高分子材料资料跟其应用文档.ppt

认识高分子材料 郭宝华 徐军 清华大学化工系 （010O） bhguo@mail.tsinghua.edu.cn 什么是高分子 “高分子是什么？” ，“比如塑料就是高分子”。而实际上，高分子所涵盖的材料范围远比塑料要大得多。所谓高分子就是由许多重复单元构成的分子量巨大的分子。这样的分子很多，如生物体中的蛋白质，木材，丝绸，橡胶, 油漆等等。 分子量与性能（以PE为例） 聚合度 外观 熔点 1 气体 －183 5 液体 －30 10 结晶 36 60 蜡状物 100 100 脆性固体 106 1000 韧性固体 110 104－106 韧性固体 140 高分子特点： 由很大数目的结构单元组成，一个结构单元相当于一个小分子，其长链可由一种或几种结构单元组成（均聚物、共聚物）。 链的柔性 由单键键合的高分子主链一般都具有一定的内旋转。 多分散性 聚合反应是一个随机过程，反应产物由长短不一的高分子链组成。 凝聚态结构的复杂性 交联网结构，橡胶所特有 各种添加剂 高分子材料的地位与现状 高分子的历史不长，从上世纪30年代Staudinger的线型说被确立到现在不过70多年历史，但发展异常迅速，目前年产量已超过1.7亿吨，其体积已大大超过钢铁。 从材料科学角度来看，过去曾是金属和陶瓷的时代，现在可以说是高分子时代，在历史上从没有一种材料象今天的高分子一样具有这样广的性能范围和各种各样的功能。 力学性能从橡胶般柔软，到钢铁般坚硬的，拉伸强度从三岁婴儿可随手拉长的橡胶，到抗拉强度超过钢丝的Kevelar纤维、Nomax纤维。功能从最简单的形状记忆到温控开关，高吸水材料，光电信息材料，及各种人造器官、半透膜等。它已渗透到我们生活的各个方面，航天飞机、汽车、建筑、家电、包装、医用、农用……可以说我们已离不开高分子。 高分子材料的发展 从高分子材料产量的增长来看，在过去的50年中，全世界钢平均年增长5.7%，木材1.6%，水泥6.4%，塑料13.6%。对于我国更是如此，建国初期年产量不到200吨，1982年达到1003吨，1989年200万吨，现在年生产能力已达3800万吨。而从80年代到现在，世界钢产量一直在8亿吨左右徘徊，塑料塑料为1.7亿吨，其体积产量已超过钢铁，是一个蓬勃发展的朝阳工业。 中国塑料制品每年以12％的速度高速发展。 2005年我国塑料制品的消费量为3813万吨，产值4998亿元。 目前是世界第一大加工国。 高分子的分类－由来历分 天然高分子：纤维素、淀粉、蛋白质、天然橡胶、蚕丝、蜘蛛丝、木质素、甲壳素等 合成高分子：从1907年酚醛树脂开始 五大通用树脂：LDPE、HDPE、PP、PS、PVC、ABS 工程塑料：PA、POM、PC、PBT、PPO 四大合成纤维：锦纶、涤纶、晴纶、丙纶 高分子的分类－由结构分 链结构 线型：PE、共聚酯、酰胺 枝型：LDPE a-梳型 b-星型 网状：橡胶、热固性树脂 由材料的性质、用途分类 塑料（plastic） 热塑性 热固性（酚醛、环氧、不饱和聚酯） 橡胶、热塑性弹性体（rubber、thermo elastomer） 纤维（fiber）锦纶、涤纶、晴纶、丙纶 涂料、胶粘剂（paint、adhesive）环氧、丙烯酸酯 功能高分子 通用塑料 聚乙烯（PE），1939年工业化 聚丙烯（PP），1959年工业化 聚苯乙烯（PS），1938年工业化 聚氯乙稀（PVC），1935年工业化 ABS树脂 五大工程塑料 超级工程塑料 高分子材料的应用 包装 建筑 日用品 农业 体育 军事 汽车 机械工业 化学工业 航空航天 电子、电器 以塑代木、以塑代钢 各种功能高分子材料 医药 1. 包装 目前包装行业几乎全被聚合物占领。水泥、化肥的包装多用聚丙烯编织袋，打包带。食品的真空包装用多层复合膜（PP、PA、铝）。保鲜袋，PP包装袋，以及各种塑料食品袋，购物袋，占塑料用量的23％左右。 各种证书的封装，IC卡的封装，不干胶，彩虹膜等。 食品包装：肠衣，牛奶， 我国2005年包装材料产量700万吨， 2. 建筑及室内装饰 施工中使用的塑料模壳可使施工周期缩短。 广泛应用的PVC电线套管，PS发泡隔热层，下水管，卫生间，地毯，地板，门窗，室内外涂料，玻璃钢，防水材料，铝塑复合管可耐20个大气压，巨型充气薄膜建筑，野战医院。橡胶拦水坝等。占塑料用量的7