[工学]1 塑料、橡胶和复合材料.pdf

第1章 塑料、橡胶和复合材料 第1章 塑料、橡胶和复合材料 ●高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和涂 ●高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和涂 料等，其中塑料、合成纤维和合成橡胶被称为现代 料等，其中塑料、合成纤维和合成橡胶被称为现代 高分子三大合成材料，塑料占总量的80 ％。 高分子三大合成材料，塑料占总量的80 ％。 ●而在塑料中占80 ％的是通用高分子，包括聚乙 ●而在塑料中占80 ％的是通用高分子，包括聚乙 烯、聚丙烯以及聚氯乙烯与聚苯乙烯。 烯、聚丙烯以及聚氯乙烯与聚苯乙烯。 ●塑料、橡胶与纤维三大合成高分子，已经成为工 ●塑料、橡胶与纤维三大合成高分子，已经成为工 业生产和日常生活中必不可少的重要材料。 业生产和日常生活中必不可少的重要材料。 一、基础知识 1、聚合物的定义：聚合物是高分子，即由大量的称为单体的 1、聚合物的定义：聚合物是高分子，即由大量的称为单体的 小分子连在一起形成的大分子。把这些单体连在一起所涉及的 小分子连在一起形成的大分子。把这些单体连在一起所涉及的 工艺称为聚合。 工艺称为聚合。 塑料就是由一组原子或分子链组成的合成聚合物。长分 塑料就是由一组原子或分子链组成的合成聚合物。长分 子链包含了氧、氢、氮、碳、硅、氯、氟和硫的各种组合。 子链包含了氧、氢、氮、碳、硅、氯、氟和硫的各种组合。 2、聚合物的类型 2、聚合物的类型 ●按照将单体连接在一起的方式可以分为：加聚和缩聚。 ●按照将单体连接在一起的方式可以分为：加聚和缩聚。 △加聚：在单体分子的聚合过程中，分子链是通过连续地把一 △加聚：在单体分子的聚合过程中，分子链是通过连续地把一 个单体加到另一个单体上形成的。典型的加聚物有：聚烯烃、 个单体加到另一个单体上形成的。典型的加聚物有：聚烯烃、 聚苯乙烯、丙烯酸树脂、乙烯基树脂和氟塑料等； 聚苯乙烯、丙烯酸树脂、乙烯基树脂和氟塑料等； △缩聚：通过两种不同的各自具有两个反应末端基团分子的反 △缩聚：通过两种不同的各自具有两个反应末端基团分子的反 应而制备的聚合物称为缩聚物。 应而制备的聚合物称为缩聚物。 一、基础知识 3、热塑性塑料和热固性塑料 3、热塑性塑料和热固性塑料 除了橡胶外，所有的聚合物都可以分为以上两种不同类。 除了橡胶外，所有的聚合物都可以分为以上两种不同类。 特点： 特点： ■两种塑料在它们转变成最终产品的某个阶段都是可以成形和 ■两种塑料在它们转变成最终产品的某个阶段都是可以成形和 模塑的流体； 模塑的流体； ■热塑性塑料在冷却时凝固并能重新熔化，热固性塑料经过交 ■热塑性塑料在冷却时凝固并能重新熔化，热固性塑料经过交 联作用形成了三维网络，这导致其不可以重新熔化和重新成 联作用形成了三维网络，这导致其不可以重新熔化和重新成 形。 形。 一、基础知识 4、根据聚合物的结构，还可以分为：线型、支化型、交联 4、根据聚合物的结构，还可以分为：线型、支化型、交联 型、非晶体型、结晶型的和液晶型。 型、非晶体型、结晶型的和液晶型。 液晶型聚合物被认为是一类性能独特的塑料。其分子是刚性的 液晶型聚合物被认为是一类性能独特的塑料。其分子是刚性的 棒状结构，在熔化和凝固状态下，它们以很大的平行阵列或畴 棒状结构，在熔化和凝固状态下，它们以很大的平行阵列或畴 的形式规则排列。 的形式规则排列。 一、基础知识 5、结构和性能 5、结构和性能 聚合物的结构决定了其性能表现，一般规律如下： 聚合物的结构决定了其性能表现，一般规律如下： ▲有序化的结构（比如结晶型和液晶型）其刚度和强度更高， ▲有序化的结构（比如结晶型和液晶型）其刚度和强度更高， 而耐冲击能力相对较弱，但是具有较高的耐蠕变性、耐热性和 而耐冲击能力相对较弱，但是具有较高的耐蠕变性、耐热性和 耐化学性； 耐化学性； ▲一般结晶型聚合物熔点高，难于加工，非结晶型聚合物在受热 ▲一般结晶型聚合物熔点高，难于加工，非结晶型聚合物在受热 时是逐渐和连续地软化，但并没有太高的流动性能（相比熔融 时是逐渐和连续地软化，但并没有太高的流动性能（相比熔融 的结晶型聚合物）； 的结晶型聚合物）； ▲液晶型聚合物兼有结晶型聚合物的高熔点，同时在熔融时是逐 ▲液晶型聚合物兼有结晶型聚合物的高熔点，同时在熔融时是逐 渐和连续地软化，因此其黏度、翘曲和收缩都是热塑性塑料中 渐和连续地软化，因此其黏度、翘曲和收缩都是热塑性塑料中 最小的。 最小的。 ▲聚合物的力学性能和结构性能，依赖于其