胡濤化學(xué)與社會(huì)07-08材料

第8講材料

——無所不在的好東西 一、材料簡介

二、無機(jī)物材料 三、有機(jī)高分子材料 四、復(fù)合材料材料簡介★定義和分類材料(material)：經(jīng)過某種加工后具有一定組成、結(jié)構(gòu)和性能，適合于某種用途的物質(zhì)。人類使用材料的歷史就是人類社會(huì)的發(fā)展史從性能上可分為：

結(jié)構(gòu)材料:具有一定強(qiáng)度、韌性和硬度等力學(xué)性能的材料。

功能材料:具有電、磁、光、聲和熱等特殊效應(yīng)和功能的材料。從組成上可分為：金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料等。無機(jī)物材料★金屬材料由金屬元素或以金屬元素為主的合金形成的具有一般金屬性質(zhì)的材料,包括純金屬和合金兩類。無機(jī)物材料★金屬材料的分類金屬黑色金屬：Fe，Cr，Mn有色金屬重有色金屬：Cu，Co，Ni，Pb，Zn，Cd，

Hg，Sn，Sb，Bi輕有色金屬：Al，Mg，Ca，Ba，K，Na貴金屬：Ag，Au，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt輕稀有金屬：Li，Be，Rb，Cs，Sr難熔金屬：Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，

Mo，W，Re稀土金屬：Sc，Y，Ln（鑭系元素）稀散金屬：Ga，In，Tl，Ge放射性金屬：U，Ra，Ac，Th，Pa，Po稀有金屬無機(jī)物材料稀土金屬稀土世界總儲(chǔ)量21000萬噸12.86%43%19.5%國家美國中國獨(dú)聯(lián)體其他出口日本韓國美國無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用非晶態(tài)合金——金屬玻璃無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用當(dāng)材料內(nèi)部的原子排列處于無規(guī)則狀態(tài)時(shí)，為非晶態(tài)材料。非晶態(tài)合金，又稱金屬玻璃，是指沒有原子三維周期性排列的合金固體。美國加州的技術(shù)公司改進(jìn)了金屬玻璃技術(shù)。制造出的金屬玻璃的強(qiáng)度比最好的工業(yè)用鋼強(qiáng)度高3倍，彈性大10倍無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用制備非晶態(tài)合金的方法很多，大致可分為驟冷法、化學(xué)還原法和沉積法等。驟冷法:

例如：將處于熔融狀態(tài)的高溫鋼水噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上。鋼水以每秒百萬度的速度迅速冷卻，僅用千分之一秒的時(shí)間將1300℃的鋼水降到200℃以下，形成非晶態(tài)材料。無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用航空鋁材：鋁鋰合金與傳統(tǒng)鋁合金相比，制造波音飛機(jī)，重量可以減輕14.6％，燃料節(jié)省5.4％，飛機(jī)成本將下降2.1％,每架飛機(jī)每年的飛行費(fèi)用將降低2.2％無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用形狀記憶合金具有一定起始形狀，經(jīng)形變并固定成另一種形狀后，通過熱、光和電等物理刺激或化學(xué)刺激處理又可以恢復(fù)初始形狀的現(xiàn)象。加熱變形無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用形狀記憶合金隨溫度的變化會(huì)產(chǎn)生可逆性晶體結(jié)構(gòu)變化,從而產(chǎn)生形狀記憶效應(yīng)。TiNi合金眼鏡架無機(jī)物材料★金屬材料的應(yīng)用在以“科技走進(jìn)生活”為主題的“第八屆北京科技周活動(dòng)中，用記憶合金材料制作的“鐵樹”開花吸引了愛好科技的小朋友。用此種材料做成的花在攝氏65度以上便能自動(dòng)開放，可用于各種自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制裝置?！拌F樹”開花無機(jī)物材料★金屬的腐蝕與防護(hù)金屬腐蝕：金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生作用而遭受破壞的現(xiàn)象。按腐蝕形態(tài)分：均勻腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、選擇性腐蝕和磨損腐蝕。按腐蝕環(huán)境分：化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣介質(zhì)腐蝕、海水介質(zhì)腐蝕和土壤腐蝕。

按腐蝕過程分：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。無機(jī)物材料★金屬的腐蝕與防護(hù)

化學(xué)腐蝕：金屬在非電化學(xué)作用下的腐蝕（氧化）過程。通常指在非電解質(zhì)溶液及干燥氣體中，純化學(xué)作用引起的腐蝕。例如：化工廠中氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵。防止化學(xué)腐蝕的方法主要有：鈍化、電鍍、涂漆等。無機(jī)物材料★金屬的腐蝕與防護(hù)

電化學(xué)腐蝕：是由于金屬表面與電解質(zhì)溶液接觸，形成原電池，產(chǎn)生電池反應(yīng)使金屬遭到破壞。這種原電池也稱腐蝕電池。塵粒陽極區(qū)陰極區(qū)陰極區(qū)水膜無機(jī)物材料★金屬的腐蝕與防護(hù)電化學(xué)保護(hù)法輪船的保護(hù)法：將一定數(shù)量的鋅塊分散連接到輪船外殼上.無機(jī)物材料★金屬的腐蝕與防護(hù)保護(hù)層法①金屬保護(hù)層：如電鍍、化學(xué)鍍、浸鍍、噴鍍、滲鍍、真空鍍等;②非金屬保護(hù)層：如涂料、塑料、搪瓷、橡膠等;③化學(xué)方法生成的保護(hù)層：如磷化膜、發(fā)藍(lán)等無機(jī)物材料★無機(jī)非金屬材料無機(jī)非金屬材料(inorganicnonmetallicmaterials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。

一般將其分為傳統(tǒng)的（普通的）和新型的（特種的）無機(jī)非金屬材料兩大類。無機(jī)物材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)的無機(jī)非金屬材料水泥和其它膠凝材料(如石灰、石膏)

陶瓷耐火材料玻璃(硅酸鹽、硼酸鹽及氧化物等)

搪瓷、鑄石研磨材料(氧化硅、氧化鋁、碳化硅等)

多孔材料(沸石分子篩等)

碳素材料(石墨、焦炭、碳納米管等)

非金屬礦(粘土、石棉、大理石、水晶、金剛石等)無機(jī)物材料沸石分子篩分子篩是多孔材料的一種，傳統(tǒng)硅鋁骨架的分子篩也被稱為沸石，沸石分子篩。

1756年，瑞典科學(xué)家A.F.Cronstedt將一種礦物進(jìn)行焙燒時(shí)發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，類似于液體的沸騰現(xiàn)象，因此將其命名為“沸石”。這就是沸石分子篩名字的由來。在長期的實(shí)踐活動(dòng)中人們對(duì)天然沸石的一些性質(zhì)有了一定的認(rèn)識(shí)，其中包括沸石礦物具有可逆的脫水作用，即沸石脫水后又能重新吸附水。無機(jī)物材料沸石分子篩后來人們發(fā)現(xiàn)沸石是自然界中廣泛存在的一類礦物，其結(jié)構(gòu)有多種多樣。迄今為止，已經(jīng)有40余種天然沸石結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)。但是經(jīng)國際沸石學(xué)會(huì)認(rèn)定并命名的天然沸石結(jié)構(gòu)還不及30種。無機(jī)物材料沸石分子篩沸石分子篩基本結(jié)構(gòu)單元為硅氧四面體和鋁氧四面體。若中心原子為鋁，則骨架帶負(fù)電荷無機(jī)物材料沸石分子篩硅氧四面體和鋁氧四面體以共用氧原子的方式相連接，彼此交聯(lián)構(gòu)成籠形、孔道等一維、二維和三維立體結(jié)構(gòu)無機(jī)物材料沸石分子篩分子篩骨架中的硅和鋁也可以被其它元素取代，生成結(jié)構(gòu)多樣的雜原子分子篩和具有新穎骨架結(jié)構(gòu)的分子篩，在結(jié)構(gòu)化學(xué)中具有重要意義。無機(jī)物材料沸石分子篩的應(yīng)用沸石分子篩具有較好的催化性、水熱穩(wěn)定性、較高的抗腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于石油加工、精細(xì)化工等催化領(lǐng)域。無機(jī)物材料沸石分子篩為平衡骨架負(fù)電荷，Na+、K+和其它金屬離子被引入骨架，從而使沸石分子篩表現(xiàn)優(yōu)異的離子交換和吸附性能

3A(鉀A)沸石4A(鈉A)沸石5A(鈣A)沸石無機(jī)物材料碳材料在學(xué)術(shù)界，一般認(rèn)為金剛石、石墨、碳籠原子簇、線型碳是碳的幾種同素異形體。無機(jī)物材料碳材料1985年，英國Sussex大學(xué)的H.W.Kroto等人用激光作石墨的氣化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了C60，這是一種由60個(gè)碳原子組成的穩(wěn)定原子簇。此后又發(fā)現(xiàn)了C50、C70、C240乃至C540等，它們都具有空心的球形結(jié)構(gòu)，屬于籠形碳原子簇分子。無機(jī)物材料碳材料

1985年以激光氣化石墨法只能制取幾毫克的C60，直到1990年，C60的合成才取得突破。目前C60的合成法主要可分為以下兩種：★石墨氣化法

電弧放電法氣化石墨，每小時(shí)可氣化10g，產(chǎn)物是一種黑色粉末，是C60和C70的混合物?！锛兲既紵ㄔ?73～673K真空中加熱特制的炭黑，收集蒸氣凝結(jié)成的固體，制得C60和C70。無機(jī)物材料碳材料

C60具有非線性光學(xué)性質(zhì)，隨著光強(qiáng)不同，它對(duì)入射光的折射方向也發(fā)生改變。C70能把普通光轉(zhuǎn)化成強(qiáng)偏振光，因此C70有可能用作三維光學(xué)電腦開關(guān)，可能用于光纖通訊。某些水溶性C60衍生物具有生物活性。二氨基二酸二苯基C60具有抑制人體免疫缺損病毒酶HIVP的功效，因此有可能從富勒烯衍生物中開發(fā)出一種治療艾滋病的新藥。無機(jī)物材料碳材料日本NEC公司的科學(xué)家Sumio

lijima發(fā)現(xiàn)碳納米管（Carbonnanotubes，CNTs），十多年來，各種物理或化學(xué)方法被用來修飾碳納米管，如摻雜、填充、包覆、共混、接枝等，種類繁多的碳納米管衍生物及各種性能也被陸續(xù)報(bào)道出來。Sumio

lijima

(1939—)飯島澄男無機(jī)物材料碳材料碳納米管按其所含有的石墨層數(shù)不同可分為單壁碳納米管（SWNTs）和多壁碳納米管（MWNTs）：無機(jī)物材料碳材料高強(qiáng)度碳纖維：理論計(jì)算表明，納米碳管的抗張強(qiáng)度比鋼高100倍，但重量只有鋼的六分之一。其長度是直徑的幾千倍，5萬個(gè)并排起來才有人的一根頭發(fā)那么寬，因而號(hào)稱“超級(jí)纖維”。納米電子器件：例如我國利用碳納米管研制出新一代顯示器。這種顯示器不僅體積小、重量輕、省電、顯示質(zhì)量好，而且響應(yīng)時(shí)間僅為幾微秒，從-45～85℃都能正常工作。無機(jī)物材料碳材料Berkely實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)部(MSD)的物理學(xué)家AlexZettl，合成出需要借助于電子顯微鏡才能看到的世界最小的人造軸承和機(jī)械開關(guān)、世界最小的室溫二極管。產(chǎn)物借助碳納米管合成，其直徑僅有幾個(gè)納米大小無機(jī)物材料碳材料

1968年，前西德科學(xué)家在Riss火山口的石墨片麻巖中發(fā)現(xiàn)了與石墨層交替出現(xiàn)的薄膜線型碳，后來又在含碳球粒隕石和星際粉塵中發(fā)現(xiàn)了多種結(jié)晶形態(tài)的線型碳。由于理論上預(yù)言線型碳可能是一種室溫超導(dǎo)體及超強(qiáng)纖維材料，因而很大程度上激勵(lì)了各國研究者的研究熱情。無機(jī)物材料碳材料合成的線型碳多為黑色的無定形態(tài),不溶于任何已知的有機(jī)及無機(jī)溶劑,結(jié)晶線型碳的硬度比石墨大。無機(jī)物材料新型的無機(jī)非金屬材料新型的無機(jī)非金屬材料

絕緣材料氧化鋁、氧化鈹、微晶玻璃等鐵電和壓電材料鈦酸鋇系、鋯鈦酸鉛系材料等磁性材料錳—鋅、鎳—鋅、錳—鎂等鐵氧體、磁記錄和磁泡材料等

導(dǎo)體陶瓷：鈉、鋰、氧離子的快離子導(dǎo)體等；半導(dǎo)體陶瓷：氧化鋅、氧化錫等過濾金屬元素氧化物光學(xué)材料：釔鋁石榴石激光材料，氧化鋁、氧化釔透明材料和石英系或多組分玻璃的光導(dǎo)纖維等

超硬材料碳化鈦、人造金剛石和立方氮化硼等

生物陶瓷長石質(zhì)齒材、氧化鋁、磷酸鹽骨材和酶的載體材料無機(jī)物材料光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維—簡稱光纖，是用來傳遞光線和圖象的纖維。無機(jī)物材料光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維具有信息容量大、重量輕、占用空間小、抗電磁干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療、電視、傳真、電話、科研等方面都有廣泛的用途。無機(jī)物材料

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷除Si3N4外，還有SiC、ZrO2、Al2O3等。無機(jī)物材料

高溫結(jié)構(gòu)陶瓷碳化硅SiC（金剛砂），是穩(wěn)定的原子晶體。具有高的熱傳導(dǎo)能力、硬度大、熔點(diǎn)高、比重小，有較高的強(qiáng)度和較好的熱穩(wěn)定性，與各種酸都不起作用，其抗氧化性能在高達(dá)1550℃時(shí)仍很優(yōu)良。

無機(jī)物材料超導(dǎo)材料

昂內(nèi)斯(Onnes,1853～1926)荷蘭低溫物理學(xué)家，1908年成功地液化了氦氣。1911年發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降到4.2K時(shí)，汞的電阻突然降為零，這種現(xiàn)象稱為零電阻效應(yīng)。1933年獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。無機(jī)物材料超導(dǎo)材料

1933年法國物理學(xué)家邁斯納(Meissner)等人發(fā)現(xiàn),處于超導(dǎo)態(tài)的超導(dǎo)體內(nèi)部的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是零，即磁力線被“排斥”在超導(dǎo)體外面，這種現(xiàn)象稱邁斯納效應(yīng)。無機(jī)物材料超導(dǎo)材料

某些材料在臨界溫度以下，會(huì)產(chǎn)生零電阻和排斥磁場(邁斯納效應(yīng))的現(xiàn)象稱超導(dǎo)性。具有超導(dǎo)性的材料稱為超導(dǎo)材料。零電阻效應(yīng)邁斯納效應(yīng)無機(jī)物材料超導(dǎo)材料

超導(dǎo)磁懸浮的示意圖無機(jī)物材料超導(dǎo)材料

按組分劃分：按臨界溫度劃分：元素超導(dǎo)體合金超導(dǎo)體氧化物超導(dǎo)體非氧化物超導(dǎo)體超導(dǎo)體低溫超導(dǎo)體高溫超導(dǎo)體超導(dǎo)體無機(jī)物材料

1983年,繆勒和柏德諾茲合作進(jìn)行超導(dǎo)研究，三年后發(fā)現(xiàn)了鋇鑭銅氧體系高溫超導(dǎo)化合物。這一研究成果導(dǎo)致了多種液氮溫區(qū)高溫超導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，為此他們獲得1987年諾貝爾物理獎(jiǎng)。本節(jié)問題★列舉生活中的黑色金屬和有色金屬材料（各三種）?！镆桓肼袢肽嗤林械蔫F管，發(fā)現(xiàn)泥土中的部分腐蝕嚴(yán)重，暴露于空氣中的腐蝕較輕，試分析一下原因。有機(jī)高分子材料今天，大到國民經(jīng)濟(jì)，小到日常生活都與高分子材料息息相關(guān)，可稱為“高分子化合物時(shí)代”。

高分子材料在二戰(zhàn)前后得到了迅速發(fā)展；到上世紀(jì)末，光是塑料在體積上就明顯超過了鋼鐵。有機(jī)高分子材料高分子材料的性能

質(zhì)量輕；透明；彈性；絕緣；耐腐蝕；易于加工

……性能?

結(jié)構(gòu)

？有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物概述高分子化合物是由許多原子彼此以共價(jià)鍵聚合而成的大分子化合物，所以高分子化合物又稱為聚合物或高聚物。

棉、毛、蠶絲和蛋白質(zhì)等都是天然高分子材料。合成高分子材料主要包括塑料、橡膠與纖維三大合成材料，其中塑料占總量的80％。有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物概述高分子又稱大分子，一般是指分子量大于104的分子。高分子化合物與低分子化合物的根本區(qū)別，在于分子量大小的不同。有機(jī)高分子材料聚氯乙烯聚苯乙烯纖維素分子量/萬5~151~305~40有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物概述它是由結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成，這種結(jié)構(gòu)單元又稱鏈節(jié)。一個(gè)分子中鏈節(jié)的數(shù)目以符號(hào)n表示，稱為高分子化合物的聚合度。聚氯乙烯分子的結(jié)構(gòu)式為：

CH2CHClCH2CHClCH2CHCl有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物概述高分子具有重復(fù)鏈節(jié)結(jié)構(gòu)這一概念，是施陶丁格(1881-1965)在20世紀(jì)20年代初提出的。直到30年代初，通過了多次實(shí)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。為了表彰斯陶丁格的功績，瑞典皇家科學(xué)院授予他1953年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物概述有機(jī)高分子化合物是由許多鏈節(jié)相同而聚合度不同的分子所組成的混合物高分子化合物的分子量只能是平均分子量（Mr）。高分子的相對(duì)分子質(zhì)量=鏈節(jié)的質(zhì)量×聚合度Mr＝m×n有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物概述能夠聚合生成高分子化合物的低分子化合物叫做單體，例如苯乙烯是合成聚苯乙烯的單體：

有機(jī)高分子材料★

聚合反應(yīng)

由一種或多種具有不飽和鍵的單體或環(huán)狀化合物，在一定條件下，打開不飽和鍵或開環(huán)相互連結(jié)成聚合物的反應(yīng)稱為加聚反應(yīng)。光、熱或引發(fā)劑

由一種或多種單體相互作用生成聚合物，同時(shí)還有低分子化合物如H2O、NH3

等生成的一類反應(yīng)稱為縮聚反應(yīng)?？s合聚合

nH2N(CH2)6NH2+nHOOC(CH2)4COOH

H[-NH(CH2)6NHOC(CH2)4CO-]nOH+(2n-1)H2O例如：己二酸與己二胺縮聚成聚酰胺(尼龍-66)有機(jī)高分子材料★

聚合反應(yīng)有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的分類分類原則類別舉例與特性按聚合物的來源天然聚合物如天然橡膠、纖維素、蛋白質(zhì)人造聚合物經(jīng)人工改性的天然聚合物，如硝酸纖維、醋酸纖維（人造絲）合成聚合物完全由低分子物質(zhì)合成的如聚氯乙稀、聚酰胺等。按生成聚合物的化學(xué)反應(yīng)加聚物由加成聚合反應(yīng)得到的，如聚烯烴縮聚物由縮合聚合反應(yīng)得到的，如酚醛樹脂分類原則類別舉例與特性

按聚合物的性質(zhì)塑料

有固定形狀、熱穩(wěn)定性與機(jī)械強(qiáng)度，如工程塑料橡膠具有高彈性，可做彈性材料與密封材料纖維單絲強(qiáng)度高，可做紡織材料按聚合物的熱行為熱塑性聚合物線型結(jié)構(gòu)加熱后仍不變熱固性聚合物線型結(jié)構(gòu)加熱后變體型

按聚合物分子的結(jié)構(gòu)碳鏈聚合物一般為加聚物雜鍵聚合物一般為縮聚物元素有機(jī)聚合物一般為縮聚物有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的命名

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。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；合成高分子，是在單體名稱前冠以“聚”字。有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的命名如由乙烯(H2C＝CH2)制得的聚合物叫聚乙烯(polyethylene，簡稱PE)。是我們最常看到的塑料，可制塑料袋、塑料杯、塑料桶及塑料玩具等用品。有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的命名由氯乙烯加成聚合而成聚合物叫聚氯乙烯[poly(vinylchloride)]，簡稱(PVC）。是制造雨衣、硬塑料水管、塑料布、電線塑料外殼的原料。有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的命名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，往往在單體名稱后加上“樹脂”二字來命名。由尿素與甲醛縮合而成的聚合物叫脲醛樹脂。因受熱不會(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的最佳原料。

國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）曾提出以結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)命名法，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，但較繁瑣，目前一直沒得到普遍采用。有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的命名有機(jī)高分子材料★有機(jī)高分子化合物的命名通俗名稱商品名稱簡寫代號(hào)聚氯乙烯氯綸PVC聚丙烯丙綸PP丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS樹脂ABS聚對(duì)苯二甲酸乙二酯滌綸PET聚甲基丙烯酸甲酯有機(jī)玻璃PMMA聚酰胺纖維錦綸，尼龍NYLON有機(jī)高分子材料★高分子化合物的結(jié)構(gòu)鏈的結(jié)構(gòu)狀態(tài)特點(diǎn)性質(zhì)及示例線型拉伸或低溫直線形高溫或稀溶液卷曲彈性和可塑性，可反復(fù)加工成型熱塑性聚合物，如聚氯乙稀、聚乙稀、尼龍支鏈型象一根“節(jié)上生枝”樹干與線型基本相同

體型

線型或支鏈型高分子以化學(xué)鍵交聯(lián)而成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)彈性和可塑性較小，硬度和脆性大，一次加工成型后不再熔化熱固性聚合物硫化橡膠、離子交換樹脂線型線型(有支鏈)體型有機(jī)高分子材料★高分子化合物的結(jié)構(gòu)有機(jī)高分子材料

Linearpolymers:VanderWaalsbondingbetweenchains.Examples:polyethylene,nylon.鏈之間的結(jié)合力是分子間力，例如：聚乙烯、尼龍線型高分子有機(jī)高分子材料

Cross-linkedpolymers:Chainsareconnectedbycovalentbonds.Manyrubbershavethisstructure.鏈之間由共價(jià)鍵連接，許多橡膠具有這種結(jié)構(gòu)體型高分子有機(jī)高分子材料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。稱為高分子鏈的柔順性?！锔叻肿踊衔锏男阅芨叻肿渔湹娜犴樞杂袡C(jī)高分子材料主鏈結(jié)構(gòu):全部由單鍵組成時(shí)，柔順性好，屬于柔順鏈;主鏈有孤立雙鍵時(shí)，柔順性比不含雙鍵時(shí)更好。比如聚異戊二烯橡膠?！锔叻肿踊衔锏男阅苡绊懭犴樞缘囊蛩赜袡C(jī)高分子材料主鏈上有一定數(shù)量的芳雜環(huán)時(shí)，由于芳雜環(huán)不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，分子鏈的柔順性很差?！锔叻肿踊衔锏男阅苡绊懭犴樞缘囊蛩赜袡C(jī)高分子材料側(cè)基性質(zhì):極性越大，柔順性越差;側(cè)基越大，柔順性越差;對(duì)稱性好，

柔順性好例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯氰柔順性依次遞減：★高分子化合物的性能影響柔順性的因素有機(jī)高分子材料例如：聚苯乙烯具有較大的苯基，內(nèi)旋轉(zhuǎn)困難，柔順性差，性脆而硬?！锔叻肿踊衔锏男阅苡绊懭犴樞缘囊蛩赜袡C(jī)高分子材料

聚異丁烯的兩個(gè)甲基在同一個(gè)碳原子上對(duì)稱取代，其單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)反而更容易，故柔順性比聚丙烯更好★高分子化合物的性能影響柔順性的因素有機(jī)高分子材料高分子長鏈?zhǔn)乔壅鄣尿榍?。有?guī)則的蜷曲(折疊)形成晶態(tài)，無規(guī)則的蜷曲形成非晶態(tài)?！锔叻肿踊衔锏男阅芨叻肿踊衔锏牧W(xué)性質(zhì)

高分子化合物在結(jié)晶時(shí)，分子的長鏈完全定向規(guī)則排列是非常困難的，因此是部分結(jié)晶。同一高分子化合物可以兼具晶形和無定形兩種形態(tài)。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)有機(jī)高分子材料如果聚合物結(jié)晶程度比較高，產(chǎn)品就會(huì)更堅(jiān)硬結(jié)實(shí)但可塑性差，反之亦然。在合成樹脂、纖維和橡膠中，合成橡膠是結(jié)晶結(jié)構(gòu)較少的聚合物。

聚合物結(jié)晶度越大機(jī)械性能越好?！锔叻肿踊衔锏男阅芨叻肿踊衔锏牧W(xué)性質(zhì)

非晶體高分子化合物沒有一定的熔點(diǎn)，在不同的溫度下，可呈現(xiàn)出三種不同的物理形態(tài)，即玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)形變玻璃態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)溫度TgTf高分子化合物的三態(tài)有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)

玻璃態(tài)：溫度較低時(shí)，分子的能量很小，高分子化合物呈現(xiàn)出象玻璃狀的形態(tài)。常溫下的塑料就是處于這種狀態(tài)。

高彈態(tài)：溫度較高時(shí)，分子能量增加，鏈節(jié)能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但整個(gè)分子還是不能移動(dòng)。這時(shí)高分子化合物在外力作用下產(chǎn)生可逆性變形，從而表現(xiàn)出具有很高的彈性。室溫下橡膠就是處于這種狀態(tài)。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)粘流態(tài)：溫度很高時(shí)，使整個(gè)分子都可以自由運(yùn)動(dòng)，這時(shí)高分子化合物變成能流動(dòng)的粘液。室溫下粘合劑就是處于這種狀態(tài)。

玻璃化溫度Tg

：由玻璃態(tài)向高彈態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。

粘流化溫度Tf

：由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)

習(xí)慣上，人們把Tg在室溫以上的高分子化合物稱為塑料；把Tg在室溫以下的高分子化合物稱為橡膠。

對(duì)塑料來說，

Tg越高越好。為加工方便，

Tf越低越好，Tg和Tf

的差值越小越好。

對(duì)橡膠來說，

Tg越低越好，而Tf

越高越好，Tg和Tf

的差值越大越好。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的力學(xué)性質(zhì)

由于高聚物內(nèi)部一般沒有自由電子和離子，對(duì)于直流電,絕大多數(shù)具有良好的電絕緣性。

對(duì)于交流電,極性高聚物分子中的極性基團(tuán)或極性鏈節(jié)會(huì)隨著電場方向作周期性取向而導(dǎo)電。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的絕緣性

高分子化合物電絕緣性能好，也有其不利的一面，如用高分子化合物制成紡織品或薄膜時(shí)，由于摩擦起電傳導(dǎo)不出去而逐漸積累，使紡織品易吸附灰塵，甚至引起靜電放電產(chǎn)生火花。有機(jī)高分子材料★高分子化合物的性能高分子化合物的絕緣性有機(jī)高分子材料高分子在長期使用過程中，由于受到氧、熱、紫外線、機(jī)械、水蒸氣、酸堿及微生物等因素作用，可發(fā)生鏈的交聯(lián)或鏈的裂解反應(yīng)，逐漸失去彈性，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。改變聚合物的結(jié)構(gòu)物理防老化：鍍上一層金屬，或涂一層涂料化學(xué)防老化：加入防老化劑，如紫外線吸收劑、抑制劑等?！锔叻肿踊衔锏睦匣c防老化有機(jī)高分子材料普通塑料：如聚氯乙烯，有毒，不能用來制作食具或食品袋。有的塑料如聚乙烯和聚丙烯，無毒，可用來制作食品袋和其它食具?！飵追N重要的高分子材料

塑料有機(jī)高分子材料工程塑料：如ABS樹脂，以丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三種單體組成。ABS有很多特殊的品種，包括一般用途、高沖擊性、耐高熱、阻燃劑等，并且在汽車、電器、電子工業(yè)等方面有著非常廣泛的應(yīng)用★幾種重要的高分子材料

塑料有機(jī)高分子材料

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)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)在的總產(chǎn)量已經(jīng)超過天然橡膠的一倍以上?！飵追N重要的高分子材料

合成橡膠有機(jī)高分子材料有機(jī)高分子材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。合成纖維的品種很多，最重要的品種是聚酯（滌綸）、聚酰胺（尼龍、錦綸）、聚丙烯腈（腈綸），它們占世界合成纖維總產(chǎn)量的90%以上。此外還有聚乙烯醇縮甲醛（維綸）、聚丙烯（丙綸）、聚氯乙烯（氯綸）等?！飵追N重要的高分子材料

合成纖維有機(jī)高分子材料萊卡（LYCRA）

萊卡是前杜邦全資子公司---英威達(dá)的一個(gè)商品名，由于該公司在氨綸領(lǐng)域中占據(jù)市場壟斷地位，萊卡幾乎就成了所有氨綸紗的代名詞。有機(jī)高分子材料莫代爾（Modal）

莫代爾

(Modal)是一種高濕模量粘膠纖維的纖維素再生纖維，該纖維的原料采用云杉、櫸木制成的木漿粕，通過專門的紡絲工藝加工成纖維。該產(chǎn)品原料全部為天然材料。目前該纖維的生產(chǎn)企業(yè)有奧地利蘭精公司，唐山三友集團(tuán)興達(dá)化纖有限公司2010年9月在國內(nèi)首家研制成功。有機(jī)高分子材料膠粘劑又稱粘合劑，俗稱膠。是能使兩個(gè)物體表面粘合在一起的物質(zhì)。膠粘和其他的連接方法相比，有重量輕、連接部位應(yīng)力分布均勻、強(qiáng)度高、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)。例如：環(huán)氧樹脂膠粘劑對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度；聚氨酯膠粘劑主要應(yīng)用于制鞋、包裝、汽車、磁性記錄材料等領(lǐng)域?！飵追N重要的高分子材料

合成膠粘劑復(fù)合材料復(fù)合材料：取長補(bǔ)短，協(xié)同作用，產(chǎn)生原來單一材料沒有本身所沒有的新性能。無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料金屬材料復(fù)合材料國際標(biāo)準(zhǔn)化組織：由兩種以上在物理和化學(xué)上不同的物質(zhì)組合起來而得到的一種多相固體材料。《材料大詞典》：復(fù)合材料是根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)，把兩種以上的有機(jī)聚合物材料或無機(jī)非金屬材料或金屬材料組合在一起，使其性能互補(bǔ)，從而制成的一類新型材料?！飶?fù)合材料的定義復(fù)合材料《材料科學(xué)技術(shù)百科全書》：復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過復(fù)合工藝組合而成的新型材料。它既保留原組成材料的重要特色，又通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能?？梢酝ㄟ^材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得更優(yōu)秀的性能，與一般材料的簡單混合有本質(zhì)區(qū)別?！飶?fù)合材料的定義復(fù)合材料古代－近代－先進(jìn)復(fù)合材料天然復(fù)合材料：竹、貝殼，樹木和竹子：纖維素和木質(zhì)素的復(fù)合體動(dòng)物骨骼：無機(jī)磷酸鹽和蛋白質(zhì)膠原復(fù)合而成

古代：使用、效仿

半坡人－－草梗和泥筑墻，且延用至今漆器－－麻纖維和土漆復(fù)合而成，至今已四千多年敦煌壁畫－－泥胎、宮殿建筑里園木表面的披麻覆漆

★復(fù)合材料的發(fā)展史復(fù)合材料第一代：1940-1960，玻璃纖維增強(qiáng)塑料第二代：1960-1980，先進(jìn)復(fù)合材料

1965年英國科學(xué)家研制出碳纖維

1971年美國杜邦公司開發(fā)出開芙拉-491975年先進(jìn)復(fù)合材料“碳纖維增強(qiáng)及開芙拉纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料”用于飛機(jī)、火箭的主承力件上第三代：1980-1990，碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料以鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用最為廣泛。第四代：1990-，主要發(fā)展多功能復(fù)合材料，如智能復(fù)合材料和梯度功能材料等?！飶?fù)合材料的發(fā)展史復(fù)合材料

復(fù)合材料由兩部分組成：基體相(連續(xù)相)和增強(qiáng)相(分散相)?；w相是連續(xù)相材料，把改善性能的增強(qiáng)相材料粘結(jié)在一起，起粘結(jié)劑的作用。在受力時(shí)把載荷傳遞給增強(qiáng)相。增強(qiáng)相大部分是高強(qiáng)物質(zhì)，起提高強(qiáng)度或韌性的作用。復(fù)合材料

復(fù)合材料按增強(qiáng)相形狀可分為三類：

1纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

2層合增強(qiáng)復(fù)合材