第六章 其他工程材料.pptx

第一节高分子材料;第一节高分子材料;高分子材料是指相对分子量很大（在5000以上）的化合物，即高分子化合物组成的一类材料的总称。一些常见的高分子材料的相对分子质量是很大的，如橡胶相对分子质量为10万左右，聚乙烯相对分子质量在几万至几百万之间。

高分子可分为天然高分子和人工合成高分子，如天然橡胶和棉花等都属于天然高分子。人工合成高分子材料主要包括合成树脂（塑料）、合成橡胶和化学纤维，也称为三大合成材料，其中合成树脂的产量最大，应用最广。此外，大多数涂料和粘合剂的主要成分也是人工合成高分子。;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-???;（二）高分子材料的合成;1.加聚反应;2.缩聚反应;2.缩聚反应;1、高分子链的结构

⑴大分子链的柔顺性

大分子链主链共价键有一定键长和键角，保持键长和键角不变时单键可任意旋转，称单键的内旋转。;⑵高分子链的形态

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。;2、高分子化合物的聚集态结构

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。;3、聚合物的力学状态;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;（2）其他类型聚合物的力学状态

分为一般分子量和很大分子量两种情况。一般分子量的高聚物在低温时，链段不能活动，变形小，在Tm以下与非晶态的玻璃相似，高于Tm则进入粘流态。分子量很大的晶态存高聚物在高弹态。;1.低强度

高聚物的抗拉强度平均为100MPa左右，是其理论值的1/200，因为高聚物中分子链排列不规则，内部含有大量杂质、空穴、微裂纹，所以高分子材料的强度比金属低得多，但因其密度小，所以其比强度并不比金属低。;2．高弹性和低弹性模量

高弹性和低弹性模量是高分子材料所特有的性能。即弹性变形大，弹性模量小，而且弹性随温度升高而增大。橡胶是典型的高弹性材料，其弹性变形率为100％～1000％（一般金属材料仅为0.1％～1.0％）。;3．粘弹性

高分子材料的高弹性变形不仅和外加应力有关，还和受力变形的时间有关，即变形与外力的变化不是同步的，有滞后现象，且高聚物的大分子链越长，受力变形时用于调整大分子链构象所需的滞后时间也就越长，这种变形滞后于受力的现象称为粘弹性。高聚物的粘弹性表现为蠕变、应力松驰、内耗三种

现象。;4．耐磨性

高聚物的硬度比金属低，但耐磨性比金属好，尤其塑料更为突出，塑料的磨擦系数小而且有些塑料本身就有润滑性能，并且能在不允许油润滑的干摩擦条件下使用，这是金属材料所无法比拟的。而橡胶相则相反，其磨擦系数大，适合于制造要求较大摩擦系数的耐磨零件，如汽车轮胎等。;5．韧性

高聚物的韧性用冲击韧度表示。各类高聚物的冲击韧度相差很大，脆性高聚物的冲击韧度值一般都小于0.2J/cm2，韧性高聚物的冲击韧度值一般都大于0.9J/cm2。;（二）物理、化学性能;（二）物理、化学性能;（二）物理、化学性能;（二）物理、化学性能;（二）物理、化学性能;高分子材料具有良好的可加工性，尤其在加温加压下可塑成型性能极为优良，可以制成各种形状的制品。也可以通过铸造、冲压、焊接、粘接和切削加工等方法制成各种制品。高聚物的成型性能有流动性、收缩性和熔体弹性等。;按照高分子材料的性能和用途，合成高分子主要可以分为塑料、橡胶、纤维三大类，常称之为三大合成材料。此外，聚合物也可以作为粘合剂和涂料来使用，也有人将它们单独列为两类，所以按聚合物的应用分类应包括上述五大类合成材料。

;塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。

1、塑料的组成;添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。

填料主要起增强作用；

增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性；

固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；

稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命；

润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上,使制品光亮；

着色剂用于塑料制品着色。

其他的还有发泡剂、催化

剂、阻燃剂、抗静电剂等。;2、塑料的分类

按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。

按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。

通用塑料产量大、价格