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工程材料及应用 第九章 高分子材料 第一节 概述 一、高分子材料的基本概念 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。常称聚合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业用高分子材料主要是人工合成的。 1． 基本概念 高聚物与具有明确分子量的低分子化合物不同，同一高聚物因其聚合度不同，大分子链的长短各异，其分子量也就各不相同。具有“多分散性”。是多分子的混合物。通常所说高聚物的分子量是指其分子量的统计平均值。 如：聚氯乙烯 的分子量为20000～160000。 ⑵ 大分子链的形状 按照大分子链的几何形状，可将高分子化合物分为线型结构、支链型结构和体型结构。 线型结构高聚物的弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料。支链型结构近于线型结构 。体型结构高聚物硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料。 5、高分子的聚集态结构 固态高聚物分为晶态和非晶态两大类，晶态为分子链排列规则的部分，而排列不规则的部分为非晶态。 三．高聚物的基本特性 （1）机械性能 ① 低强度 ② 高弹性和低弹性模量 ③ 粘弹性 ④ 高耐摩性 （2）物理、化学性能 ① 高绝缘性 ② 低耐热性 ③ 低导热性 ④ 高热膨胀性 ⑤ 高化学稳定性 ⑥ 老化 防老化的措施： ①表面防护：使其与外界致老化因素隔开。 ②减少大分子链结构中的某些薄弱环节，提高其稳定性，推迟老化过程。 ③加入防老化剂，使大分子链中上的活泼基团钝化，变成比较稳定的基团，以抑制链式反应的进行。 第四节工程高分子材料 工程高分子材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘剂等。本节主要介绍工程上常用的高分子工程材料。 一、工程塑料 塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。 1、工程塑料概述 ⑴ 塑料的组成 添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。 填料主要起增强作用； 增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性； 固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构； 稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命； 润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上, 使制品光亮； 着色剂用于塑料制品着色。 其他的还有发泡剂、催化 剂、阻燃剂、抗静电剂等。 ⑵ 塑料的分类 按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。 按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。 通用塑料产量大、价格低、用途广。 工程塑料力学性能高，耐热、耐蚀性能好。 ⑶ 塑料的性能特点 塑料的优点： 相对密度小(一般为0.9 ~2.3)；耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好；有消音吸振性能 。 2、常用工程塑料 ⑴ 一般结构用塑料 包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS塑料等。 聚丙烯具有优良的综合性能，可制造各种机械零件。 ABS塑料 “坚韧、质硬、刚性” ，应用广泛。 聚酰胺又称尼龙或绵纶，强度较高，耐磨、自润滑性好，广泛用作机械、化工及电气零件。 聚甲醛具有优良的综合性能，广泛用于汽车机床、化工、电气仪表、农机等工业 。 聚四氟乙烯俗称“塑料王”，具有极优越的化学稳定性和热稳定性以及优越的电性能，几乎不受任何化学药品的腐蚀，摩擦系数极低，只有0.04。缺点是强度低、加工性差。主要用于减摩密封件、化工耐蚀件与热交换器以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。 ⑶ 耐蚀用塑料 耐蚀用塑料主要有聚四氟乙烯、氯化聚醚(PENTON)、聚丙烯等。 氯化聚醚的化学稳定性仅次于聚四氟乙烯，但工艺性比聚四氟乙烯好，成本低。在化学工业和机电工业获得广泛应用，如化工设备零件、管道、衬里等。 ⑷ 耐高温件用塑料 有聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)及氟塑料等。 聚砜的热稳定性高是其 3.塑料成型工艺简介 二、合成橡胶 橡胶是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。 1、橡胶的组成和性能特点 工业用橡胶由生胶和橡胶配合剂组成。生胶无配合剂并未经硫化。橡胶配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂、着色剂等。 橡胶最大的特点是高弹性。橡胶有储能、耐磨、隔音、绝缘等性能。 一、生胶 天然橡胶结构和组成 巴西橡胶树 合成橡胶的分类 合成橡胶 合成橡胶主要有七大品种：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、异戊橡胶、丁基橡胶、乙丙橡胶和丁腈橡胶。习惯上按用途将合成橡胶分成两类：性能和天然橡胶接近，可以代替天然橡胶的通用橡胶和具有特殊性能的特种橡胶。 2、常用合成橡胶 合成橡胶按用途和用量分为通用橡胶和特种橡胶，前者主要用于制作轮胎、运输带、胶管