逐渐润湿被逐渐润湿被粘物表面并渗入表面微孔中，取代并解吸粘物表面并渗入表面微孔中，取代并解吸被粘物表面吸附的气体，使被粘物表面间被粘物表面吸附的气体，使被粘物表面间的点接触变为与胶粘剂之间的面接触。的点接触变为与胶粘剂之间的面接触。第二阶段：产生吸附作用形成次价键或主第二阶段：产生吸附作用形成次价键或主价键，价键，粘合剂本
33、身经物理或化学的变化由粘合剂本身经物理或化学的变化由液体变为固体，使胶接作用固定下来。液体变为固体，使胶接作用固定下来。 2022-1-2366n（2 2）胶粘剂与被粘物之间的结合力）胶粘剂与被粘物之间的结合力n由于吸附以及相互扩散而形成的由于吸附以及相互扩散而形成的次次价结合价结合。n由于化学吸附或表面化学反应而形由于化学吸附或表面化学反应而形成的成的化学键化学键。4.3.3.24.3.3.2粘接机理粘接机理2022-1-2367n配价键配价键，如金属原子与胶粘剂分子，如金属原子与胶粘剂分子中的中的N N、O O等原子所生成的配价键。等原子所生成的配价键。n被粘物表面与胶粘剂由于带有异种被粘
34、物表面与胶粘剂由于带有异种电荷而产生的电荷而产生的静电吸引力静电吸引力。n由于胶粘剂分子渗进被粘物表面微由于胶粘剂分子渗进被粘物表面微孔中以及凸凹不平而形成的孔中以及凸凹不平而形成的机械啮合机械啮合力力。4.3.3.24.3.3.2粘接机理粘接机理n粘合力的大小由内聚力和粘附力所决定。粘合力的大小由内聚力和粘附力所决定。n破坏有四种基本情况：破坏有四种基本情况：n 胶粘剂本身被破坏，称为内聚破坏；胶粘剂本身被破坏，称为内聚破坏；n 被粘物的破坏，称为材料破坏；被粘物的破坏，称为材料破坏；n 胶层与被粘物分离，称为粘附破坏。胶层与被粘物分离，称为粘附破坏。n 既有在胶层内部的破坏，又有胶粘的界面
35、上既有在胶层内部的破坏，又有胶粘的界面上的破坏，称为混合破坏。的破坏，称为混合破坏。2022-1-23684.3.3.24.3.3.2粘接机理粘接机理2022-1-2369（1 1）环氧树脂胶粘剂）环氧树脂胶粘剂以环氧树脂为基料的胶粘剂，简称为环氧以环氧树脂为基料的胶粘剂，简称为环氧胶。也称胶。也称“万能胶万能胶”。羟基和醚键羟基和醚键具有强极性，产生吸引力。具有强极性，产生吸引力。环氧基环氧基和含活泼氢的物质反应形成化学键。和含活泼氢的物质反应形成化学键。4.3.3.34.3.3.3常见胶粘剂常见胶粘剂2022-1-2370n（2 2）酚醛树脂胶粘剂）酚醛树脂胶粘剂n酚醛树脂含有极性酚醛树脂
36、含有极性羟基羟基，粘接力强，且耐，粘接力强，且耐高温，优良配方胶可以在高温，优良配方胶可以在300300以下使用。以下使用。n缺点是性脆、剥离强度差。缺点是性脆、剥离强度差。4.3.3.34.3.3.3常见胶粘剂常见胶粘剂2022-1-2371n（3 3）丙烯酸酯类胶粘剂）丙烯酸酯类胶粘剂n- -氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂n CN OCN On CH CH2 2=CCOR=CCORn胶接原理：单体通过阴离子聚合反应而固胶接原理：单体通过阴离子聚合反应而固化。化。n基本组分：基本组分：-氰基丙烯酸酯类单体，稳定氰基丙烯酸酯类单体，稳定剂、增塑剂、增稠剂、阻聚剂等。剂、增塑剂、增稠剂、阻
37、聚剂等。4.3.3.34.3.3.3常见胶粘剂常见胶粘剂2022-1-2372n厌氧性胶粘剂厌氧性胶粘剂n厌氧胶贮存时与空气接触，一直保持液态，厌氧胶贮存时与空气接触，一直保持液态，不固化，但一旦与空气隔绝就很快固化而不固化，但一旦与空气隔绝就很快固化而起到粘接或密封作用。起到粘接或密封作用。n厌氧胶主要用于螺栓紧固防松、密封防漏、厌氧胶主要用于螺栓紧固防松、密封防漏、固定轴承以及各种机器零件的胶接。固定轴承以及各种机器零件的胶接。4.3.3.34.3.3.3常见胶粘剂常见胶粘剂2022-1-2373n第二代丙烯酸酯胶粘剂第二代丙烯酸酯胶粘剂n由丙烯酸酯类单体或低聚物、引发剂、由丙烯酸酯类单体
38、或低聚物、引发剂、弹性体、促进剂等组成。弹性体、促进剂等组成。n可将单体、弹性体、引发剂装在一起，可将单体、弹性体、引发剂装在一起，促进剂另装。促进剂另装。4.3.3.34.3.3.3常见胶粘剂常见胶粘剂4.4 4.4 功能高分子功能高分子2022-1-2375结构材料结构材料功能高分子功能高分子4.4 4.4 功能高分子功能高分子高分子催化剂、电子磁性材料、高分子催化剂、电子磁性材料、信息记录材料、光功能材料、信息记录材料、光功能材料、分离功能材料、生物医用高分子分离功能材料、生物医用高分子 主要用于高新技术领域。主要用于高新技术领域。塑料、橡胶、纤维等塑料、橡胶、纤维等 主要制造构件和日用
39、品主要制造构件和日用品2022-1-2376n（1 1）定义）定义n离子交换树脂是由交联结构的离子交换树脂是由交联结构的高分子骨架高分子骨架与与可电离的基团可电离的基团两个部分组成的不溶性高两个部分组成的不溶性高分子分子电解质电解质。n它能与液相中带相同电荷的离子进行交换它能与液相中带相同电荷的离子进行交换反应反应。4.4.14.4.1离子交换树脂离子交换树脂77nPHNa PNaHnP+OHCl PClOHnPHP+OHNaCl PNaPClH2O4.4.14.4.1离子交换树脂离子交换树脂2022-1-2378n（2 2）离子交换树脂的用途）离子交换树脂的用途n 水的软化和纯化水的软化和纯
40、化n 铀和稀土元素的提取与分离铀和稀土元素的提取与分离n 抗菌素的提取与分离抗菌素的提取与分离 n 作催化剂作催化剂 n 医药医药4.4.14.4.1离子交换树脂离子交换树脂2022-1-2379n高分子吸水树脂是一类高分子电解质。高分子吸水树脂是一类高分子电解质。其结构含有亲水其结构含有亲水性强的羧基、羰基、羧酸根、亚氨基等极性基团性强的羧基、羰基、羧酸根、亚氨基等极性基团4.4.24.4.2高分子吸水树脂高分子吸水树脂水分子进入网状结构后与水分子进入网状结构后与吸水树脂离子形成氢键而吸水树脂离子形成氢键而牢固吸附在网状内牢固吸附在网状内 。吸水树脂是电解质，在水吸水树脂是电解质，在水和溶剂
41、中电离后产生的离和溶剂中电离后产生的离子间的相互作用使聚合物子间的相互作用使聚合物膨胀。膨胀。随离子浓度的增加，产生随离子浓度的增加，产生反渗透。使水进入聚合物反渗透。使水进入聚合物内部。内部。2022-1-2380n个人卫生用品、医用材料个人卫生用品、医用材料 、化妆品的添加、化妆品的添加剂剂 、土壤保水剂、土壤保水剂 、除臭剂、杀菌剂、除臭剂、杀菌剂 、吸、吸水材料水材料 4.4.2 4.4.2 高分子吸水树脂高分子吸水树脂2022-1-2381n（1 1）定义）定义n感光性高分子又称为感光性高分子又称为感光性树脂感光性树脂，是在，是在光的作用下能迅速发生化学反应，引起光的作用下能迅速发生
42、化学反应，引起物理和化学变化的高分子。物理和化学变化的高分子。4.4.34.4.3感光性高分子感光性高分子2022-1-2382n根据聚合物的形态或组成分为以下类型。根据聚合物的形态或组成分为以下类型。n（1 1）感光性化合物）感光性化合物+ +高分子型高分子型n（2 2）带有感光基团的高分子型）带有感光基团的高分子型n（3 3）光聚合组成型）光聚合组成型4.4.34.4.3感光性高分子感光性高分子2022-1-2383n目前感光性高分子作为目前感光性高分子作为光致抗蚀材料光致抗蚀材料最最重要的和最有前途的应用是制造大规模重要的和最有前途的应用是制造大规模集成电路，工业上称为集成电路，工业上称
43、为光刻胶光刻胶。n在光的作用下，光刻胶发生化学反应在光的作用下，光刻胶发生化学反应（交联交联或或降解降解），使），使溶解度降低溶解度降低（负性（负性光刻胶）或光刻胶）或提高提高（正性光刻胶）。（正性光刻胶）。4.4.34.4.3感光性高分子感光性高分子2022-1-2384负性光刻胶负性光刻胶4.4.34.4.3感光性高分子感光性高分子2022-1-23854.4.34.4.3感光性高分子感光性高分子集成电路光刻工艺示意图集成电路光刻工艺示意图溶解度降低溶解度降低溶解度溶解度增加增加2022-1-23864.4.4 4.4.4 导电高分子导电高分子（1 1）导电高分子分类）导电高分子分类结构型
44、导电高分子、复合型导电高分子材结构型导电高分子、复合型导电高分子材料。料。2022-1-23874.4.4 4.4.4 导电高分子导电高分子n（2 2）应用）应用na. a.对电子仪器、设备进行电磁屏蔽：对电子仪器、设备进行电磁屏蔽：导电塑料目导电塑料目前在国外广泛用在电子仪器和计算机的外壳上，前在国外广泛用在电子仪器和计算机的外壳上，吸收或反射电磁辐射的能量，防止电磁干扰。吸收或反射电磁辐射的能量，防止电磁干扰。nb. b.抗静电：抗静电：nc. c.电极材料：电极材料：掺杂的聚乙炔作为蓄电池的电极，掺杂的聚乙炔作为蓄电池的电极，如用型掺杂的聚乙炔为阳级、型掺杂的聚乙如用型掺杂的聚乙炔为阳级
45、、型掺杂的聚乙炔为阴级组成一个全塑电池。炔为阴级组成一个全塑电池。2022-1-2388nd. d.高分子传感器高分子传感器导电高分子的薄膜会对特定导电高分子的薄膜会对特定的离子造成一定的浓度差，通过测定由此产的离子造成一定的浓度差，通过测定由此产生的电动势，可以将导电高分子用作传感器。生的电动势，可以将导电高分子用作传感器。温湿度记录计，高分子温湿度记录计，高分子传感器高分子薄膜传感器高分子薄膜4.4.4 4.4.4 导电高分子导电高分子2022-1-23894.4.5 4.4.5 生物医用高分子生物医用高分子n生物医用高分子是以生命现象为对象和生物医用高分子是以生命现象为对象和基础的高分子
46、科学，是用在人体上以基础的高分子科学，是用在人体上以 医医疗为目的的高分子材料。疗为目的的高分子材料。2022-1-2390n（1 1）与血液接触的高分子材料）与血液接触的高分子材料n人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工血管、人工心脏血囊、人工心瓣膜、人工肺等等生物医用材料。人工肺等等生物医用材料。4.4.5 4.4.5 生物医用高分子生物医用高分子2022-1-2391n（2 2）组织工程用高分子材料）组织工程用高分子材料n通过细胞培养而直接获得新组织和器官通过细胞培养而直接获得新组织和器官的新技术，对组织器官缺损和功能障碍的新技术，对组织器官缺损和功能障碍治疗。治疗。4.4.5 4.4
47、.5 生物医用高分子生物医用高分子2022-1-2392n组织工程中的组织工程中的生物材料生物材料主要起提供组织再生的主要起提供组织再生的支架或三维结构、调节细胞生理功能和免疫保支架或三维结构、调节细胞生理功能和免疫保护的作用。当完成自己的使命后，作为组织生护的作用。当完成自己的使命后，作为组织生长骨架的生物高分子材料则降解为无毒的小分长骨架的生物高分子材料则降解为无毒的小分子被机体吸收。子被机体吸收。n组织工程化组织工程化表皮表皮、真皮真皮和和软骨软骨已在体外获得了已在体外获得了重建成功重建成功. .n作为这种材料使用的聚合物主要有聚乳酸、聚作为这种材料使用的聚合物主要有聚乳酸、聚羟基乙酸等
48、。羟基乙酸等。 4.4.5 4.4.5 生物医用高分子生物医用高分子2022-1-2393n（3 3）药用高分子材料）药用高分子材料n 具有药理活性具有药理活性的高分子药物的高分子药物n 低分子药物低分子药物的高分子化的高分子化n 药用高分子药用高分子微胶囊微胶囊4.4.5 4.4.5 生物医用高分子生物医用高分子2022-1-2394n（4 4）医药包装用高分子材料）医药包装用高分子材料n硬型材料硬型材料常用来代替玻璃容器和金属容常用来代替玻璃容器和金属容器，制造饮片和胶囊等固体制剂的包装。器，制造饮片和胶囊等固体制剂的包装。n软型材料软型材料加工成复合薄膜，主要用来包加工成复合薄膜，主要用
49、来包装固体冲剂、片剂等药物。装固体冲剂、片剂等药物。n半硬质聚氯乙烯片材半硬质聚氯乙烯片材则被用作片剂、胶则被用作片剂、胶囊的铝塑泡罩包装的泡罩材料。囊的铝塑泡罩包装的泡罩材料。4.4.5 4.4.5 生物医用高分子生物医用高分子2022-1-2395n（5 5）医用粘合剂与缝合线）医用粘合剂与缝合线n生物医用粘合剂生物医用粘合剂是指将组织粘合起来的是指将组织粘合起来的组织粘合剂，医用粘合剂可粘合各种组组织粘合剂，医用粘合剂可粘合各种组织，例如可进行牙齿粘合，血管、组织、织，例如可进行牙齿粘合，血管、组织、肌肉粘合，脑动脉瘤表面补强、防止破肌肉粘合，脑动脉瘤表面补强、防止破裂粘合，及骨粘合等。
50、裂粘合，及骨粘合等。n手术用缝合线手术用缝合线可分为非吸收型和可吸收可分为非吸收型和可吸收型两大类。型两大类。4.4.5 4.4.5 生物医用高分子生物医用高分子2022-1-2396n（6 6）医疗器件用高分子材料）医疗器件用高分子材料n高分子材料制的医疗器件高分子材料制的医疗器件：一次性医疗用：一次性医疗用品品( (注射器、输液器、检查器具、护理用具、注射器、输液器、检查器具、护理用具、麻醉及手术室用具等麻醉及手术室用具等) )、血袋、尿袋及矫形、血袋、尿袋及矫形材料等。材料等。n一次性医疗用品多采用常见高分子材料如一次性医疗用品多采用常见高分子材料如聚丙烯和聚聚丙烯和聚4- 4-甲基甲基
