第四节 高分子材料的结构和性能.ppt

第四节 高分子材料的结构与性能 一、高分子材料的基本概念 高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。 常称聚合物或高聚物。 高分子化合物的分子量一般104 。 高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工业 用高分子材料主要是人工合成的。 （一）、高分子化合物的组成 由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚乙 烯: CH2=CH2+CH2=CH2+???→-CH2-CH2-CH2-CH2- ???, [ CH2–CH2 ]n 可简写成 n CH2=CH2→ 。 组成聚合物的低分子化合物称为单体。 聚合物的分子为很长的链条，称为大分子链。 [ CH2–CH2 ]n 大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 )称为链节。 聚乙烯分子链 （二）高分子化合物的聚合 1 加聚反应 由一种或多种单体相互加成，或由环状 化合 物开环相互结合成聚合物的反应。 2 缩聚反应 由一种或多种单体互相缩合生成聚合物，同时 析出其他低分子化合物(如水、氨、醇、卤化氢等)的 反应。 （三）高分子化合物的分类及命名 1、高分子材料的分类 ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶粘剂、涂料等。 ⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和缩聚物。 ⑶ 按聚合物的热行为分为热塑性聚合物和热固性 聚合物 ⑷ 按主链上的化学组成分为碳链聚合物、杂链聚 合物和元素有机聚合物 2. 高分子化合物的命名 大多数采用习惯命名法，在单体 前面加“聚”字；或在原料名称后 加“树脂”二字，如酚醛树脂等。 二、高分子材料的结构 （一）、高分子链的结构 (分子内结构) 1. 高分子链结构单元的化学组成 在元素周期表中只有ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA 中部分非金属、亚金属元素才能形成高分子 链。 2. 高分子链的形状 按照大分子链的几何形状，可将高分子化合物 分为线型结构、支链型结构和体型结构。 线型结构高聚物的弹性、塑性好，硬度低，是 热塑性材料。支链型结构近于线型结构 。体型 结构高聚物硬度高，脆性大，无弹性和塑性， 是热固性材料。 （二）高分子的聚集态结构 (分子间结构) 固态高聚物分为晶态和非晶态两大类，晶态为分子 链排列规则的部分，而排列不规则的部分为非晶态。 一个大分子链可以穿 过几个晶区和非晶区。 晶区熔点、密度、强度、 硬度、刚性、耐热性、 化学稳定性高，而弹性、 塑性、冲击强度下降。 三、高分子材料的力学状态 （一）线型非晶态高分子材料的力学状态 1 玻璃态：低温下，链段不能运动。在外力作用下， 只发生大分子原子的微量位移，产生少量弹性变形。 高聚物呈玻璃态的 最高温度称玻璃化温 度，用Tg表示。用于 这种状态的材料有塑 料和纤维。 线型非晶态高聚物的温度-变形曲线 2 高弹态：温度高于Tg，分子活动能力增加，受力时 产生很大弹性变形。用于这种状态高聚物是橡胶。 3 粘流态：由于温度高，分子活动能力很大，在外力 作用下，大分子链可以相对滑动。粘流态是高分 子材料的加工 态，大分子链开 始发生粘性流动 的温度称粘流温 度，用Tf表示。 线型非晶态高聚物的温度-变形曲线