材料科学基础_高分子材料.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,13,高分子材料,13.1,高分子材料的合成与生产,13.2,高分子材料的性能特点,13.3,常用高分子材料及其应用,1,13.1,高分子材料的合成与生产,一,.,高分子的合成,1.,加聚反应,（,addition polymerization,）,2.,缩聚反应（,polycondensation,）,2,13.1,高分子材料的合成与生产,常用的加工方法,挤出成型,注射成型,压缩成型,压注成型,吹塑成型,浇铸成型,发泡成型：机械、物理、化学,冷塑（冷压烧结）,二,.,高分子材料制品的生产,3,13.1,高分子材料的合成与生产,三、高分子材料的分类,按高聚物的热行为,1.,热固性高聚物,2.,热塑性高聚物,按性能和用途,1.,塑料,2.,橡胶,3.,纤维,4.,胶粘剂,5.,涂料,6.,泡沫材料,按来源,1.,天然高聚物,2.,合成高聚物,按主链结构,1.,碳链高分子化合物,2.,杂链高分子化合物,3.,元素有机高分子化合物,4.,元素无机高分子化合物,高分子化合物,4,13.2,高分子材料的性能特点,（,1,）玻璃态（,T,Tg,）,（,2,）高弹态,(,Tg,T,Tf,),一、高分子材料的力学状态,5,二、高分子材料的性能,（一）高分子材料的粘弹性,1.,蠕变,6,二、高分子材料的性能,2,、应力松弛,（一）高分子材料的粘弹性,7,二、高分子材料的性能,3,、滞后,（一）高分子材料的粘弹性,8,二、高分子材料的性能,4,、内耗,高聚物材料在交变应力作用下，因滞后现象而引起一部分能量以热的形式损耗掉，这部分能量损耗称为内耗,高聚物材料在拉伸与回缩过程中，外界对高聚物所做的功大于高聚物向外界做的功，二者之差为克服分子间内摩擦所损耗的功，即内耗。,（一）高分子材料的粘弹性,9,二、高分子材料的性能,高分子材料的应力应变曲线,10,二、高分子材料的性能,（二）弹性,高聚物的弹性形变可分为普弹形变和高弹形变。高弹形变是处于高弹态的高聚物所独有的性能，它来源于高分子链中链段的运动，表现为在较小的外力作用下却能产生较大的形变。,决定高弹性的基本因素,大分子链的柔顺性：柔顺性越好，弹性越高,大分子,链,的聚集态,：处于结晶态的高聚物不会有高弹性，只有那些由柔性高分子链组成的处于无定形态的高聚物，才具有高弹性。,大分子链间的交联程度,：,大分子链间的适度交联，可使之保持高弹性,分子质量：分子质量的增大，有利于扩大高弹性的温度范围,11,二、高分子材料的性能,（三）高分子材料的主要力学性能指标,强度指标：抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度、剥离强度,塑性指标：断后伸长率、断面收缩率,韧性指标：冲击强度、冲击韧度,硬度指标：邵氏硬度,12,二、高分子材料的性能,（四）高分子材料的物理化学性能,物理性能,导热性：良好,耐热性：,Tg,、,Tm,越高，耐热性越好,导电性：电绝缘体,耐磨性：良好,静电性：有静电,化学性能,耐蚀性,:,良好,热稳定性：具有环状、梯形和元素有机结构的热稳定性好,胶粘性：可作胶粘剂和涂料,溶解性：对某些溶剂可溶解或溶胀,13,三、高分子材料的老化与防止,特征,由于大分子链之间产生交联，使高分,子化合物从线型结构或支链型结构转变为体型结构，性能变僵、变脆，丧失弹性等,由于大分子链的裂解，使高聚物分子链长度减短，分子质量降低，性能变软、变粘、脱色、丧失机械强度等,原因,内因：主要是指组成高分子材料的基本成分、配方条件、高聚物本身的化学结构和物理结构等,外因：主要是指外界环境因素，包括物理因素、化学因素、生物因素等,老,化,是指高累物材料在加工、储存和使用过程中，由于内外因素的综合作用，使高聚物失去原有性能而丧失使用价值的过程。,（一）老化,14,三、高分子材料的老化与防止,改进聚合与加工工艺，减少老化弱点,：,提高单体与高聚物的纯度，尽可能避免杂质引入，减少大分子的支链和不饱和结构,改性高分子材料，引进耐老化结构,：,对高聚物进行交联改性或共聚改性等,物理防护,:,在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐老化,的涂料、石腊等保护层，以隔绝材料与外界的接触。,添加防老剂,:,在高分子材料中引入各种稳定剂，例如抗氧剂、防老剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等抑制老化反应的发生,（二）老化的防止,15,13.3,常用高分子材料及其应用,一、塑料,（一）塑料的分类与组成,塑料的组成,树脂、,填充剂、增塑剂,稳定剂、增色剂、润滑剂、固化剂,其他,:,还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。,16,一、塑料,（一）塑料的分类与组成,塑料的分类,按塑料热性质分类,热塑性塑料,：,受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。,热固性塑料,：,在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。,按塑料的功能和用途分类,通用塑料,：,产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的,75%,以上。,工程塑料,：,具有较高性能，能替代金属制造机械零件和程构件的塑料。聚酰胺、,ABS,、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。,功能塑料,：,导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。,17,一、塑料,18,一、塑料,19,一、塑料,20,二、橡胶,（,一）,橡胶的组成,生胶,：,生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。,配合剂,：,用来改善橡胶的某些性能,增强材料：,主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘布、丝绳、针织品等类型,21,二、橡胶,（,二）,橡胶的分类,按原料来源分类,天然橡胶：,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,合成橡胶,：由单聚体聚合而成，七大品种,按性能和用途分类,通用橡胶：,丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等,特种橡胶,：用于耐热、耐蚀等特殊环境，聚氨酯、硅橡胶、氟橡胶等,22,二、橡胶,（,二）,橡胶的分类,23,24,三、合成纤维,（一）纤维的分类,按原料来源分类,天然纤维：,动物纤维（毛）、植物纤维（棉麻）、矿物纤维（石棉）,化学纤维,人造纤维：用自然界的纤维加工制成合成纤维：以石油、煤、天然气为原料制成的,按性能和用途分类,通用纤维：,锦纶、涤纶、腈纶等,特种纤维,：功能纤维、耐热纤维、光导纤维、光致变色纤维等,25,三、合成纤维,（二）纤维的应用,26,四、胶粘剂,（一）胶粘剂的分类,27,五、涂料,（一）涂料（漆）的分类,1.,清漆类,由油料、树脂、溶剂、干燥剂等组成的涂料,包括油基清漆、树脂清漆,2.,色漆类,底漆：防锈底漆、腻子,面漆：调和漆、磁漆,28,