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合成高分子材料 合成高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。 合成树脂主要用于制备建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等，是用量最大的合成高分子材料。 合成橡胶主要用于防水密封材料、桥梁支座和沥青改性材料等，用量仅次于合成树脂。 合成纤维主要用于土工织物、纤维增强水泥、纤维增强塑料和膜结构用膜材料等，用量也在不断增加。 高分子化合物的概述 基本知识 一、基本概念 高分子化合物又称高聚物或聚合物，其分子量很大，一般为104～106。其分子往往由许多相同的、简单的结构单元，通过共价键重复连接而成。其中每个单元称为“链节”，结构单元的重复数量称为“聚合度”。 二、聚合物的分类 按聚合物的来源：天然聚合物和合成聚合物； 按分子结构：线型聚合物和体型聚合物； 按聚合物受热的行为：热塑性聚合物和热固性聚合物； 按主链元素：碳链高分子（主链只含碳元素）、杂链高分子（主链含碳、氧、氮、磷等元素）、元素有机高分子（主链不含碳元素）和无机高分子（主链不含有机元素）。 三、聚合物的命名 天然聚合物用专有名称，如纤维素、淀粉、蛋白质等； 合成聚合物在单体名称前加上“聚”字，例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等；也可在原料名称后加“树脂”、“橡胶”、“纤维”等来命名. 四、聚合反应 由低分子单体合成聚合物的反应叫做聚合反应。聚合反应按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化，分为加聚反应和缩聚反应两大类。 加聚反应：以单体通过加成的方式，聚合形成聚合物的反应。 缩聚反应：含有两个以上官能团的单体，通过官能团间的反应生成聚合物的反应。缩聚反应聚合物分子链增长过程是逐步反应，同时伴有低分子副产物如水、氨、甲醇等的生成。 聚合物的结构与性质 一、聚合物的分子结构 分为为线型聚合物和体型聚合物。 （一）线型聚合物 定义：线型聚合物的大分子链排列成线状主链（如图8－1a），有时带有支链（如图8－1b），且线状大分子间以分子间力结合在一起。具有线型结构的聚合物包括全部加聚树脂和部分缩聚树脂。 特性：具有线型结构的树脂，强度较低，弹性模量较小，变形较大，耐热、耐腐蚀性较差，且可溶可熔。支链型聚合物因分子排列较松，分子间作用力较弱，因而密度、熔点及强度等低干线型聚合物。线型聚合物树脂均为热塑性树脂。 （二）体型聚合物 定义：线型大分子通过化学键交联作用而形成的三维网状结构，又称网状或体型结构（如图8～1c），部分缩合树脂具有体型结构（交联或固化前也为线型或支链型分子）。 特性：缩合树脂的强度高，弹性模量较大，变形较小，较硬脆，且塑性小，耐热性、耐腐蚀性较好，不溶不熔。体型聚合物树脂均为热固性树脂。 二、聚合物的聚集态结构 定义：聚集态结构就是指分子链间的排列、堆砌方式和规律。可分为晶态结构、非晶态结构、取向态结构和织态结构等聚集状态。 晶态结构：聚合物的结晶为部分结晶，即在结晶聚合物中存在“晶区”和“非晶区”，且大分子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。晶区所占的百分比称为结晶度。结晶度越高，则聚合物的密度、弹性模量、强度、耐热性、折光系数等越高，而冲击韧性、粘附力、断裂伸长率、溶解度等越低。晶态聚合物一般为不透明或半透明状，非晶态聚合物则一般为透明状。体型聚合物只有非晶态结构。 取向态结构：指聚合物在一维或二维方向的有序排列结构。取向在工业生产中得到了广泛应用。例如，在合成纤维生产中，采用热牵引工艺，使分子链取向，可提高纤维的强度和弹性模量。聚乙烯纤维未取向时的抗拉强度约为60～80MPa，而取向后的强度可达800MPa。 织态结构：指将两种或两种以上的聚合物或不同分子量的同种聚合物混合而得到的材料结构，属非均相体系结构。由一个分散相和一个连续相组成的两相共混物应用最多。 三、聚合物的物理状态和特点 聚合物的物理状态可根据温度－变形曲线划分，线型非晶态聚合物分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理状态。 玻璃化转变温度（Tg）：温度升高到Tg以上后，分子动能增加，分子链段能运动，但大分子链的运动仍被冻结，聚合物弹性模量较小，在外力作用下，产生较大的变形，且变形是可恢复的，这种状态称为高弹态。 玻璃化转变粘流温度（Tf）：当温度升高Tf到以上后，分子动能增加到链段和整个大分子链都可以运动，聚合物成为可以流动的粘稠液体，此时，聚合物在外力作用下，分子间相互滑动，产生粘性流动，外力除去后保持变形，变形不可逆。 四、聚合物的老化 定义：在使用过程中，聚合物会由于光、热、空气（氧和臭氧）等的作用而发生结构或组成的变化，从而出现各种性能劣化现象，如出现变色、变硬、龟裂、发粘、发软、变形、斑点、机械强度降低等，称为聚合物的老化。 分类：聚合物的老化分为热老化和光老化两类。 常用的聚合物 一、合成树脂 （一）热塑性树脂 1.聚乙烯(PE) 定义：聚乙烯（PE）是由乙烯单体聚合而成的，根