1、高分子材料高分子材料课程简介课程简介n时间安排时间安排：绪论：绪论2学时；热固性塑料学时；热固性塑料6学时；热塑学时；热塑性塑料性塑料12学时；橡胶与弹性体材料学时；橡胶与弹性体材料10学时；复习学时；复习2学时；总计学时；总计32学时。学时。n考核方法考核方法：(1) 平时平时30（出勤作业期中考（出勤作业期中考试）试）; （2）期末考试）期末考试70。n参考书目参考书目：黄丽主编黄丽主编高分子材料高分子材料，化工出版社；，化工出版社；张留成主编张留成主编高分子材料基础高分子材料基础，化工出版社；，化工出版社；橡胶工业手册（第一分册橡胶工业手册（第一分册)，化工出版社；，化工出版社；杨清芝主
2、编杨清芝主编现代橡胶工艺学现代橡胶工艺学，化工出版社；，化工出版社；李祖德主编李祖德主编塑料加工技术应有手册塑料加工技术应有手册，中国物质出版社。，中国物质出版社。第第1章章 绪论绪论n前言前言n塑料概论（重点）塑料概论（重点）n橡胶概论（重点）橡胶概论（重点）n高分子材料的发展趋势高分子材料的发展趋势 前前 言言n 材料是人类赖以生存和生产的物质基础。材料是人类赖以生存和生产的物质基础。n 材料材料、能源能源和和信息信息并列成为现代科学技术的三大支柱。并列成为现代科学技术的三大支柱。n 材料是工业发展的基础。其发展水平直接反映了一个材料是工业发展的基础。其发展水平直接反映了一个国家科学技术进
3、步和经济发展的程度。国家科学技术进步和经济发展的程度。 材料：材料：金属材料金属材料 无机非金属材料无机非金属材料（陶瓷、水泥、玻璃（陶瓷、水泥、玻璃) ) 高分子材料高分子材料( (塑料、橡胶、纤维、涂料、粘塑料、橡胶、纤维、涂料、粘 合剂、油墨、高分子复合材料、功能合剂、油墨、高分子复合材料、功能 高分子材料、天然高分子材料等）高分子材料、天然高分子材料等） 复合材料复合材料n高分子材料高分子材料是当代新材料的后起之秀，但其发展速是当代新材料的后起之秀，但其发展速度与应用范围超过了传统的金属材料和无机材料，度与应用范围超过了传统的金属材料和无机材料，已成为工业、农业、国防、科技和日常生活等
4、领域已成为工业、农业、国防、科技和日常生活等领域不可缺少的重要材料。不可缺少的重要材料。世界合成高分子材料的总产世界合成高分子材料的总产量已达量已达3 3亿吨，亿吨，其体积产量超过金属材料。其体积产量超过金属材料。n我国是高分子材料生产和消费的大国，我国是高分子材料生产和消费的大国，合成高分子合成高分子材料产量达材料产量达30003000万吨左右，在全球排名第二，年消万吨左右，在全球排名第二，年消费量费量50005000万吨左右。万吨左右。1. 1. 高分子材料与人类生活高分子材料与人类生活 高分子材料越来越普及和深入到人类生活的各个方面，高分子材料越来越普及和深入到人类生活的各个方面，给人类
5、生活带来了翻天覆地的变化。给人类生活带来了翻天覆地的变化。n衣衣：天然纤维、合成纤维、皮革；：天然纤维、合成纤维、皮革；n食食：天然高分子食品：淀粉、蛋白质等；：天然高分子食品：淀粉、蛋白质等； 食品包装：食品包装： 现代农业：现代农业：农用薄膜与温室技术农用薄膜与温室技术使北方人民冬天可以使北方人民冬天可以 吃到新鲜蔬菜；吃到新鲜蔬菜； 滴灌技术：滴灌技术：显著提高缺水地区农作物产量显著提高缺水地区农作物产量, , 改造沙漠改造沙漠。 n住住：高分子建材高分子建材：塑料管材、塑料门窗、塑料板材、：塑料管材、塑料门窗、塑料板材、建筑粘合剂、建筑防水材料、家具、涂料、装修材建筑粘合剂、建筑防水材
6、料、家具、涂料、装修材料（人造板、电线、开关等）、高性能混凝土外加料（人造板、电线、开关等）、高性能混凝土外加剂等。剂等。 用高分子建材代替金属和无机非金属材料符合用高分子建材代替金属和无机非金属材料符合节能减排和低碳原则节能减排和低碳原则。行行：汽车汽车：含有轮胎和数以千计的高分子含有轮胎和数以千计的高分子 材料零部件，一辆小轿车要使材料零部件，一辆小轿车要使 用一百多公斤各种高分子材料，用一百多公斤各种高分子材料， 是汽车轻量化的关键是汽车轻量化的关键 。 高速列车高速列车：减震降噪依赖于橡胶减震减震降噪依赖于橡胶减震 制品。制品。 大型客机大型客机：需要上万个高分子材料零件。需要上万个高
7、分子材料零件。 机身使用碳纤维增强树脂复合材料机身使用碳纤维增强树脂复合材料 （如（如A380占占50%以上）。以上）。用用：各种家用电器、办公用品都离不开塑料、橡胶等各种家用电器、办公用品都离不开塑料、橡胶等高分子材料高分子材料：空调、冰箱、洗衣机、电视机、电脑、：空调、冰箱、洗衣机、电视机、电脑、复印机、各种小家电复印机、各种小家电） 2. 2. 高分子材料与当代高新技术高分子材料与当代高新技术 电子信息：电子信息： 印刷电路印刷电路板（板（PCBPCB，覆铜板）；，覆铜板）； 光敏树脂；光敏树脂； 按键（导电硅橡胶）按键（导电硅橡胶） 复印机、打印机复印机、打印机 （导电胶辊及墨水）（导
8、电胶辊及墨水） . . 光盘；光盘； 生物技术：生物技术： 人工脏器（人工肾，人工心脏瓣膜、人工脏器（人工肾，人工心脏瓣膜、 人工关节、人工关节、人造眼角膜人造眼角膜，等等），等等）; ; 医用导管与介入疗法医用导管与介入疗法; ; 高分子药物：长效、缓释、靶向；高分子药物：长效、缓释、靶向； 目前高分子材料在医学上的应用有目前高分子材料在医学上的应用有90 90 多个品种、多个品种、18001800余种制品。余种制品。航空航天：航空航天： 卫星与飞船外壳卫星与飞船外壳 （碳纤维（碳纤维/ /环氧树脂复合材料）环氧树脂复合材料） 挑战者号航天飞机失事挑战者号航天飞机失事 （火箭密封圈失效）（火
9、箭密封圈失效）新能源：新能源： 新型电池新型电池 （锂离子电池隔膜、燃料电池隔膜）（锂离子电池隔膜、燃料电池隔膜） LEDLED灯灯（封装材料）（封装材料） 风力发电风力发电（风翼）（风翼）橡胶橡胶*涂料涂料塑料塑料*黏合剂黏合剂纤维纤维高分子材料的分类高分子材料的分类高分子材料高分子材料 不同种类的高分子材料（塑料和橡胶）其微不同种类的高分子材料（塑料和橡胶）其微观的结构特征有什么不同？观的结构特征有什么不同？学习高分子材料的主线学习高分子材料的主线结结构构性性能能改改性性应应用用一、塑料概论一、塑料概论 定义定义 塑料塑料是以合成（或天然）树脂为基础，是以合成（或天然）树脂为基础，再加入塑
10、料助剂（如填料、增塑剂、稳定剂、再加入塑料助剂（如填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、交联剂及其它添加剂），在一定的润滑剂、交联剂及其它添加剂），在一定的温度和压力下，经过模塑而成型的产物。温度和压力下，经过模塑而成型的产物。 分类分类1. 按照来源分类按照来源分类天然树脂天然树脂，如：纤维素、松香、，如：纤维素、松香、沥青等沥青等合成树脂合成树脂：人工合成的高分子聚：人工合成的高分子聚合物，如：聚乙烯、聚丙稀、聚合物，如：聚乙烯、聚丙稀、聚苯乙烯等。苯乙烯等。2. 受热行为和受热行为和是否具备反复是否具备反复成型加工性成型加工性热塑性塑料热塑性塑料：受热熔融、可进行各：受热熔融、可进行各种成型加工
11、，冷却时硬化。再受热种成型加工，冷却时硬化。再受热又可熔融、加工。具有多次重复加又可熔融、加工。具有多次重复加工性。工性。热固性塑料热固性塑料：受热熔化，成型的同：受热熔化，成型的同时发生固化反应，形成高分子立体时发生固化反应，形成高分子立体网状结构，再受热不熔融，也不在网状结构，再受热不熔融，也不在溶剂中溶解。溶剂中溶解。3. 按使用范围按使用范围和用途分类和用途分类通用塑料通用塑料：产量大、用途广、价：产量大、用途广、价格低、性能一般，格低、性能一般，主要用于非结主要用于非结构材料构材料，如：聚乙烯（，如：聚乙烯（PE）、聚）、聚丙烯（丙烯（PP）、聚氯乙烯（）、聚氯乙烯（PVC）、）、聚
12、苯乙烯（聚苯乙烯（PS）。）。工程塑料工程塑料：具有较高的力学性能，具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并在此条件较苛刻的环境条件，并在此条件下长时间使用，下长时间使用，可作为结构材料可作为结构材料。通用工程塑料通用工程塑料：长期使用温：长期使用温度在度在100150 oC范围内。如：范围内。如：聚酰胺（聚酰胺（PA）、聚碳酸酯）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（）、聚甲醛（POM）等。等。特种工程塑料特种工程塑料：长期使用温：长期使用温度在度在150 oC以上。如：聚酰以上。如：聚酰亚胺（亚胺（PI）、聚芳酯、聚苯）、聚芳酯、聚苯硫醚（硫醚
13、（PPS）、氟塑料等。）、氟塑料等。 合成树脂与塑料工业的发展历程合成树脂与塑料工业的发展历程1.天然树脂改性阶段（天然树脂改性阶段（1900年以前）年以前）纤维素用硝酸硝化后制成硝化纤维素，替代象牙制纤维素用硝酸硝化后制成硝化纤维素，替代象牙制造台球，但很脆，击打时有爆裂声。加入樟脑作为造台球，但很脆，击打时有爆裂声。加入樟脑作为增 塑 剂 ， 做 成 了 俗 称 成 为增 塑 剂 ， 做 成 了 俗 称 成 为 “ 赛 璐 珞赛 璐 珞 ” 的 塑 料的 塑 料（1868）世界上第一个塑料。可制作兵乓球、眼世界上第一个塑料。可制作兵乓球、眼镜框、胶片等。镜框、胶片等。2. 人工第一次合成树
14、脂阶段（人工第一次合成树脂阶段（19001930）1907年，人工第一次合成树脂。应用苯酚和甲醛的年，人工第一次合成树脂。应用苯酚和甲醛的缩合反应制备成功了缩合反应制备成功了酚醛树脂酚醛树脂（PF），由于电绝缘），由于电绝缘性好，被称为性好，被称为“电木电木”。PF也是第一个工业化生产也是第一个工业化生产的合成树脂（的合成树脂（1909），），1944年的产量为年的产量为18万吨万吨/年年（当时塑料总产量才（当时塑料总产量才30万吨万吨/年）。年）。3. 20世纪世纪3040年代，高分子科学促进高分子工年代，高分子科学促进高分子工业发展业发展 1920年，年，Staudinger首先提出了高分
15、子的概念。首先提出了高分子的概念。20年代年代末末Carothers系统研究了缩聚反应。系统研究了缩聚反应。30年代年代40年代，出现年代，出现了一系列工业化的塑料品种：聚氯乙烯（了一系列工业化的塑料品种：聚氯乙烯（19271931）、）、聚醋酸乙烯酯（聚醋酸乙烯酯（1936）、聚甲基丙烯酸甲酯（）、聚甲基丙烯酸甲酯（19271931）、聚苯乙烯（）、聚苯乙烯（19341937）、尼龙）、尼龙-66（1938）、）、高高压聚乙烯（压聚乙烯（1939）、ABS树脂（树脂（1948）、氟塑料（）、氟塑料（1943）、）、不饱和聚酯树脂（不饱和聚酯树脂（1942）等。）等。4. 19501960，Z
16、ieglar-Natta催化剂的发现催化剂的发现 利用利用Zieglar-Natta催化剂合成出了催化剂合成出了低压高密度聚乙烯低压高密度聚乙烯（HDPE, 19531955）和）和聚丙烯聚丙烯（PP, 19551957）。）。 1960年之后，很多品种的工程塑料实现了工业化生产：年之后，很多品种的工程塑料实现了工业化生产：如聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等。现代合成树脂产业基本形成。如聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等。现代合成树脂产业基本形成。 在新中国建立前，我国只有赛璐珞和酚醛在新中国建立前，我国只有赛璐珞和酚醛塑料的代料加工。而目前已经形成了包括原料、塑料的代料加工。而目前已经形成了包括原料、加工、检
17、验、模具、机械的完整工业体系。加工、检验、模具、机械的完整工业体系。 2000年我国塑料消耗量突破了年我国塑料消耗量突破了2000万吨。万吨。 塑料的特性塑料的特性优点优点1. 质轻，比重小质轻，比重小0.92.2。 PP0.89； PTFE2.22. 耐腐蚀耐腐蚀：对酸碱等都化学药品有良好的耐腐蚀性。：对酸碱等都化学药品有良好的耐腐蚀性。3. 电绝缘性电绝缘性：超过玻璃和陶瓷。：超过玻璃和陶瓷。4. 加工性能好加工性能好：加工成型可在几分钟内完成。：加工成型可在几分钟内完成。缺点缺点1. 耐热性不高耐热性不高。最高使用温度一般不超过最高使用温度一般不超过300 oC。2. 易变形易变形：机械
18、强度不是特别高，常温下长期承受机械强度不是特别高，常温下长期承受载荷也会变形（蠕变）。载荷也会变形（蠕变）。4. 易燃。易燃。5. 原料来源受到石油资源短缺的威胁。原料来源受到石油资源短缺的威胁。3. 不耐老化。不耐老化。 塑料的成型加工塑料的成型加工合成树脂合成树脂与其它助与其它助剂混合剂混合在一定温在一定温度和压力度和压力条件下模条件下模塑成型塑成型冷却冷却定型定型二次二次加工加工金金属属镀镀饰饰切切削削刨刨钻钻孔孔焊焊接接喷喷涂涂染染色色挤出挤出注射注射压延压延模压模压吹塑吹塑传递模塑传递模塑浇铸浇铸主要用主要用于热塑于热塑性塑料性塑料主要用主要用于热固于热固性塑料性塑料1. 塑料加工成
19、型的基本流程塑料加工成型的基本流程2. 几种常用的塑料成型加工方法几种常用的塑料成型加工方法（a）挤出成型）挤出成型又称又称挤压模塑挤压模塑和和挤塑挤塑。其过程为热塑。其过程为热塑性聚合物与各种助剂混合均匀后，在挤出机料筒内受性聚合物与各种助剂混合均匀后，在挤出机料筒内受到机械剪切、摩擦热和外加热的作用塑化熔融，到机械剪切、摩擦热和外加热的作用塑化熔融，在螺在螺杆的推送下杆的推送下，通过滤板进入成型的模具（通常被成为，通过滤板进入成型的模具（通常被成为“口模口模”）被挤塑成制品。）被挤塑成制品。挤出成型是挤出成型是最常用最常用的塑料加工方法，生产约的塑料加工方法，生产约50塑料制品。制塑料制品
20、。制品为品为连续的、等截面连续的、等截面的管材、板材、薄膜、电线电缆包覆等。的管材、板材、薄膜、电线电缆包覆等。利用挤出机还可以进行塑料的利用挤出机还可以进行塑料的共混、塑化造粒共混、塑化造粒等。等。（b）注射成型）注射成型又称注又称注射模塑或注塑。其过射模塑或注塑。其过程是将塑料在注射成程是将塑料在注射成型机料筒内加热熔化，型机料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前融塑料被压缩并向前移动，通过料筒前端移动，通过料筒前端的喷嘴以的喷嘴以很快的速度很快的速度注入注入温度较低的闭合温度较低的闭合模具内，经一定时间模具内，经一定时间
21、的冷却定型，开模获的冷却定型，开模获得制品。得制品。注射成型可以一次成型注射成型可以一次成型外形复杂、尺寸精确外形复杂、尺寸精确的的制件。目前制件。目前20以上的塑料制品用该方法成型。以上的塑料制品用该方法成型。（c）压延成型）压延成型将已塑化的塑料通过一组热辊之将已塑化的塑料通过一组热辊之间使其厚度减薄，从而制得均匀片状制品的方法。间使其厚度减薄，从而制得均匀片状制品的方法。压延成型压延成型目前主要用于生产聚氯乙稀片、薄膜和目前主要用于生产聚氯乙稀片、薄膜和人造革。人造革。二、橡胶概论二、橡胶概论 定义定义 橡胶（橡胶（rubber）是一类线形柔性高分子聚是一类线形柔性高分子聚合物。其分子链
22、柔顺性好，在外力作用下可产合物。其分子链柔顺性好，在外力作用下可产生较大的变形，除去外力后能迅速恢复原状。生较大的变形，除去外力后能迅速恢复原状。由于橡胶在宽温度范围内（由于橡胶在宽温度范围内（50150oC)具有具有高弹性，所以也被称为高弹性，所以也被称为弹性体（弹性体（elastomer）。ASTM D1566关于高弹性的定义：关于高弹性的定义：18-29oC，长长L0拉伸拉伸至至2L0保保持持1min去除外力去除外力1min内恢复内恢复到小于到小于1.5L0橡胶的高弹性橡胶的高弹性金属可变形约金属可变形约15塑料可变形约塑料可变形约100150橡胶最大变形可达橡胶最大变形可达1000变形
23、可以迅速回复变形可以迅速回复 弹性体材料的高弹性，使其成为现代工业中不弹性体材料的高弹性，使其成为现代工业中不可或缺、无法替代的，具有战略意义的一类材料。可或缺、无法替代的，具有战略意义的一类材料。 橡胶的分类橡胶的分类按来源按来源天然胶天然胶按化按化学结构学结构合成胶合成胶按按用途用途顺顺-1,4-聚异戊二烯聚异戊二烯：巴西橡胶树：巴西橡胶树（天然橡胶，（天然橡胶，NR）、银胶菊（银菊）、银胶菊（银菊胶，胶，guayule rubber）。）。反反-1,4-聚异戊二烯聚异戊二烯：杜仲胶、古塔：杜仲胶、古塔波胶、巴拉塔胶。波胶、巴拉塔胶。通用橡胶通用橡胶：顺丁胶（：顺丁胶（BR）、丁）、丁苯胶
24、（苯胶（SBR）小品种小品种：硅橡胶、氢：硅橡胶、氢化丁腈橡胶、氟橡胶、化丁腈橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶等。丙烯酸酯橡胶等。特种橡胶特种橡胶：大品种大品种：乙丙橡胶、丁：乙丙橡胶、丁基胶、氯丁橡胶、丁腈基胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶。橡胶。共聚型热塑共聚型热塑性弹性体性弹性体苯乙烯类，如苯乙烯类，如SBS聚氨酯类聚氨酯类(TPU)聚酯类聚酯类聚酰胺类聚酰胺类乙烯乙烯-辛烯共聚物辛烯共聚物热塑性硫化橡胶（热塑性硫化橡胶（TPV）特殊两特殊两相结构：交联橡胶微粒作为分散相相结构：交联橡胶微粒作为分散相提供高弹性，热塑性树脂作为连续提供高弹性，热塑性树脂作为连续相，提供热塑性加工性能。相，提供热塑性加工性
25、能。受热受热行为行为和是和是否具否具备反备反复成复成型加型加工性工性热塑性弹性体热塑性弹性体高温下能塑化成高温下能塑化成型而在常温下能型而在常温下能显示橡胶弹性显示橡胶弹性热固性橡胶热固性橡胶化学交联后，不熔融也不能溶解在化学交联后，不熔融也不能溶解在溶剂中，不能反复加工和成型。溶剂中，不能反复加工和成型。 橡胶工业的发展历程橡胶工业的发展历程1. 天然橡胶的发现、利用与研究（天然橡胶的发现、利用与研究（1900年之前）年之前）11世纪世纪 西印度群岛的海地土著用巴西橡胶树上西印度群岛的海地土著用巴西橡胶树上 流出的乳汁，通过干燥固化，获得有弹流出的乳汁，通过干燥固化，获得有弹性的材料，做成各
26、种球类和祭品。性的材料，做成各种球类和祭品。14931496 西班牙探险家西班牙探险家Columbus赴南美洲探险发赴南美洲探险发 现 这 种 可 伸 张 的 材 料 。 之 后 取 名 为现 这 种 可 伸 张 的 材 料 。 之 后 取 名 为Rubber. 17361743 法国科学家法国科学家Condamin带领科学考察团，带领科学考察团， 赴南美洲实地考察，详细向欧洲介绍了赴南美洲实地考察，详细向欧洲介绍了印第安人种植、采集、制备和应用印第安人种植、采集、制备和应用 Rubber的情况，并将橡胶树的种子带的情况，并将橡胶树的种子带 回欧洲。回欧洲。 南美洲印第安人早在南美洲印第安人早
27、在1000年前就知道使年前就知道使用天然胶乳制造器具用天然胶乳制造器具橡胶球。橡胶球。 南美洲有一种树割破南美洲有一种树割破树皮就会流出浆液，用树皮就会流出浆液，用此浆液可以制造器具此浆液可以制造器具, ,因而当地人叫这种树为因而当地人叫这种树为“流泪之树流泪之树”，即，即“卡卡乌乌- -丘克丘克(Cahuchu)”(Cahuchu)”。 橡胶工业的发展历程橡胶工业的发展历程1493-14961493-1496年年，哥，哥伦布第二次到达美洲，伦布第二次到达美洲，看到海地人玩的用橡看到海地人玩的用橡胶树浆液制成的球能胶树浆液制成的球能从地上弹跳起来，将从地上弹跳起来，将其当作其当作“奇珍异宝奇珍
28、异宝”带回了欧洲，带回了欧洲，使欧洲使欧洲人第一次认识了橡胶人第一次认识了橡胶这种物质。这种物质。人们后来人们后来发现这种弹性球能够发现这种弹性球能够擦掉铅笔的痕迹，因擦掉铅笔的痕迹，因此给它起了一个很普此给它起了一个很普通 的 名 字通 的 名 字 “ 擦 子擦 子(Rubber)”(Rubber)”。173519世纪中叶世纪中叶早期的橡胶工业早期的橡胶工业n1735173517431743年年，法国科学家康达敏从秘鲁带回有，法国科学家康达敏从秘鲁带回有关橡胶树的详细资料，出版了关橡胶树的详细资料，出版了南美洲内地旅行南美洲内地旅行记略记略，书中详述了橡胶树的产地、采集乳胶的，书中详述了橡胶
29、树的产地、采集乳胶的方法和橡胶的利用情况，方法和橡胶的利用情况，使欧洲人进一步思考橡使欧洲人进一步思考橡胶的利用问题胶的利用问题。n18231823年年，英国人马金托什，像印第安人一样把白，英国人马金托什，像印第安人一样把白色浓稠的橡胶液体涂抹在布上，制成防雨布，并色浓稠的橡胶液体涂抹在布上，制成防雨布，并缝制了缝制了“马金托什马金托什”防水斗蓬防水斗蓬，这是世界上最早这是世界上最早的雨衣，也是橡胶工业的起点。的雨衣，也是橡胶工业的起点。T.汉考克汉考克 18261826年年，英国人汉考克发英国人汉考克发明了明了双辊开炼机双辊开炼机，用此设备可，用此设备可以将各种助剂混入橡胶中以将各种助剂混入
30、橡胶中。双辊开放式炼炼胶机双辊开放式炼炼胶机C.固特异尔固特异尔 18391839年年，美国化学家固特美国化学家固特异尔偶然中发明了橡胶的异尔偶然中发明了橡胶的硫硫化化，解决了橡胶遇热变软发，解决了橡胶遇热变软发粘的缺点，制造出了世界粘的缺点，制造出了世界第第一双橡胶防水鞋。一双橡胶防水鞋。硫化前硫化前硫化后硫化后橡胶在硫化中微观结构发生的变化橡胶在硫化中微观结构发生的变化 这两项发明使橡胶的应用得到了突破性的进展，奠定了现代橡胶加工业的基础。世界第一条充气轮胎世界第一条充气轮胎J.B. 邓禄普邓禄普 18881888年年，苏格兰兽医邓禄普发明，苏格兰兽医邓禄普发明了世界第一条了世界第一条充气
31、轮胎充气轮胎，他的儿子，他的儿子使用装备这种轮胎的自行车赢得了使用装备这种轮胎的自行车赢得了自行车赛的冠军。自行车赛的冠军。 充气轮胎的发明不仅促进充气轮胎的发明不仅促进了汽车工业的发展，了汽车工业的发展，推动了推动了工业革命的进程工业革命的进程，也使，也使橡胶橡胶的应用得到了起飞的应用得到了起飞。1919世纪末，橡胶工业的起飞世纪末，橡胶工业的起飞 随着橡胶工业的发展，随着橡胶工业的发展，野生橡胶产量不能满足野生橡胶产量不能满足需求。需求。18761876年年，英国人，英国人魏克汉从巴西引种橡胶魏克汉从巴西引种橡胶树，树，开始了橡胶人工种开始了橡胶人工种植的时代。植的时代。橡胶是现代工业国家
32、的橡胶是现代工业国家的战略性原材料战略性原材料，但天然橡，但天然橡胶的种植区域十分有限。胶的种植区域十分有限。两次世界大战大大促进了人工合成橡胶工业的发两次世界大战大大促进了人工合成橡胶工业的发展。展。2. 合成橡胶的发展与应用时期合成橡胶的发展与应用时期1900年左右年左右 在了解在了解NR分子结构后，开始了人工合成橡胶分子结构后，开始了人工合成橡胶的研究。的研究。19141917 第一次世界大战，德国开始小规模生产甲基橡第一次世界大战，德国开始小规模生产甲基橡胶，开启了合成橡胶工业化的序幕。胶，开启了合成橡胶工业化的序幕。1916年年 发明了发明了橡胶的补强改性技术橡胶的补强改性技术，炭黑
33、开始大量，炭黑开始大量应用于橡胶工业。应用于橡胶工业。1932年年 前苏联实现了前苏联实现了丁钠橡胶丁钠橡胶的工业化。的工业化。二战中二战中 美国开始工业化生产丁苯（美国开始工业化生产丁苯（SBR）和氯丁）和氯丁(CR)橡胶。橡胶。19501969 Zieglar-Natta催化剂的发现和阴离子活性聚合催化剂的发现和阴离子活性聚合的研究大大促进了合成橡胶的发展的研究大大促进了合成橡胶的发展。BR、EPR、IIR等橡胶品种出现。等橡胶品种出现。19651973 多种多种热塑性弹性体热塑性弹性体开始工业化生产，开始工业化生产，TPE也被称为第三代橡胶。也被称为第三代橡胶。1970年后年后 出现了多
34、种具有特殊结构和性能的弹性体出现了多种具有特殊结构和性能的弹性体材料（材料（特种橡胶特种橡胶），如：硅橡胶、氯醚橡），如：硅橡胶、氯醚橡胶和氟橡胶等。胶和氟橡胶等。1984年年 德国的德国的Nordsiek提出了提出了集成橡胶集成橡胶的概念。的概念。以苯乙烯，异戊二烯和丁二烯单体合成以苯乙烯，异戊二烯和丁二烯单体合成SIBR。1990年年Goodyear公司将公司将SIBR应用应用于轮胎。于轮胎。 到到2004年，全世界年橡胶用量达到年，全世界年橡胶用量达到1900万吨万吨，其中，其中天然橡胶天然橡胶有约有约670万吨。万吨。 我国我国1904年就引种了巴西橡胶树，年就引种了巴西橡胶树，但直到
35、但直到1949年年产量才年年产量才199吨。吨。1915年在年在广州建立第一家橡胶厂。广州建立第一家橡胶厂。1927年和年和1928年，上海正泰和大中华橡胶厂成立。年，上海正泰和大中华橡胶厂成立。 新中国建立后，我国橡胶工业快速发新中国建立后，我国橡胶工业快速发展。年橡胶消耗量在展。年橡胶消耗量在2002年超过了年超过了300万万吨吨，居世界首位。到，居世界首位。到2010年全国橡胶消年全国橡胶消耗量将达到耗量将达到480万吨万吨。橡胶的加工工艺橡胶的加工工艺1. 橡胶配方的五大体系橡胶配方的五大体系（1）生胶体系生胶体系各种天然或合成橡胶各种天然或合成橡胶（2）填充补强体系填充补强体系能增加
36、容积作用的称为能增加容积作用的称为填充剂填充剂；能提；能提高橡胶力学性能的称为高橡胶力学性能的称为补强剂补强剂或或增强剂增强剂，也称为，也称为活性填充活性填充剂剂。（3）硫化促进体系硫化促进体系在一定条件下使橡胶发生硫化反应的在一定条件下使橡胶发生硫化反应的物质统称为物质统称为硫化剂硫化剂；加快硫化速度、缩短硫化时间的物质；加快硫化速度、缩短硫化时间的物质统称为统称为促进剂促进剂。（4）防老体系防老体系防止或延缓橡胶老化、延长其使用寿命的防止或延缓橡胶老化、延长其使用寿命的物质。物质。（5）软化增塑体系软化增塑体系小分子有机物或低聚物，提高橡胶加小分子有机物或低聚物，提高橡胶加工性能，降低制品
37、的硬度。工性能，降低制品的硬度。2. 橡胶制品的基本生产流程橡胶制品的基本生产流程第三、高分子材料的发展趋势第三、高分子材料的发展趋势n高分子材料向高性能化发展。高分子材料向高性能化发展。n高分子材料向功能化、精细化、智能化发展。高分子材料向功能化、精细化、智能化发展。n高分子材料向绿色化发展。高分子材料向绿色化发展。 生产过程的环境友好化。生产过程的环境友好化。 高效回收再利用技术。高效回收再利用技术。n高分子材料的可持续发展。高分子材料的可持续发展。 探索不依赖石油资源来获得高分子材料的新途径。探索不依赖石油资源来获得高分子材料的新途径。n高分子材料生产和使用过程的环保问题：高分子材料生产
38、和使用过程的环保问题： 粉尘污染；粉尘污染； 溶剂污染；溶剂污染； 某些橡胶促进剂（某些橡胶促进剂（TMTDTMTD，NOBSNOBS）和防老剂（防）和防老剂（防老剂老剂A A、D D）具有致癌作用，必须用其它品种代替。）具有致癌作用，必须用其它品种代替。 取缔或限制使用有毒重金属助剂和部分含溴阻取缔或限制使用有毒重金属助剂和部分含溴阻燃剂（欧盟燃剂（欧盟ROHSROHS指令）。指令）。 开发开发无卤阻燃剂无卤阻燃剂( (无机阻燃剂、含磷氮阻燃剂、无机阻燃剂、含磷氮阻燃剂、含硅阻燃剂等）。含硅阻燃剂等）。n由非石油资源制造高分子材料由非石油资源制造高分子材料 （1 1）由煤制造液体燃料和烯烃：
39、由煤制造液体燃料和烯烃： 如南非是世如南非是世界第一个利用煤大规模生产乙烯和化工产品的界第一个利用煤大规模生产乙烯和化工产品的国家。国家。 （2 2）由）由C1C1（甲烷、甲醇）原料制造烯烃；（甲烷、甲醇）原料制造烯烃； （3 3）由由COCO2 2制造高分子材料制造高分子材料; ; (4) (4) 由植物资源制造高分子材料由植物资源制造高分子材料：淀粉、纤维：淀粉、纤维素、木质素、壳聚糖、聚乳酸等。美国已建有素、木质素、壳聚糖、聚乳酸等。美国已建有13.613.6万吨聚乳酸工厂，其成本可与石油化工产万吨聚乳酸工厂，其成本可与石油化工产品竞争。品竞争。作业作业n总结高分子材料总结高分子材料(塑料和橡胶）在发展过程塑料和橡胶）在发展过程中的标志性事件：中的标志性事件：（1）最早被应用的塑料（）最早被应用的塑料（2）第一种人工合成）第一种人工合成树脂（树脂（3）是谁最早提出了高分子的概念（）是谁最早提出了高分子的概念（4）HDPE和和PP的合成方法是谁发明的；（的合成方法是谁发明的；（5）是什么发现导致了现代意义橡胶工业的诞生？是什么发现导致了现代意义橡胶工业的诞生？n树脂、通用塑料、工程塑料的定义。树脂、通用塑料、工程塑料的定义。n弹性体、天然橡胶、合成橡胶，通用橡胶、弹性体、天然橡胶、合成橡胶，通用橡胶、特种橡胶的定义。特种橡胶的定义。
