第十章 工程材料化学.ppt

* * 第10章 工程材料化学 Chapter 10 Engineering Material Chemistry 10.2.6 纳米材料 　定义：由颗粒尺度为纳米数量级（1-100nm）的超产细微颗粒组成的固体材料称为纳米材料． 　特殊性及用途： 特殊表面效应、界面效应、小尺寸效应、量子效应等。 　比表面大，表面活性高，超强吸附性，可制造各种高性能催化剂； 　韧性好，延展性好，烧结温度降低，加工特殊高性能陶瓷； 　利用其表面吸附效应和小尺寸效应可应用于生物医药领域作为病灶靶探针或靶向制剂，制作纳米传感器……) 返回 10.3 有机高分子材料 10.3.1 高分子的基本概念 1、高分子化合物——相对分子质量特别大的化合物，简称高分子 链接、聚合度、单体 相对分子质量 2、高分子化合物的分类 10.3.2 高分子化合物的结构 线型高分子 支链型高分子 特点： 高分子链很柔顺，在较高温度或稀溶液中呈卷曲形状； 具有弹性和可塑性，硬度、脆性小； 具有一定的熔融性。 体型高分子 特点： 具有空间网状结构，十分牢固； 硬度、脆性大； 一次加工成型后，在一般溶剂中不溶解。 10.3.３ 高分子链的柔顺性 指高分子链中各单键的旋转使分子链容易卷曲的特性 影响因素： （１）链段的长短 链段——具有独立运动能力的链的最小部分 　　　　链段短，高分子链的柔顺性好。 （２）链的结构 主链的结构： Si-O-Si-O- C-O-C-O C-C-C-C 主碳链的结构： 孤立双键型　　　单键型　　　苯环型　　　　共轭双键型 内旋转：在有机化合物中，在保持键角、键长不变的情况下转动 高温低温 温度影响： 10.3.4　高分子化合物的力学状态 小侧基大侧基 对称侧基非对称侧基 非极性侧基极性侧基 侧基柔顺性： 高分子化合物 晶态聚合物 非晶态聚合物　　　　 非晶区：卷曲无序排列 晶区：规则紧密排列 （１）结晶度：高分子晶区部分所占的质量分数（或体积分数） 大多数合成纤维结晶度较高，使用温度在其熔点以下：T使用Tm 同一种聚合物也可以兼有晶态和非晶态两种结构 玻璃态：整个高分子的链和链段都被冻结，形变量很小，当外力撤消后形变立即恢复——普弹形变。 高弹态：高分子链不能移动，但分子链段可以自由移动，形变量大，当外力撤消后形变能够恢复——高弹形变。 粘流态：高分子链和链段均可以自由滑动，形变量很大，当外力撤消后形变不能恢复——粘流形变。 （２）非晶态聚合物的温度形变曲线 玻璃化温度（glass temperature Tg） 塑料的使用状态为玻璃态，故Tg为使用上限（T使用Tg），Tg越高，耐热性越好；高分子主链的刚性增加，通常Tg提高。 粘流态温度（fussion temperature Tf） 橡胶的使用状态为高弹态，故TgT使用Tf，Tg越低，Tf越高，耐寒、耐热性越好，可使用的温度范围越宽。 两个转变温度： 10.3.5　高分子化合物的性能 （１）机械性能（抗压、抗弯、抗拉、抗折、抗冲击……） 　　聚合物的机械性能正比于结晶度、分子间力、氢键，适当的聚合度…… 尼龙66中氧原子与氨基中的氢原子之间形成氢键后，增强了强度。 （２）电学性能：　　 （３）老化和防老化 　　大多不导电； 　　当极性聚合物置于交流电场中时，由于极性链节会随电场发生周期性取向，故有一定导电性； 　　含有共轭双键的聚合物由于π电子可在离域分子轨道中运动，故有一定导电性。 老化： 　　高分子化合物在长期使用过程中，由于受到氧气、光、热、力、或酸、碱、水气等物理、化学作用，机械性能逐渐变坏的过程称为老化。 防老化： 　改变链节结构 　化学防老：加入各种防老剂（抗氧剂、紫外线吸收剂、自由基捕获剂……） 　物理防老：涂层或镀层防护…… 10.５　润滑油及表面活性剂 10.５.１润滑油的组成 （１）矿物油: 烃和非烃的复杂混合物，石油精加工后期的产物, 　　 组成因石油产地不同而差别较大。 （２）合成油: 合成的烃、酯、硅油(…-Si-O-Si-O-…)、氟油(全氟 　　　　　　　代烷聚合物、全氟丙醚聚合物)等, p. 285-287 　　　组成较单一，阻燃性及温粘性好。 （３）添加剂：改善润滑油性能的化合物，p. 288 10.５.2 润滑油的主要性能和工业质量要求 p. 288-290 （１）润滑性 （２）流动性、粘度和凝点 （３）抗氧化安定性、腐蚀性和酸值 （４）抗泡性和抗乳化性 （５）润滑油的再生