第一章高分子材料学_pdf..doc

高分子材料学 高分子材料制品的性能 高分子材料成型加工性能 高分子材料本身性能 聚合物的结构与性能 （会在加工过程中改变）  预备节 高分子化合物（聚合物） 聚合物是高分子材料的主体，它通过 粘接各种配合剂使之成为一整体，使其具 有一定的力学性能，具有良好的加工性能 。  一、聚合物种类 聚合物的选择：（1）根据制品的性能要求 （2）根据制品形状——加工工艺要求 学习要求： 分子结构 掌握聚合物的 聚合方法 主要特征及其原理 （结构与性能的关系）  主要参考书目: 《高分子化学》 《高分子物理》 《橡胶工业手册》 《塑料性能应用手册》  1、生胶 天然胶 NR 合成胶 CR 生胶 通用合成胶：SBR、BR、IR、CR、 EPR（EPDM）、IIR 特种合成胶：NBR、MQ、FPM、 UR、CPE、······· 了解：结构－特性－应用，为何？  2、合成树脂 分类依据 类 别 化学结构 聚烯烃类（PE、PP、PS、ABS）、聚酰胺类（PA）、 乙烯基类（PVC、CPVC、PVDC）、丙烯酸酯类（PMMA） 聚苯醚酯类（POM、PBT、PC、PPO） 热效应 热塑性、热固性： 结晶能力 结晶型、无定型： 用途性能 通用型（PE、PP、PS、PVC、PF、UF）： 工程型（50mPa、6KJ/m2）、耐高温（氟、硅橡胶）、 功能型（离子交换树脂、环氧树脂）  二、聚合物的主要成型工艺性能 1、温度热效应 PVC PE PP 0 Tb——脆化温度 -61 低 Tg——玻璃化转变温度 87 -20~-130 ~ 10~15 ~ Tf——粘流温度 Tm——熔融温度 136 ~ LDPE：105~115 164~175 HDPE：115~135 Td——分解温度 140 ~ 300  2、流变特性 多数为非牛顿型流体，表观粘度ηa与剪切速率? 关 系不大。PA、PC近牛顿型，PC有较大ηa 3、结晶性：PC有微晶 4、加工性：相关因素－熔体强度、吸水率、成型收缩 率 5、加工温度、使用温度： PVC：Tpm： 150～190℃，使用温度：-15～60℃  第一节 影响高分子材料性能的化学因素 高分子材料制品性能 高分子材料的化学结构影响 成型加工性能 （如：热塑性、热固性） 选择聚合物时必须考虑其分子结构 另外，加工时还会发生化学变化，引起结构改变。  一、聚合物分子构成 1、共价键的形式 键能不一，成型时的稳定性和使用时的耐候性及降解性 也不一。 2、元素 即主链构成元素。碳－碳：碳链高分子；C-O、C-N、 C-S：杂链高分子；主链含Si、P、F等：元素有机高分子。  例：主链上C－O、C－N、C－S，易无规逐步降解，加 工时要干燥，H O % 0.05%。 2 3、侧基（取代基） 虽然主链为主要影响因素，但侧基也影响Tg、Tm、降解 、老化、水解、耐热性、力学性能。  二、键接次序和构型 1、键接次序 聚合单体一样，但结构单元的键接次序不一样。同样 的分子式，分子结构不一样，性能也不一样。 例：聚丁二烯 1、4丁二烯，弹性好，耐磨 1、2丁二烯，强度低，弹性差 CH2 CH CH CH2 n CH2 CH n CH CH2  2、构型： 等规立构： 高分子化合物空间构型 间规立构： 无规立构 几何位置：分子链中各原子的几何位置不一样，性能 不一样。 例：1、4聚丁二烯：顺式、反式性能不一 样。 聚集态结构：分子排列规整性。  三、共聚物组成 1、单体比例：例：丁腈橡胶－18、－24、－40 丁二烯 丙烯腈 聚丁二烯 丁腈橡胶 聚丙烯腈 顺丁橡胶 弹性好 强度高、硬度高 腈纶纤维 （BR） 低温性好 耐温性好  无规共聚物 2、序列分布 嵌段共聚物 接枝共聚物  四、交联 橡胶：二维网状结构 热固性塑料：三维体型结构 （复合材料） 热塑性塑料：PE（提高性能）、PVC（不正常交联） 交联使性能提高： 影响交联密度的因素：温度、时间、反应官能度、应力、 交联剂用量  过氧化物交联：不饱和聚酯 游离基 逐步交联 S交联：橡胶 交联机理 加成反应（氢原子转移）： 环氧树脂+胺 缩合反应（有低分子物产生）： 酚醛树脂，三阶段，A、B、C阶  五、基团与端基 分子链中的活性基团影响加工和使用性能 例1：对加工方法的影响 无活性基团——热塑性塑料 ：可反复多次成型 有活性基团——橡胶和热固性塑料：只可一次成型 例2：对使用性能的影响 CH2 CH CH CH2 n 顺丁胶： 氯丁