高分子合成及高分子材料

高分子合成及高分子材料1.1加聚反應(additionpolymerization)：

---烯類單體加成而聚合起來的反應

加聚反應的生成物加聚物(additionpolymer)自由基加成無副產(chǎn)物1、按單體和聚合物的組成和結(jié)構(gòu)變化分類加聚物：結(jié)構(gòu)單元與單體組成相同；分子量是單體分子量的整數(shù)倍8.3.1聚合反應分類及特點第2頁,共99頁，2024年2月25日，星期天1.2縮聚反應(polycondensation)官能團間反應，縮聚物有特征結(jié)構(gòu)官能團；有低分子副產(chǎn)物；縮聚物和單體分子量不成整數(shù)倍。----單體經(jīng)多次縮合而聚合成大分子的反應縮聚反應的主產(chǎn)物縮聚物(condensationpolymer)第3頁,共99頁，2024年2月25日，星期天AdditionPolymerizationCondensationPolymerization烯類單體雙鍵(doublebond)加成官能團(functionalgroup)之間的縮合形成以碳鏈為主的大分子，稱加聚物形成的大多為雜鏈聚合物，稱縮聚物分子量是單體分子量的整數(shù)倍分子量不再是單體分子量的整數(shù)倍加聚物結(jié)構(gòu)單元組成與其單體相同，電子結(jié)構(gòu)有所改變有低分子產(chǎn)生，縮聚物的結(jié)構(gòu)單元比單體少若干原子第4頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2、按聚合機理或動力學分類20世紀五十年代Flory提出連鎖聚合(chainpolymerization)——活性中心(activecenter)引發(fā)單體，迅速連鎖增長大部分縮聚屬于逐步機理大多數(shù)烯類加聚屬于連鎖機理自由基聚合陽離子聚合陰離子聚合活性中心不同逐步聚合(steppolymerization)——無活性中心，單體官能團間相互反應而逐步增長第5頁,共99頁，2024年2月25日，星期天自由基連鎖聚合反應機理------以乙烯類單體聚合為例增長鏈聚合物鏈終止反應I2R*R*

+H2CCHXRCH2CH*X引發(fā)活性種(中心）鏈增長活性中心引發(fā)劑分解或離解引發(fā)增長終止初級自由基單體自由基鏈增長反應活化能較低，增長速率極高，0.01s至幾秒內(nèi)，聚合度達成千上萬第6頁,共99頁，2024年2月25日，星期天逐步聚合反應機理-------以二元羧酸與二元醇的聚合反應為例：。。。。。。第7頁,共99頁，2024年2月25日，星期天反應時間單體轉(zhuǎn)化率產(chǎn)物平均聚合度反應時間鏈式聚合反應逐步聚合反應（活性鏈式聚合反應）第8頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

ChainPolymerizationStepPolymerization需活性中心：自由基、陽離子或陰離子無特定的活性中心，往往是帶官能團單體間的反應單體一經(jīng)引發(fā)，迅速連鎖增長，由鏈引發(fā)、增長及終止等基元反應組成，各步反應速率和活化能差別很大反應逐步進行，每一步的反應速率和活化能大致相同體系中只有單體和聚合物，無分子量遞增的中間產(chǎn)物體系由單體和分子量遞增的一系列中間產(chǎn)物組成轉(zhuǎn)化率隨著反應時間而增加，分子量變化不大分子量隨著反應的進行緩慢增加，而轉(zhuǎn)化率在短期內(nèi)很高第9頁,共99頁，2024年2月25日，星期天1.本體聚合自由基聚合反應的實施方法主要有本體聚合、溶液聚合、懸浮聚合、乳液聚合。本體聚合是單體本身在不加溶劑以及其它分散劑的條件下，由引發(fā)劑或直接由光、熱等作用下引發(fā)的聚合反應。優(yōu)點：產(chǎn)品純度高，易于生產(chǎn)透明、淺色制品，聚合設備簡單。適于制板材、型材等透明制品。缺點：體系粘度大，聚合熱不易擴散，反應難以控制，易局部過熱，造成產(chǎn)品發(fā)黃。自動加速作用大，嚴重時可導致暴聚。8.3.2聚合實施方法第10頁,共99頁，2024年2月25日，星期天工業(yè)上多采用兩段聚合工藝：(i)預聚合：在較低溫度下預聚合，轉(zhuǎn)化率控制在10~30%，體系粘度較低，散熱較容易；(ii)后聚合：更換聚合設備，分步提高聚合溫度，使單體轉(zhuǎn)化率>90%。本體聚合根據(jù)聚合產(chǎn)物是否溶于單體可分為兩類：（i）均相聚合：聚合產(chǎn)物可溶于單體，如苯乙烯、MMA等（ii）非均相聚合（沉淀聚合）：聚合產(chǎn)物不溶于單體，如乙烯、聚氯乙烯等，在聚合過程中聚合產(chǎn)物不斷從聚合體系中析出，產(chǎn)品多為白色不透明顆粒。在沉淀聚合中，由于聚合產(chǎn)物不斷析出，體系粘度不會明顯增加。第11頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2.溶液聚合溶液聚合是將單體和引發(fā)劑溶于適當溶劑中，在溶液狀態(tài)下進行的聚合反應。生成的聚合物溶于溶劑的叫均相溶液聚合；聚合產(chǎn)物不溶于溶劑的叫非均相溶液聚合。優(yōu)點：（i）聚合熱易擴散，聚合反應溫度易控制；（ii）體系粘度低，自動加速作用不明顯；反應物料易輸送；（iii）體系中聚合物濃度低，向高分子的鏈轉(zhuǎn)移生成支化或交聯(lián)產(chǎn)物較少，因而產(chǎn)物分子量易控制，分子量分布較窄；（iv）可以溶液方式直接成品。第12頁,共99頁，2024年2月25日，星期天缺點：（i）單體被溶劑稀釋，聚合速率慢，產(chǎn)物分子量較低；（ii）消耗溶劑，溶劑的回收處理，設備利用率低，導致成本增加；（iii）溶劑很難完全除去；（iv）存在溶劑鏈轉(zhuǎn)移反應，因此必須選擇鏈轉(zhuǎn)移常數(shù)小的溶劑，否則鏈轉(zhuǎn)移反應會限制聚合產(chǎn)物的分子量；（v）溶劑的使用導致環(huán)境污染問題。超臨界流體：性質(zhì)介乎液體與氣體之間，具有液體的溶解能力。超臨界CO2做聚合溶劑：無毒、便宜、易從聚合產(chǎn)物中除去和循環(huán)使用。第13頁,共99頁，2024年2月25日，星期天3.懸浮聚合懸浮聚合是通過強力攪拌并在分散劑的作用下，把單體分散成無數(shù)的小液珠懸浮于水（溶劑）中由油溶性引發(fā)劑引發(fā)而進行的聚合反應。在懸浮聚合體系中，單體不溶或微溶于水，引發(fā)劑只溶于單體，水是連續(xù)相，單體為分散相，是非均相聚合反應。但聚合反應發(fā)生在各個單體液珠內(nèi)，對每個液珠而言，其聚合反應機理與本體聚合一樣，因此懸浮聚合也稱小珠本體聚合。單體液珠在聚合反應完成后成為珠狀的聚合產(chǎn)物。在懸浮聚合過程不溶于水的單體依靠強力攪拌的剪切力作用形成小液滴分散于水中，單體液滴與水之間的界面張力使液滴呈圓珠狀，但它們相互碰撞又可以重新凝聚，即分散和凝聚是一個可逆過程。第14頁,共99頁，2024年2月25日，星期天為了阻止單體液珠在碰撞時不再凝聚，必須加入分散劑，分散劑在單體液珠周圍形成一層保護膜或吸附在單體液珠表面，在單體液珠碰撞時，起隔離作用，從而阻止或延緩單體液珠的凝聚。懸浮聚合分散劑主要有兩大類：(i)水溶性的高分子：如聚乙烯醇、明膠、羥基纖維素等；(ii)難溶于水的無機物：如碳酸鈣、滑石粉、硅藻土等。水溶性高分子難溶于水的無機物保護膜吸附第15頁,共99頁，2024年2月25日，星期天缺點：（i）存在自動加速作用；（ii）必須使用分散劑，且在聚合完成后，很難從聚合產(chǎn)物中除去，會影響聚合產(chǎn)物的性能（如外觀、老化性能等）；（iii）聚合產(chǎn)物顆粒會包藏少量單體，不易徹底清楚，影響聚合物性能。優(yōu)點：（i）聚合熱易擴散，聚合反應溫度易控制，聚合產(chǎn)物分子量分布窄且比溶液聚合高；（ii）聚合產(chǎn)物為固體珠狀顆粒，易分離、干燥。第16頁,共99頁，2024年2月25日，星期天4.乳液聚合乳液聚合是在乳化劑的作用下并借助于機械攪拌，使單體在水（溶劑）中分散成乳狀液，由水溶性引發(fā)劑引發(fā)而進行的聚合反應。乳化劑：能使油水混合物變成乳狀液的物質(zhì)成為乳化劑。通常是一些兼有親水的極性基團和疏水（親油）的非極性基團的表面活性劑。按其結(jié)構(gòu)可分三大類（按其親水基類型）：（i）陰離子型：親水基團一般為-COONa,-SO4Na,-SO3Na等，親油基一般是C11~C17的直鏈烷基，或是C3~C6烷基與苯基或萘基結(jié)合在一起的疏水基；（ii）陽離子型：通常是一些胺鹽和季銨鹽（iii）非離子型：聚乙烯醇，聚環(huán)氧乙烷等。第17頁,共99頁，2024年2月25日，星期天乳化劑的作用主要有三點：（i）降低表面張力，便于單體分散成細小的液滴，即分散單體；（ii）在單體液滴表面形成保護層，防止凝聚，使乳液穩(wěn)定；（iii）增溶作用：當乳化劑濃度超過一定值時，就會形成膠束（micelles)，膠束呈球狀或棒狀，膠束中乳化劑分子的極性基團朝向水相，親油基指向油相，能使單體微溶于膠束內(nèi)。乳化劑能形成膠束的最低濃度叫臨界膠束濃度（簡稱CMC），CMC越小，越易形成膠束，乳化能力越強。第18頁,共99頁，2024年2月25日，星期天乳液聚合機理：在乳液聚合體系中存在單體液滴、微溶有單體的增溶膠束、空膠束以及以分子狀態(tài)分散在水中的單體和乳化劑分子。典型的乳液聚合可分為三個階段：（i）M/P乳膠粒的形成：反應開始時，水中的引發(fā)劑分解產(chǎn)生的初級自由基擴散到增溶膠束內(nèi)，引發(fā)其中的單體進行聚合，從而形成同時含單體與聚合物的增溶膠束，稱M/P乳膠粒，隨著膠束中單體的消耗，膠束外的單體分子逐漸地擴散進膠束內(nèi)，使聚合反應持續(xù)進行。乳液聚合的引發(fā)劑為水溶性引發(fā)劑，常使用水溶性的氧化-還原引發(fā)體系。如K2S2O8/Fe2+等。第19頁,共99頁，2024年2月25日，星期天123第20頁,共99頁，2024年2月25日，星期天在此階段，單體增溶膠束與M/P乳膠粒并存，M/P乳膠粒逐漸增加，聚合速率加快，直至單體轉(zhuǎn)化率~10%轉(zhuǎn)入第二階段；（ii）單體液滴與M/P乳膠粒并存階段：單體轉(zhuǎn)化率10~50%，隨著引發(fā)劑和單體增溶膠束的消耗，M/P乳膠粒數(shù)量不再增加，聚合速率保持恒定，而單體逐漸消耗，單體液滴不斷縮小，單體液滴數(shù)量不斷減少；（iii）單體液滴消失、M/P乳膠粒子內(nèi)單體聚合階段：M/P乳膠粒內(nèi)單體得不到補充，聚合速率逐漸下降，直至反應結(jié)束。第21頁,共99頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)點：（i）以水作分散介質(zhì)，價廉安全；（ii）聚合體系即使在反應后期粘度也很低，因而也適于制備高粘性的聚合物；（iii）聚合速率快，同時產(chǎn)物分子量高，可在較低的溫度下聚合；（iv）可直接以乳液形式使用。如水乳漆、粘結(jié)劑。缺點：（i）產(chǎn)品中留有乳化劑等，難以完全除盡，有損電性能（ii）需要固體產(chǎn)物時，乳液經(jīng)凝聚（破入）、洗滌、脫水、干燥等工序，成本較懸浮法高。第22頁,共99頁，2024年2月25日，星期天8.4通用高分子材料塑料橡膠纖維膠粘劑涂料Chapter8Polymer23第23頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

塑料是指以合成樹脂（或在加工過程中用單體直接聚合）為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑，著色劑等添加劑為輔助成分，在一定溫度和壓力下塑造成一定形狀，并在常溫下能保持既定形狀的高分子有機材料。樹脂是指受熱時通常有轉(zhuǎn)化或熔融范圍，轉(zhuǎn)化時受外力作用具有流動性，常溫下呈固態(tài)或半固態(tài)或液態(tài)的有機聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。廣義地講，在塑料工業(yè)中作為塑料基本材料的任何聚合物都可稱為樹脂。1、塑料的定義和分類

8.4.1塑料第24頁,共99頁，2024年2月25日，星期天塑料的分類

1．按塑料的物理化學性能分為：

熱塑性塑料：在特定溫度范圍內(nèi)能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料。熱塑性塑料中樹脂分子鏈都是線型或帶支鏈的結(jié)構(gòu)，分子鏈之間無化學鍵產(chǎn)生，加熱時軟化流動．冷卻變硬的過程是物理變化。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。

熱固性塑料：因受熱或其它條件能固化（交聯(lián)化學反應）成不熔、不溶的三維網(wǎng)狀高分子的塑料。熱固性塑料的樹脂固化前是線型或帶支鏈的，固化后分子鏈之間形成化學鍵，成為三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不僅不能再熔觸，在溶劑中也不能溶解，如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。熱塑性塑料固態(tài)時的線型結(jié)構(gòu)熱固性塑料硬化后的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第25頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

特種塑料：-般指具有特種功能（如耐熱、自潤滑等），應用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有機硅等。增強塑料和泡沫塑料具有高強度、高緩沖性等特殊性能，這些塑料都屬于特種塑料的范疇。3、按加工方法分類

根據(jù)各種塑料不同的成型方法，可以分為膜壓、層壓、注射、擠出、吹塑、澆鑄塑料和反應注射塑料等多種類型

2．按塑料用途

通用塑料：-般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯四大熱塑性通用塑料等

工程塑料：-般指能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程結(jié)構(gòu)件的塑料。如ABS、尼龍、聚砜等。第26頁,共99頁，2024年2月25日，星期天通用塑料(UniversalPlastics)

聚乙烯（PE）*環(huán)氧樹脂（EP）*聚丙烯（PP）*酚醛樹脂（PF）*聚苯乙烯（PS）*聚氨酯（PU）*聚氯乙烯（PVC）*不飽和聚脂*聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）*第27頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

工程塑料(EngineeringPlastics)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）*聚甲醛（POM）*

聚對苯二酰對苯二胺（Kevlar）*

聚醚砜（PES）*

超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）*

聚醚醚酮（PEEK）*

聚苯硫醚（PPS）*

聚四氟乙烯（PTFE）*

聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）*

聚碳酸酯（PC）*

聚砜（PSU）*

第28頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2、塑料的組成塑料是合成樹脂與各種添加劑的組成物。

1.合成樹脂合成樹脂是由低分子化合物通過縮聚反應或聚合反應合成的具有可塑性的高分子化合物，是塑料中的基本成分。合成樹脂在受熱時通常有軟化現(xiàn)象或呈熔融狀態(tài)，可以把其它物質(zhì)粘接起來，也稱粘料。在塑料中占40%~100%，決定塑料的基本性能。

2.填料

填料在塑料配方中相對呈惰性的粉狀材料或纖維狀材料。加入填料的目的主要起增強作用，降低成本，改善塑料的機械性能、耐熱性能和電性能。填料分為有機填料和無機填料。在塑料中占40%~70%。第29頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

3.增塑劑

改進塑料的可塑性、流動性、柔軟性，降低剛性和脆性，使塑料易于加工成型。

4.穩(wěn)定劑

防止加工和使用過程中，因受熱、氧氣和光線作用而變質(zhì)分解，延長塑料的使用壽命。成型過程中不分解，易與樹脂混溶，應耐水、耐油、耐化學腐蝕。

5.潤滑劑防止成型過程中粘附金屬設備或模具上造成脫模困難，還可使制品表面光亮美觀。

6.著色劑

使塑料著色，分為無機顏料與有機顏料兩種。

7.固化劑

與樹脂起化學作用，形成不溶的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

8.其它添加劑如抗靜電劑、熒光劑、發(fā)泡劑和阻燃劑等。依需要添加。第30頁,共99頁，2024年2月25日，星期天3、塑料的制造和合成方法（1）塑料的制造

塑料工業(yè)包括三個生產(chǎn)系統(tǒng)：塑料原料（樹脂或以半成品及助劑）的生產(chǎn)；塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)；塑料成型機械的生產(chǎn)（包括模具）的制造。（2）樹脂的合成方法①縮聚反應。單體分子間脫掉水或其它簡單分子鍵合成聚合物的化學反應?？煞譃榫s聚反應和共縮聚反應。②加聚反應。由不飽和或環(huán)狀單體分子加成聚合生成聚合物的一種化學反應。反應中沒有水或其它低分子副產(chǎn)物的釋出，而且所生成的聚合物元素成分與原用單體的成分相同。第31頁,共99頁，2024年2月25日，星期天4、塑料的基本性能1.優(yōu)點（1）多數(shù)塑料制品有透明性，富有光澤，能著鮮艷色彩，著色堅牢，不易變色，裝飾性；（2）質(zhì)輕，耐振動與沖擊，比強度高，彎曲性能好，是具有現(xiàn)代材料質(zhì)感的輕質(zhì)材料；（3）耐水性、絕熱性、電絕緣性、熱物理性能好；（4）有耐化學藥品性，不易受日光、風雨侵蝕；（5）塑料成型性、加工性好，能大批量生產(chǎn)，成本低。

2.缺點（1）塑料不耐高溫，低溫容易發(fā)脆；（2）熱膨脹系數(shù)大，尺寸不穩(wěn)定性，蠕變現(xiàn)象；（3）塑料有“老化”、“劣化”現(xiàn)象；（4）有的塑料易燃，分解后產(chǎn)生有毒氣體。第32頁,共99頁，2024年2月25日，星期天常見塑料的化學成分、性能和用途第33頁,共99頁，2024年2月25日，星期天常見塑料的化學成分、性能和用途第34頁,共99頁，2024年2月25日，星期天高彈性：在外力作用下具有較大的彈性形變，最高可達1000%，除去外力后變形很快恢復；柔軟性好、硬度低；具有高分子材料的共性：粘彈性、絕緣性、環(huán)境老化性、密度小。橡膠的特征大分子構(gòu)象變化帶來的熵彈性。8.4.2橡膠第35頁,共99頁，2024年2月25日，星期天橡膠的分類通用合成橡膠特種合成橡膠丁苯橡膠（SBR）順丁橡膠（BR）丁腈橡膠（NBR）乙丙橡膠（EPDM）氯丁橡膠（CR）異戊橡膠（IR）硅橡膠（SiR）氟橡膠（FPM）……聚氨酯橡膠（PU）按來源和用途分合成橡膠天然橡膠按形態(tài)分：固體、液體、粉末橡膠第36頁,共99頁，2024年2月25日，星期天橡膠的配合與加工工藝（1）橡膠的配合——根據(jù)制品性能要求，進行配方設計生膠體系：

天然橡膠、合成橡膠、生膠的替代材料（再生膠及熱塑性樹脂等）硫化體系：硫化劑：硫黃、含硫化合物、過氧化物、醌類化合物、胺類化合物等；硫化促進劑；硫化活性劑（提高促進劑的活性）增強體系：炭黑、白炭黑等（輪胎里含量達到50%，增強、耐磨）另：增塑劑、防老劑、可賦予橡膠特有功能的配合劑等。第37頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

橡膠的組分以生膠為主要成分，添加各種配合劑和增強材料制成的。

生膠

指無配合劑、未經(jīng)硫化的橡膠。按原料來源有天然橡膠和合成橡膠。第38頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

用來改善橡膠的某些性能。常用配合劑有硫化劑、硫化促進劑、活化劑、填充劑、增塑劑、防老化劑、著色劑等。①硫化劑:

使生膠結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)體型結(jié)構(gòu)常用硫化劑有硫磺和含硫化合物，有機過氧化物，胺類化合物、樹脂類化合物、金屬氧化物等。

配合劑第39頁,共99頁，2024年2月25日，星期天③活化劑：用來提高促進劑的活性。常用活化劑有氧化鋅、氧化鎂、硬酯酸等。②硫化促進劑:縮短硫化時間，降低硫化溫度，改善橡膠性能。常用促進劑有二硫化氨基甲酸鹽、黃原酸鹽類、噻唑類等有機物。第40頁,共99頁，2024年2月25日，星期天④填充劑：

提高橡膠強度、改善工藝性能和降低成本。補強劑如炭黑、白炭黑、氧化鋅、氧化鎂等；用于降低成本的填充劑，如滑石粉、硫酸鋇等。

⑤增塑劑：

增加橡膠的塑性和柔韌性。常用增塑劑有石油系列、煤油系列和松焦油系列增塑劑。第41頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

⑥防老劑：防止或延緩橡膠老化。

硫化胺類酚類作用機理化學防老物理防老如石蠟硫化劑第42頁,共99頁，2024年2月25日，星期天（2）橡膠加工工藝——包括塑煉、混煉、壓延、壓出、成型、硫化等工藝a.塑煉：

使生膠由彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂锌伤苄誀顟B(tài)的工藝過程，依靠機械力、熱和氧的作用，使橡膠大分子斷裂，以降低分子量、粘度、彈性，獲得可塑性、流動性和可加工性；設備：開煉機、密煉機橡膠的配合與加工工藝第43頁,共99頁，2024年2月25日，星期天第44頁,共99頁，2024年2月25日，星期天b.混煉：將各種配合劑混入生膠中制成均勻的混煉膠

設備：開煉機、密煉機橡膠的配合與加工工藝增強劑、填充劑第45頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

利用壓延機輥筒之間的擠壓力作用，使物料發(fā)生塑性流動變形，制成具有一定斷面尺寸規(guī)格和規(guī)定斷面幾何形狀的片狀或薄膜狀材料；或者將聚合物覆蓋并附著于紡織物表面，如膠布。c.壓延橡膠的配合與加工工藝第46頁,共99頁，2024年2月25日，星期天設備：壓延機，最普遍為三輥或四輥第47頁,共99頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

壓片：把混煉膠制成具有規(guī)定厚度、寬度和光滑表面的膠片。

壓型：將膠料制成表面有花紋并具有一定斷面形狀的帶狀膠片，主要制造膠鞋大底、輪胎胎面。

貼合：通過壓延使兩層薄膠片合成一層膠片。

紡織物的貼膠：使膠料和織物掛膠織物的作業(yè)。

紡織物的擦膠：利用壓延機輥筒轉(zhuǎn)速不同，把膠料擦入織物線縫中。壓延完成的作業(yè)：膠料的壓片、壓型、貼合、紡織物的貼膠、擦膠。

第49頁,共99頁，2024年2月25日，星期天d.壓出：膠料通過壓出機或螺桿擠出機制成各種復雜斷面形狀的半成品的工藝過程制品：膠條、膠管、門窗密封條e.成型：把構(gòu)成制品的各部件，通過粘貼、壓合等方法組成具有一定形狀的整體的制品。第50頁,共99頁，2024年2月25日，星期天f.硫化：膠料在一定壓力和溫度下，橡膠大分子由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)過程。第51頁,共99頁，2024年2月25日，星期天天然橡膠NR主要成分橡膠烴是順式-1,4-聚異戊二烯的線性高聚物n為5000~10000，相對分子量在3萬~3000萬之間，常溫下是無定形高彈性物質(zhì)。反式反式-1,4-聚異戊二烯也稱杜仲膠，分子鏈有序，易結(jié)晶，通常溫度下為硬質(zhì)固體。

彈性佳，在通用橡膠里僅次于順丁橡膠；強度較高，加工性能好

具有最好的綜合力學性能和加工性能，廣泛應用于輪胎、膠管、膠帶等各種工業(yè)橡膠制品，是用途最廣的橡膠品種。第52頁,共99頁，2024年2月25日，星期天丁苯橡膠SBR抗?jié)窕阅芎?，對路面的抓著力大，且具有一定的耐磨性，是輪胎胎面膠的好材料。主要應用于輪胎工業(yè)，也適合于膠管、膠帶、膠鞋以及其他橡膠制品。高St的SBR適合制造高硬度質(zhì)輕的制品，如鞋底、滑冰輪、鋪地材料、硬質(zhì)膠管等。第53頁,共99頁，2024年2月25日，星期天丁腈橡膠NBR目前用量最大的特種合成橡膠丙烯腈含量提高，大分子極性增加，內(nèi)聚能密度提高，加工性能變好，硫化速度加快，耐熱、耐磨性能、氣密性提高，但彈性降低，耐寒性能下降。

屬于非結(jié)晶性的極性不飽和橡膠，耐油性僅次于聚硫橡膠、氟橡膠、丙烯酸酯橡膠。用途：耐油制品，耐油膠管、膠輥、密封圈、貯槽襯里等。第54頁,共99頁，2024年2月25日，星期天由硅氧烷與其他有機硅單體共聚而成分子。Si-O柔順性好，分子內(nèi)、分子間的作用力小，硅橡膠屬于一種半無機的飽和、雜鏈、非極性彈性體；優(yōu)異的耐高、低溫性能，所有橡膠中最寬的工作溫度范圍（-100~350℃）；優(yōu)異的耐老化（熱氧、臭氧、氣候）性能，極好的疏水性及電絕緣性，并具有低表面能和表面張力；R、R1、R2為甲基、乙烯基、氟原子、氰基、苯基等廣泛應用于宇航工業(yè)、電子、電氣工業(yè)的防震、防潮灌封材料，汽車工業(yè)的密封件和醫(yī)療衛(wèi)生制品等硅橡膠第55頁,共99頁，2024年2月25日，星期天纖維（Fiber）：一般是指細而長的材料。纖維具有彈性模量大，塑性形變小，強度高等特點，有很高的結(jié)晶能力，分子量小，一般為幾萬。

8.4.3纖維第56頁,共99頁，2024年2月25日，星期天纖維天然纖維化學纖維植物纖維:棉、麻動物纖維:毛、蠶絲礦物纖維

:石棉合成纖維人造纖維滌綸錦綸腈綸丙綸維綸氯綸六大綸特種合成纖維第57頁,共99頁，2024年2月25日，星期天主要合成纖維品種

學名

商品名

聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維(PET)滌綸、

Terylene、Dacron聚己內(nèi)酰胺纖維(PA6)錦綸

6、尼龍6、Kapron、Perlon聚己二酰己二胺纖維(PA66)錦綸

66、尼龍66、Nylon聚對苯二甲酰對苯二胺纖維芳綸、Kelvar丙烯腈-丙烯酸酯共聚物腈綸、Cashmilan、OrlonCourtelle聚丙烯纖維(PP)丙綸、Pylen、Meraklon超高分子量聚乙烯纖維(UHMW-PE)Spectra900、Dyneema聚乙烯醇縮甲醛維綸、維尼綸、KuralonMewlon聚氯乙烯纖維(PVC)氯綸、Leavil、Rhovyl聚氨酯彈性纖維(PU)氨綸、Lycra、Dorlustan、Vairin聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維(PTT)PTT纖維,Corterra第58頁,共99頁，2024年2月25日，星期天膠粘劑定義：將兩種同類或不同類的固體物質(zhì)連接在一起的物質(zhì)，又稱粘接劑﹑膠粘劑或直接稱為膠。8.4.4膠粘劑第59頁,共99頁，2024年2月25日，星期天粘合劑的分類

1、按化學成分分類

1）無機：包括硅酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、陶瓷類及低熔點金屬類

2）有機：天然系及合成系。天然系包括淀粉系類、蛋白系類、天然樹脂系類、天然橡膠系列、瀝青系類。合成系包括樹脂型、橡膠型（氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚硫橡膠、羧基橡膠、有機硅橡膠、熱塑性橡膠）及復合型。其中樹脂型包括熱塑性類（聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮醛類、聚丙烯酸酯類、纖維素類、飽和聚酯、聚氨酯等）及熱固性類（脲醛樹脂、蜜醛樹脂、酚醛樹脂、間苯二酚甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯等）。

第60頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2、按來源分類

膠粘劑按來源可分天然膠粘劑和合成膠粘劑，前者如動物的皮、骨、血膠，植物的淀粉、天然橡膠、松香膠等都屬于天然膠粘劑，開發(fā)應用已有數(shù)千年歷史，但強度不理想。后者始于本世紀初合成高分子出現(xiàn)之后，其性能優(yōu)越，已形成脲醛、酚醛、蜜醛、聚醋酸乙烯乳液、合成橡膠膠漿、聚丙烯酸酯等廉價的大品種和具有形形色色特性的品種。

3、按形態(tài)分類

水溶型、溶劑型、乳液（膠乳）型、無溶劑型、固態(tài)型、膏狀與膩子第61頁,共99頁，2024年2月25日，星期天第62頁,共99頁，2024年2月25日，星期天粘合劑的組成

1、粘料

粘合劑以稱基料、主劑、是決定粘合劑性能主要組分，能起到膠粘的作用，作為粘料的物質(zhì)可以是天然高分子、合成樹脂及合成橡膠。天然高分子有淀粉、蛋白質(zhì)、天然橡膠等，還有無機材料如硅酸鹽、硝酸鹽等。

粘料的選擇需考慮聚合物的特性和被粘物的特性。

第63頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2、固化劑和固化促進劑

以熱固性聚合物為粘料時，必須加入固化劑使粘合組分交聯(lián)形成體型結(jié)構(gòu)。固化促進劑是加速交聯(lián)反應，縮短固化時間或降低固化溫度的組分。3、增塑劑和增韌劑

為了改善膠層柔韌性，提高膠層沖擊強度而加入的配合劑。4、稀釋劑

稀釋劑是為了降低粘合劑粘度、增加粘合劑浸穩(wěn)透力而使用的低分子化合物，有些稀釋劑還能降低粘合劑的活性，延長粘合劑的使用期。

第64頁,共99頁，2024年2月25日，星期天5、填料

填料的作用是改善粘合性能和降低粘合劑的成本。填料一般是粉末狀或細短纖維狀。填料的用量要合適，否則會導致粘接性能下降。6、偶聯(lián)劑

偶聯(lián)劑是為了改善粘合劑和被粘物表面之間的界面強度而使用的助劑。偶聯(lián)劑是具有反應性基團的化合物，可與被粘物表面分子形成化學鍵合。偶聯(lián)劑又稱增粘劑。7、其他助劑

粘合劑組分除上述必需的組分外，有進根據(jù)粘料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、用途還需加入防老劑、著色劑等組分。第65頁,共99頁，2024年2月25日，星期天粘結(jié)機理1.粘結(jié)的產(chǎn)生粘合力粘附力：粘結(jié)劑和被粘物之間的力內(nèi)聚力：粘結(jié)劑層（膠層）內(nèi)部的力注意：粘合力由粘附力和內(nèi)聚力中最小的一個決定。內(nèi)聚力又由粘合劑本身來決定，如粘結(jié)劑的性質(zhì)﹑組成﹑配比和固化工藝等。

在滿足粘合條件的情況下，涂層越薄越好。因為涂層越厚，缺陷越多。涂層薄，缺陷少，利于粘結(jié)劑分子的定向作用，也能充分發(fā)揮粘附力的作用，節(jié)約用膠量第66頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2.粘結(jié)機理

(1)吸附原理（表面潤濕）①粘合劑與被粘物體表面之間有最大的接觸。②在接觸面上，粘合劑對被粘物體表面有良好的親和性。在液體和固體相接觸的地方，液面發(fā)生彎曲，液面的切線與固體表面形成夾角θ→接觸角第67頁,共99頁，2024年2月25日，星期天討論：A）若θ=0（接觸面積最大），即液體完全附著在固體表面（液體全面展開），表示完全潤濕；B）若θ<90°,表示可以潤濕，且θ越小，潤濕性越好；C）若θ>90°,表示不易潤濕，且θ越大，潤濕性越差；D）若θ=180°，表示完全不潤濕。粘附結(jié)合力：（微觀上）化學鍵力或極性鍵力第68頁,共99頁，2024年2月25日，星期天（2）擴散理論。粘結(jié)劑滲透→（被粘高聚物）溶脹（甚至溶解）→粘結(jié)界面消失擴散理論的解釋范圍，主要用在高聚物之間，特別是熱塑性高聚物之間的粘結(jié)現(xiàn)象（3）靜電理論。靜電理論認為：粘合力是由于界面上雙電層之間靜電引力的作用。（4）化學鍵理論。粘合劑與被粘物體表面發(fā)生化學反應→形成化學鍵結(jié)合，但只限于反應性的特定的粘結(jié)劑品種。第69頁,共99頁，2024年2月25日，星期天（5）機械結(jié)合理論

粘合劑與被粘物體表面粗糙，粘結(jié)劑滲透到這些凸凹或孔隙中，固化后粘合劑與被粘物體粘結(jié)在一起。微觀機械連接對于多孔性材料的粘結(jié)強度有顯著的貢獻，但對于非孔性的表面，這種作用就不大。（6）極性理論

極性理論認為粘合作用與膠粘劑和被粘物材料的極性有關(guān)，極性材料要用極性膠粘劑粘合,非極性材料則要用非極性膠粘劑粘合。第70頁,共99頁，2024年2月25日，星期天粘合劑品種簡介

1、熱塑性高分子粘合劑

熱塑性高分子粘合劑是以線型聚合物為粘料，很容易配制成溶液狀，乳液狀或熔融狀粘合劑進行粘接操作，使用方便。固化過程中不產(chǎn)生交聯(lián)反應，而是通過溶劑或分散介質(zhì)的揮發(fā)或熔體冷卻成為膠層、產(chǎn)生粘接力。此類粘合劑具有柔韌性、耐沖擊性、初粘力高、貯存穩(wěn)定性好等特點，但耐熱性、耐溶劑性較差，膠接強度相對較低，在常溫下往往有蠕變傾向。這些缺點使其在應用上有一定的局限性。

熱塑性粘合劑主要用于非結(jié)構(gòu)件的膠粘，如紙張、木材、皮革、纖維制品等低受力物品的粘接。熱塑性聚酰胺、聚酯等也用于金屬、金屬與塑料、橡皮間的粘接。

第71頁,共99頁，2024年2月25日，星期天2、熱塑性高分子粘合劑主要有

1）聚醋酸乙烯酯及其共聚物粘合劑

聚醋酸乙烯（PVAc）及其共聚物粘合劑是產(chǎn)量最大的熱塑性品種，主要品種有

PVAc溶液粘合劑、PVAc乳液粘合劑、醋酸乙烯共聚物粘合劑，包括溶液型、乳液型和熱熔膠。2）丙烯酸樹脂粘合劑

丙烯酸樹脂粘合劑的粘料是（甲基）丙烯酸及其酯類的均聚物或共聚物。丙烯酸乙酯、丁酯、異辛酯以及甲基丙烯酸甲酯等是常用的單體，丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯是常用的共聚單體。

第72頁,共99頁，2024年2月25日，星期天3）聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯醇縮醛粘合劑

將聚乙烯醇和水在加熱下溶解可直接得到水溶性粘合劑。通常命名用的聚乙烯醇牌號為PVA-1788，其醇解度為88%，平均聚合度為1700。若醇解度太低水溶性不好，醇解度太高則容易結(jié)晶，粘合效果下降。因聚乙烯醇粘合劑價格低、無毒、主要用于紙品的粘接和辦公用品中的漿液。4）含氯樹脂粘合劑等

含氯樹脂包括PVC及其氯化產(chǎn)物（過氯乙烯樹脂、由PVC氯化制得）、聚偏氯乙烯（PDVC），以及醋酸乙烯或偏二氯乙烯的共聚樹脂。

第73頁,共99頁，2024年2月25日，星期天3、熱固性樹脂粘合劑

熱固性樹脂粘合劑是以中低分子量、且含有高反應性基團的聚合物為粘料的粘合劑，在加熱（或/和固化劑）作用下，聚合物之間發(fā)生交聯(lián)反應，形成不溶不熔的膠層。此類粘合劑的特點是聚合物分子量小易擴散滲透，粘接力強，膠層耐熱性、耐蠕變性好。但起始粘接力小，固化后易產(chǎn)生體積收縮和內(nèi)應力，使膠接強度下降，所以在往往需加壓、加入填料來彌補這些不足。第74頁,共99頁，2024年2月25日，星期天4、熱固性高分子粘合劑主要有1）氨基樹脂粘合劑

2）酚醛樹脂粘合劑

3）環(huán)氧樹脂粘合劑

4）熱固性丙烯酸樹脂粘合劑

5）橡膠粘合劑

6）復合型粘合劑

7）特種粘合劑

8）熱熔粘合劑（簡稱熱熔膠）

9）壓敏粘合劑（簡稱壓敏膠）

10）厭氧粘合劑

11）微膠囊粘合劑

第75頁,共99頁，2024年2月25日，星期天聚氨酯（PU）熱固型粘合劑

一般有A﹑B兩部分組成：

A:含有-OH的聚酯或聚醚，作為主劑；

B：多異氰酸酯（-NCO），作為固化劑（即交聯(lián)劑）OCN—R′—NHO—R—CONH—R′—NCOHO—R—OH+OCN—R′—NCONCONCONCO（—NCO）基團不僅與（—OH）產(chǎn)生交聯(lián)反應，且還能與被粘物表面起化學反應，而牢固地粘結(jié)在一起，用于塑料—塑料﹑塑料—鋁箔等的干法復合。第76頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

有兩類膠粘劑產(chǎn)量不很大，但其某些性能非常突出，且增長速度很快，是目前膠粘劑工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

一類是結(jié)構(gòu)膠粘劑（Structuraladhensive)，主要用于航空和宇航及其他工業(yè)中受力構(gòu)件的粘接，目前結(jié)構(gòu)膠主要品種是改性的熱固性膠粘劑。如用尼龍、羧酸丁腈、聚砜改性的環(huán)氧膠或聚乙烯醇縮醛、丁腈改性的酚醛膠，都具有很高的強度和韌性及優(yōu)良的耐濕、熱老化（除環(huán)氧—尼龍外）氧等性能。

第77頁,共99頁，2024年2月25日，星期天

另一類是特種膠粘劑。除一般性能外還有某些特殊功能如耐超高溫低溫、導電、醫(yī)用......品種配方多達數(shù)萬種，附加價值高。也此相似，一些特殊工藝膠粘劑如熱熔膠(Hotmeltadhesive)、厭氧膠(Anaerobicadhesive)、壓敏膠(Pressureadhesive)等發(fā)展迅速，年增長率在15%以上。

第78頁,共99頁，2024年2月25日，星期天涂料定義：涂料是指涂布在物體表面而形成具有保護和裝飾作用膜層的材料。作用有三點：保護裝飾掩飾產(chǎn)品的缺陷，提升產(chǎn)品的價值8.4.5涂料第79頁,共99頁，2024年2月25日，星期天涂料的組成成膜物質(zhì)：涂膜的主要成分，使涂料牢固附著于被涂物表面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，使構(gòu)成涂料的基礎，決定著涂料的基本特性。顏料：起裝飾作用，并對物體表面起抗腐蝕的保護作用填充劑：增量劑(體質(zhì)顏料)溶劑：溶解成膜物質(zhì)的易揮發(fā)性液體增塑劑：提高漆膜柔性催干劑：促使聚合或交聯(lián)的催化劑增稠劑：提高涂料的黏度稀釋劑：降低涂料的黏度其他填加劑：殺菌劑，顏料分散劑，阻聚劑，防結(jié)皮劑等第80頁,共99頁，2024年2月25日，星期天涂料的類型施工層次：底漆、膩子、面漆、罩光漆稀釋介質(zhì)：溶劑型、水溶型、水乳型漆膜光澤：無光漆、半光漆、有光漆施工方法：噴漆、烘漆、電泳漆成膜物質(zhì)：油性涂料(油基樹脂漆)、合成樹脂類漆第81頁,共99頁，2024年2月25日，星期天合成樹脂漆

(1)醇酸樹脂漆以醇酸樹脂為基加入植物油類而成的漆類

醇酸樹脂是由多元醇、多元酸與脂肪酸制得的。常用的多元醇有甘油、季戊四醇。常用的多元酸有鄰苯二甲酸酐。常用的油類有椰子油、蓖麻油、豆油、亞麻油、桐油等。醇酸樹脂分為兩類。一類是干性油醇酸樹脂，是采用不飽和脂肪酸制成的，能直接固化成膜。另一類是不干性油醇酸樹脂，它不能直接作涂料用，需與其他樹脂混合使用。醇酸樹脂漆具有附著力強、光澤好、硬度大、保光性和耐候性好等特點，可制成清漆、磁漆、底漆和膩子。第82頁,共99頁，2024年2月25日，星期天(2)氨基樹脂漆涂料中使用的氨基樹脂有三聚氰胺甲醛樹脂、脲醛樹脂、烴基三聚氰胺甲醛樹脂以及各種改性的和共聚的氨基樹脂。氨基樹脂也可與醇酸樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂等并用制得改性的氨基樹脂漆。

(3)環(huán)氧樹脂漆環(huán)氧樹脂漆可根據(jù)固化劑的類型分為：胺固化型漆、合成樹脂固化型漆、脂肪酸酯固化型漆等。環(huán)氧樹脂也可制成無溶劑漆和粉末涂料。環(huán)氧樹脂漆常為雙組分的，一種是樹脂組分，另一種是固化劑組分，使用時將二者按比例混合。(4)聚氨酯漆選用不同的異氰酸酯與不同的聚酯、聚醚、多元醇或與其他樹脂配用可制得許多品種的聚氨酯漆。聚氨酯漆具有耐磨性優(yōu)異、附著力強、耐化學腐蝕，廣泛用作地板漆甲板漆、紗管漆等。第83頁,共99頁，2024年2月25日，星期天(5)纖維素漆纖維素漆是指以纖維素醚或纖維素酯為基料的漆類。常用的有：硝酸纖維素、醋酸纖維素、醋酸丁酸纖維素、乙基纖維素等。使用時常與其他天然的或合成的樹脂并用以改善漆膜的性能。(6)丙烯酸酯漆丙烯酸酯漆分熱塑性及熱固性兩類(7)其他合成樹脂漆其他合成樹脂漆有：乙烯樹脂漆、不飽和聚酯漆；有機硅樹脂漆；橡膠漆等。第84頁,共99頁，2024年2月25