1高分子特点与发展趋势

涤纶（的确良）－PET纤维
合 成 纤 维
尼龙（锦纶）－聚酰胺6纤维
丙纶－聚丙烯纤维等
人造羊毛（腈纶）－聚丙烯腈纤维等 PP、尼龙和PET可作为塑料和纤维使用
合 成 橡 胶
聚丁二烯 聚异戊二烯
丁苯橡胶 水性 油墨 粘胶剂 水性 涂料 油性 油性 水性 纸张 塑料薄膜 金属表面 民用
精 细 高 分 子
• 行：在汽车、船舶、飞机、火车、
高铁、地铁等交通工具中的应用
美国空天飞机
• 玩：运动器材（羽毛球拍、网球拍、赛车、赛艇、滑雪
板、冲浪板等）
我国高分子材料产业
我国是世界高分子材料大国，塑料大国, 生产大国、消费大 国、进口大国 世界第一大PVC、合成纤维生产国 通用树脂（PE、PP、PS、PVC和ABS）消费量占合成树脂 总产量94%，约一半依赖进口 工程和特种工程塑料(PA、POM、PC、PBT、PET、PPO、 PPS、PEEK、PES、PSF)主要依靠进口
高性能复合材料
麦堪成
中山大学化学院材料科学研究所 cesmkc@mail.sysu.edu.cn 020-841154109
1975.9-1978.7 中山大学化学系高分子专业 学生 1978.7-1979.9 广州邮电524厂技术员 1979.9-1982.7 中山大学高分子研究所硕士生 1982.7-1985.4 中山大学高分子研究所教员 1985.4-1992.12 中山大学材料科学研究所讲师 1988.9-1991.7 中山大学材料科学研究所博士生 1992.12-1994.12 中山大学材料科学研究所副教授 1994. 12-今 中山大学材料科学研究所教授 1996.11–2000.11 中山大学高分子与材料科学系主任 1998.10-今 中山大学高分子化学与物理专业博士生导师 2000. 2-2004.6 中山大学化学与化学工程学院副院长
PP（丙纶）、PET（涤纶）、 PA（尼龙）、PAN（人造羊毛） 聚异戊二烯、聚丁二烯、 丁苯橡胶、SBS、SIS等 丙烯酸类、丙苯类、硅丙类、 聚氨酯类、环氧类、有机硅类等 填料填充塑料、纤维增强塑料， 轮胎、人造革、玻璃钢等
高 分 子 材 料
纤维 橡胶
高 分 子 材 料 产 业
涂料 复合材料 粘胶剂 油墨
• 据海关统计, 2013年上半年我国出口塑料制品427.1万吨， 比去年同期增加5%；162.7亿美元，增长18.4%；出口均 价为每吨3809美元，上涨12.8% 。 • 2009-2015年，预计工程塑料年均增长率为5.8%，特种工 程塑料年均增长率为17.3%。 • 2013年，我国PBT工程塑料需求量达到300万吨。 • 2013年1-10月，全国ABS树脂产量达104.69万吨，同比增 长20.6%。 • 2013年全球生物塑料市场需求量90万吨。
食：食与农业、渔业、食品包装有关。
排灌塑料管、地膜、温室大棚薄膜 渔网（聚乙烯替代天然纤维） 缆绳（尼龙替代天然纤维-剑麻） 解决了三天打鱼两晒天网的问题 塑料薄膜代替纸、金属等包装
住：建材（塑料管、涂料、电线、插头、塑料门窗、透
明屋顶、各种异性材等 家电（电视机、冰箱、空调、电脑、相机、录像机、洗衣 机、电话、吸尘机、光碟）等
培养的博士生
博士生
林志丹 2002 李谷
陆明
工作单位
暨南大学 中山大学
中山大学 南昌大学 合诚股份有限公司 上海美孚
博士生
罗伟昂 2006 章自寿 2007
陈春燕 2007 杨竹根 2008 王春广 2009 2010 2011 丁茜
工作单位
厦门大学 中山大学
中山学院 公派留学法国 五邑大学 广东轻工职业技术学院 湖南工学院
薄膜包装是否有毒？
存在问题
不粘锅是否有毒？
是否浪费资源？
高分子材料的应用领域
衣食住行不可缺少的材料
• 衣－合成纤维：涤纶、尼龙、丙纶、人造羊毛替代丝、
棉、麻等 • 一间年产1万吨的合成纤维厂，相当于30万亩棉田的产量、 或20万头绵羊的产毛量； • 棉田改种粮食，为解决世界人口穿衣吃饭矛盾问题做出了 重大的贡献
材料是物质，但物质不一定是材料；
新材料指通过新思想、新技术、新工艺、新装备等 的应用，使传统材料性能明显提高或产生新的功能， 或设计开发出传统材料不具备的优异性能和特殊功 能的材料。
合成树脂
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 PMMA、ABS、聚酰胺、聚酯等
塑料
PE、PP、PVC、PS、PMMA、 ABS、PA、PET、PBT、环氧等
高分子 高分子材料 填料 纤维
复合材料
天然高分子材料：纤维素、丝、麻等；
高分子材料－
合成高分子材料：聚乙烯、聚丙烯、 聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙、聚酯
通用塑料 塑料 工程塑料 特种工程塑料 热塑性塑料：PP、PVC 热固性塑料：环氧、 不饱和聚酯、聚酰亚胺
聚氯乙烯（PVC） 低密度聚乙烯（LDPE） 通 用 塑 料 高密度聚乙烯（HDPE） 聚乙烯（PE） 线性低密度聚乙烯（LLDPE） 超高分子量聚乙烯
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课程内容
• 本课程重点学习高分子共混物、合金（高分子 间共混）和高分子复合材料（高分子与其他材 料复合）制备原理、技术、结构、性能、应用 等基本理论与专门知识和相关技能，为未来开 发塑料合金新材料准备必要的基础。 通过本课程的学习，了解用作复合材料的聚合 物基体、增强体（填料、纤维等）的基本性能 与用途，聚合物基复合材料的制备方法、研究 方法、结构形态和力学性能及其之间的关系， 高分子材料高性能化的技术及其应用 • 为未来开发聚合物复合材料准备必要的基础。
油性 工业用胶 建筑涂料（内外墙涂料）
木器涂料
工业涂料（汽车涂料、 金属涂料等）
聚氨酯 涂料、粘合剂 和油墨连接料 丙烯酸类 环氧类
丙烯酸酯 苯丙树脂 硅丙树脂
高分子材料由于具有许多材料不可比拟的突出性能， 问世不久、发展迅速、成为用途十分广泛的新型材 料。
材料的发展历史
公元前10万年 公元前3000年 公元前1000年 公元0 1800年 1950年 1980年 石器时代 青铜器时代 铁器时代 水泥时代 钢时代 硅时代 高分子时代
聚丙烯（PP） 聚苯乙烯（PS）
无定形PS
结晶PS
高抗冲聚苯乙烯（HIPS） AS（苯乙烯－丙烯腈共聚物） ABS（苯乙烯－丁二烯 －丙烯腈共聚物）
PA6 聚酰胺（尼龙PA）
PA66 PA1010
聚对苯二甲酸乙二醇Hale Waihona Puke Baidu（PET） 工 程 塑 料 聚酯 聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT） 聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT） 聚碳酸酯（PC） 聚砜（PSF） 聚甲醛（POM） 聚苯醚（PPO） 聚苯硫醚（PPS） 其他
•
2013年全球塑料产量2.99亿吨，2012年2.88亿吨，增长 3.9% 。中国在全球塑料产量上继续保持领先，占比最大 （24.8%），欧洲第二（20%）
• 包装、建筑和施工是欧洲最大的塑料市场，其次是汽车业 和电气电子产品。 • 中国塑料薄膜产量占塑料制品总产量约20%，是塑料制品 中产量增长较快的类别之一。 • 2012年，我国塑料薄膜工业总产值2191.86亿元，实现销 售收入2179.51亿元。 2013年全年塑料薄膜产量增长率。 11%左右 ，2014年塑料薄膜需求量将增长10% ，20132017年中国塑料薄膜的需求量年增速将达9%以上。 • 2013年中国塑料管道需求好于2012年（1100万吨）。
近期项目
• 国家基金：高效负载b-成核剂制备及成核PP研究 • 博士点基金：高效负载b-成核剂的制备及其成核PP研究 • 广东省科技计划重点项目：回收PET/PP合金高性能化关键技 术研究及其产品开发 • 广东省重大科技专项项目：废弃PET塑料、纤维资源化高附加 值利用关键技术研究 • 广东省重点基金：高性能填充b-聚丙烯复合材料制备关键技术 研究 • 国家基金：高性能填充b-PP复合材料的制备原理与技术研究 • 广东省部产学研结合项目：中高档轿车用新型绿色环保粉末涂 料研究及产业化 • 国家基金：填充PP复合材料中的b-晶韧性与填料增强相互作用 的研究 • 广东省平台建设项目： 广东省高性能树脂基复合材料实验室
苑仁旭
焦建 任清刚 肖中鹏 张传辉
金发科技股份有限公司
金发科技股份有限公司 宏昌粘胶公司 金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司
汪炉林
陈 锐 王伟伟 付锦锋 孙学科
金发科技股份有限公司
金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司
博士后
博士后
涂志刚 徐依斌
锌: 7.14
铝: 2.70 硅: 2.40 镁: 1.74
高分子材料的分类
高分子材料是新材料中发 展最快最年轻的材料，按 体积上世纪体积已超过金 属材料 高分子材料－用高分子做 成的材料称为高分子材料 塑料 纤维 橡胶 涂料 粘胶剂 油墨 高分子合金 填充高分子 增强高分子
三大合成材料
精细高分子
科研方向
高分子结晶。成核结晶、结晶行为、结晶形态和结晶动力学与 高分子材料热学性能、力学性能的关系。 高分子合金高性能化技术。聚合物间合金的制备技术、增容技 术、增韧技术、增强技术、结构形态与物理、力学性能等。 高分子复合材料高性能化技术。无机填料、纳米粒子填充和纤 维增强聚合物及其合金的制备技术、填料表面处理技术、增强 技术、阻燃技术、功能化技术、增容技术、增韧技术、表面与 界面、结构形态与物理、力学性能等。 废弃塑料再资源化及其高性能化技术。回收塑料高性能化的制 备技术、填充增强技术、阻燃技术、增容技术、增韧技术、稳 定技术、表面与界面、结构形态与物理、力学性能等。 b-聚丙烯共混物及其复合材料研究。无机粒子负载型b-成核剂 及其b-成核PP共混物和无机粒子填充b-聚丙烯复合材料的制备 技术，结构形态与物理、力学性能关系等。
1990年
新材料时代
能 源
电子
医药
生物材料
建材
家电
应用领域
食品
机械 纺织
交通
海洋
环保
成为尖端技术、国防建设和国民经济各个领域 现代生活中衣、食、住、行、用各个方面不可缺少的材料
海、陆、天、空
高分子材料 的应用范围 国防军事、工业、农业、日常用品 第一产业、第二产业、第三产业 每个家庭、每个人 白色污染 纸、玻璃、塑料何种污染大？
硅:1420℃ 镁: 1107℃ 铜: 1083℃
加工过程节能 运输过程节能
铝: 660.0℃ 锌: 419.4℃ 高分子: 0.9-1.3 铜: 8.92 铁: 7.86
比重轻、物流运输耗能少、 对路况破坏小，需人力资源少
使用过程节能 易于再资源化 节省资源
轻量化节能、隔热保温功能 节能、替代其他材料减排节能 金属容易生锈、不能再用； 高分子材料不易降解， 可重复使用，节材节能； 再生比新合成节能、减排
新材料中的高分子复合材料
金属材料
nCH2=CH2
~~CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2~~
金属/高分子复合材料
新 材 料
高分子材料
无机/高分子复合材料
无机材料
复 合 材 料
仅用 4％石油
耗料少
铁: 1535℃
高 分 子 材 料 的 特 点
生产过程节能
合成技术先进、耗能少， 排放少
熔点低、耗能少，排放少、 不需要二次加工
2002
2004
周魏华 2004 官习鹏 2004 陶友季 2005 陈鑫 2005
中国电器科学研究院 江 娟
沈浩
2006
中山大学
华南师范大学
戴欣
李美
2012
2013
博二
博一
王玉海 2006
博士后
博士后
涂志刚 徐依斌
工作单位
中山火炬职业技术学院 金发科技股份有限公司
博士后
汪炉林 张传辉
工作单位
金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司
第一章 高分子材料的应用
金属
无机
新材料
复合材料 塑料
合成树脂
高分子
涂料
油墨
三大 合成材料 合成橡胶
高分子材料
合成纤维
纤维
粘胶
橡胶
高分子材料
无机/高分子 复合材料 金属/高分子 复合材料
新材料
无机材料
金属材料
无机/金属 复合材料
新材料
任何有用的物品都是材料制造；
材料是能为人类社会经济地制造有用器材(或物品) 的物质；
工作单位
中山火炬职业技术学院 金发科技股份有限公司
博士后
汪炉林 张传辉
工作单位
金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司
苑仁旭
焦建 任清刚 肖中鹏 张传辉
金发科技股份有限公司
金发科技股份有限公司 宏昌粘胶公司 金发科技股份有限公司 金发科技股份有限公司
汪炉林
陈 锐 王伟伟 付锦锋 孙学科
金发科技股份有限公司