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第七章高分子材料HIGH POLYMER MATERIALS 陈健美 教授 湖南涉外经济学院 机械工程学部 主要研究内容 概述 高分子材料的特点 常用高分子材料 第一节 概述 高分子材料—以相对分子量大于5000的高分子化合物为主要组成的材料 有机高分子材料—以C、H 元素为主的有机化合物组成的材料 一、高分子材料的合成 1.高分子链的组成 1) 高分子链—一种或几种简单的低分子化合物通过共价键重复连接而成的链如，聚乙烯：—CH2—CH2—CH2— 2) 单体—构成高分子链的低分子化合物如，聚乙烯的单体—乙烯：CH2＝CH2 3) 链节—高分子链中的重复结构单元如，聚乙烯的链节：［CH2—CH2］THE END 4) 聚合度—高分子链中链节的重复次数如，聚乙烯：［CH2—CH2］n 5) 高分子链的分类(1) 碳链高分子——主链全部由C 原子以共价键连接而成的高分子链如，聚乙烯： (2) 杂链高分子——主链中除C 原子外，还有其他原子的高分子链如，—C—C—O—C—C—THE END (3) 元素链高分子——主链中无C 原子的高分子链如，—Si—O—Si— 2.聚合反应的类型 1) 加聚反应—由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应，生成加聚物 如，乙烯→聚乙烯： 2) 缩聚反应——由一种或多种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出某种低分子物质的反应，生成缩聚物和副产品 如，对苯二甲酸脂＋乙二醇→聚脂纤维＋甲醇 二、高分子链的结构 三、高聚物的聚集态 晶态:高的密度、熔点、强度、刚度、耐热性等非晶态:好的弹性、韧性、伸长率等通常为部分晶态或非晶态 四、线型非晶态高聚物的三种物理状态 玻璃态，高弹态，粘流态 塑料—室温下处于玻璃态的高分子材料 橡胶—室温下处于高弹态的高分子材料 第二节高分子材料的性能特点 一、高分子材料的力学性能特点 低强度和较高比强度 强度较低的原因：分子链排列不规则 含有杂质 内部有空穴 内部有微裂纹 比强度较高的原因：比重小 2.高弹性和低弹性模量 原因：卷曲状的分子链 橡胶的弹性好,但模量较低,高弹态度 塑料的弹性较差,但模量较高,玻璃态 三类材料的应力－应变曲线 1—纯金属 2—脆性材料 3—高弹性材料 3.粘弹性 ——在外力作用下，高弹性变形和粘性流动同时发生，且变形量随时间不断增大 4.高耐磨性 小摩擦系数，如尼龙 大摩擦系数，如橡胶 二、高分子材料的物化性能特点 第三节 常用高分子材料 一、常用工程塑料及其成形加工 2) 塑料的分类 2. 常用塑料的成形与加工方法 1) 几种常用成形方法 ?注射成型法 ?模压成型法 ?浇铸成型法 ?挤压成型法 ?… 2) 塑料的加工 3. 常用热塑性工程塑料 热塑性（热熔性）塑料—加热时软化并熔融，冷却后硬化成形，并可如此多次反复的塑料 1) 聚酰胺（尼龙，锦纶） ?优点：较高强度和韧性,小摩擦系数 ?缺点：吸水性大,影响尺寸稳定 ?应用：耐磨零件,如齿轮、涡轮、轴承、密封圈 衬套等 2) 聚甲基丙烯酸甲脂（有机玻璃） ?优点： 高透明度，高强度和韧性 ?缺点： 低硬度，低耐磨性，低耐热性，易溶于有机 溶剂 ?应用：有一定透明度和强度要求的零、构件，窗玻 璃，汽车风挡玻璃，飞机座舱盖等 3) 聚四氟乙烯（F-4,塑料王） ?优点： 优异的耐腐蚀、耐老化及电绝缘性能，小摩 擦系数，耐热(250℃)耐寒(－195 ℃) ?缺点： 低强度、硬度 ?应用：小负荷的耐腐蚀零构件 4. 常用热固性工程塑料 热固性塑料—加热时经化学反应固化后，既不溶于任何溶剂，再加热也不会熔融直至分解的塑料 1) 酚醛塑料 优点：良好的绝缘性、耐热性，较高强度、硬度和刚度 缺点：性脆易碎，易变色 应用：电器开关、插座、插头、外壳等，绝缘零 件，小负荷的机器零件 2) 环氧塑料 ?优点：高的比强度、耐热性，耐蚀性、绝缘性 ?缺点：价格高 ?应用：塑料模具、精密量具、绝缘器件等 二、常用橡胶材料 线型分子链经硫化处理后，产生少量的交联．碳－硫共价结合犹如一根根小弹簧，使橡胶具有高弹性和低弹性模量 1. 橡胶的组成、成型及分类 1) 橡胶的组成配合剂硫化剂着色剂增塑剂补强剂 3. 通用合成橡胶 顺丁橡胶 ?优点：弹性、耐磨性、耐热性、耐寒性优于天然橡胶 ?