高分子材料-概論講義課件

高分子材料-概論講義徐偉復旦大學材料科學基礎課程2

高分子分類1，按來源分類：

天然高分子合成高分子2，性能用途分類：

塑料纖維橡膠涂料粘合劑功能高分子三大合成材料

用途越來越廣泛

徐偉復旦大學材料科學基礎課程33，按功能分類：通用高分子工程材料高分子功能高分子仿生高分子等

徐偉復旦大學材料科學基礎課程42，商品名（合成纖維最普遍）我國以“綸”作為合成纖維的后綴

滌綸丙綸錦綸聚酰胺聚酯聚氨酯聚醚1，以高分子鏈的結構特征命名

高分子材料的常用名稱前期已講過高分子的一些命名

徐偉復旦大學材料科學基礎課程5高分子材料的常用名稱3，樹脂(resin)

是指遇熱變軟，具有可塑性的天然高分子化合物的統(tǒng)稱。一般是無定型的透明或半透明的固體或半固體。

樹脂按來源分:

天然樹脂:天然橡膠、樹膠、蟲膠、琥珀等

合成樹脂:由單體合成,或天然高聚物改性獲得徐偉復旦大學材料科學基礎課程6樹脂用途樹脂用途離子交換樹脂合成塑料涂料黏合劑合成纖維合成橡膠徐偉復旦大學材料科學基礎課程7§14.1塑料是以樹脂為主要成分，適當加入（或不加）添加劑（填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、顏料等），可在一定溫度、壓力下塑化成型，產品最后能在常溫下保持形狀不變的一類高分子材料。在玻璃態(tài)下使用的、具有可塑性的高分子材料徐偉復旦大學材料科學基礎課程8聚集態(tài)結構不同性能不同非晶態(tài)結構

玻璃化轉變溫度(Tg)晶態(tài)結構

結晶熔融溫度(Tm)液晶態(tài)結構取向態(tài)結構混合態(tài)結構織態(tài)結構徐偉復旦大學材料科學基礎課程9除樹脂外,

塑料制品還含有其他多種組分

阻燃劑抗靜電劑固化劑發(fā)泡劑穩(wěn)定劑增塑劑增強劑填料潤滑劑因此塑料的性能并不只是樹脂的性能

徐偉復旦大學材料科學基礎課程10在加工過程中，一般只發(fā)生物理變化，受熱變?yōu)樗苄泽w，成型后冷卻又變硬定型，若再受熱還可改變形狀重新成型的塑料。在成型過程中發(fā)生化學變化，利用塑料在受熱時可流動的特征而成型，并延長時間，使其發(fā)生化學反應而成為不熔不溶的網(wǎng)狀分子結構，并固化定型而形成的塑料。熱塑性塑料：（線型）熱固性塑料：（體型）（一）根據(jù)塑料受熱特性可分類徐偉復旦大學材料科學基礎課程11產量大，價格低，應用范圍廣的塑料。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚胺脂等。ABS塑料（二）根據(jù)塑料制品的用途分

機械性能好，能用于制造各種機械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、聚酰亞胺、ABS塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料等。通用塑料：

工程塑料：

特殊塑料：

徐偉復旦大學材料科學基礎課程12一、通用塑料產量最大，約占80%分為兩類：通用熱塑性塑料：

通用熱固性塑料：

后者在加工過程中發(fā)生化學變化，可從線型轉變?yōu)轶w型結構。徐偉復旦大學材料科學基礎課程13幾類通用塑料1聚乙烯（PE）2聚丙烯（PP）3聚氯乙烯（PVC）4聚苯乙烯類（PS）5丙烯酸類樹脂（PMMA）6酚醛樹脂（PF）7環(huán)氧樹脂（EP）8不飽和聚酯（UP）徐偉復旦大學材料科學基礎課程141，聚乙烯塑料乙烯單體自由基聚合而成的聚合物依據(jù)生產方法的不同，其產物結構不同高壓法合成的聚乙烯:

密度為0.91～0.93，分子質量為2～5萬，熔融溫度低(比如:115℃).(低密度聚乙烯)低壓法合成的聚乙烯:

密度為0.93～0.97，熔融溫度高(如:130℃),可得到高分子量,甚至超高分子量(106)

(高密度聚乙烯)徐偉復旦大學材料科學基礎課程15(a)高密度PE（HDPE）(b)低密度PE（LDPE）(c)線性低密度PE分子鏈

(LLPDE)徐偉復旦大學材料科學基礎課程16易燃；軟而韌，強度比較低；表面硬度不高耐熱性不高，耐低溫性能好。介電損耗低、介電強度大、電性能優(yōu)異。日光照射，氧化，變脆，力學性能變差；聚乙烯的性能為什么軟?強度低?耐熱性不高？從結構上解釋

徐偉復旦大學材料科學基礎課程17徐偉復旦大學材料科學基礎課程18

2，聚甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯通過自由基聚合而成

俗稱“有機玻璃”，簡稱PMMA。

具有較高軟化點，較好沖擊強度和耐氣候性的，清澈、無色透明的熱塑性塑料。CH2＝C－COOCH3CH3徐偉復旦大學材料科學基礎課程19PMMA的性能高度透明,透光率90%~92%質輕而堅韌,

耐熱性不高(80℃)良好的電絕緣性能;介電常數(shù)大，耐候性好，長期在戶外使用，性能下降很小為什么不耐熱?介電常數(shù)大？徐偉復旦大學材料科學基礎課程203，聚氯乙烯

可由氯乙烯單體經(jīng)自由基聚合而成的聚合物（簡稱：PVC）

PVC在化學建材等應用領域中的用量很大

按分子量的大小，可分為：通用型（聚合度500~1500）高聚合度型（平均聚合度大于1700以上）

按樹脂結構不同可以分為：緊密型（用于硬制品的生產）疏松型（常用于軟制品的生產）

徐偉復旦大學材料科學基礎課程21PVC的性能制品的軟硬程度可調較高的硬度和力學性能，熱穩(wěn)定性差，在140℃開始分解介電常數(shù)較大為什么易分解?

徐偉復旦大學材料科學基礎課程224，聚苯乙烯

可通過自由基聚合或者離子聚合而成

具有高度透明、電絕緣性好、導熱率低、剛性好等優(yōu)點，也具有性脆、沖擊強度低、易出現(xiàn)應力開裂、耐熱性差等明顯的缺點。

因此，對聚苯乙烯的改性研究也較多：比如：HIPS、ABS、SBS

Tg:100℃徐偉復旦大學材料科學基礎課程23高抗沖聚苯乙烯（HIPS）組成：聚苯乙烯和橡膠制備方法：機械共混法接枝聚合法加工性能：易加工剛性與柔性相結合徐偉復旦大學材料科學基礎課程24HIPS沖擊性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好、剛性好、易于加工、制品光澤度高、易著色；但拉伸強度、光穩(wěn)定性、氧滲透率較差；用途：制造各種電器零件、設備罩殼、儀表零件、冰箱內襯、容器、食品包裝及一次性用具等HIPS的性能徐偉復旦大學材料科學基礎課程25ABS樹脂丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物(Acrylonitrile＋Butadiene＋Styrene)結構式：結構特殊性決定了性能的特殊性!

徐偉復旦大學材料科學基礎課程26共聚的優(yōu)勢聚丙烯腈：

高的強度、硬度、耐熱性和耐腐蝕性；聚丁二烯：

高的韌性和抗沖擊性能；聚苯乙烯：高的電性能、成型加工性能、剛性。取長補短,強強聯(lián)合

!!!

徐偉復旦大學材料科學基礎課程27ABS的性能無定形高分子材料，不透明;具有優(yōu)良的抗沖擊性能、尺寸穩(wěn)定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蝕性好.ABS樹脂具有優(yōu)異的綜合性能，成為“堅韌、質硬、剛性”的材料。

（有人把它看作工程塑料?。┤秉c:耐熱性和耐候性差徐偉復旦大學材料科學基礎課程28ABS的應用用于輕載齒輪、軸承，電器外殼，汽車部件，各類容器、管道等。作為“堅韌、質硬且剛性”的材料，是人類最早認識和使用的“高分子合金”！

徐偉復旦大學材料科學基礎課程295，酚醛樹脂及塑料

酚類化合物與醛類化合物在酸性或堿性條件下，經(jīng)縮聚反應制得

其中，以苯酚和甲醛為單體縮聚的酚醛樹脂最為常用，簡稱為PF，是第一個工業(yè)化生產的樹脂品種。

熱塑性酚醛樹脂熱固性酚醛樹脂

徐偉復旦大學材料科學基礎課程30熱塑性酚醛樹脂反應條件：酸性介質；甲醛:苯酚<1化學反應：親電取代反應酸性介質形成碳正離子徐偉復旦大學材料科學基礎課程31縮合反應：基于芳香親電取代反應徐偉復旦大學材料科學基礎課程32縮聚反應：

基于親電取代反應聚合度n與苯酚用量有關，一般4~12；熱塑性樹脂：羥甲基側基的含量極少，只能熔融而不會自行交聯(lián)徐偉復旦大學材料科學基礎課程33

熱固性酚醛樹脂反應條件：堿性介質，

甲醛:苯酚>1化學反應：徐偉復旦大學材料科學基礎課程34甲醛用量大

“量變到質變”

為什么反應在鄰對位！

徐偉復旦大學材料科學基礎課程35酚醛樹脂的固化

熱固性樹脂的熱固化：性能主要取決于制備樹脂時酚與醛的比例和體系合適的官能度。固化方式：加熱或加酸機制？徐偉復旦大學材料科學基礎課程36－CH2－CH2～

HOCH2－CH2OH－CH2－OHCH2OHOH－CH2－OHCH2－CH2～

－CH2－OHOH－CH2－－CH2－～CH2－CH2CH2－CH2－OHOHOH－CH2～

－CH2OHCH2OHOH－CH2－－CH2－－CH2－－CH2－HOCH2－CH2OHCH2～

OHOHOH徐偉復旦大學材料科學基礎課程37熱塑性酚醛樹脂的固化需要加入聚甲醛、六次甲基四胺等固化劑才能使樹脂固化六次甲基四胺是常用的固化劑(CH2)6N4，結構式：六亞甲基四胺(烏洛托品)徐偉復旦大學材料科學基礎課程38可能的固化機制：2，熱塑性酚醛樹脂（~~~）+(CH2)6N41，提供多余甲醛，熱固性徐偉復旦大學材料科學基礎課程39酚醛樹脂的性能（1）無定形聚合物；（2）強度及彈性模量都比較高，使用溫度高，但抗沖擊性能差，需加入填充增強劑；（3）耐化學藥品性能優(yōu)良，可耐有機溶劑和弱酸弱堿，但不耐濃硫酸、硝酸、強堿及強氧化劑的腐蝕；徐偉復旦大學材料科學基礎課程40（3）電絕緣性能較好，較高的絕緣電阻和介電強度，是一種優(yōu)良的工頻絕緣材料；（4）蠕變小，尺寸穩(wěn)定性好，且阻燃性好，發(fā)煙量低（5）吸水性較大徐偉復旦大學材料科學基礎課程41酚醛塑料PF模塑料制品PF層壓制品PF泡沫塑料制品PF纖維制品PF鑄造制品PF封裝材料酚醛塑料：以酚醛樹脂為主要成分并添加大量其他助劑而制得的制品。

酚醛塑料徐偉復旦大學材料科學基礎課程42酚醛樹脂泡沫塑料熱塑性或降解熱固性酚醛樹脂，加入發(fā)泡劑、固化劑等發(fā)泡固化后得到的。優(yōu)點：質輕、、剛性大、穩(wěn)定性和耐熱性好、阻燃性好；價低缺點：脆性較大用途：耐熱和隔熱的建筑材料、救生材料等徐偉復旦大學材料科學基礎課程436，環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂(EP)是指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的線性有機高分子化合物。環(huán)氧氯丙烷與含有活潑氫原子的化合物（酚、醇、羧酸、胺）縮聚而成徐偉復旦大學材料科學基礎課程44環(huán)氧樹脂的種類按分子結構分五大類：縮水甘油醚類：縮水甘油酯類：

縮水甘油胺類：甘油的衍生物！

徐偉復旦大學材料科學基礎課程45線性脂肪族類：脂環(huán)族類：帶雙鍵的烯烴用過乙酸或低溫下用過氧化氫環(huán)氧化而成徐偉復旦大學材料科學基礎課程46

堿催化，環(huán)氧氯丙烷與雙酚A反應（1）雙酚A型環(huán)氧樹脂徐偉復旦大學材料科學基礎課程47分子間SN2開環(huán)分子內SN2關環(huán)徐偉復旦大學材料科學基礎課程48（2）酚醛多環(huán)氧樹脂徐偉復旦大學材料科學基礎課程49（3）雙酚S型環(huán)氧樹脂徐偉復旦大學材料科學基礎課程50（4）四縮水甘油甲基二苯胺環(huán)氧樹脂徐偉復旦大學材料科學基礎課程51（5）三聚氰酸環(huán)氧樹脂

徐偉復旦大學材料科學基礎課程52環(huán)氧樹脂的特性（1）形式多樣化（2）黏附力強（3）收縮率低（4）優(yōu)良的力學性能（5）優(yōu)良的化學穩(wěn)定性；（6）良好的電絕緣性能；徐偉復旦大學材料科學基礎課程53（7）突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性；（8）耐霉菌，可在苛刻的熱帶條件下使用缺點：成本高，毒性較大徐偉復旦大學材料科學基礎課程54環(huán)氧樹脂的固化劑（1）反應性固化劑：

可與環(huán)氧樹脂反應，使它交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結構；多元胺多元硫醇多元羧酸多元酚等徐偉復旦大學材料科學基礎課程55（2）催化性固化劑：

可引發(fā)樹脂分子中的環(huán)氧基按陽離子或陰離子歷程進行固化反應叔胺三氟化硼絡合物等徐偉復旦大學材料科學基礎課程56二、工程塑料物理和力學性能以及熱性能比較好，可以當作結構材料使用的，在較寬的溫度范圍內可承受一定的機械應力，在較苛刻的化學、物理環(huán)境中使用徐偉復旦大學材料科學基礎課程57優(yōu)異的力學性能、化學性能、電性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐磨性、耐老化性能等。工程塑料具有的性能工程塑料應用領域：

電子、電器、機械、交通、航空航天等領域工程塑料分兩類：通用工程塑料特種工程塑料徐偉復旦大學材料科學基礎課程58通用工程塑料：使用量大，長期使用溫度在100~150℃；可作為結構材料使用的塑料材料。

聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、熱塑性聚酯及其改性制品徐偉復旦大學材料科學基礎課程59特種工程塑料：使用量較小、價格高、長期使用溫度在150℃以上聚酰亞胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚芳酯等徐偉復旦大學材料科學基礎課程601，聚酰胺聚酰胺俗稱“尼龍”，分子主鏈上含有酰胺鍵結構單元（—NHCO—）的高分子化合物。尼龍66徐偉復旦大學材料科學基礎課程61聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）徐偉復旦大學材料科學基礎課程62聚酰胺的結構與性能酰胺鍵帶極性酰胺平面有一定剛性胺基氫與羰基氧之間形成牢固氫鍵堆疊作用結構發(fā)生結晶化導致良好的力學性能徐偉復旦大學材料科學基礎課程63聚酰胺的應用在汽車工業(yè)、交通運輸業(yè)、機械工業(yè)、電子電器工業(yè)、包裝業(yè)、體育器材以及家具制造業(yè)上有廣泛應用。

機械化學電器零件，如：軸承、齒輪、渦輪、螺帽、墊圈、高壓密封圈、閥座、輸油管、儲油容器等；

噴涂于零件表面，提高性能。徐偉復旦大學材料科學基礎課程642，聚碳酸酯聚碳酸酯是指分子主鏈中含有碳酸酯結構單元的線性高聚物徐偉復旦大學材料科學基礎課程65聚碳酸酯的結構與性能雙酚A型聚碳酸酯分子主鏈中含有碳酸酯鏈和剛性的苯環(huán)，p-

共軛單鍵不同于一般單鍵,還有超共軛偶極相互作用、弱氫鍵相互作用。聚碳酸酯（PC）Tg=150℃徐偉復旦大學材料科學基礎課程66聚碳酸酯的應用領域廣泛應用于交通運輸、機械工業(yè)、電子電器、包裝材料、光學材料、醫(yī)療器械、生活用品等方面

大型燈罩、防護玻璃、照相器材、飛機座艙玻璃、電力工具、防護安全帽、熱水杯、奶瓶、餐具；錄音帶、錄像帶、光盤、儲存器等徐偉復旦大學材料科學基礎課程673，聚苯醚屬于硬而堅韌的材料結構特點：結構單元成一剛性平面剛性平面之間可扭轉，但是受制約

p-

共軛單鍵不同于一般單鍵,熱變形溫度190℃，玻璃化轉變溫度210℃，熔融溫度260℃，熱分解溫度350℃，脆化溫度-70℃，長期使用溫度-125~120℃徐偉復旦大學材料科學基礎課程68徐偉復旦大學材料科學基礎課程694，聚酰亞胺聚酰亞胺（PI）是分子主鏈中含有酰亞胺鍵接結構的一類芳雜環(huán)聚合物徐偉復旦大學材料科學基礎課程70例：大

共軛剛性單元，包括含氮五元雜環(huán)及芳環(huán)；分子鏈的上p-

共軛，

-

共軛；分子間作用力強：芳香堆疊作用，弱氫鍵性能：具有優(yōu)良的力學性能、耐蠕變性、電絕緣性、耐輻射性、耐磨性等；但對缺口敏感，不耐堿和強酸徐偉復旦大學材料科學基礎課程71熱固性聚酰亞胺熱固性聚酰亞胺是指分子兩端帶有可反應活性基團的低分子量聚酰亞胺，在加熱或固化劑存在時依靠活性端基交聯(lián)反應形成大分子結構的聚酰亞胺。結構通式：徐偉復旦大學材料科學基礎課程72乙炔基封端的聚酰亞胺徐偉復旦大學材料科學基礎課程73順丁烯二酸酐封端的聚酰亞胺徐偉復旦大學材料科學基礎課程74全梯形吡隆聚酰亞胺的衍生物:全梯形吡隆

徐偉復旦大學材料科學基礎課程755，聚砜類塑料分子主鏈上含有芳香基和砜基的非結晶性熱塑性工程塑料徐偉復旦大學材料科學基礎課程76聚砜塑料的結構性能雙酚A型聚砜（PSU）

拉伸強度和彎曲強度高優(yōu)異的耐熱性化學穩(wěn)定性較好尺寸穩(wěn)定性好耐候性和耐紫外線性較差砜結構單元：有一定剛性分子內弱氫鍵徐偉復旦大學材料科學基礎課程77聚砜的應用領域電子、電氣、精密儀器、交通運輸、醫(yī)療器械等方面

需蒸煮的醫(yī)療設備、食品加工設備；電池盒、襯板、接觸器、印刷線路板；儀表盤、汽車防護罩、電動齒輪等徐偉復旦大學材料科學基礎課程786，氟塑料（特殊塑料）含氟塑料的總稱優(yōu)越的耐高溫、低溫、耐腐蝕、耐候性、電絕緣性，不吸水、摩擦系數(shù)低等特性現(xiàn)代尖端科學技術、國防、航空、軍工生產和各工業(yè)部門所不能缺少的新型材料徐偉復旦大學材料科學基礎課程79聚四氟乙烯聚偏氟乙烯

聚氟乙烯

徐偉復旦大學材料科學基礎課程80聚四氟乙烯的應用密封材料滑動材料絕緣材料防腐材料醫(yī)用材料等徐偉復旦大學材料科學基礎課程81三、塑料加工方法（一）擠出成型塑料擠出機

徐偉復旦大學材料科學基礎課程82（二）注射成型塑料注塑機徐偉復旦大學材料科學基礎課程83（三）壓制成型（模壓成型）壓制成型示意圖

徐偉復旦大學材料科學基礎課程84（四）壓延成型四輥壓延機示意圖

徐偉復旦大學材料科學基礎課程85（五）吹塑成型塑料吹膜機

徐偉復旦大學材料科學基礎課程86泡沫塑料通用耐高溫隔熱材料特殊場合取決于生產方法和工藝

生產方法和工藝決定材料結構材料結構決定材料性能徐偉復旦大學材料科學基礎課程87§14.2纖維指柔韌、纖細，長徑比大(比如:1000倍)的線條或絲狀高分子材料稱為纖維.有相當長度、強度、彈性和吸濕性等.典型的紡織纖維的直徑為幾微米至幾十微米，而長度超過25mm。徐偉復旦大學材料科學基礎課程88一、纖維的分類天然纖維化學纖維人造纖維（再生纖維）合成纖維徐偉復旦大學材料科學基礎課程89二、分子取向態(tài)與纖維為什么要做成纖維？前面已提過：聚合物分子和鏈段段都可以取向取向態(tài)與非取向態(tài)：

結構不同，性能也不同徐偉復旦大學材料科學基礎課程90徐偉復旦大學材料科學基礎課程91取向態(tài)聚合物的性能：1）力學性能：在取向方向和垂直于取向方向上力學性能差別特別明顯。拉伸強度、彎曲強度在取向方向上顯著增強，在與取向垂直的方向上則明顯下降。2）光學性能：折光指數(shù)在取向方向和垂直方向上有差別，導致取向材料出現(xiàn)雙折射現(xiàn)象。3）取向會導致聚合物材料的玻璃化溫度Tg升高。4）取向使結晶聚合物的密度和結晶度增大。徐偉復旦大學材料科學基礎課程92外場誘導取向單軸取向：材料只在一維方向上受到拉伸，取向單元在一維拉伸方向上擇優(yōu)排列。雙軸取向：材料受到兩個相互垂直方向的拉伸，取向單元傾向在二維方向上作擇優(yōu)排列，使得高分子鏈和鏈段與拉伸平面平行取向，但在拉伸平面內分子鏈呈無序排列。徐偉復旦大學材料科學基礎課程93單軸取向的材料：平行于取向方向，力學強度大大提高，而垂直于平行方向則降低。取向方向上強度主要是：共價鍵的加和垂直于取向方向主要是：非共價鍵的加和

單軸取向與纖維紡絲纖維紡絲：徐偉復旦大學材料科學基礎課程94三、纖維對聚合物原料的基本要求1,有很好的紡絲性能夠溶解或熔融的高分子線型結構（沒有較長的支鏈和交聯(lián)結構，也沒有大的取代基）2,較高的強度結晶度較高分子有較強的極性、分子間有較強相互作用加工過程中通過拉伸和熱處理，使纖維分子充分取向徐偉復旦大學材料科學基礎課程953，較好的耐熱性玻璃化溫度高4，較好的使用性能手感、吸濕性、染色性、抗腐蝕性、抗霉變性、耐光和抗老化性防水性能

徐偉復旦大學材料科學基礎課程96四、纖維介紹（一）人造纖維用自然界中不能直接紡織的纖維素經(jīng)化學處理后，再紡絲制成的纖維天然纖維素

化學處理紡絲粘膠纖維

徐偉復旦大學材料科學基礎課程97醋酸纖維

徐偉復旦大學材料科學基礎課程98（二）合成纖維

合成聚合物經(jīng)紡絲后制成的纖維

1，聚酯纖維（PET）

徐偉復旦大學材料科學基礎課程992，聚酰胺纖維（尼龍）尼龍663，聚丙烯腈纖維（腈綸）徐偉復旦大學材料科學基礎課程1004，聚氯乙稀纖維（氯綸）5，聚丙烯纖維（丙綸）徐偉復旦大學材料科學基礎課程101（三）特種纖維高強度纖維功能纖維碳纖維芳綸纖維硼纖維碳化硅纖維中空纖維分離膜徐偉復旦大學材料科學基礎課程1021，碳纖維高分子纖維高溫碳化隔絕氧氣碳纖維結構與石墨相似，沿著纖維軸向結晶，強度高徐偉復旦大學材料科學基礎課程103碳纖維℃℃聚丙稀腈

環(huán)化聚丙烯腈

環(huán)化交聯(lián)、環(huán)化縮聚C:60%2000℃石墨纖維C：90％徐偉復旦大學材料科學基礎課程1042，高強度合成纖維－芳綸

Nomex纖維（芳綸1313）

耐熱性好耐腐蝕制備消防服，阻燃地毯徐偉復旦大學材料科學基礎課程105Kevlar纖維（芳綸1414）

耐熱性好（熔點570℃）強度高（比抗張強度比鋼絲高4倍，比模量比鋼絲高2倍）

高強度的結構原因？

徐偉復旦大學材料科學基礎課程106纖維紡絲法1，熔融紡絲法高聚物熱熔融，熔體從小孔中壓出，空氣凝固2，溶液紡絲法（1）干法紡絲與熔融紡絲類似（所用溶劑易揮發(fā)），空氣凝固（2）濕法紡絲

用液體作為凝固介質徐偉復旦大學材料科學基礎課程107熔融紡絲示意圖徐偉復旦大學材料科學基礎課程108濕法紡絲示意圖徐偉復旦大學材料科學基礎課程109徐偉復旦大學材料科學基礎課程110纖維的后加工短纖維的后加工

集束、牽伸、水洗、上油、干燥、熱定型、卷曲、切斷長絲的后加工

牽伸、加捻、水洗、干燥、熱定型、絡絲、分級包裝徐偉復旦大學材料科學基礎課程111后加工時纖維結構的變化

材料的性能與后續(xù)工藝密切相關！

因為工藝影響聚集態(tài)結構！

拉伸前已有一定取向性

徐偉復旦大學材料科學基礎課程112§14.3橡膠上一次課已提過橡膠要經(jīng)過交聯(lián)才能使用徐偉復旦大學材料科學基礎課程113一、橡膠的填充與增強體系

填充物：

炭黑白炭黑……提高橡膠力學性能，改善加工性能，降低成本；徐偉復旦大學材料科學基礎課程114炭黑在橡膠中的分布示意圖混煉：使橡膠和填充料充分分散徐偉復旦大學材料科學基礎課程115橡膠分子與炭黑粒子的物理結合

弱鍵徐偉復旦大學材料科學基礎課程116橡膠分子與炭黑粒子的化學結合強鍵徐偉復旦大學材料科學基礎課程117有限伸長原理

徐偉復旦大學材料科學基礎課程118分子鏈滑動(e)應力軟化

(f)恢復

徐偉復旦大學材料科學基礎課程119炭黑補強機理（1）弱鍵和強鍵學說；（2）炭黑粒子間橡膠鏈的有限伸長學說；（3）分子鏈滑動學說對外力的緩沖作用：

分子鏈的滑移和大量的物理吸附作用吸收外力的沖擊。使應力分布均勻：外力作用時，短鏈、次短鏈滑動伸長，共同承擔應力。徐偉復旦大學材料科學基礎課程120按來源和用途分按形態(tài)分：固體、液體、粉末橡膠

一、橡膠的分類天然橡膠合成橡膠

通用合成橡膠

特種合成橡膠

丁苯橡膠順丁橡膠異戊橡膠氯丁橡膠乙丙橡膠

丁腈橡膠硅橡膠氟橡膠聚氨酯橡膠

……徐偉復旦大學材料科學基礎課程121合成橡膠通用橡膠代替天然橡膠制造輪胎及其它橡膠制品特種橡膠具有耐寒、耐熱、耐油等特殊用途的合成橡膠熱塑性彈性體多由兩種單體共聚而成：一種組分彈性好另一種組分強度好徐偉復旦大學材料科學基礎課程122橡膠介紹1、天然橡膠順-1,4-聚異戊二烯

一個等同周期結構：徐偉復旦大學材料科學基礎課程123（1）丁苯橡膠（產量最大）

丁二烯＋苯乙烯(St)（2）氯丁橡膠（用途廣泛）

氯丁二烯：乳液聚合2，通用合成橡膠徐偉復旦大學材料科學基礎課程124（3）丁腈橡膠（耐油性好、耐熱性好）丁二烯(75%)＋丙稀腈（4）乙丙橡膠（比重輕；絕緣性好）乙烯＋丙稀(15%)

加工性能差，不易硫化(無雙鍵）徐偉復旦大學材料科學基礎課程125（5）順丁橡膠（彈性最好：用做輪胎）

丁二烯：

配位聚合（6）丁基橡膠（氣密性最好、電絕緣性好）

異丁烯

＋異戊二烯（少量）：陽離子共聚耐低溫Tg=-110℃

彈性較差：用做汽車內胎電纜和電器的絕緣材料徐偉復旦大學材料科學基礎課程1263，特種合成橡膠（1）硅橡膠（耐高低溫：-100～300℃）密封墊圈、電氣絕緣材料、醫(yī)療用橡膠制品等徐偉復旦大學材料科學基礎課程127（2）氟橡膠

（熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性好）航空、航天、化學、石油等領域VitonA橡膠全氟丙烯與偏氟乙稀的共聚物CH2徐偉復旦大學材料科學基礎課程1283，熱塑性彈性體普通橡膠：體型，熱固性材料熱塑性彈性體：線型，熱塑性材料SBS：Styrene-Butadiene-Styrene徐偉復旦大學材料科學基礎課程129SBS：

剛性

柔性

剛性聚苯乙烯鏈段堆積聚丁二烯鏈段熱塑性彈性體模型徐偉復旦大學材料科學基礎課程130聚苯乙烯鏈段堆積體作為剛性固定接點聚丁二烯鏈段在共聚物中提供彈性連接徐偉復旦大學材料科學基礎課程131SBS彈性體活性陰離子聚合：

丁二烯(B)引發(fā)劑苯乙烯(S)

徐偉復旦大學材料科學基礎課程132熱塑性彈性體結構示意圖（平行部分是硬段聚集區(qū)）物理交聯(lián)徐偉復旦大學材料科學基礎課程133徐偉復旦大學材料科學基礎課程134

優(yōu)點：強度和耐磨性好，可反復加工

缺點：耐溫性差，價格高

應用實例：

旱冰鞋滾輪、飛機輪胎、塑膠跑道、運動鞋底熱塑性彈性體：徐偉復旦大學材料科學基礎課程135§14.6復合材料將兩種或兩種以上性能不同的材料組合起來，得到比單一材料性能優(yōu)越的復合材料復合材料＝基體＋增強劑徐偉復旦大學材料科學基礎課程136徐偉復旦大學材料科學基礎課程137徐偉復旦大學材料科學基礎課程138利用兩者復合作用：纖維具有高強度可以承受高應力，樹脂基體容易發(fā)生粘彈變形和塑性流動，它們與纖維粘結在一起可以傳遞應力。纖維增強的機理

(1)斷纖維能承受應力(2)樹脂與纖維的粘結能抑制裂紋傳播徐偉復旦大學材料科學基礎課程139玻璃纖維增強PP樹脂纖維表面未經(jīng)處理纖維含量：30%（w）

表面和界面對材料性能的影響

徐偉復旦大學材料科學基礎課程140玻璃纖維增強PP樹脂纖維表面經(jīng)偶聯(lián)處理纖維含量：30%（w）拉伸強度：從40MPa增至87MPa沖擊強度：從16kJ.m-2增至34kJ.m-2

徐偉復旦大學材料科學基礎課程141玻璃鋼:玻璃纖維增強塑料徐偉復旦大學材料科學基礎課程142高強度復合材料超音速飛機的結構材料熱塑性聚酰亞胺為基體樹脂碳纖維增強人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能豐富知識，培養(yǎng)邏輯思維能力；通過閱讀文學作品，我們能提高文學鑒賞水平，培養(yǎng)文學情趣；通過閱讀報刊，我們能增長見識，擴大自己的知識面。有許多書籍還能培養(yǎng)我們的道德情操，給我們巨大的精神力量，鼓舞我們前進。SPSS基本操作教程常用統(tǒng)計軟件SAS，SAS系統(tǒng)全稱為Statistics

Analysis

System，由北卡羅來納大學的兩位生物統(tǒng)計學研究生編制，并于1976年正式推出了SAS軟件。SAS是用于決策支持的大型集成信息系統(tǒng)，統(tǒng)計分析功能是它的重要組成部分和核心功能。在數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析領域，SAS系統(tǒng)被譽為國際上的標準軟件系統(tǒng)，并在96～97年度被評選為建立數(shù)據(jù)庫的首選產品?？胺Q統(tǒng)計軟件界的巨無霸。常用統(tǒng)計軟件

SPSS，SPSS全稱為Statistical

Package

for

the

Social

Sciences，原意為“社會科學統(tǒng)計軟件包”。2000年將英文全稱更改為Statistical

Product

and

Service

Solutions，意為“統(tǒng)計產品與服務解決方案”，標志著SPSS的戰(zhàn)略方向正在做出重大調整。SPSS是世界上最早的統(tǒng)計分析軟件，也是應用最廣泛的專業(yè)統(tǒng)計軟件。由美國斯坦福大學的三位研究生于20世紀60年代末研制，1984年首先推出了世界上第一個統(tǒng)計分析軟件微機版本SPSS/PC+，很快地應用于自然科學、技術科學、社會科學的各個領域。特點：自動統(tǒng)計繪圖、數(shù)據(jù)的深入分析、界面友好、使用方便、功能齊全等。常用統(tǒng)計軟件Statistica，Statistica

為一套完整的統(tǒng)計資料分析、圖表、資料管理、應用程式發(fā)展系統(tǒng)；以及對其他技術、工程、工商企業(yè)資料挖掘應用等進階分析之應用程式。此系統(tǒng)不僅包含統(tǒng)計上一般功能及制圖程序；還包含特殊的統(tǒng)計應用（例如：社會統(tǒng)計人員、生物研究員或工程師）；全新的Statistica在功能上，更提供了四種線形模型的分析工具，包括VGLM、VGSR、VGLZ與VPLS。Statistica能提供使用者所有需要的統(tǒng)計及制圖程序。另外，能夠在圖表視窗中顯示各種分析，及有別于傳統(tǒng)統(tǒng)計范疇外的最新統(tǒng)計作圖技術，皆獲得許多使用者的好評。Statistica為基本系列產品；可獨立使用此模組，或搭配Statistica其他組合產品系列。常用統(tǒng)計軟件S-Plus/RS語言是由AT&T貝爾實驗室開發(fā)的一種用來進行數(shù)據(jù)探索、統(tǒng)計分析、作圖的解釋型語言。它的豐富的數(shù)據(jù)類型（向量、數(shù)組、列表、對象等）特別有利于實現(xiàn)新的統(tǒng)計算法，其交互式運行方式及強大的圖形及交互圖形功能使得我們可以方便的探索數(shù)據(jù)。S-Plus是由美國MathSoft公司開發(fā)的一種基于S語言的統(tǒng)計學軟件，是世界上公認的三大統(tǒng)計軟件之一，主要用于數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計分析和統(tǒng)計作圖等等。S_Plus的最大特點在于它可以交互地從各方面發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的信息，并可以很容易地實現(xiàn)一個新的統(tǒng)計方法。另外，S_Plus的數(shù)據(jù)可以直接的來源于Excel，Access，SAS，SPSS等軟件，其兼容性極好。常用統(tǒng)計軟件S-PLUS有微機版本和工作站版本，它是一個商業(yè)軟件。Auckland大學的RobertGentleman和RossIhaka及其他志愿人員開發(fā)了一個R系統(tǒng)，其語法形式與S語言基本相同，但實現(xiàn)不同，兩種語言的程序有一定的兼容性。R是一個GPL自由軟件，現(xiàn)在的版本是2.?版，它比S-PLUS還少許多功能，但已經(jīng)具有了很強的實用性。R是一個免費軟件，還是一個開源軟件。開放源代碼軟件在科學和工程工作中的地位日益重要。R學習網(wǎng)站：/mirrors.htmlSPSS基本操作

內容提要

1.SPSS操作入門

SPSS的窗口、運行方式、結果輸出等

2.變量的相關操作變量名的定名規(guī)則、變量類型、標簽等

3.數(shù)據(jù)文件的編輯數(shù)據(jù)的排序、轉置、合并、拆分、選擇、加權、轉換

SPSS基本操作1.SPSS操作入門

SPSS的窗口、運行方式、結果輸出2.變量及有關變量的操作變量名的定名規(guī)則、變量類型、標簽等3.數(shù)據(jù)文件的編輯數(shù)據(jù)的排序、轉置、合并、拆分、選擇、加權、轉換SPSS操作入門SPSS的窗口SPSS的運行方式SPSS的結果輸出安裝SPSS從開始菜單運行使用桌面快捷方式來運行運行SPSS啟動SPSS，首先看到的是數(shù)據(jù)編輯窗口菜單欄工具欄SPSS啟動界面SPSS的5個窗口數(shù)據(jù)編輯窗口結果管理窗口語法編輯窗口腳本窗口草稿結果窗口SPSS操作入門SPSS的數(shù)據(jù)管理窗口此窗口類似于Excel窗口，SPSS處理數(shù)據(jù)的主要工作全在此窗口進行。它分為兩視圖：數(shù)據(jù)視圖和變量視圖。SPSS操作入門

File：對SPSS文件的管理，包括新建、打開、保存文件等

Edit：與windows類似的編輯功能，如復制、剪切、粘貼、撤消等，以及系統(tǒng)參數(shù)設置

View：選擇顯示狀態(tài)條、工具欄、網(wǎng)格線、變量標簽、變量視圖及字體設置等

Data:實現(xiàn)文件級別的數(shù)據(jù)管理，如記錄排序、記錄拆分、記錄篩選、合并文件等

Transform：實現(xiàn)變量級別的數(shù)據(jù)管理，如計算新變量、變量值的分組合并、連續(xù)變量的可視化分段等SPSS菜單欄

Analyze：SPSS的重點菜單項，涵蓋各種主要統(tǒng)計分析功能

Graphs:繪制各種普通統(tǒng)計圖及交互式統(tǒng)計圖，如直方圖、莖葉圖、箱圖、殘差圖等

Utilities：提供各種實用性管理設置，如變量信息管理，輸出結果文件設置、菜單管理等

Windows：窗口拆分、最小化、當前窗口顯示等

Help：幫助系統(tǒng)SPSS菜單欄打開文件保存文件打印召回前次菜單操作撤消查找記錄查看變量信息查找變量值插入記錄插入變量拆分文件設置權重選擇記錄顯示變量標簽使用數(shù)據(jù)集SPSS工具欄數(shù)據(jù)管理窗口的數(shù)據(jù)視圖用于顯示具體的數(shù)據(jù)，一行代表一個觀測個體（一條記錄），一列代表一個屬性（一個變量）。SPSS操作入門菜單欄工具欄數(shù)據(jù)視圖標簽變量視圖標簽變量名數(shù)據(jù)管理窗口的變量視圖專門顯示有關變量的信息：

Name：變量名Type：變量類型Width：變量長度Decimals：小數(shù)位數(shù)Label：變量標簽

Value：變量值標簽Missing：定義變量缺失值Columns：顯示列寬Align：對齊方式Measure：測量尺度SPSS操作入門菜單欄工具欄數(shù)據(jù)視圖標簽變量視圖標簽關于變量信息的格式名稱SPSS的結果管理窗口又稱結果視圖，用于存放分析結果。此窗口類似于Windows的資源管理器，整個窗口分兩個區(qū)：左邊為目錄區(qū)，是SPSS分析結果的一個目錄；右邊是內容區(qū)，是與目錄一一對應的內容。SPSS操作入門SPSS的結果管理窗口SPSS操作入門SPSS的3種運行方式菜單對話框方式程序方式混合運行方式SPSS操作入門菜單對話框方式SPSS操作入門待選變量列表框分析變量列表框確認粘貼恢復取消幫助表格格式圖形統(tǒng)計粘貼:將對話框中的選擇自動轉化為相應的程序語句?；謴?將對話框恢復為默認狀態(tài)。SPSS的4種結果輸出表格格式文本格式標準圖交互圖SPSS操作入門表格格式SPSS操作入門標準圖SPSS操作入門是在Graphs菜單下直接單擊圖形生成的，與交互圖相比，生成速度快，可以滿足大部分統(tǒng)計繪圖的需求，但編輯能力要弱于交互圖，適用于理解數(shù)據(jù)。交互圖SPSS操作入門是在Graphs→Interactive下單擊圖形生成的，與標準圖相比，對系統(tǒng)硬件環(huán)境要求更高，但可繪制的圖形種類更多，編輯功能更強，尤其可以生成實時旋轉的動態(tài)三維圖，更適合在報告演示中應用。變量的相關操作變量名（Name)的定名規(guī)則變量類型(Type)變量寬度(Width)和小數(shù)位數(shù)(Decimal)變量標簽(Label)變量賦值(Value)變量缺失值的定義（Missing)列寬(Column)和位置（Align)度量類型(Measure)變量名（Name)的定名規(guī)則（1）變量名的第一個字符可以是字母或中文字，后面可跟任意字母或中文字、數(shù)字、句點或@、#、_或$等符號；（2）變量名不能以句點結尾；（3）定名時應避免最后一個字符為下劃線“_”（因為某些過程運行時自動創(chuàng)建的變量名的最后一個字符為下劃線，這樣有可能造成沖突）；（4）變量名的長度一般不超過64個字符（32個中文字），SPSS11.0版變量名的長度一般不超過8個字符（4個中文字）；（5）空格和特殊字符（如!、?、’和*等）不能用于變量名；（6）每個變量名必須保證是唯一的，不區(qū)分大小寫；（7）下面的關鍵詞不能用作變量名：ALLNEEQTOLELTGEBYORGTANDNOTWITH

注意：1.如果操作時使用了違犯定名規(guī)則的變量名，系統(tǒng)會有提示，并使定名不成功。

2.盡管變量名可以用中文字，這樣更直觀、可理解，但在實際操作中應盡量避免用中文字作為變量名。由于此軟件為英文版本，用中文字作為變量名，可能會在操作中發(fā)生一些難以預計的錯誤。為使操作方便和結果輸出直觀，可在變量標簽處用中文注明（后述）。變量的相關操作不合法變量名示例及分析變量名錯誤原因

NAME_@123變量名超過8個字符（11.0及以前版本）

NAME_1.以句點結尾

_12NAME第一個字符不是字母

NAME?1變量