《材料科学基础》(第2版)第10章 高分子材料.pptVIP

第 十 章 高 分 子 材 料 10.1高分子材料概述 10.1.1高分子材料的基本概念 10.1.2高分子材料的种类 10.2.高分子材料的制备 10.2.1连锁聚合 10.2.2逐步聚合反应 10.2.3高分子共混物的制备 10.3高分子材料的结构 10.3.1分子的链结构 10.3.2高分子材料的聚集态结构 10.3.3高分子材料共混物的形态结构 10.4高分子材料的性能和断裂 10.4.1高分子材料的力学性能 10.4.2高分子材料的耐热性能 10.1高分子材料概述 10.1.1高分子材料的基本概念 高分子也称聚合物分子或大分子，其分子量高达104～106，其分子结构是由许多重复单元通过共价键有规律的连接而成。例如聚甲基丙烯酸甲酯由许多甲基丙烯酸甲酯结构单元重复键接而成。 材料科学基础 第十章 10.1.2高分子材料的分类 单组分高分子材料的分类 根据高分子材料的来源可分为三类：①天然高分子，即自然界天然存在的高分子化合物，如淀粉、蛋白质、纤维素等；②半天然高分子，经化学改性后的天然高分子化合物，如由纤维素和硝酸反应得到的硝化纤维素、由纤维素和乙酸反应得到的乙酸纤维素等；③合成高分子，由单体通过人工合成的高分子，如由乙烯聚合得到聚乙烯等。 根据高分子链原子组成的不同可分为三类：①链原子全部由碳原子组成的碳链高分子，如聚乙烯、聚丙烯等；②链原子除碳原子外，还含O、N、S等杂原子的杂链高分子，如聚乙二醇的链原子包括C和O，聚酰胺的链原子包括C和N；③链原子由Si、B、Al、O、N、S、P等杂原子组成，不含C原子的元素有机高分子，如聚二甲基硅氧烷的链原子只有Si和O。 根据高分子材料的性质和用途可分为塑料、纤维、橡胶、涂料、胶粘剂和功能高分子材料等。 材料科学基础 第十章 高分子共混物的分类 1. 按热力学相容性分类 1)．均相高分子共混物 2)．非均相高分子共混物 2. 按高分子共混物的组成分类 1)．橡胶增韧塑料 2)．塑料增强橡胶 3)．橡胶与橡胶或塑料与塑料共混 3. 按组分间有无化学键分类 按高分子共混物的组分之间有无化学键，可分成两大类。一类是不同聚合物之间无化学键存在，一类是不同聚合物分子链（链段）间存在化学键。 材料科学基础 第十章 10.2 高分子材料的制备 10.2.1连锁聚合 1、 自由基聚合 2、 自由基共聚合 3、离子聚合 4、配位聚合 材料科学基础 第十章 10.2.2 逐步聚合反应 逐步聚合反应，顾名思义，它的主要特征是形成大分子过程的逐步性。如以O，X表示能相互作用的各类官能团(-COOH，-OH，-NH3等)。以表示反应后形成的新键合基团(-OCO-，-NHCO-等)，以O-O，X-X，O-X等分别表示不同类型的双官能团单体，其逐步聚合反应过程示例如下： 材料科学基础 第十章 10.2.3 高分子共混物的制备 制备聚合物共混物的方法主要有物理共混法和共聚—共混法两类，此外，还有IPN（互穿聚合物网络）法。 物理共混法 (1、粉料（干粉）共混法 2、熔体共混法 3、溶液共混法 4、乳液共混法 ) 共聚—共混法 :共聚—共混法制取聚合物共混物是一种化学方法，这一点是与机械共混法明显不同的。共聚—共混法又有接枝共聚一共混与嵌段共聚—共混之分，在制取聚合物共混物方面，接枝共聚—共混法更为重要。 材料科学基础 第十章 10.3 高分子材料的结构 高分子的结构是指组成高分子的不同尺度结构单元在空间的相对排列，包括高分子的链结构和聚集态结构。高分子的链结构是指单个高分子的结构和形态，又可分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造和构型。构造是指聚合物分子的形状，例如线型、支化、交联网络等；构型是指分子中原子在空间的几何排列。近程结构，属于化学结构，又称一级结构。远程结构又称二级结构，是指单个高分子的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。高分子的聚集态结构，或称物理结构。则是指大分子堆砌、排列的形式和结构。高聚物可以采取有序排列的结晶态结构，可以采取无序排列的非晶态结构，可以形成两者之间的介态—液晶态结构，还可以采取分子链沿某方向作优势平行排列的结构—取向态结构，等等。 材料科学基础 第十章 10.3.1 分子的链结构 1、高分子链的近程结构 高分子链的近程结构是指链结构单元的化学组成、键接方式、空间立构、支化和交联、序列结构等问题。这些近程结构与高聚物的聚集态结构和性能密切相关。 2、高分子链的远程结构 高分子链的远程结构包括高分子的大小（相对分子质量及其分布）和形态。通常，相对分子质量越大，分子的相对尺寸也越大，所以相对分子质量大小是高分子链远程结构的重要表