第11讲-高分子概述.ppt

六、高分子材料的成形 1、热模压法 2、薄膜高聚物的热模压法 3、热塑性塑料的典型成型方法 4、热固性塑料的典型成型方法 作业： 课后自学《工程材料》教科书： 第4章、 高分子材料 第三节、高分子材料的结构与性能 高分子材料(Polymer)又叫做高分子化合物或者高分子聚合物，简称高聚物材料，是以高分子化合物为主要组分的有机材料，可分为天然高分子材料和人工合成高分子材料两大类。 天然高分子材料包括如蚕丝、羊毛、纤维素、油脂、天然橡胶、淀粉和蛋白质等。 人工合成高分子材料包括如塑料、合成橡胶、胶粘剂和涂料等。工程上使用的主要是人工合成的高分子材料。 一、高聚物的基本概念 1、高聚物和低聚物 高分子化合物是指相对分子质量(化学式中各原子的相对原子质量的总和，又称分子量) 大的化合物，其相对分子质量在5000以上，有的甚至高达几百万。工程上认为，高聚物作为材料，须具有较高的强度、塑性和弹性等力学性能。 低分子化合物（低聚物）是指相对分子量在500以下。 相对分子量介于500~5000之间的化合物，究竟是属于低分子还是高分子，这主要由他们的物理、机械性能来决定。 一般来说，高分子化合物具有较好的弹性、塑性和强度，而低分子化合物这些性能则较低。 2、单体 高分子化合物是由低分子化合物通过聚合反应获得。 组成高分子化合物的低分子 化合物称作单体。所以我们经 常说，高分子化合物是由单体 合成的，单体是高分子化合物 的合成原料。如图16-2，聚乙 烯是由乙烯（CH2＝CH2）单 体聚合而成的。 高分子化合物的相对分子质 量很大，主要呈长链形，因此 常称作大分子链或者分子链。 大分子链极长，可达几百纳米以上，而截面一般小于1nm。 3、链节和聚合度 大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种基本结构单元称作链节。例如，聚乙烯大分子链的结构式为， 可以简写为， 。它是由许多-CH2-CH2-结构单元重复连接构成的，这个结构单元就叫做聚乙烯的链节。 链节的结构和成分代表高分子化合物的结构和成分，是合成高分子化合物的各单体结构的特定连接体。 书上表1-12给出了几种高分子化合物的单体和链节。 链节的结构和成分代表高聚物的结构和成分。高聚物的每个大分子由大量链节组成，链节的重复次数就叫做聚合度，以n表示, 4、多分散性和平均相对质量 高聚物由大量大分子链组成，各个大分子链的链节数不同，分子的长短、 不一，即相对分子质量不等。可以说，高聚物是相对分子量不等的同系物 的混合物，这种相对质量的不均一性，称为相对分子质量的分散性。这是 高聚物和低分子化合物不同的一大特点。 由于高聚物相对分子质量的多分散性，其相对分子质量只是一平均值， 直观的表示方法是相对分子质量分布函数。 但大多数情况下，还是直接测定其平均相对分子质量。平均相对分子质 量有不同的统计方法，因而具有各种不同的表述方式： 重量平均摩尔质量： 式中，Mi是高聚物每个链 节尺寸范围内的平均摩尔重量，fi是相应链节范围高聚物的重量分数。 数量平均摩尔质量： 式中，xi是每个链节尺寸 范围占整个链节的数量分数。 二、高聚物材料分类 可以从不同的角度对高聚物 材料进行分类，主要有以下几种： 1、按照分子链结构形态分类 可分为线形高聚物和支链高 聚物，如图16-1所示。 线形高聚物是由像缠绕的粉 丝一样的分子链组成。而在支链 高聚物中，既有主分子链，还有 由主分子链衍生的较小的次分 子链。 2、按高聚物的性能和用途进行分类 根据高聚物所形成材料的性能和用途，常将高聚物分为塑料、橡胶、纤维三大 类，如果加上涂料、粘合剂，则可分为五大类。 （1）塑料：以树脂为主要成分，加入或者不加入添加剂，在加工过程中能流动成 型的材料。 按应用情况，塑料分为通用塑料、工程塑料、耐高温塑料和特种塑料等。 塑料按其热行为，可分为热塑性塑料和热固性塑料。 热塑性塑料是在特定温度范围内能够反复加热软化和冷却硬化的塑料，一般具 有线型和低支链结构，如聚乙烯、聚丙烯等。 热固性塑料加热成型后，转变为不熔不溶的网状结构，不能进行二次成型加 工，如环氧塑料、酚醛塑料等。 （2）橡胶：橡胶是具有可逆形变的高弹性聚合物材料，如天然橡胶、丁苯 橡胶等。 橡胶与塑料的区别是室温下弹性模量数值相差几个数量级。如常温下， 弹性模量在（0.2~4）×10*E9Pa的为塑