大學(xué)化學(xué)_甘孟瑜_第10章工程材料與化學(xué)

1、1、基本概念：鏈節(jié)、聚合度、單體基本概念：鏈節(jié)、聚合度、單體2、分類與命名、分類與命名3、高分子鏈的結(jié)構(gòu)：線型、支鏈型、體型、高分子鏈的結(jié)構(gòu)：線型、支鏈型、體型4、高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)：晶區(qū)模型、高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)：晶區(qū)模型非晶態(tài)聚合物的溫度變形曲線非晶態(tài)聚合物的溫度變形曲線玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)高分子材料應(yīng)用的適宜溫度范圍高分子材料應(yīng)用的適宜溫度范圍 今天，大到國民經(jīng)濟(jì)，小到日今天，大到國民經(jīng)濟(jì)，小到日常生活都與高分子材料息息相常生活都與高分子材料息息相關(guān)，可稱為關(guān)，可稱為“高分子化合物時(shí)高分子化合物時(shí)代代”。 高分子材料在二戰(zhàn)前后得到了高分子材料在二戰(zhàn)前后得到了

2、迅速發(fā)展；到上世紀(jì)末，光是迅速發(fā)展；到上世紀(jì)末，光是塑料在體積上就明顯超過了鋼塑料在體積上就明顯超過了鋼鐵。鐵。 棉、毛、蠶絲和蛋白質(zhì)等都是棉、毛、蠶絲和蛋白質(zhì)等都是天然高分子材料天然高分子材料 。 合成高分子材料主要包括塑料、合成高分子材料主要包括塑料、橡膠與纖維三大合成材料，其橡膠與纖維三大合成材料，其中塑料占總量的中塑料占總量的80。 人們還可以通過各種手段，用物理人們還可以通過各種手段，用物理的或化學(xué)的方法，或者使高分子與的或化學(xué)的方法，或者使高分子與其他物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生物理或化其他物質(zhì)相互作用后產(chǎn)生物理或化學(xué)變化，從而使高分子化合物成為學(xué)變化，從而使高分子化合物成為能完成特殊功能的

3、功能高分子材料。能完成特殊功能的功能高分子材料。 物理功能高分子材料物理功能高分子材料 物理功能高分子材料如導(dǎo)電高物理功能高分子材料如導(dǎo)電高分子、高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電分子、高分子半導(dǎo)體、光導(dǎo)電高分子、壓電及熱電高分子、高分子、壓電及熱電高分子、磁性高分子、光功能高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料液晶高分子和信息高分子材料等。等。 化學(xué)功能高分子材料化學(xué)功能高分子材料 化學(xué)功能高分子材料如反應(yīng)性化學(xué)功能高分子材料如反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜、高分子催化劑、高子分離膜、高分子催化劑、高分子試劑及人工臟器等。分子試劑及人工臟器等。 生

4、物功能和醫(yī)用高分子材料，生物功能和醫(yī)用高分子材料，如生物高分子、模擬器、高分如生物高分子、模擬器、高分子藥物及人工骨材料等。子藥物及人工骨材料等。 高分子又稱大分子，一般是指高分子又稱大分子，一般是指分子量大于分子量大于104，鏈長(zhǎng)度在，鏈長(zhǎng)度在103105，甚至更，甚至更 大的分子。大的分子。 高分子化合物與低分子化合物高分子化合物與低分子化合物的根本區(qū)別，在于分子量大小的根本區(qū)別，在于分子量大小的不同。的不同。 造造 成高分子分子量很大的原因，是它們成高分子分子量很大的原因，是它們的分子是由特定的結(jié)構(gòu)單元多次重復(fù)連的分子是由特定的結(jié)構(gòu)單元多次重復(fù)連接組成的。例如聚氯乙烯分子是由接組成的。例

5、如聚氯乙烯分子是由 成千成千上萬個(gè)氯乙烯分子相互連接組成的。上萬個(gè)氯乙烯分子相互連接組成的。 高分子里每個(gè)特定的結(jié)構(gòu)單元也叫做高分子里每個(gè)特定的結(jié)構(gòu)單元也叫做鏈鏈節(jié)節(jié)。 表示每表示每 個(gè)高分子里鏈節(jié)的數(shù)目，叫做個(gè)高分子里鏈節(jié)的數(shù)目，叫做聚聚合度合度(n)。 能夠聚合生成高分子化合物的低分子化能夠聚合生成高分子化合物的低分子化 合物叫做合物叫做單體單體。 例如苯乙烯是合成聚苯乙烯的單體例如苯乙烯是合成聚苯乙烯的單體。聚苯乙烯由苯乙烯聚合成聚苯乙烯由苯乙烯聚合成聚苯乙烯和聚氯乙烯施陶丁格提出高分子鏈性學(xué)說 高分子具有重復(fù)鏈節(jié)結(jié)構(gòu)這一概念，高分子具有重復(fù)鏈節(jié)結(jié)構(gòu)這一概念，是施陶丁格在是施陶丁格在20

6、20世紀(jì)世紀(jì)2020年代初提出年代初提出的。直到的。直到3030年代初，通過了多次實(shí)年代初，通過了多次實(shí)踐，這一概念才被廣泛承認(rèn)。從而踐，這一概念才被廣泛承認(rèn)。從而使高分子有飛躍的發(fā)展。為了表彰使高分子有飛躍的發(fā)展。為了表彰斯陶丁格的功績(jī)，瑞典皇家科學(xué)院斯陶丁格的功績(jī)，瑞典皇家科學(xué)院授予他授予他19531953年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 高分子化合物的分子量高分子化合物的分子量 同一種高分子化合物在實(shí)質(zhì)上，同一種高分子化合物在實(shí)質(zhì)上，是由許多鏈節(jié)結(jié)構(gòu)相同而聚合是由許多鏈節(jié)結(jié)構(gòu)相同而聚合度不同的高分子所組成的混和度不同的高分子所組成的混和物。因此高分子化合物的分子物。因此高分子化合物的分子

7、量只能是量只能是 平均分子量（平均分子量（Mr）。）。Mrnm分類原則分類原則類別類別舉例與特性舉例與特性按聚合物的來源按聚合物的來源天然聚合物天然聚合物如天然橡膠、纖維素、如天然橡膠、纖維素、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)人造聚合物人造聚合物經(jīng)人工改性的天然聚經(jīng)人工改性的天然聚合物，如硝酸纖維、合物，如硝酸纖維、醋酸纖維（人造絲）醋酸纖維（人造絲）合成聚合物合成聚合物完全由低分子物質(zhì)合完全由低分子物質(zhì)合成的如聚氯乙稀、聚成的如聚氯乙稀、聚酰胺等。酰胺等。按生成聚合物的化按生成聚合物的化學(xué)反應(yīng)學(xué)反應(yīng)加聚物加聚物由加成聚合反應(yīng)得到由加成聚合反應(yīng)得到的，如聚稀烴的，如聚稀烴縮聚物縮聚物由縮合聚合反應(yīng)得到由縮合聚合反

8、應(yīng)得到的，如酚醛樹脂的，如酚醛樹脂分類原則分類原則類別類別舉例與特性舉例與特性 按聚合物的性按聚合物的性質(zhì)質(zhì)塑料塑料有固定形狀、熱穩(wěn)定性與有固定形狀、熱穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度，如工程機(jī)械強(qiáng)度，如工程塑料塑料橡膠橡膠具有高彈性，可做彈性材具有高彈性，可做彈性材料與密封材料料與密封材料纖維纖維單絲強(qiáng)度高，可做紡織材單絲強(qiáng)度高，可做紡織材料料按聚合物的熱按聚合物的熱行為行為熱熱塑性塑性聚合物聚合物線型結(jié)構(gòu)加熱后仍不變線型結(jié)構(gòu)加熱后仍不變熱熱固性固性聚合物聚合物線型結(jié)構(gòu)加熱后變體型線型結(jié)構(gòu)加熱后變體型 按聚合物分子按聚合物分子的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)碳（均）鏈聚合碳（均）鏈聚合物物一般為加聚物一般為加聚物雜鍵聚合物雜鍵

9、聚合物一般為縮聚物一般為縮聚物元素有機(jī)聚合物元素有機(jī)聚合物一一般為縮聚物般為縮聚物 聚合物有系統(tǒng)命名法和通俗命名法，聚合物有系統(tǒng)命名法和通俗命名法，主要采用通俗命名法。主要采用通俗命名法。 天然高分子，一般按來源和性質(zhì)有天然高分子，一般按來源和性質(zhì)有專有名詞。如纖維素、蛋白質(zhì)等。專有名詞。如纖維素、蛋白質(zhì)等。 合成高分子，是在單體名稱前冠以合成高分子，是在單體名稱前冠以“聚聚”字。字。 如由乙烯如由乙烯(H2CCH2)制得的聚合物叫聚制得的聚合物叫聚乙烯乙烯(polyethylene，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱PE)。是我們最。是我們最?？吹降乃芰?，可制塑料袋、塑料杯、?？吹降乃芰?，可制塑料袋、塑料杯、塑料桶

10、及塑料玩具等用品。塑料桶及塑料玩具等用品。 由氯乙烯加成聚合而成聚合物由氯乙烯加成聚合而成聚合物叫聚氯乙烯叫聚氯乙烯poly(vinyl chloride)，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱(PVC）。是制）。是制造雨衣、硬塑料水管、塑料布、造雨衣、硬塑料水管、塑料布、電線塑料外殼的原料。電線塑料外殼的原料。 由兩種單體縮聚而成的聚合物，由兩種單體縮聚而成的聚合物，如果結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜或不太明確，如果結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜或不太明確，往往在單體名稱后加上往往在單體名稱后加上“樹脂樹脂”二字來命名。二字來命名。 由尿素與甲醛的水溶液在硫酸的催化下由尿素與甲醛的水溶液在硫酸的催化下縮合而成的聚合物叫脲甲樹脂。因受熱縮合而成的聚合物叫

11、脲甲樹脂。因受熱不會(huì)軟化，且質(zhì)輕并有絕緣性，是制造不會(huì)軟化，且質(zhì)輕并有絕緣性，是制造電線插頭與插座的塑料部分及炊具把手電線插頭與插座的塑料部分及炊具把手的最佳原料。的最佳原料。 聚合物的通俗名稱、商品名稱及簡(jiǎn)寫代號(hào)通俗名稱通俗名稱商品名稱商品名稱簡(jiǎn)寫代號(hào)簡(jiǎn)寫代號(hào)聚氯乙烯聚氯乙烯氯綸氯綸PVC聚丙烯聚丙烯丙綸丙綸PP 丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙苯乙烯烯ABS樹脂樹脂ABS聚對(duì)苯二甲酸乙二聚對(duì)苯二甲酸乙二酯酯滌綸滌綸PET 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃PMMA聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯PS 高分子鏈的結(jié)構(gòu)高分子鏈的結(jié)構(gòu)鏈的結(jié)構(gòu)鏈的結(jié)構(gòu)狀態(tài)狀態(tài)特點(diǎn)特點(diǎn)性質(zhì)及示例性質(zhì)及

12、示例線型線型拉伸或低溫直線形拉伸或低溫直線形高溫或稀溶液卷曲高溫或稀溶液卷曲彈性和可塑性，可彈性和可塑性，可反復(fù)加工成型反復(fù)加工成型熱塑性聚合物，如聚氯乙熱塑性聚合物，如聚氯乙稀、聚乙稀、尼龍稀、聚乙稀、尼龍支鏈型支鏈型象一根象一根“節(jié)上生枝節(jié)上生枝”樹干樹干與線型基本相同與線型基本相同體型體型 線型或支鏈型高分子線型或支鏈型高分子以化學(xué)鍵交聯(lián)而成以化學(xué)鍵交聯(lián)而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)彈性和可塑性彈性和可塑性較小，硬度和較小，硬度和脆性大，一次脆性大，一次加工成型后不加工成型后不再熔化，一般再熔化，一般溶劑不溶解溶劑不溶解熱固性聚合物熱固性聚合物硫化橡膠、離子交換樹脂硫化橡膠、離子交

13、換樹脂 線型高分子線型高分子Linearpolymers:VanderWaalsbondingbetweenchains.Examples:polyethylene,nylon.鏈之間的結(jié)合力是分子間力，例如：聚鏈之間的結(jié)合力是分子間力，例如：聚乙烯、乙烯、尼龍尼龍Linear高密度高密度聚聚乙烯的線型結(jié)構(gòu)乙烯的線型結(jié)構(gòu)支鏈型高分子支鏈型高分子Branched polymers: Nonlinear低密度低密度聚聚乙烯的支鏈型結(jié)構(gòu)乙烯的支鏈型結(jié)構(gòu)體型高分子體型高分子Cross-linked polymers: Chains are connected by covalent bonds. Ma

14、ny rubbers have this structure. 鏈之間由共價(jià)鍵連接，許多橡膠具有這種結(jié)構(gòu)鏈之間由共價(jià)鍵連接，許多橡膠具有這種結(jié)構(gòu)Networkpolymers:3Dnetworksmadefromtrifunctionalmers.Examples:epoxies,phenolformaldehyde網(wǎng)狀高分子網(wǎng)狀高分子 高分子鏈中含有很多的單鍵，高分子鏈中含有很多的單鍵，這些單鍵均可作內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而這些單鍵均可作內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而使高分子鏈很容易卷曲成各種使高分子鏈很容易卷曲成各種不同形狀。稱為高分子鏈的柔不同形狀。稱為高分子鏈的柔順性。順性。單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)示意圖單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)示意圖 純碳碳

15、單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是完全的。純碳碳單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)是完全的。 高分子鏈中單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)受取代高分子鏈中單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)受取代基及鄰近部分的影響，具有很大基及鄰近部分的影響，具有很大的阻力。的阻力。 阻力小容易卷曲的稱為柔順鏈。阻力小容易卷曲的稱為柔順鏈。 阻力大不容易卷曲的稱為剛性鏈。阻力大不容易卷曲的稱為剛性鏈。 高分子中具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)能高分子中具有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)能力的最小部分叫做鏈段。力的最小部分叫做鏈段。一般包括十幾到幾十個(gè)一般包括十幾到幾十個(gè) 鏈鏈節(jié)。節(jié)。 柔順性大，鏈段短。柔順性大，鏈段短。 柔順性小，鏈段長(zhǎng)。柔順性小，鏈段長(zhǎng)。主鏈結(jié)構(gòu)主鏈結(jié)構(gòu)側(cè)基性質(zhì)側(cè)基性質(zhì) 全部由單鍵組成時(shí)，柔順性好，屬全部由單鍵組成時(shí)

16、，柔順性好，屬于柔順鏈。于柔順鏈。 SiOSiO鏈柔順性最大鏈柔順性最大 COCO鏈次之鏈次之 CCCC鏈又次之鏈又次之含孤立雙鍵含孤立雙鍵 主鏈有孤立雙鍵時(shí)，柔順性比不含主鏈有孤立雙鍵時(shí)，柔順性比不含雙鍵時(shí)更好。雙鍵時(shí)更好。 比如聚異戊二烯橡膠比如聚異戊二烯橡膠含芳雜環(huán)含芳雜環(huán) 主鏈上有一定數(shù)量的芳雜環(huán)時(shí)，主鏈上有一定數(shù)量的芳雜環(huán)時(shí)，由于芳雜環(huán)不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子由于芳雜環(huán)不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子鏈的柔順性科很差。鏈的柔順性科很差。 如聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）如聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）含共軛雙鍵含共軛雙鍵 含共軛雙鍵（即兩個(gè)雙鍵被一含共軛雙鍵（即兩個(gè)雙鍵被一個(gè)單鍵隔開）的大分子鏈，不個(gè)單鍵隔開）

17、的大分子鏈，不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，具有極大的剛性。能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，具有極大的剛性。 聚異戊二烯聚異戊二烯 側(cè)基性質(zhì)側(cè)基性質(zhì) 極性越大，柔順性越差極性越大，柔順性越差 側(cè)基越大，柔順性越差側(cè)基越大，柔順性越差 對(duì)稱性好，柔順性好對(duì)稱性好，柔順性好極性越大，柔順性越差極性越大，柔順性越差 聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯睛柔順聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯睛柔順性依次遞減：性依次遞減：側(cè)基越大，柔順性越差側(cè)基越大，柔順性越差 比如聚苯乙烯具有較大的苯基，比如聚苯乙烯具有較大的苯基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難，內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難，柔順性差，性脆而柔順性差，性脆而硬。硬。對(duì)稱性好對(duì)稱性好 柔順性好柔順性好 聚異丁烯的兩個(gè)甲基在同一個(gè)聚異丁烯的兩個(gè)甲基在同

18、一個(gè)碳原子上對(duì)稱取代，其單鍵內(nèi)碳原子上對(duì)稱取代，其單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)反而更容易，故柔順性比旋轉(zhuǎn)反而更容易，故柔順性比聚丙烯更好聚丙烯更好 高分子長(zhǎng)鏈?zhǔn)乔壅鄣尿榍叻肿娱L(zhǎng)鏈?zhǔn)乔壅鄣尿榍?。有?guī)則的蜷曲形。有規(guī)則的蜷曲(折疊折疊)形成晶形成晶態(tài)，無規(guī)則的蜷曲形成非晶態(tài)；態(tài)，無規(guī)則的蜷曲形成非晶態(tài)；高分子的分子與分子堆砌在一高分子的分子與分子堆砌在一起。起。晶態(tài)高分子晶態(tài)高分子非晶態(tài)高分子非晶態(tài)高分子晶區(qū)結(jié)構(gòu)模型晶區(qū)結(jié)構(gòu)模型 同一種高分子化合物可以兼有晶態(tài)同一種高分子化合物可以兼有晶態(tài)和非晶體兩種結(jié)構(gòu)。和非晶體兩種結(jié)構(gòu)。 根據(jù)晶區(qū)結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)晶高分子根據(jù)晶區(qū)結(jié)構(gòu)模型，在結(jié)晶高分子中存在著若干所謂晶

19、區(qū)，在晶區(qū)中中存在著若干所謂晶區(qū)，在晶區(qū)中間還存在所謂非晶區(qū)。間還存在所謂非晶區(qū)。 在晶區(qū)分子鏈有規(guī)則而緊密地排列，在晶區(qū)分子鏈有規(guī)則而緊密地排列，非晶區(qū)分子鏈蜷曲和無規(guī)則的堆砌。非晶區(qū)分子鏈蜷曲和無規(guī)則的堆砌。晶態(tài)和非晶體兩種結(jié)構(gòu)同時(shí)存于高分子中 結(jié)晶高分子中既包含著有規(guī)整排列結(jié)晶高分子中既包含著有規(guī)整排列部分（晶區(qū)），又包含著不規(guī)整排部分（晶區(qū)），又包含著不規(guī)整排列部分（非晶區(qū)）。列部分（非晶區(qū)）。 高分子中晶區(qū)部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，高分子中晶區(qū)部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，叫做結(jié)晶度。叫做結(jié)晶度。 典型的結(jié)晶高分子化合物通常結(jié)晶典型的結(jié)晶高分子化合物通常結(jié)晶度只有度只有50%80%。 在高分子的分子

20、與分子之間，在高分子的分子與分子之間，相同的鏈節(jié)也可排列成為片晶，相同的鏈節(jié)也可排列成為片晶，片晶再堆砌成為球晶或其他晶片晶再堆砌成為球晶或其他晶態(tài)；小分子化合物，要么是結(jié)態(tài)；小分子化合物，要么是結(jié)晶的，要么是非晶態(tài)的；而高晶的，要么是非晶態(tài)的；而高分子化合物，則可以一部分是分子化合物，則可以一部分是晶態(tài)結(jié)構(gòu)，另一部分是非晶態(tài)晶態(tài)結(jié)構(gòu)，另一部分是非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。片晶Spherulites球晶結(jié)晶度對(duì)性質(zhì)的影響結(jié)晶度對(duì)性質(zhì)的影響如果聚合物結(jié)晶程度比較高，如果聚合物結(jié)晶程度比較高，產(chǎn)品就會(huì)更堅(jiān)硬結(jié)實(shí)但可塑性產(chǎn)品就會(huì)更堅(jiān)硬結(jié)實(shí)但可塑性差，反之亦然。在合成樹脂、差，反之亦然。在合成樹脂、纖維和橡膠中

21、，合成橡膠是結(jié)纖維和橡膠中，合成橡膠是結(jié)晶結(jié)構(gòu)較少的聚合物。晶結(jié)構(gòu)較少的聚合物。非晶態(tài)聚合物的溫度形變曲線非晶態(tài)聚合物的溫度形變曲線線性非結(jié)晶線性非結(jié)晶聚合物有三聚合物有三種不同的力種不同的力學(xué)狀態(tài)：玻學(xué)狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。態(tài)、粘流態(tài)。溫度對(duì)熱塑性的影響溫度對(duì)熱塑性的影響A. 硬而脆硬而脆B. 硬度硬度 延展性居中延展性居中C. 柔軟柔軟玻璃態(tài)玻璃態(tài) 整個(gè)大分子被凍結(jié)，受力時(shí)能整個(gè)大分子被凍結(jié)，受力時(shí)能發(fā)生鍵長(zhǎng)和鍵角微小的改變，發(fā)生鍵長(zhǎng)和鍵角微小的改變，形變與外力成正比，外力除去，形變與外力成正比，外力除去，形變能立即恢復(fù)，稱為普彈形形變能立即恢復(fù)，稱為普彈形變。變。高彈態(tài)

22、高彈態(tài) 隨著溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，隨著溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，當(dāng)升高到玻璃化溫度以上，鏈段可當(dāng)升高到玻璃化溫度以上，鏈段可隨外力作用的方向而運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生很隨外力作用的方向而運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生很大的形變，外力解除后，能恢復(fù)原大的形變，外力解除后，能恢復(fù)原狀，即發(fā)生高彈形變，所處狀態(tài)稱狀，即發(fā)生高彈形變，所處狀態(tài)稱為高彈態(tài)。為高彈態(tài)。 由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變到高彈態(tài)的溫度稱為由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變到高彈態(tài)的溫度稱為玻璃化溫度，用玻璃化溫度，用Tg表示。表示。粘流態(tài)粘流態(tài) 溫度再升高，整個(gè)大分子鏈都溫度再升高，整個(gè)大分子鏈都能發(fā)生相對(duì)移滑動(dòng)，同小分子能發(fā)生相對(duì)移滑動(dòng)，同小分子液體類似，這種流動(dòng)形變是不液體類似，這種流動(dòng)形變

23、是不可逆的，稱為粘流形變，聚合可逆的，稱為粘流形變，聚合物所處狀態(tài)叫粘流態(tài)。物所處狀態(tài)叫粘流態(tài)。 由高彈態(tài)變到粘流態(tài)的溫度稱由高彈態(tài)變到粘流態(tài)的溫度稱為粘流化溫度，及為粘流化溫度，及Tf表示。表示。非晶態(tài)和晶態(tài)聚合物的比較非晶態(tài)和晶態(tài)聚合物的比較非晶態(tài)和晶態(tài)聚合物的比較非晶態(tài)和晶態(tài)聚合物的比較聚合物使用的溫度范圍聚合物使用的溫度范圍 塑料在室溫下大都處于玻璃態(tài)，塑料在室溫下大都處于玻璃態(tài)， Tg是其使用上限溫度。是其使用上限溫度。 橡膠處于高彈態(tài)，橡膠處于高彈態(tài)， Tf是其使用下限是其使用下限溫度。溫度。 大多數(shù)合成纖維是結(jié)晶聚合物，熔大多數(shù)合成纖維是結(jié)晶聚合物，熔點(diǎn)點(diǎn)Tm是其使用上限溫度。是

24、其使用上限溫度。 聚合物玻璃化溫度越高，耐熱性越聚合物玻璃化溫度越高，耐熱性越高。高。 若聚合物常溫下處于玻璃態(tài)，則可若聚合物常溫下處于玻璃態(tài)，則可用來用來 做塑料。做塑料。 常溫下處于高彈態(tài)則可用來做橡膠。常溫下處于高彈態(tài)則可用來做橡膠。TgTf是橡膠的使用溫度范圍，是橡膠的使用溫度范圍， 聚合物Tg(oC) 天然橡膠-73 低密度聚乙烯(LDPE)-125 聚丙烯(不規(guī)則)-20聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)69 聚氯乙烯(PVC)75 聚丙烯(規(guī)則)100 聚苯乙烯100 聚碳酸酯140機(jī)械性能機(jī)械性能電學(xué)性能電學(xué)性能老化與防老化老化與防老化影響機(jī)械性能的因素影響機(jī)械性能的因素聚合度聚合度

25、結(jié)晶度結(jié)晶度分子間力（包括氫鍵）分子間力（包括氫鍵）機(jī)械性能隨聚合度的增大而增強(qiáng)，機(jī)械性能隨聚合度的增大而增強(qiáng)，同時(shí)粘度也迅速增大。同時(shí)粘度也迅速增大。聚合物結(jié)晶度越大聚合物結(jié)晶度越大 機(jī)械性能越好機(jī)械性能越好分子間作用力、氫鍵增大，可分子間作用力、氫鍵增大，可顯著提高聚合物的機(jī)械性能顯著提高聚合物的機(jī)械性能尼龍66中氧原子與氨基中的氫原子之間形成氫鍵后，增強(qiáng)了強(qiáng)度。電學(xué)性能電學(xué)性能 高分子的結(jié)構(gòu)是決定其導(dǎo)電性能的主要高分子的結(jié)構(gòu)是決定其導(dǎo)電性能的主要因素。因素。 結(jié)構(gòu)對(duì)稱的非極性分子，不能導(dǎo)電。結(jié)構(gòu)對(duì)稱的非極性分子，不能導(dǎo)電。 結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的極性分子，由于在交流電結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的極性分子，由于在交

26、流電場(chǎng)中，極性基團(tuán)或極性鏈節(jié)隨電場(chǎng)方向場(chǎng)中，極性基團(tuán)或極性鏈節(jié)隨電場(chǎng)方向發(fā)生周期性的取向，具有一定的導(dǎo)電性。發(fā)生周期性的取向，具有一定的導(dǎo)電性。 含共軛雙鍵的聚合物由雙鍵中的含共軛雙鍵的聚合物由雙鍵中的電子電子能在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)，具有一定的導(dǎo)電能在整個(gè)分子中運(yùn)動(dòng)，具有一定的導(dǎo)電性。性。老化與防老化老化與防老化 高分子在長(zhǎng)期使用過程中，由于受高分子在長(zhǎng)期使用過程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，逐漸失酸堿及微生物等因素作用，逐漸失去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或去彈性，出現(xiàn)裂紋，變硬、變脆或變軟、發(fā)粘、變色等，從而使它的變軟、發(fā)粘、變

27、色等，從而使它的物理機(jī)械性能越來越差的現(xiàn)象，叫物理機(jī)械性能越來越差的現(xiàn)象，叫做高分子化合物的老化。做高分子化合物的老化。 高分子的老化過程主要包括交聯(lián)和裂解高分子的老化過程主要包括交聯(lián)和裂解兩種反應(yīng)。兩種反應(yīng)。 交聯(lián)是指在大分子鏈之間形成化學(xué)鍵，交聯(lián)是指在大分子鏈之間形成化學(xué)鍵，從線型變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的過程。導(dǎo)致高分從線型變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的過程。導(dǎo)致高分子失去彈性、變脆、變硬。子失去彈性、變脆、變硬。 裂解又稱降解，是指大分子鏈發(fā)生斷裂，裂解又稱降解，是指大分子鏈發(fā)生斷裂，聚合物相對(duì)分子質(zhì)量明顯降低的過程。聚合物相對(duì)分子質(zhì)量明顯降低的過程。使高分子變軟、變粘并失去機(jī)械強(qiáng)度。使高分子變軟、變粘并失去機(jī)械

28、強(qiáng)度。 改變聚合物的結(jié)構(gòu)改變聚合物的結(jié)構(gòu) 物理防老化：鍍上一層金屬，物理防老化：鍍上一層金屬，或涂一層涂料或涂一層涂料 化學(xué)防老化：加入防老化劑，化學(xué)防老化：加入防老化劑，如紫外線吸收劑、抑制劑等。如紫外線吸收劑、抑制劑等。工程塑料工程塑料合成橡膠合成橡膠合成纖維合成纖維合成膠粘劑合成膠粘劑按通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料 一般指產(chǎn)量大、用途一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。聚氯乙烯等。 通用塑料通用塑料 有的塑料，如聚氯乙烯，有毒，有的塑料，如聚氯乙烯，有毒，不能用來制作食具或食品袋。不能用來制作食具或食品

29、袋。有的塑料如聚乙烯和聚丙烯，有的塑料如聚乙烯和聚丙烯，無毒，可用來制作食品袋和無毒，可用來制作食品袋和其它食具其它食具有毒塑料的鑒別法有毒塑料的鑒別法工程塑料工程塑料：一般指能承受一般指能承受一定的外力作用，并有良好的一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料?？梢宰鳛楣こ探Y(jié)構(gòu)件的塑料。如如ABS、尼龍、聚砜等。、尼龍、聚砜等。類類 別別 聚聚 合合 物物通用工程塑料通用工程塑料尼龍、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚尼龍、聚甲醛、聚碳酸酯、改性聚苯醚、熱塑性聚酯、超高分子量聚苯醚、熱塑

30、性聚酯、超高分子量聚乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共乙烯、甲基戊烯聚合物、乙烯醇共聚物等聚物等 特種工特種工程塑料程塑料非交聯(lián)型非交聯(lián)型聚礬、聚醚礬、聚苯硫醚、聚芳酯、聚礬、聚醚礬、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等交聯(lián)型交聯(lián)型 聚礬、聚醚礬、聚苯硫醚、聚芳酯、聚礬、聚醚礬、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等聚酰亞胺、聚醚醚酮、氟樹脂等工程塑料與金屬材料相比工程塑料與金屬材料相比 ，有，有許多優(yōu)點(diǎn)：容易加工；生產(chǎn)效率高；許多優(yōu)點(diǎn)：容易加工；生產(chǎn)效率高；節(jié)約能源；絕緣性能好；質(zhì)量輕，比節(jié)約能源；絕緣性能好；質(zhì)量輕，比重約重約1.01.4，比鋁輕一

31、半，比鋼輕，比鋁輕一半，比鋼輕3/4；比強(qiáng)度高；具有突出耐磨、耐；比強(qiáng)度高；具有突出耐磨、耐腐蝕性等，是良好的工程機(jī)械更新?lián)Q腐蝕性等，是良好的工程機(jī)械更新?lián)Q代產(chǎn)品。代產(chǎn)品。工程塑料的優(yōu)點(diǎn)工程塑料的優(yōu)點(diǎn) 聚甲醛聚甲醛 POM是一種堅(jiān)韌有彈性的材料，即使在低溫是一種堅(jiān)韌有彈性的材料，即使在低溫下仍有很好的抗蠕變特性、幾何穩(wěn)定性和抗沖下仍有很好的抗蠕變特性、幾何穩(wěn)定性和抗沖擊性。擊性。POM既有均聚物材料也有共聚物材料。既有均聚物材料也有共聚物材料。均聚物材料具有很好的延展強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度，均聚物材料具有很好的延展強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度，但不易于加工。共聚物材料有很好的熱穩(wěn)定性、但不易于加工。共聚物材料有

32、很好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工。無論均聚物材料還化學(xué)穩(wěn)定性并且易于加工。無論均聚物材料還是共聚物材料，都是結(jié)晶性材料并且不易吸收是共聚物材料，都是結(jié)晶性材料并且不易吸收水分。水分。POM具有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾具有很低的摩擦系數(shù)和很好的幾何穩(wěn)定性，特別適合于制作齒輪和軸承。由于何穩(wěn)定性，特別適合于制作齒輪和軸承。由于它還具有耐高溫特性，因此還用于管道器件它還具有耐高溫特性，因此還用于管道器件（管道閥門、泵殼體），草坪設(shè)備等。（管道閥門、泵殼體），草坪設(shè)備等。ABS ABS樹脂是一種熱塑性塑料，以丙烯腈、樹脂是一種熱塑性塑料，以丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體組成。丁二烯和苯乙烯三種單

33、體組成。ABS有有很多特殊的品種，包括一般用途、高沖很多特殊的品種，包括一般用途、高沖擊性、耐高熱、阻燃級(jí)等，并且在汽車、擊性、耐高熱、阻燃級(jí)等，并且在汽車、電器、電子工業(yè)等方面有著非常廣泛的電器、電子工業(yè)等方面有著非常廣泛的應(yīng)用應(yīng)用 聚四氟乙烯塑料聚四氟乙烯塑料 聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）塑料是一種塑料是一種性能優(yōu)異的工程塑料，它具有自潤(rùn)性能優(yōu)異的工程塑料，它具有自潤(rùn)滑性能好，磨擦系數(shù)低，耐高低溫，滑性能好，磨擦系數(shù)低，耐高低溫，耐腐蝕以及良好的絕緣性能和不粘耐腐蝕以及良好的絕緣性能和不粘性，性，且長(zhǎng)期使用溫度范圍在且長(zhǎng)期使用溫度范圍在200200260260，有有“塑料王塑料王”之稱

34、之稱 。被廣泛應(yīng)用于機(jī)械，電子，石油，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械，電子，石油，化工，食品、輕工等行業(yè)。化工，食品、輕工等行業(yè)。 工程塑料的應(yīng)用工程塑料的應(yīng)用作齒輪、軸承、泵葉、汽車零部件、儀器儀表元作齒輪、軸承、泵葉、汽車零部件、儀器儀表元件等宜選用聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜；件等宜選用聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜； 作汽車傳動(dòng)萬向節(jié)軸承乙聚甲醛最能勝任；作作汽車傳動(dòng)萬向節(jié)軸承乙聚甲醛最能勝任；作高度防腐蝕部件、容器或襯里選聚四氟乙烯或氯高度防腐蝕部件、容器或襯里選聚四氟乙烯或氯化聚醚為宜；化聚醚為宜；作電子、電器等復(fù)雜形狀的部件，要用或作電子、電器等復(fù)雜形狀的部件，要用或；要求耐高溫的電絕緣材料

35、，可從聚酰亞胺、聚芳要求耐高溫的電絕緣材料，可從聚酰亞胺、聚芳砜、聚芳酯或和聚四氟乙烯中選用；砜、聚芳酯或和聚四氟乙烯中選用； 工程塑料的應(yīng)用工程塑料的應(yīng)用要求耐磨并有一定潤(rùn)滑性的，首推聚酰要求耐磨并有一定潤(rùn)滑性的，首推聚酰胺、聚甲醛和聚四氟乙烯；胺、聚甲醛和聚四氟乙烯； 要求耐高溫或低溫且沖擊性好，能作成要求耐高溫或低溫且沖擊性好，能作成透明片材使用的，選聚碳酸酯；透明片材使用的，選聚碳酸酯； 作冷藏設(shè)備部件或電冰箱內(nèi)膽，以作冷藏設(shè)備部件或電冰箱內(nèi)膽，以ABS較好。較好。 合成橡膠是以石油和天然氣為原合成橡膠是以石油和天然氣為原料合成的一種高分子化合物。如丁苯料合成的一種高分子化合物。如丁苯

36、橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠及具特殊橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠及具特殊性能的特種橡膠，如醫(yī)療、航空工業(yè)性能的特種橡膠，如醫(yī)療、航空工業(yè)上廣泛應(yīng)用的硅橡膠，耐高溫的氟橡上廣泛應(yīng)用的硅橡膠，耐高溫的氟橡膠和耐油性特別好的丁腈橡膠等?，F(xiàn)膠和耐油性特別好的丁腈橡膠等?，F(xiàn)在的總產(chǎn)量已經(jīng)超過天然橡膠的一倍在的總產(chǎn)量已經(jīng)超過天然橡膠的一倍以上。以上。丁苯橡膠丁苯橡膠 丁苯橡膠（丁苯橡膠（SBR）是合成橡膠工業(yè)中最大的）是合成橡膠工業(yè)中最大的基礎(chǔ)膠種，占合成橡膠產(chǎn)量的基礎(chǔ)膠種，占合成橡膠產(chǎn)量的40%以上。以上。SBR產(chǎn)量的產(chǎn)量的60%左右用于制造輪胎。左右用于制造輪胎。SBR有有乳聚丁苯橡膠（乳聚丁苯橡膠（ESBR

37、）和溶聚丁苯橡膠）和溶聚丁苯橡膠（SSBR）兩大類產(chǎn)品。）兩大類產(chǎn)品。SSBR約占約占SBR總產(chǎn)總產(chǎn)量的量的15%-20%左右，品種牌號(hào)有上百個(gè)，由左右，品種牌號(hào)有上百個(gè)，由于用其制造的輪胎滾動(dòng)阻力低、抗?jié)窕詢?yōu)、于用其制造的輪胎滾動(dòng)阻力低、抗?jié)窕詢?yōu)、耐磨性好和生熱低，因此主要用于制造車胎、耐磨性好和生熱低，因此主要用于制造車胎、子午胎和高性能胎。子午胎和高性能胎。 丁腈橡膠由丁二烯與丙烯腈共聚而丁腈橡膠由丁二烯與丙烯腈共聚而成，由于高分子鏈中含有極性極強(qiáng)成，由于高分子鏈中含有極性極強(qiáng)的的CN基，具有很強(qiáng)的極性，具有基，具有很強(qiáng)的極性，具有強(qiáng)度高、耐磨、耐高溫、耐老化，強(qiáng)度高、耐磨、耐高溫、

38、耐老化，對(duì)化學(xué)藥品的穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。主對(duì)化學(xué)藥品的穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。主要用于制造各種耐油制品及密封墊要用于制造各種耐油制品及密封墊圈，運(yùn)輸帶及耐熱橡膠制品。圈，運(yùn)輸帶及耐熱橡膠制品。 硅橡膠（SiliconeRubber）是一種分子鍵兼具無機(jī)和有機(jī)性質(zhì)的高分子彈性材料，它的分子主鍵由硅原子和氧原子交替組成（-Si-o-Si-）硅氧鍵的鍵能達(dá)370kj/mol,比一般的橡膠的碳-碳結(jié)合鍵能240KJ/mol要大得多，這是硅膠具有很高熱穩(wěn)定性的主要原因之一。硅橡膠的結(jié)構(gòu)式 甲基乙烯基硅橡膠甲基乙烯基硅橡膠 硅橡膠具有最廣的工作溫度范圍（硅橡膠具有最廣的工作溫度范圍（-100350oC），耐高低溫性能

39、優(yōu)異，此），耐高低溫性能優(yōu)異，此外，還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、電絕緣性、外，還具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、電絕緣性、耐候性、耐臭氧性、透氣性、很高的透耐候性、耐臭氧性、透氣性、很高的透明度、撕裂強(qiáng)度，優(yōu)良的散熱性以及優(yōu)明度、撕裂強(qiáng)度，優(yōu)良的散熱性以及優(yōu)異的粘接性、流動(dòng)性和脫模性，一些特異的粘接性、流動(dòng)性和脫模性，一些特殊的硅橡膠還具有優(yōu)異的耐油、耐溶劑、殊的硅橡膠還具有優(yōu)異的耐油、耐溶劑、耐輻射及在超高低溫下使用等特性。耐輻射及在超高低溫下使用等特性。 可用于模壓高電壓緣子和其他電子元件；可用于模壓高電壓緣子和其他電子元件；用于生產(chǎn)電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)等，用于生產(chǎn)電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)等，還用作要求耐候

40、性和耐久性的成型墊片、還用作要求耐候性和耐久性的成型墊片、電子零件的封裝材料、汽車電氣零件的電子零件的封裝材料、汽車電氣零件的保護(hù)材料?？捎糜诜课莸慕ㄖc修復(fù)，保護(hù)材料?？捎糜诜课莸慕ㄖc修復(fù)，高速公路接縫密封及水庫、橋梁的嵌縫高速公路接縫密封及水庫、橋梁的嵌縫密封。此外，還有特殊用途的硅橡膠，密封。此外，還有特殊用途的硅橡膠，如導(dǎo)電硅橡膠、醫(yī)用硅橡膠、泡沫硅橡如導(dǎo)電硅橡膠、醫(yī)用硅橡膠、泡沫硅橡膠、制模硅橡膠、熱收縮硅橡膠等。膠、制模硅橡膠、熱收縮硅橡膠等。 合成纖維是由合成高分子為原料，合成纖維是由合成高分子為原料，通過拉絲工藝獲得纖維。合成纖維通過拉絲工藝獲得纖維。合成纖維的品種很多，最重

41、要的品種是聚酯的品種很多，最重要的品種是聚酯（滌綸）、聚酰胺（尼龍、錦綸）、（滌綸）、聚酰胺（尼龍、錦綸）、聚丙烯腈（腈綸），它們占世界合聚丙烯腈（腈綸），它們占世界合成纖維總產(chǎn)量的成纖維總產(chǎn)量的90%以上。此外還以上。此外還有聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、聚丙有聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、聚丙烯（丙綸）、聚氯乙烯（氯綸）等。烯（丙綸）、聚氯乙烯（氯綸）等。 膠粘劑又稱粘合劑，俗稱膠。膠粘劑又稱粘合劑，俗稱膠。是能使兩個(gè)物體表面粘合在是能使兩個(gè)物體表面粘合在一起的物質(zhì)。膠粘和其他的一起的物質(zhì)。膠粘和其他的連接方法相比，有重量輕、連接方法相比，有重量輕、連接部位應(yīng)力分布均勻、強(qiáng)連接部位應(yīng)力分布均勻、強(qiáng)度高、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)。度高、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)氧樹脂膠粘劑環(huán)氧樹脂膠粘劑 凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。固化后的環(huán)氧樹脂具有良統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理化學(xué)性能，它對(duì)金屬和非金屬材料好的物理化學(xué)性能，它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對(duì)