1、第第8章章 高分子材料制备和加工工艺高分子材料制备和加工工艺8.1 高分子材料简介高分子材料简介8.2 聚合物的制备聚合物的制备8.3 高分子材料成型与加工高分子材料成型与加工 重庆理工大学 材料科学与工程学院来来 源源天然高分子材料天然高分子材料：自然界天然存在的高分子。纤维自然界天然存在的高分子。纤维素、淀粉、蛋白质、木、竹、蚕丝、羊毛、油脂、素、淀粉、蛋白质、木、竹、蚕丝、羊毛、油脂、天然橡胶等。天然橡胶等。半天然高分子材料半天然高分子材料：经化学改性后的天然高分子。经化学改性后的天然高分子。天然橡胶的硫化天然橡胶的硫化,硝化纤维的合成等。硝化纤维的合成等。合成高分子材料合成高分子材料：
2、由单体聚合人工合成的高分子。由单体聚合人工合成的高分子。塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂和涂料等。塑料、合成橡胶、合成纤维、胶粘剂和涂料等。高分子材料是以高分子材料是以高聚物（高分子化合物）高聚物（高分子化合物）为主加为主加入多种添加剂形成的材料。入多种添加剂形成的材料。8.1 高分子材料简介高分子材料简介 录像录像 8.1.1 高分子材料的基本概念高分子材料的基本概念1 1、高分子化合物、高分子化合物：也叫聚合物，是由许多个也叫聚合物，是由许多个聚合物分子聚合物分子（高分（高分子化合物分子）组成的物质。其子化合物分子）组成的物质。其相对分子量很大相对分子量很大，分子量大多，分子量大多在在10
3、104 410106 6之间，其结构是由多个之间，其结构是由多个重复单元所组成。重复单元所组成。常用的聚合物的分子量（万）常用的聚合物的分子量（万）8.1 高分子材料简介高分子材料简介塑料塑料 分子量分子量 纤维纤维 分子量分子量 橡胶橡胶 分子量分子量聚乙烯聚乙烯 6 630 30 涤纶涤纶 1.81.82.3 2.3 天然橡胶天然橡胶 20204040聚氯乙烯聚氯乙烯 5 515 15 尼龙尼龙-66 1.2-66 1.21.8 1.8 丁苯橡胶丁苯橡胶 15152020聚苯乙烯聚苯乙烯 101030 30 维呢纶维呢纶 6 67.5 7.5 顺丁烯胶顺丁烯胶 25253030基本概念基本
4、概念单体：单体：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。是由单体合成的，单体是高分子化合物的合成原料。CH2=CHCl链节：链节：高分子化合物是由成千上万个结构相同的基本单元通过共价高分子化合物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元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元称作链节称作链节 CH2CHCl聚合度：聚合度：单个聚合物单个聚合物分子所含单体单元的数目。分子所含单体单元的数目。n2、高分子化合
5、物的合成、高分子化合物的合成 高分子化合物的合成就是将单体通过聚合反应聚合起来形高分子化合物的合成就是将单体通过聚合反应聚合起来形成化合物的过程。因此，高分子化合物也称为聚合物或高聚物。成化合物的过程。因此，高分子化合物也称为聚合物或高聚物。8.1 高分子材料简介高分子材料简介基本概念基本概念H2CCHClCH2-CH CH2-CH CH2-CHClClCl聚合聚合n材料名称材料名称 原料（单体）原料（单体）重复结构单元（链节）重复结构单元（链节）聚乙烯聚乙烯 乙烯乙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 苯乙烯苯乙烯 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 四氟乙烯四氟乙烯 顺丁橡胶顺丁橡胶 丁二烯丁二烯 腈纶腈纶（聚丙烯腈）
6、（聚丙烯腈）丙烯腈丙烯腈 涤纶涤纶（聚对苯二甲（聚对苯二甲酸乙二醇酯）酸乙二醇酯）对苯二甲酸对苯二甲酸 乙二醇乙二醇 一些高分子化合物的单体和链节一些高分子化合物的单体和链节8.1 高分子材料简介高分子材料简介基本概念基本概念3、高分子化合物的化学组成、高分子化合物的化学组成：高分子化合物的相对分子量虽然高分子化合物的相对分子量虽然很大，但其化学组成一般比较简单，通常由很大，但其化学组成一般比较简单，通常由C C、H H、O O、S S、N N、ClCl、SiSi等元素构成。等元素构成。n 高分子材料不是由单一分子量的化合物所组成。高分子材料不是由单一分子量的化合物所组成。即使是一种即使是一种
7、“纯粹纯粹”的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚的高分子，也是由化学组成相同、分子量不等、结构不同的同系聚合物的混合物所组成。合物的混合物所组成。n 这种高分子材料的分子量不均一这种高分子材料的分子量不均一(即分子量大小不一、参差不齐）的即分子量大小不一、参差不齐）的特性，就称为特性，就称为分子量的多分散性分子量的多分散性。塑塑 料料纤纤 维维橡橡 胶胶涂涂 料料胶粘剂胶粘剂功能高分子功能高分子以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。成的塑性材料或刚性材料。具有可逆形变的高弹性材料
8、。具有可逆形变的高弹性材料。纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。倍。涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料按性质和用途分：按性质和用途分：8.1 高分子材料简介高分子材料简介高分子材料类别高分子材料类别二、高分子材料的类别二、高分子材料的类别 塑料是以高聚物为主要成分，适当加入添
9、加剂，可在一定塑料是以高聚物为主要成分，适当加入添加剂，可在一定的温度和压力下成形加工的一类高分子材料的温度和压力下成形加工的一类高分子材料。（一）塑料的组成（一）塑料的组成1、高聚物、高聚物 塑料的主要组分。约占塑料的塑料的主要组分。约占塑料的40%40%100%100%，决定了塑料的类型（热塑，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的名称来命名。如聚氯乙性或热固性）和基本性能，因此塑料的名称也多用其原料的名称来命名。如聚氯乙烯塑料、酚醛塑料等。烯塑料、酚醛塑料等。2、添加剂、添加剂 为改善塑料工艺性或提高塑料使用性能而添加的。为改善塑料工艺性或提高塑料使用
10、性能而添加的。填料填料 改善塑料的性能或降低成本等。改善塑料的性能或降低成本等。增塑剂增塑剂 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。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 提高塑料在加工和使用中对热、光、氧的稳定性。提高塑料在加工和使用中对热、光、氧的稳定性。润滑剂润滑剂 提高塑料在加工成形中的流动性和脱模性。提高塑料在加工成形中的流动性和脱模性。固化剂固化剂 又称为交联剂、硬化剂。通过交联使树脂由线性结构转变为不溶不熔又称为交联剂、硬化剂。通过交联使树脂由线性结构转变为不溶不熔 的体型结构。的体型结构。着色剂着色剂 赋予塑料制品的各种色泽。赋予
11、塑料制品的各种色泽。除上述添加剂外，还有发泡剂、稀释剂等，并非各种塑料都要加入上述添加剂，除上述添加剂外，还有发泡剂、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。而是根据塑料品种和使用要求加入所需的添加剂。8.1 高分子材料简介高分子材料简介塑料塑料（二）塑料的分类（二）塑料的分类1 1、按塑料受热时的行为分、按塑料受热时的行为分1 1）热塑性塑料）热塑性塑料特点：特点：分子结构为线型或支链型。受分子结构为线型或支链型。受热时软化或熔融，冷却时又会变热时软化或熔融，冷却时又会变硬，再加热时又会变软，因此可硬，再加热时又会变软，因此可以反复加工。以反复加
12、工。优点：优点：加工成形简便，具有较高的力加工成形简便，具有较高的力学性能，学性能，废品回收后可再利用。废品回收后可再利用。缺点：缺点：耐热性和刚性较差。耐热性和刚性较差。常见的热塑性塑料：常见的热塑性塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺聚酰胺(尼龙尼龙)、聚碳酸酯、聚甲、聚碳酸酯、聚甲醛、氟塑料、聚砜、聚芳酯、纤醛、氟塑料、聚砜、聚芳酯、纤维素塑料等。维素塑料等。2 2）热固性塑料）热固性塑料特点：特点：是开始受热时软化或熔融，可塑是开始受热时软化或熔融，可塑制成形；经过制成形；经过 一定时间的加热或一定时间的加热或加入固化剂后，分子结
13、构由线型加入固化剂后，分子结构由线型变为体型，固化成形。固化后的变为体型，固化成形。固化后的塑料质地坚硬、性质稳定，不溶塑料质地坚硬、性质稳定，不溶不熔。因而热固性塑料只可一次不熔。因而热固性塑料只可一次成形，废品不可回收利用。成形，废品不可回收利用。优点：优点：耐热性好，抗压性好，耐热性好，抗压性好，缺点：缺点：性能较脆，韧性差，常常需加入性能较脆，韧性差，常常需加入填料增强。填料增强。热固性塑料主要有：热固性塑料主要有：酚醛树脂、环氧树酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯等。脂、氨基树脂、不饱和聚酯等。8.1 高分子材料简介高分子材料简介塑料塑料8.1 高分子材料简介高分子材料简介塑料
14、塑料2、按塑料的功能和用途分、按塑料的功能和用途分 1）通用塑料）通用塑料：产量大、用途广、价格低。其产量占塑料总产量的产量大、用途广、价格低。其产量占塑料总产量的75以上，构以上，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。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。主要品种：主要品种：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料(电木电木)和氨基塑料和氨基塑料(电电玉玉)等六大品种。等六大品种。2）工程塑料）工程塑料：能在较宽温度范围和较长使用时间内，保持优良性能，并能承受机能在较宽温度范围和较长使用时间
15、内，保持优良性能，并能承受机械应力械应力作为结构材料使用作为结构材料使用的一类塑料。的一类塑料。优点：优点：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。途。通用工程塑料：通用工程塑料：长期使用温度在长期使用温度在100150的塑料，如五大工程塑料聚酰胺（尼的塑料，如五大工程塑料聚酰胺（尼龙）、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚酯等；龙）、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性
16、聚酯等；特种工程塑料：特种工程塑料：长期使用温度在长期使用温度在150以上的。主要有聚苯硫醚、聚酰亚胺类、聚以上的。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。醚类、聚醚酮类、聚芳酯、氟塑料等。3）特种塑料）特种塑料：指具有特殊性能和特殊用途的塑料。产量少、价格较高。指具有特殊性能和特殊用途的塑料。产量少、价格较高。如：导电塑料、导磁塑料、导热塑料、感光性塑料、医用高分子等。如：导电塑料、导磁塑料、导热塑料、感光性塑料、医用高分子等。（一）（一）橡胶制品的组成橡胶制品的组成 橡胶材料都是多组分体系，主要原材料有：橡胶材料都是多组分体系，主要原材料有：生胶和再生胶生胶和再生胶
17、 生胶包括未加配合剂的天然橡胶和合成橡胶。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，具有一定可塑性，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。低成本。配合剂配合剂 橡胶中常用的配合剂包括硫化剂（如硫磺）、硫化促进剂、橡胶中常用的配合剂包括硫化剂（如硫磺）、硫化促进剂、防老剂、补强剂（如炭黑、白炭黑），以及软化剂、着色剂、溶剂、发防老剂、补强剂（如炭黑、白炭黑），以及软化剂、着色剂、溶剂
18、、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 纤维和金属材料纤维和金属材料 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。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。橡胶：具有高弹性，也称为弹性体。是一类在宽阔温度范橡胶：具有高弹性，也称为弹性体。是一类在宽阔温度范围内表现良好高弹性行为的高分子材料的总称。围内表现良好高弹性行为的高分子材料的总称。8.1 高分子材料简介高分子材料简介橡胶橡胶（二）橡
19、胶制品的分类（二）橡胶制品的分类8.1 高分子材料简介高分子材料简介橡胶橡胶来来源源天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶从自然界含胶植物中提取的一种高弹性物质。从自然界含胶植物中提取的一种高弹性物质。主要化学成分是聚戊二烯。主要化学成分是聚戊二烯。热塑弹体热塑弹体硫化橡胶硫化橡胶（热固性）（热固性）由线性高分子组成，加热能流动，可反由线性高分子组成，加热能流动，可反复加工成形。如聚氨酯热塑弹体、复加工成形。如聚氨酯热塑弹体、SBS热塑弹体。热塑弹体。具有交联结构，加热不再呈流动态。具有交联结构，加热不再呈流动态。热热行行为为通用通用合成橡胶合成橡胶特种特种合成橡胶合成橡胶性能与天然橡胶相同或相近、
20、广泛用于性能与天然橡胶相同或相近、广泛用于制造轮胎、软管、密封件、传送带及其制造轮胎、软管、密封件、传送带及其它大量橡胶制品，如丁苯橡胶、顺丁橡它大量橡胶制品，如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。胶、氯丁橡胶、丁基橡胶等。具有耐寒、耐热、耐油、耐臭氧等特殊具有耐寒、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性能，用于制造特定条件下使用的橡胶制品，如实心车胎、轧辊、汽车缓冲器、制品，如实心车胎、轧辊、汽车缓冲器、密封材料等。如丁腈橡胶、硅橡胶、氟密封材料等。如丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶等。橡胶、聚氨酯橡胶等。性性能能和和用用途途8.1 高分子材料简介高分子材料简
21、介橡胶橡胶（三）橡胶材料的特点（三）橡胶材料的特点 橡胶具有独特的高弹性，还具有良好的疲劳强度、电绝缘性、耐化学橡胶具有独特的高弹性，还具有良好的疲劳强度、电绝缘性、耐化学腐蚀性以及耐磨性等。腐蚀性以及耐磨性等。弹性模量小，一般在弹性模量小，一般在10102100102Pa，伸长变形可达，伸长变形可达1001000。具有粘弹性，在外力作用下产生的形变等行为具有时间、温度依赖性，具有粘弹性，在外力作用下产生的形变等行为具有时间、温度依赖性，表现有明显的应力松弛和蠕变现象。表现有明显的应力松弛和蠕变现象。必须加入配合剂才能使用。必须加入配合剂才能使用。(四四)常见橡胶常见橡胶 具有较高的弹性、较好
22、的力学性能、良好的电绝缘性及具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等。耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等。由丁二烯和苯乙烯共聚而成的其耐磨性、耐热性、耐油、由丁二烯和苯乙烯共聚而成的其耐磨性、耐热性、耐油、抗老化性均比天然橡胶好。缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、抗老化性均比天然橡胶好。缺点是生胶强度低、粘接性差、成型困难、硫化速度慢。硫化速度慢。由丁二烯聚合而成。其弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优由丁二烯聚合而成。其弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料。缺点是强度较低，加工性能差、抗撕于天然橡胶，是制造轮胎的优
23、良材料。缺点是强度较低，加工性能差、抗撕性差。性差。由乙烯和丙稀的共聚物。由于主链不含双链，分子链十分柔软。由乙烯和丙稀的共聚物。由于主链不含双链，分子链十分柔软。它具有优异的耐老化和耐高、低温特性。用于制作一般橡胶制品及内外轮胎等。它具有优异的耐老化和耐高、低温特性。用于制作一般橡胶制品及内外轮胎等。8.1 高分子材料简介高分子材料简介橡胶橡胶 由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、由丁二烯与丙烯睛聚合而成。其耐油性好，耐热、耐燃烧、耐磨、耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差，其脆化温度为耐碱、耐有机溶剂。缺点是耐寒性差，其脆化温度为-10-20。由氯丁二烯聚合而成。具有天然
24、橡胶和一般通用橡胶所没有的优由氯丁二烯聚合而成。具有天然橡胶和一般通用橡胶所没有的优良性能。故有良性能。故有“万能橡胶万能橡胶”之称。缺点是耐寒性差，密度大，生胶稳定性之称。缺点是耐寒性差，密度大，生胶稳定性差。用于制造矿井的运输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等。差。用于制造矿井的运输管、胶管、电缆、高速带、垫圈等。以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性以碳原子为主链，含有氟原子的聚合物。其化学稳定性高、耐蚀性能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为能居各类橡胶之首，耐蚀性好，最高使用温度为300。主要用于国防和高。主要用于国防和高技术中的密封件。技术中的密封件。由二甲基硅
25、氧烷与其它有机硅单体共聚而成。具有高耐热性和耐寒由二甲基硅氧烷与其它有机硅单体共聚而成。具有高耐热性和耐寒性，抗老化能力强、绝缘性好。缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差，价格性，抗老化能力强、绝缘性好。缺点是强度低、耐磨性、耐酸性差，价格较贵。较贵。苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。分子链的两端是柔性较小苯乙烯和丁二烯的三嵌段共聚物。分子链的两端是柔性较小的聚苯乙烯段，中间是柔性很好的聚丁二烯。兼有硫化橡胶和热塑性橡胶的聚苯乙烯段，中间是柔性很好的聚丁二烯。兼有硫化橡胶和热塑性橡胶的优点。强度高，弹性好，可反复回收利用。的优点。强度高，弹性好，可反复回收利用。8.1 高分子材料简介高分子材料简介橡胶橡
26、胶8.1 高分子材料简介高分子材料简介纤维纤维p 类型：类型：纤维可分为两大类：纤维可分为两大类：1、天然纤维天然纤维：天然纤维是由纤维状的天然物质直接分离、精制而成，包：天然纤维是由纤维状的天然物质直接分离、精制而成，包括植物纤维括植物纤维(例如棉、麻等例如棉、麻等)、动物纤维、动物纤维(例如羊毛、蚕丝等例如羊毛、蚕丝等)和矿物纤维和矿物纤维(例例如石棉等如石棉等)。2、化学纤维化学纤维：化学纤维是用天然或人工合成的聚合物为原料制成的纤维。：化学纤维是用天然或人工合成的聚合物为原料制成的纤维。根据原料的不同可分为根据原料的不同可分为 1）人造纤维人造纤维 用天然聚合物为原料，经化学和机械加工
27、制得的纤维。用天然聚合物为原料，经化学和机械加工制得的纤维。2）合成纤维合成纤维 用合成聚合物为原料制得的化学纤维。如：聚酯纤维、用合成聚合物为原料制得的化学纤维。如：聚酯纤维、锦纶、聚丙烯脂、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，它们主要用于纺织品和编锦纶、聚丙烯脂、聚酰胺纤维和聚丙烯腈纤维，它们主要用于纺织品和编织物等。织物等。3）无机纤维无机纤维 如玻璃纤维，也称如玻璃纤维，也称“矿物纤维矿物纤维”，主要成分为无机物等。，主要成分为无机物等。其中无机纤维根据原料来源不同又分为天然无机纤维和人造无机纤维。其中无机纤维根据原料来源不同又分为天然无机纤维和人造无机纤维。p 特点：纤维具有韧性高和强度高的特
28、点。特点：纤维具有韧性高和强度高的特点。纤维：柔韧、纤细且均匀的线状、丝状物，具有相当的长纤维：柔韧、纤细且均匀的线状、丝状物，具有相当的长度、强度的高聚物。度、强度的高聚物。1 1）涤纶）涤纶 即聚酯纤维，又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐蚀，易洗快干即聚酯纤维，又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维。等优点，是很好的衣料纤维。2 2）尼龙）尼龙 即聚酰胺，又称锦纶，其强度大、耐磨性好、弹性较好，主要缺点即聚酰胺，又称锦纶，其强度大、耐磨性好、弹性较好，主要缺点是耐光性差。是耐光性差。3 3）腈纶）腈纶 即聚丙烯腈，有人造羊毛之称。即聚丙烯腈，有人造羊毛之称。
29、4 4）维纶）维纶 性能与棉花相似，且强度高，缺点是弹性差，织物易皱。性能与棉花相似，且强度高，缺点是弹性差，织物易皱。5 5）丙纶）丙纶 即聚丙烯，以轻、牢、耐磨著称，缺点是可染性较差，且晒易老化。即聚丙烯，以轻、牢、耐磨著称，缺点是可染性较差，且晒易老化。6 6）氯纶）氯纶 难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但染色性差，热收缩大，限制难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但染色性差，热收缩大，限制了它的应用。了它的应用。8.1 高分子材料简介高分子材料简介纤维纤维8.1 高分子材料简介高分子材料简介胶粘剂胶粘剂1、胶粘剂的组成：、胶粘剂的组成：主体材料主体材料是在胶粘剂中起粘合作用并赋予胶层一定的
30、机械强度的物质，是在胶粘剂中起粘合作用并赋予胶层一定的机械强度的物质，如各种树脂、橡胶等合成材料以及淀粉、蛋白质、磷酸盐、硅酸盐等天如各种树脂、橡胶等合成材料以及淀粉、蛋白质、磷酸盐、硅酸盐等天然物质；然物质；辅助构料辅助构料是在胶粘剂中用以改善主体材料性能，或为便于施工而加入的是在胶粘剂中用以改善主体材料性能，或为便于施工而加入的物质。常用的有固化剂、增塑剂、填料和溶剂等。物质。常用的有固化剂、增塑剂、填料和溶剂等。能把各种材料粘合在一起的物质称为胶粘剂，又称粘合剂。能把各种材料粘合在一起的物质称为胶粘剂，又称粘合剂。3、应用：、应用：胶粘剂在产品设备的连接、密封、修复等方面有突出的功能，胶
31、粘剂在产品设备的连接、密封、修复等方面有突出的功能，如在结构粘合、耐高温和耐超低温密封、瞬间粘合、水下粘合、推动新材如在结构粘合、耐高温和耐超低温密封、瞬间粘合、水下粘合、推动新材料的开发等方面具有特殊的功效。料的开发等方面具有特殊的功效。2、胶粘剂具备的条件：、胶粘剂具备的条件：流体浸滑、凝固、联结。流体浸滑、凝固、联结。被粘物被粘物 常用胶粘剂类型常用胶粘剂类型 被粘物被粘物 常用胶粘剂类型常用胶粘剂类型 金属木材金属木材 环氧胶、氯丁胶、环氧胶、氯丁胶、聚醋酸乙烯酯胶聚醋酸乙烯酯胶 金属玻璃金属玻璃 环氧胶、丙烯酸酯胶环氧胶、丙烯酸酯胶 金属织物金属织物 氯丁胶氯丁胶 金属混凝土金属混凝
32、土 环氧胶、聚酯胶、氯丁环氧胶、聚酯胶、氯丁胶胶 金属纸张金属纸张 聚醋酸乙烯酯胶聚醋酸乙烯酯胶 金属橡胶金属橡胶 氯丁胶、氰基丙烯酸酯氯丁胶、氰基丙烯酸酯胶胶 金属皮革金属皮革 氯丁胶、聚氨酯胶氯丁胶、聚氨酯胶 金属聚氯乙烯金属聚氯乙烯 聚氨酯胶、丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、丙烯酸酯胶、氯丁胶氯丁胶 8.1 高分子材料简介高分子材料简介涂料涂料 涂料是应用于物体表面能结成坚韧保护膜的物质的总称。涂料是应用于物体表面能结成坚韧保护膜的物质的总称。是保护和装饰物体表面的涂装材料，它能提高被涂物的使用是保护和装饰物体表面的涂装材料，它能提高被涂物的使用寿命和使用效能。寿命和使用效能。p作用：作用：(1)
33、防护作用。(2)装饰作用。(3)标志作用。(4)特种涂料的特殊作用。p 涂料的主要成分有涂料的主要成分有：树脂基料、颜料、溶剂，以及其他助剂如：增稠剂、催干剂、抗结皮剂、表面活性剂、杀菌剂、防霉剂等。其中树脂基料为成膜物。p 依据成膜物分类，涂料可分为依据成膜物分类，涂料可分为：(1)油性涂料；(2)天然树脂涂料；(3)沥青涂料；(4)醇酸树脂涂料；(5)酚醛树脂涂料：(6)氨基树脂涂料；(7)硝基涂料；(8)纤维素涂料；(9)过氯乙烯涂料；(10)乙烯树脂涂料；(11)丙烯酸树脂涂料；(12)聚酯树脂涂料；(13)环氧树脂涂料；(14)氨基甲酸酯涂料；(15)元素有机涂料；(16)橡胶涂料；
34、(17)其他涂料。聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有两方面的含义：（两方面的含义：（1 1）单个高分子链的结构；（）单个高分子链的结构；（2 2）许多高分子）许多高分子链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次：链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次：一级结构一级结构近程结构近程结构结构单元的化学组成、连接顺序、结构单元的化学组成、连接顺序、立体构型，以及支化、交联等立体构型，以及支化、交联等二级结构二级结构远程结构远程结构高分子链的形态（构象）以及高分子链的形态（构象）以及高分子的大小（分子量）高分子的大小
35、（分子量）链结构链结构聚集态结构聚集态结构三级结构三级结构晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。晶态、非晶态、取向态、液晶态及织态等。聚合物的结构聚合物的结构三、聚合物的结构三、聚合物的结构8.1 高分子材料简介高分子材料简介聚合物的结构聚合物的结构线形高分子线形高分子环状高分子环状高分子支化高分子支化高分子梳形高分子梳形高分子梯形高分子梯形高分子网状高分子网状高分子星形高分子星形高分子体型高分子体型高分子1、近程结构近程结构 又称为高聚物的一次结构，包括大分子链结构单元的化学组成、连又称为高聚物的一次结构，包括大分子链结构单元的化学组成、连接方式、空间构型、序列结构以及几何形状。接方式、空间
36、构型、序列结构以及几何形状。8.1 高分子材料简介高分子材料简介聚合物的结构聚合物的结构2、远程结构远程结构(二级结构二级结构)高分子链的运动是以链段为单元的，是蠕动。高分子链的运动是以链段为单元的，是蠕动。高分子大小和高分子由高分子大小和高分子由于单键旋转使分子中原子（基团）在空间出现不同排列方式而呈现多种构象，于单键旋转使分子中原子（基团）在空间出现不同排列方式而呈现多种构象，包括分子量和大分子形态（构象）。包括分子量和大分子形态（构象）。高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，如取不同的构象，高分子链在分子内旋转作用下可采取各种可能的形态，如取不同的构象，如伸直链、无规线团、折叠
37、链、螺旋链等。如伸直链、无规线团、折叠链、螺旋链等。高分子链的构象高分子链的构象8.1 高分子材料简介高分子材料简介聚合物的结构聚合物的结构3、高分子的聚集态结构高分子的聚集态结构 高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构，它高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构，它是指聚合物内是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构分子链的排列与堆砌结构。聚合物的聚集态结构主要包括聚合物的聚集态结构主要包括晶态结构、非晶态结构、晶态结构、非晶态结构、液晶态结构液晶态结构和和取向态结构。取向态结构。8.1 高分子材料简介高分子材料简介聚合物的结构聚合物的结构1 1）聚合物的晶态结构模型聚合物的晶态结构模型
38、p 聚合物晶态结构模型有两种：聚合物晶态结构模型有两种：缨状胶束模型缨状胶束模型：认为结晶聚合物中认为结晶聚合物中晶区晶区与与非晶区非晶区互相穿插，同时存在。在晶区分子链相互平行排互相穿插，同时存在。在晶区分子链相互平行排列成规整的结构，而在非晶区分子链的堆砌完全列成规整的结构，而在非晶区分子链的堆砌完全无序。该模型也称无序。该模型也称两相结构模型。两相结构模型。折叠链模型：折叠链模型：聚合物晶体中，高分子链以折叠的聚合物晶体中，高分子链以折叠的形式堆砌起来的。形式堆砌起来的。伸展的分子倾向于相互聚集在一起形成链束，伸展的分子倾向于相互聚集在一起形成链束，分子链规整排列的有序链束构成聚合物结晶
39、的基分子链规整排列的有序链束构成聚合物结晶的基本单元。这些规整的有序链束表面能大自发地折本单元。这些规整的有序链束表面能大自发地折叠成带状结构，进一步堆砌成晶片。叠成带状结构，进一步堆砌成晶片。两相结构模型两相结构模型 折叠链模型折叠链模型p 特点：特点：聚合物中晶区与非晶区同时存在，同一聚合物中晶区与非晶区同时存在，同一条高分子链可以是一部分结晶，一部分不结晶；条高分子链可以是一部分结晶，一部分不结晶；并且同一高分子链可以穿透不同的晶区和非晶区。并且同一高分子链可以穿透不同的晶区和非晶区。8.1 高分子材料简介高分子材料简介聚合物的结构聚合物的结构2 2）聚合物的非晶态结构聚合物的非晶态结构
40、 非晶态结构是一个比晶态更为普遍存在的聚集形态，不仅有大量完非晶态结构是一个比晶态更为普遍存在的聚集形态，不仅有大量完全非晶态的聚合物，而且即使在晶态聚合物中也存在非晶区。全非晶态的聚合物，而且即使在晶态聚合物中也存在非晶区。非晶态结构包括玻璃态、橡胶态、粘流态（或熔融态）及结晶聚合非晶态结构包括玻璃态、橡胶态、粘流态（或熔融态）及结晶聚合物中的非晶区。物中的非晶区。3 3）聚合物的液晶态聚合物的液晶态 液晶态是晶态向液态转化的中间态，既具有晶态的有序性（导致各液晶态是晶态向液态转化的中间态，既具有晶态的有序性（导致各向异性），又具有液态的连续性和流动性。向异性），又具有液态的连续性和流动性。
41、8.1 高分子材料简介高分子材料简介聚合物的结构聚合物的结构8.2 聚合物的制备聚合物的制备高分子材料高分子材料原料原料聚合物聚合物合成合成单体单体农林副产品农林副产品天然气天然气煤化学煤化学石油化工石油化工合成纤维合成纤维塑料塑料成型加工成型加工聚合聚合粘合剂粘合剂涂料涂料合成橡胶合成橡胶高分子材料制品高分子材料制品加配合剂加配合剂一、单体制备一、单体制备 录像 有机高分子化合物的绝大多数是碳氢化合物，制备它们所使用的原料有机高分子化合物的绝大多数是碳氢化合物，制备它们所使用的原料，除了少数使用植物纤维素及天然橡胶外，主要是天然气和粗汽油，此外，除了少数使用植物纤维素及天然橡胶外，主要是天然
42、气和粗汽油，此外，空气中的氮和海水中的氯等。，空气中的氮和海水中的氯等。制备单体涉及到的有机化学反应有取代、消去、环化等等。制备单体涉及到的有机化学反应有取代、消去、环化等等。从反应过程考虑，要选择合适的温度、压力、反应物浓度、反应物的分从反应过程考虑，要选择合适的温度、压力、反应物浓度、反应物的分离及催化剂等。离及催化剂等。聚合反应容器：聚合反应容器：聚合塔、聚合釜、聚合管聚合塔、聚合釜、聚合管 高分子材料的生产，首先是制备单体，然后通过聚合反应高分子材料的生产，首先是制备单体，然后通过聚合反应实现分子量的增大。实现分子量的增大。8.2 聚合物的制备聚合物的制备单体制备单体制备二、聚合反应种
43、类二、聚合反应种类 根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变根据单体与其生成的聚合物之间在分子组成与结构上的变化把聚合反应分为化把聚合反应分为加聚反应加聚反应和和缩聚反应缩聚反应。（生成单一均聚物）。（生成单一均聚物）加聚加聚 录像录像 ：加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组加聚反应是指聚合产物的重复结构单元的组成与单体相同的聚合反应，其聚合产物称加聚物；成与单体相同的聚合反应，其聚合产物称加聚物；n O=C=N-R-N=C=O+n HO-R-OHCON RHNHCOO RO()n聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯特点：特点：加聚反应后的产物（加聚物），化学组成与原料
44、单体相同，但共价键结加聚反应后的产物（加聚物），化学组成与原料单体相同，但共价键结构不同（前者单键，后者双键）。构不同（前者单键，后者双键）。加聚物的相对分子质量是单体质量的整数倍。烯类聚合物或碳链聚合物加聚物的相对分子质量是单体质量的整数倍。烯类聚合物或碳链聚合物大多是烯类单体通过加聚反应合成的。大多是烯类单体通过加聚反应合成的。8.2 聚合物的制备聚合物的制备聚合反应种类聚合反应种类缩聚缩聚 录像录像 ：一种或多种单体相互混合而连接成聚合物，一种或多种单体相互混合而连接成聚合物，聚合产物的分子组成聚合产物的分子组成比单体分子少若干原子比单体分子少若干原子，即在聚合反应，即在聚合反应过程中伴
45、随有水、氨、醇、卤化氢等小分子副产物生成（缩过程中伴随有水、氨、醇、卤化氢等小分子副产物生成（缩去）去），其聚合产物称缩聚物。，其聚合产物称缩聚物。例：例：聚醚化反应聚醚化反应：二元醇与二元醇反应：二元醇与二元醇反应n HO-R-OH+n HO-R-OHH-(OR-OR)n-OH+(2n-1)H2O特点：特点：在生成聚合物分子的同时，伴随有小分子副产物的生成，在生成聚合物分子的同时，伴随有小分子副产物的生成，如如H2O,HCl,ROH等。等。（1）缩聚反应的主产物（缩聚物）结构单元要比单体少若干原子）缩聚反应的主产物（缩聚物）结构单元要比单体少若干原子（2）缩聚物的相对分子质量不是单体相对分子
46、质量的整数倍。）缩聚物的相对分子质量不是单体相对分子质量的整数倍。8.2 聚合物的制备聚合物的制备聚合反应种类聚合反应种类 相应的聚合物相应的聚合物含有两种或以上单体单元的结构单元含有两种或以上单体单元的结构单元。一般可分为四。一般可分为四种形式：无规共聚、交替共聚、嵌块共聚和接枝共聚。种形式：无规共聚、交替共聚、嵌块共聚和接枝共聚。事实上单一的均聚物很少，绝大多数绝大多数聚合物是事实上单一的均聚物很少，绝大多数绝大多数聚合物是两种或两种以上的单体共同参加的聚合反应，叫做共聚合反两种或两种以上的单体共同参加的聚合反应，叫做共聚合反应。得到的高聚物分子链中含有两种以上的单体链节，这种应。得到的高
47、聚物分子链中含有两种以上的单体链节，这种聚合物称为共聚物。聚合物称为共聚物。共聚共聚 录像录像 a.无规共聚物：-A-B-A-A-B-B-A 如氯乙烯醋酸乙烯等；b.交替共聚物：-A-B-A-B-A-B-A 如苯乙烯顺丁烯二酸酐；c.嵌段共聚物：-A-A-A-B-B-B-A-A-A 如乙烯丙稀；d.接枝共聚物：-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-A-如天然橡胶乙烯|B-B-B-B-B-B-B B-B-B-B-B-B-B 8.2 聚合物的制备聚合物的制备聚合反应种类聚合反应种类（1）由一种单体合成的高分子由一种单体合成的高分子：“聚聚”+单体名称单体名称 如聚氯乙烯、聚
48、乙烯等如聚氯乙烯、聚乙烯等（2）由两种单体通过缩聚反应合成的高分子由两种单体通过缩聚反应合成的高分子：表明或不表明产物类型：表明或不表明产物类型表明产物类型表明产物类型：“聚聚”+两单体生成的产物名称，如两单体生成的产物名称，如对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物叫“聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯”己二酸和己二胺的缩聚产物叫己二酸和己二胺的缩聚产物叫“聚己二酸己二胺聚己二酸己二胺”不表明产物类型：不表明产物类型：两单体名称或简称加后缀两单体名称或简称加后缀“树脂树脂”，如，如 苯酚和甲醛的缩聚产物叫苯酚和甲醛的缩聚产物叫“酚醛树脂酚醛树脂”尿素和甲醛的缩聚产物叫尿素
49、和甲醛的缩聚产物叫“脲醛树脂脲醛树脂”三、合成高分子化合物的习惯命名法三、合成高分子化合物的习惯命名法：8.2 聚合物的制备聚合物的制备聚合物的命名聚合物的命名（3 3）由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：由两种单体通过链式聚合反应合成的共聚物：两单体名称或简称之间两单体名称或简称之间 +“-”+“+“-”+“共聚物共聚物”：如：如乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫乙烯和乙酸乙烯酯的共聚产物叫“乙烯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物乙酸乙烯酯共聚物”（4）“聚聚”+高分子主链结构中的特征功能团：高分子主链结构中的特征功能团：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：指的是一类的高分子，而非单种高分子，如：聚酯
50、：聚酯：HO COCOOCH2CH2O H()n聚酰胺：聚酰胺：HN(CH2)6HNHCO(CH2)4CO OHn8.2 聚合物的制备聚合物的制备聚合物的命名聚合物的命名12.1 12.1 加聚型聚合物的制备加聚型聚合物的制备一、一、概概 述述加成聚合反应（简称加聚）：加成聚合反应（简称加聚）：含有双键的单体（如乙烯类、二烯类含有双键的单体（如乙烯类、二烯类化合物等）在一定的外界条件下（光、热或引发剂）双键打开，并化合物等）在一定的外界条件下（光、热或引发剂）双键打开，并通过共价键互相链接而形成大分子链的反应。通过共价键互相链接而形成大分子链的反应。8.2 聚合物的制备聚合物的制备加聚型聚合物
