1、高分子物理与化学授课内容一、绪论二、高分子结构与形态三、高分子溶液四、高聚物的分子量和分子量分布五、高聚物的分子运动与热转变六、高聚物熔体的流变性七、高聚物的力学性能八、逐步聚合反应九、自由基聚合人类的文明史材料的发展史人类的文明史材料的发展史绪论 原始社会一直延续了几百万年，关键的原因之一就是那时的材料发展极其缓慢；人类文明发展的标志：旧石器时代、新石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、塑料时代、合金时代、高 能/高 密/高 分 子 记 忆 复 合 新 材 料 时代 半导体时代、纳米时代 绪论旧石器时代绪论新石器时代绪论青铜器时代绪论铁器时代绪论材料包括：金属材料 无机非金属材
2、料 高分子材料高分子材料 复合材料绪论瑞典科学家、发明家、企业瑞典科学家、发明家、企业家家诺贝尔诺贝尔一生醉心实验科学，一生醉心实验科学，尤其是炸药的研究。在诺贝尤其是炸药的研究。在诺贝尔逝世前，他的全部资产已尔逝世前，他的全部资产已达到达到900多万美元，相当于多万美元，相当于现在的现在的10多亿美元。然而他多亿美元。然而他却在遗嘱中将这笔巨额财产却在遗嘱中将这笔巨额财产几乎全部用于设立奖金，其几乎全部用于设立奖金，其中包括中包括物理学奖物理学奖、化学奖化学奖、生理学或医学奖生理学或医学奖、文学奖文学奖和和和平奖和平奖。Alfred Bernhard Nobel绪论Nobel Prize i
3、n PolymerStaudinger（1953）施陶丁格施陶丁格(Hermann Staudinger)是德国著名是德国著名的化学家，的化学家，1881年年3月月23日生于德国的沃尔日生于德国的沃尔姆斯姆斯(Worms)，1965年年8月月8日在弗赖堡日在弗赖堡(Freiburg)逝世，终年逝世，终年84岁。他是岁。他是1953年诺年诺贝尔化学奖的获得者。贝尔化学奖的获得者。1947年，他编辑出版年，他编辑出版了了高分子化学高分子化学(Die makromolekulare C h e m i e)杂 志，形 象 地 描 绘 了 高 分 子杂 志，形 象 地 描 绘 了 高 分 子(Macr
4、omolecules)存在的形式。从此，存在的形式。从此，他把他把“高分子高分子”这个概念引进科学领域，并确立这个概念引进科学领域，并确立了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系，了高分子溶液的粘度与分子量之间的关系，创立了确定分子量的粘度的理论创立了确定分子量的粘度的理论(后来被称为后来被称为施陶丁格尔定律施陶丁格尔定律)。他的科研成就对当时的塑他的科研成就对当时的塑料、合成橡胶、合成纤维等工业的蓬勃发展料、合成橡胶、合成纤维等工业的蓬勃发展起了积极作用。由于他对高分子科学的杰出起了积极作用。由于他对高分子科学的杰出贡献，贡献，1953年，他以年，他以72岁高龄，走上了诺贝岁高龄，走上了诺贝尔奖
5、金的领奖台。尔奖金的领奖台。绪论Ziegler,Natta（1963）德国人德国人齐格勒齐格勒(Karl Ziegler)与意大利人与意大利人纳塔纳塔(Giulio Natta)分别分别发发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法聚丙烯的方法。这种催化剂被统称为齐格勒纳塔型催化剂。这种催化剂被统称为齐格勒纳塔型催化剂。1963年年12月月10日，他们共享诺贝尔化学奖的崇高荣誉。日，他们共享诺贝尔化学奖的崇高荣誉。绪论Flory（1974）美国高分子物理化学家美国高分子物理化学家弗洛里弗洛里(Paul J.F
6、lory)由于在高分子科学领域，由于在高分子科学领域，尤其在尤其在高分子物理性质高分子物理性质与结构的研究方面取得与结构的研究方面取得巨大成就，巨大成就，1974年荣年荣获瑞典皇家科学院授予获瑞典皇家科学院授予的诺贝尔化学奖。的诺贝尔化学奖。绪论R.B.Merrifield（1984）梅里菲尔德梅里菲尔德自自1953年起，年起，多年从事蛋白质化学的研多年从事蛋白质化学的研究，主要研究多肽和蛋白究，主要研究多肽和蛋白质的合成，以及合成的生质的合成，以及合成的生物活性多肽和蛋白质的结物活性多肽和蛋白质的结构与功能的关系。他因构与功能的关系。他因发发明多肽固相合成法明多肽固相合成法，对发，对发展新药
7、物和遗传工程的重展新药物和遗传工程的重大贡献而获大贡献而获1984年诺贝尔年诺贝尔化学奖。化学奖。绪论绪论Pierre-Gilles de Gennes(1991)法国科学家法国科学家吉尼吉尼成成功地将研究功地将研究简单体简单体系中有序现象的方系中有序现象的方法推广到高分子、法推广到高分子、液晶等复杂体系液晶等复杂体系。1991年被授予诺贝年被授予诺贝尔物理学奖。尔物理学奖。Alan J.Heeger,Alan G.MacDiarmid,Hidcki Shirakawa（2000）2000年年10月月10日，日本筑波大学的日，日本筑波大学的白川英树白川英树(Hideki Shirakawa)，
8、美国加利福尼亚大学的，美国加利福尼亚大学的黑格黑格(Alan J.Hegger)和 美 国 宾 夕 法 尼 亚 大 学 的和 美 国 宾 夕 法 尼 亚 大 学 的 麦 克 德 尔 米 德麦 克 德 尔 米 德(A l a n G.MacDiarmid)因对因对导电聚合物的发现和发展导电聚合物的发现和发展而获得而获得2000年度年度诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。绪论John Fenn,Koichi Tanaka,Kurt Wuthrich（2002）约翰约翰芬恩芬恩与与田中耕一田中耕一“发明了对生物大分子进行确认和结构分发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法析的方法”和和“发明了对生物大分子
9、的质谱分析法发明了对生物大分子的质谱分析法”，他们两，他们两人将共享人将共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金；瑞士科学家年诺贝尔化学奖一半的奖金；瑞士科学家库尔库尔特特维特里希维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法三维结构的方法”，他将获得，他将获得2002年诺贝尔化学奖一半的奖金。年诺贝尔化学奖一半的奖金。绪论 高分子学科的建立和发展高分子学科的建立和发展 使用 建立第一阶段:(19世纪30年代20世纪20年代)高分子科学的萌芽时期，胶体化学第二阶段:(20世纪20年代40年代)高分子学说兴起和建立的重要时期 Staudi
10、nger(1932)第三阶段:(20世纪50年代60年代)由链到片的发展20世纪70年代以后 三维立体式发展的阶段现在的高分子学科已经进入成熟时期。绪论 我国高分子研究起步于 20世纪50年代初 最突出的成就之一就是1965年用人工合成的方法制成结晶牛胰岛素，这是世界上出现的第一个人工合成的蛋白质，对于揭开生命奥秘有着重要意义。这项成果获1982年中国自然科学一等奖。绪论1995年，我国高分子材料 进口总量：塑料：370万吨 合成纤维：207万吨 橡胶：31万吨 占国内消耗量的50%，投资100亿美元。1998年，国内高分子材料的总消耗量为1446万吨，占世界总消耗量的1/10，其中803万吨
11、为进口，人均消耗量仅为发达国家的1/7。绪论高分子材料的发展趋势1.高分子材料的高性能化 现有的高分子材料虽已有很高的强度和韧性，某些品种甚至超过钢铁，但从理论上推算，还有很大的潜力。另外，为了各方面的应用，进一步提高耐高温、耐磨、耐老化等方面的性能是高分子材料发展的重要方向。改善加工成形工艺、共混、复合等方法，是提高性能的主要途径。绪论2.高分子材料的功能化 高功能化主要是指具有特定作用能力的高分子材料。这种特定作用能力，即“特定功能”是由于高分子上的基团或分子结构或两者共同作用的结果。这类高分子材料又称为功能高分子。例如，高吸水性材料、光致抗蚀材料、高分子分离膜、高分子催化剂等，都是功能化
12、方面的研究方向。绪论 生物化是高分子材料发展最快的一个方向。各种医用高分子就属于达一范畴。有人认为，除人脑仅1.5 kg重的大脑外，其他一切器官均可用高分子材料代替。此外，生命的基础，细胞、蛋白质、胰岛素等也均属于高分子。生物化于是成为高分子科学的一个最主要发展方向。如合成或模拟天然高分子，使之具有类似的生物活性，代替天然的组织或器官。绪论3.高分子材料的生物化高分子的基本知识 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的有机材料，又称为高分子化合物或聚合物。高分子化合物是指相对分子质量很大的化合物，其相对分子质量在5000以上，有的甚至高达几百万，如聚乙烯、有机玻璃、淀粉等。高分子化合物是相对分子
13、质量大到使其机械性能具有工程意义的化合物。绪论 高分子材料根据来源不同分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类。天然高分子材料包括蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡胶、淀粉和蛋白质等，而合成高分子材料包括塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂和涂料等。工程上使用的主要是合成的高分子材料。绪论 组成高分子化合物的低分子化合物称作单体，即高分子化合物是由单体合成的，单体是高分子化合物的合成原料。例如聚乙烯是由乙烯（CH2CH2）单体聚合而成的，合成聚氯乙烯的单体为氯乙烯（CH2CHCl）。绪论 高分子化合物的是由成千上万个结构相同的基本单元通过共价键重复连接而成的长链大分子化合物，组成大分子链的这种结构单
14、元称作链节，链节的结构和成分代表高分子化合物的结构和成分，为合成高分子化合物的各单体结构的特定连接体。绪论 高分子科学高分子科学 三个基础性分支学科三个基础性分支学科 高分子化学 高分子物理 高分子工程绪论高分子加工成型聚合反应工程绪论高分子化学：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。高分子物理：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。高分子工程：研究聚合物加工成型的原理与工艺。高分子材料的分类和应用高分子材料的分类和应用 塑料三大材料 纤维 橡胶功能高分子材料：利用其某种特殊功能的材料。例如：光
15、、电、磁、声、热、pH值等。绪论研究对象研究对象塑料（plastics）三大合成高聚物材料中以塑料的产量最大，约占总量的7075，增长速度最快，广泛地应用于制作工业、农业和生活用品。许多合成高分子可用作塑料。绪论1869年年31岁的印刷工人约岁的印刷工人约翰翰海阿特发明赛璐珞。海阿特发明赛璐珞。绪论1909年贝克兰合成酚醛树脂，1911年英国的马修斯合成出聚苯乙烯，1912年聚氯乙烯被合成，1927年合成出聚甲基 丙 烯 酸 甲 酯，1933年高压聚乙烯问世，1938年四氟乙烯被聚合绪论 塑料的组成 塑料的成分相当复杂，几乎所有的塑料都是以各种各样的树脂为基础，再加入用来改善性能的各种添加剂（
16、也称塑料助剂）所组成的。1)树脂 塑料的主要组分，在塑料中起粘结各组分的作用，也称为粘料。树脂约占塑料的40100%，决定了塑料的类型（热塑性或热固性）和基本性能，因此塑料的名称也多用其原料树脂的名称来命名。如聚氯乙烯塑料、酚醛塑料等。绪论2)添加剂添加剂 添加剂的种类很多，常用的有以下几种：填料填料 加入填料的目的是为了改善性能或降低成本等。增塑剂增塑剂 在塑料中加入增塑剂的目的是为了更好地改进塑料的可塑性、流动性和柔软性，改善制件的脆性与硬度。稳定剂稳定剂 为了保证树脂能够顺利地加工、提高加工过程中的耐热程度而采用稳定剂，通常又称热稳定剂。绪论 润滑剂润滑剂 为防止塑料在成形过程中粘在模具
17、或其它设备上，须加入少量润滑剂。固化剂固化剂 又称为交联剂、硬化剂。其作用在于通过交联使树脂由线性结构转变为体型结构。除上述添加剂外，还有抗氧剂、着色剂、发泡剂、稀释剂等，并非各种塑料都要加入上述添加剂，而是根据塑料品种和使用要求加入所需的添加剂。绪论 塑料的分类塑料的分类 塑料的分类方法很多，主要有如下两种分类方法。1)按塑料受热时的行为分类 根据塑料在加热和冷却时所表现出的性能不同，可分为热塑性塑料和热固性塑料。绪论 热塑性塑料 这类塑料的特点是受热时软化或熔融，冷却时又会变硬，再加热时又会变软，因此可以反复加工。其分子结构为线型或支链型。优点是加工成形简便，具有较高的力学性能，废品回收后
18、可以再利用，缺点是耐热性和刚性较差。绪论 常见的热塑性塑料 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、氟塑料、聚砜、聚醚醚酮、聚芳酯、聚酚氧、聚苯醚、聚苯砜醚、氯化聚醚、聚乙烯醇缩醛、纤维素塑料等。绪论 热固性塑料 这类塑料的特点是开始受热时软化或熔融，可塑制成形；经过一定时间的加热或加入固化剂后，化学结构发生了变化，由线型变为体型，即固化成形。固 化 后 的 塑 料 质 地 坚 硬、性 质 稳定不再溶于溶剂中，也不能用加热方法使之再软化，因而热固性塑料只可一次成形，废品不可回收利用。其优点是耐热性好，抗压性好，缺点是性能较脆，韧性差，常常需加入
19、填料增强。热固性塑料主要有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯等。绪论按塑料的功能和用途分类 通用塑料 主要指产量大、用途广、价格低的塑料。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料（电木）和氨基塑料（电玉）等六大品种。构成塑料工业的主体，是一般工农业生产和日常生活不可缺少的廉价材料。绪论 工程塑料 一般是指能在较宽温度范围和较长使用时间内，保持优良性能，并能承受机械应力作为结构材料使用的一类塑料。这类塑料耐热性高、低温性能好、耐腐蚀，自润滑性和尺寸稳定性良好，有较高的强度和刚度，因而在一些场合可代替金属材料作某些机械构件，或作其它特殊用途。绪论 一般根据长期连续使用温度（多用美国
20、保险业研究室确定的UL相对温度指数表示），将工程塑料划分为两类：长期使用温度在100150 oC的称通用工程塑料，如五大工程塑料聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚酯等；长期使用温度在150 oC以上的称特种工程塑料，主要有聚苯硫醚、聚酰亚胺类、聚醚类、聚醚酮类、聚芳酯、氟塑料等。绪论 特种塑料(功能塑料)指具有特殊性能和特殊用途的塑料。这种塑料产量少、价格较高。如某些导电塑料、导磁塑料、导热塑料、感光性塑料、医用高分子、离子交换树脂等。绪论橡橡 胶胶绪论 橡胶的分类 橡胶按其来源，可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从自然界含胶植物中提取的一种高弹性物质。合成橡胶是用人工合成的方
21、法制得的高分子弹性材料。绪论 合成橡胶品种很多，按其性能和用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。凡性能与天然橡胶相同或相近、广泛用于制造轮胎及其它大量橡胶制品的，称为通用合成橡胶，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。凡具有耐寒、耐热、耐油、耐臭氧等特殊性能，用于制造特定条件下使用的橡胶制品，称为特种合成橡胶。如丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等。绪论 橡胶制品的组成 橡胶制品的主要原材料是生胶、再生胶以及各种配合剂。有些制品还需用纤维或金属材料作为骨架材料。绪论 生胶和再生胶 生胶包括未加配合剂的天然橡胶和合成橡胶。再生胶是废硫化橡胶经化学、热及机械加工处理后所制得的，具有一定可塑
22、性，可重新硫化的橡胶材料。再生胶可部分代替生胶使用，以节省生胶、降低成本。绪论 橡胶的配合剂 橡胶中常用的配合剂包括硫化剂、硫化促进剂、防老剂、补强剂，以及软化剂、着色剂、溶剂、发泡剂、隔离剂等，品种很多，可根据橡胶制品的特殊要求进行选用。绪论 纤维和金属材料 橡胶的弹性大，强度低，因此很多橡胶制品必须用纤维材料或金属材料作骨架材料，以增大制品的机械强度，减小变形。绪论 纤纤 维维 合成纤维是用化学合成方法制成的纤维。重要的合成纤维大多数是由逐步聚合反应合成的，如聚对苯二甲酸乙二酯纤维、聚酰胺纤维；其次是由加成聚合反应合成的，如聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维。另外，还有弹性纤维，如聚氨酯纤维。近年来
23、发展的聚芳酰胺纤维，具有超高强度、高模量等特性；碳纤维具有耐高温、高强度等特性。绪论1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶液，制得第一 根 人 造 纤 维；1884年查唐纳脱把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶液，得 到 人 造丝绪论 常用高分子材料常用高分子材料塑料塑料 热塑性通用塑料热塑性通用塑料 聚乙烯（PE）聚乙烯（简称PE）是乙烯为单体的高聚物，其分子结构式为：H2CH2Cn绪论 聚乙烯具有优良的电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐低温性能和加工流动性能；原料乙烯单体来源丰富、价格低、发展速度非常快，是世界上产量最大的塑料树脂品种。目前的产量约占塑料树脂总产量的1/3。绪
24、论 应 用 聚乙烯广泛用于制造各种薄膜、容器以及泡沫体、打包带、塑料绳、塑料网等。聚乙烯薄膜耐水、耐腐蚀、热封性能好，但对氧气透过性大；而聚酰胺薄膜对氧气的气密性好、强度高，但热封性差。两种材料复合，既可解决气密性、又具有热封性，可制较理想的复合薄膜、复合热罐等。在复合材料制备时胶粘剂选择十 分重要，选择合适，可使材料具有一 定的复合牢度。绪论 聚丙烯（PP）聚丙烯（缩写PP）是丙烯单体在催化作用下聚合而成的高聚物，其分子结构式为：绪论 PP具有优良的力学性能，耐弯曲疲劳性能优于其他一般塑料，比PE更坚韧、耐磨、耐热，并有卓越的介电性能和化学惰性，无毒、无味，在100 oC下几乎不受一般无机酸
25、、碱、盐溶液破坏。室温下对极性有机溶剂稳定，最大的缺点是耐老化性能比PE差，成形收缩率大，耐低温和抗冲击性能差，必须通过复合及共混改性加以改善。绪论 应 用 聚丙烯广泛用于制造薄膜、纤维及瓶罐等制品。聚丙烯薄膜有双向拉伸和未拉伸两种。双向拉伸聚丙烯薄膜作为柔软的包装材料，可与玻璃纸相媲美；另外，常用于制造复合膜，如与聚乙烯制成复合膜，适用于包装素食面、饼干、糕点等；聚酯、铝箔、未拉伸聚丙烯复合膜可耐135oC蒸煮，是较理想的高温蒸煮袋。绪论 聚丙烯可以用于制造聚丙烯/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等的多层瓶。可在真空条件下成型制备多种形式的包装器皿。聚丙烯经熔纺抽丝，再编织成布，其强度颇大，可制作集装
26、袋。聚丙烯还可制作收缩薄膜、透气薄膜、气垫薄膜、裂膜纤维、塑料绳、塑料网及打包带等。绪论 聚氯乙烯（PVC）聚氯乙烯（缩写PVC）是以氯乙烯为单体的高聚物，其分子结构式为：绪论 聚氯乙烯为无定形高聚物，具有良好的阻燃性和化学稳定性，较高的机械强度，透水率很低，其刚度、硬度和强度均比聚乙烯高。聚氯乙烯在120150 oC时可塑化，但由于热稳定性差，加工过程中必须加入热稳定剂。绪论应 用 聚氯乙烯用于制造包装容器。曾因氯乙烯致癌问题出现过产量下降的情况。原西德卫生局食品法规定，用于食品包装的聚氯乙烯中氯乙烯含量不得高于1 ppm，用这种规格聚氯乙烯生产的容器包装食品，在食品中几乎测不出氯乙烯单体，
27、因而聚氯乙烯包装容器近年来又有发展。绪论 聚氯乙烯可采用挤或注、拉、吹等工艺生产瓶子，用于盛装含二氧化碳的饮料和化妆品等；还用于制成透明、有光泽的薄膜，及软片、收缩管材、收缩薄膜、发泡材料、塑料绳、打包带、粘胶带的基材和钙塑料制品袋。绪论 聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯（缩写PS）是苯乙烯为单体的高聚物，其分子结构式为：绪论 PS为硬脆性塑料，抗冲击强度低，但拉伸强度和弯曲强度等其他力学性能都较好；电绝缘性优良，一般不受温度影响；耐老化性、化学稳定性良好，能耐一般的酸、碱盐类介质腐蚀。透光率仅次于有机玻璃。缺点是抗冲击性差，易脆裂，耐热性不高，耐油性有限。绪论 应 用 聚苯乙烯易于加工成型，制品无毒
28、、透明、有光泽、耐酸碱、防潮性好，适于加工成各种容器、盖子、软片等。聚苯乙烯泡沫是优良的防震、隔热保温材料。绪论 ABS ABS树脂为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物。其分子结构式表示为：绪论 ABS树脂由三种成分组成，因此具有三种成分的综合性能，为坚韧质硬的刚性材料。丙烯腈使树脂具有耐化学腐蚀性和一定的表面硬度；丁二烯赋予树脂以良好弹性和冲击强度，而苯乙烯则使树脂具有刚性和加工性能。所以，可用改变三种成分配比的方法来控制ABS树脂的性质。绪论 应 用 ABS可采用挤出、注射及冷加工的方法进行成形加工。ABS应用范围甚广，可用于制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、电机外壳、仪表壳、冰箱衬里、汽
29、车零部件、电气零件、纺织器材、容器、家具等。也可用作PVC等高聚物的增韧改性剂。绪论 热塑性工程塑料热塑性工程塑料 聚酰胺（PA）PA的商品名叫尼龙，尼龙是工程塑料中发展最早的品种，目前在产量上居工程塑料之首。常用的尼龙品种为尼龙6和尼龙66，除此之外还有尼龙11、12、610、612、1010、46等。绪论尼龙6的分子结构式为：尼龙66的分子结构式为：绪论 尼龙是结晶性高聚物，因而具有良好的力学性能。与金属材料相比，虽然刚性逊于金属，但比抗拉强度高于金属，比抗压强度与金属相近，因此可作代替金属的材料。尼龙的最大特点是韧性、耐磨性，自润滑性良好，其无油润滑的摩擦系数为0.10.3，但尼龙的抗蠕
30、变性能较差。尼龙的热变形温度为66110 oC，长期使用温度可达80 oC，短时间内可达100 oC；热膨胀系数大。绪论 尼龙可用多种方法成形，如注射、挤出、模压、吹塑、浇铸、硫化床浸渍涂覆、烧结及冷加工等。其中以注射成形为主，约占2/3，成形温度190290 oC。尼龙成形加工前必须进行干燥处理，使含水量不超过0.1。尼龙广泛地用于制造各种机械、电气部件，尤其是耐磨、耐腐蚀的零件，如轴承、齿轮、辊轴、滚子、滑轮、涡轮、风扇叶片、高压密封扣卷、垫片、储油容器、绳索、砂轮胶粘剂等。绪论 聚碳酸酯（PC）一般指双酚A型聚碳酸酯，其分子结构式为：绪论 PC的冲击韧性和延展性突出，在热塑性塑料中是最好
31、的；弹性模量高，不受温度的影响；抗蠕变性能好，尺寸稳定性高；PC的透光率为7590，接近有机玻璃；无毒，着色性能好，可染成各种颜色；电绝缘性能良好，但低于PE、PS和聚四氟乙烯；PC的吸湿性较大，线膨胀系数为67103。但其缺点是制品容易产生应力开裂，耐溶剂、耐碱性能差，高温易水解，摩擦系数大，无自润滑性，耐磨性和耐疲劳性都较低。绪论 应 用 PC成形加工前必须保证原料干燥，含湿量要低于0.02。成形加工方法主要选用注射、挤出、吹塑、压延，亦可粘合、焊接和冷加工等。PC在电气、机械、光学、医药等工业部门都有广泛应用，多用于制造机器的零部件，105 oC的A级绝缘材料，工具箱，安全帽，容器，泵叶
32、轮，齿轮，医疗器械等。由于透明性好，目前PC已取代聚酯成为用量最大的光盘基体材料。绪论 氟塑料 氟塑料是各种含氟塑料的总称，其中最重要的是聚四氟乙烯，它用途最广泛，产量占氟塑料的90左右。聚四氟乙烯的分子结构式为：绪论 聚四氟乙烯最突出的特点是耐化学腐蚀性极强，除金属钠、氟元素及其化合物对它有侵蚀作用外，其它诸如强酸、强碱、油脂、有机溶剂等对它均无作用，能耐王水及沸腾的氢氟酸，故有“塑料王”之称。绪论 应 用 聚四氟乙烯广泛用于化工机械和容器的防腐，特别是作防腐衬里和涂层。还广泛用于耐磨密封、电绝缘等方面。由于它与其它物质具有不粘性，所以在塑料加工及食品工业上广泛用作脱膜剂。绪论 热固性塑料热
33、固性塑料酚醛树脂（PF）苯酚和甲醛的缩聚产物统称为酚醛树脂（PF），PF树脂按原料单体配比和催化剂不同分为两种类型，热塑性酚醛树脂和热固性甲阶酚醛树脂，热塑性酚醛树脂单纯受热时不会失去塑性流动性，而必须加入专门的固化剂才能固化。热固性树脂单用加热即可逐渐交联固化而失去流动性，此为不可逆变化过程，再受热时也不会恢复。绪论 应 用 以酚醛树脂为基础的塑料制品种类很多，性能优良，用途极广，如玻璃纤维增强的层压玻璃钢制品强度大，耐热耐腐蚀性能优良；PF树脂用于纤维复合增强材料，如层压片、胶合板、纤维板和装饰板等。PF树脂是防腐蚀和装饰材料；木粉填充的PF塑料，俗称电木或胶木，大量用于制造普通电器开关、
34、仪表外壳和旋钮等电器制品，电绝缘性和成形性好，成本低。绪论 通用橡胶通用橡胶 天然橡胶（NR）天然橡胶的主要成分是橡胶烃，它是由异戊二烯链节组成的天然高分子化合物，其结构式为：绪论 天然橡胶是综合性能最好的橡胶。具有良好的弹性；具有较高的机械强度，有自补强作用；具有很好的耐屈挠疲劳性能，滞后损失小，多次变形时生热低。此外还具有良好的耐寒性、优良的气密性、防水性、电绝缘性和绝热性能。天然橡胶的缺点是耐油性差，耐臭氧老化性和耐热氧老化性差。绪论 天然橡胶是用途最广泛的一种通用橡胶。大量用于制造各类轮胎，各种工业橡胶制品，如胶管、胶带和工业用橡胶杂品等。此外，天然橡胶还广泛用于日常生活用品，如胶鞋、
35、雨衣等，以及医疗卫生制品。绪论应 用 丁苯橡胶（SBR）丁苯橡胶是最早工业化的合成橡胶，是目前合成橡胶中产量最大、应用最广，而且品种较多的通用橡胶。其分子结构式为：绪论 主要品种有丁苯-10、丁苯-30、丁苯-50，其中数字表示苯乙烯在单体总量中的质量百分比。数值越大，苯乙烯含量越大，橡胶的硬度和耐磨性越高，而弹性、耐寒性越差。例如丁苯-10橡胶能耐低温，用于耐寒橡胶制品；丁苯-50橡胶多用来生产硬质橡胶工业制品、轻质海绵制品、登山鞋等。绪论 丁苯橡胶的耐磨性、耐热性、耐油性和耐老化性均比天然橡胶好，但弹性、耐寒性、耐撕裂性和粘结性能均较天然橡胶差。丁苯橡胶成本低廉，其性能不足之处可以通过与天
36、然橡胶并用或调整配方得到改善。因此至今仍是用量最大的通用合成橡胶。可以部分或全部代替天然橡胶，用于制造各种轮胎及其它工业橡胶制品，如胶带、胶管、胶鞋等。绪论 顺丁橡胶（BR）顺丁橡胶是顺式聚丁二烯橡胶的简称，分子结构式如下：绪论 顺丁橡胶的弹性、耐寒性及耐疲劳性均优于天然橡胶。又由于顺丁橡胶结构规整，有一定的结晶度，所以其橡胶表面有足够的硬度，具有较好的耐磨性，是制造轮胎的优良材料。它主要的缺点是加工性能差、抗撕裂性差。主要用于制造轮胎，也可制作胶带、弹簧、减震器、耐热胶管、电绝缘制品、鞋底等。绪论 氯丁橡胶(CR)氯丁橡胶是由氯丁二烯缩聚而成的高分子弹性体，其分子结构式为：绪论 氯丁橡胶与天
37、然橡胶的差别是氯原子取代了甲基，由于C-Cl键具有较大极性，使氯丁橡胶成为极性分子而具有一系列优异的性能。氯丁橡胶的力学性能与天然橡胶相似，而耐油性、耐溶剂性、耐老化性能均优于天然橡胶，耐油性仅次于丁腈橡胶而优于其它通用橡胶。氯丁橡胶还具有良好的粘结性、耐水性和气密性，其耐水性是合成橡胶中最好的，气密性比天然橡胶大56倍。氯丁橡胶具有优异的耐燃性，是通用橡胶中耐燃性最好的。氯丁橡胶主要用于耐热运输带、耐油、耐化学腐蚀胶管和容器衬里、胶辊、密封胶条以及电线、电缆的包皮等。绪论 特种橡胶特种橡胶 丁腈橡胶（NBR）丁腈橡胶是以丁二烯和丙烯腈为单体共聚而制得的高分子弹性体，是以耐油性而著称的特种合成
38、橡胶。其分子结构式为：绪论 丁腈橡胶的耐热性、耐老化性、耐磨性、耐腐蚀及气密性均优于天然橡胶。但是丁腈橡胶的耐臭氧性能，电绝缘性能和耐寒性比较差。丁腈橡胶主要用于各种耐油橡胶制品。其中丙烯腈含量高的丁腈橡胶适用于直接与油类接触的橡胶制品，如密封垫圈、输油管、化工容器衬里等。丙烯腈含量低的适用于低温耐油制品及耐油减震制品。绪论 硅橡胶 硅橡胶分子主链上没有一个碳原子，只有硅氧两种原子，其分子结构式为：绪论 硅橡胶具有优异的耐气候性、耐臭氧性以及独特的耐高温与耐低温性能，有相当宽的使用温度范围，一般为-100300 oC，并且无味、无毒。分子结构规整对称赋予其优良的电绝缘性。其缺点是强度和耐磨性较
39、差，耐酸碱性，加工性能较差，拉伸强度低，必须补强。硅橡胶主要用于制造耐高温、低温橡胶制品，如各种垫圈、密封件、高温电线、电缆绝缘层、食品工业耐高温制品及人造心脏、人造血管等人造器官和医疗卫生材料。绪论 氟橡胶 氟橡胶是含氟单体聚合而成的高分子弹性体。以碳原子为主链，部分H原子被F原子所取代，其分子结构式可简单表示为：绪论 C-F键的键能很高，因此氟橡胶具有很高的耐热性和耐腐蚀性。其耐热性可与硅橡胶媲美，对日光、臭氧及气候的作用十分稳定；在各种有机溶剂及腐蚀性介质（包括酸、碱、强氧化剂等）中的耐腐蚀能力居各类橡胶之首。因此是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技术部门及其它工业部门不可缺少的材料。用作各种耐高温、耐特种介质腐蚀的制品。其主要缺点是弹性和加工性能较差。绪论 经过近一个世纪的发展，高分子科学已经从最初的基础研究稳步地走向了高技术的应用。在21世纪这个具有挑战性的历史时期，中国的高分子科学研究已经从最初的模仿、跟踪，逐步发展成为具有自主创新的阶段。当然我们也必须看到我国的高分子科学研究水平与国外发达国家的差距。因此，进一步促进我国的高分子科学学科发展已经成为我国高分子科学工作者的首要任务。我们坚信，在国家自然科学基金委员会、科技部、教育部等相关职能部门的领导下，在我国高分子科学工作者的不懈努力下，我国的高分子科学发展必将走向世界的前列！展展 望望绪论谢 谢!绪论
