第十二章 高分子材料

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聚酰胺（尼龙或锦纶）（ PA－polyamides ）：
1） 结构： 尼龙的品种很多，如尼龙6、尼龙66、尼龙610等。 数字表示基本单元中的碳原子数目。所有尼龙分子结构 单元中都有一个相同的特征基团－酰胺基：
［ ］ ——C—N——
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│
‖
O H
2） 性质：
聚酰胺属结晶性塑料，半透明，乳白，略带黄色。
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线 性 交 联
热塑性 热固性
苯酚邻位氢原子与甲醛的缩聚反应如下：
热塑性酚醛树脂：只有加入能与之反应的固化剂，才能固化。 热固性酚醛树脂：制备时反应不彻底，在热的作用下可继续 进行缩聚反应形成高度交联网状结构。
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2） 酚醛塑料： ① 以热塑性酚醛树脂为原料： 混 合 压塑粉 模 压 压 坯 加 热 成 品
所用树脂命名的。
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2）填充剂（填料）:
提高塑料的力学、电学性能或降低
成本等。它在塑料占有相当大的比例。如加入铝粉可提
高光反射能力和防老化；加入二硫化钼可提高润滑性。 常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、 木屑、玻璃纤维、碳纤维等。
3）增塑剂:
提高塑料的可塑性和柔软性。常用熔点低的
低分子化合物来增加大分子链间距离，从而达到增加大 分子链的柔顺性的目的。 常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。
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其他热塑性塑料：
1） 聚 砜（PSF）：
聚砜是含硫的透明树脂，其耐热性抗蠕变性突出，
长期使用温度可达150~174℃，脆化温度-100℃。广泛用 于电器、机械、交通和医疗领域。 2） 聚苯醚（PPO）： 聚苯醚是线性非晶态工程塑料，综合性能好，使用 温度宽-190～190℃，耐磨性、电绝缘性和耐水蒸气性能
电话及收音机外壳、灯头、开关、插座等。 以云母粉、石英粉、玻璃纤维为填料的塑料粉可用 来制造电闸刀、电子管插座、汽车点火器等。 以石棉为填料的塑料粉可用于制造电炉、电熨斗等 设备上的耐热绝缘部件。 以玻璃布、石棉布等为填料的层状塑料的可用于制
造轴承、齿轮、带轮、各种壳体等。
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环氧塑料（EP-epoxy plastics ）：
好。主要用作在较高温度下工作的齿轮、轴承、凸轮、
化工管道、阀门和外科医疗器械等。
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3）聚酰亚胺： 聚酰亚胺是含氮的环形结构的耐热性树脂，其强度 硬度较高，使用温度可达260℃；但加工性较差，脆性大，
成本高。
主要用于特殊条件下工作的精密零件，如喷气发动
机供燃料系统的零件，耐高温高真空用自润滑轴承及电
固化剂 热塑性酚醛树脂 添加剂
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② 以热固性酚醛树脂为原料： 通常作粘胶剂或浸渍增强剂压制成层状塑料。 ③ 应用 有一定的强度和硬度、良好的耐热性、耐磨性、耐 腐蚀性及电绝缘性、热导率低，成本低廉。 酚醛塑料所用的填料分为粉状、纤维状、层状。
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以木粉为原料的酚醛塑料粉又称胶木粉或电木粉，
它价格低廉，但性脆、耐光性差，用于制造手柄、瓶盖、
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聚氯乙烯（ PVC－polyvinyl chloride ）：
1） 结构单元： ——CH2—CH2—— ［ ］
│ Cl
2） 性质： 具有较高的强度、刚性；良好的电绝缘性、耐化学腐 蚀性；能溶于四氢呋喃和环已酮等有机溶剂；具有阻燃 性；但热稳定性较差，使用温度较低，介电常数、介电 损耗较高。
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3）应用： 纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少 应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。
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3）应用： ABS作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是最早被 人
类认识和使用的“高分子合金”。
用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类
容器、管道等。
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聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）：
1） 结构单元：
—CH ［ 2－CH2－CH2－CH2－O－C—
2） 性质：
‖
O
—C— ］
‖
O
结晶性塑料，呈乳白色，工程上常用玻璃纤维增强 PBT作为结构材料。
—CH ［ 2—O—x ］
4）应用：
］ —CH2-CH2-CH2-CH2-O— ，［ y
聚甲醛属结晶性塑料，乳白色。 部分取代有色金属和合金，用于制造低载荷齿轮、
轴承，塑料弹簧等。
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聚碳酸酯（ PC-polycarbonate ）：
1） 结构单元：
——
［
CH3 │ —C— │ CH3
O │ —O—C—O——
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聚苯乙烯（ PS-polystyrene ）：
1） 结构单元： ——CH2—CH2—— ［ ］
│
2） 性质： 无毒、无味、无色透明状固体。电绝缘性优良，介 电损耗极小；耐化学腐蚀性优良，但不耐苯、汽油等有 机溶剂；强度较低，硬度高，脆性大，不耐冲击，耐热 性差，易燃。
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3）应用： 聚丙烯属无规立构，非晶性塑料，高度透明（透光 率为88～92％）。 主要用于日用、装潢、包装及工业制品；仪器仪表 外壳、灯罩、光学零件、装饰件、透明模型、玩具、化
好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、
聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化 为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性 和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、
氨基树脂、有机硅树脂等。
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2）按塑料的功能和用途分类： 通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙 烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料 等，产量占塑料总产量的75%以上。 工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和 工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚 砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。 功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。
1） 结构单元：
——CH2—O—— ［ ］
2） 性质： 具有较高的强度、硬度、刚性、韧性、耐磨性和自 润滑性，耐疲劳性能高，吸水性小，摩擦系数小，耐化 学品腐蚀性好，电绝缘性能良好，但热稳定性差，易燃。
具有较高的综合性能，可以替代一些金属和尼龙。
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3）均聚甲醛的改性： 工业上利用共聚反应来生成共聚甲醛，来改善热稳 定性。共聚甲醛的结构单元为：
工储酸槽，包装及管道的保温层，冷冻绝缘层等。
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聚甲基丙烯酸甲酯
（ PMMA-polymethyl methacrylate ）：
1） 结构单元：
2） 性质：
CH3 │ ——CH2—C —C—— ［ ］ │ COOCH3
较高的强度和韧性、优良的光学性能，透光率比普
通硅玻璃好（透光率约为91～93％）；优良的电绝缘性；
耐化学腐蚀性好，热导率低；但硬度低，表面易擦伤，
耐磨性差，耐热性不高。
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3）应用： 聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，非 晶性塑料。 主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片， 仪表外壳，装饰品，广
聚四氟乙烯（ PTFE）：
1） 结构单元： 2） 性质：
硬聚氯乙稀：用于工业管道、给排水系统、板件、
管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械
零件。
增塑（软）聚氯乙稀：用于窗帘、桌布、雨衣、手 提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电 缆包覆层等。
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聚丙烯（ PP-polypropylene)）：
1） 结构单元： ——CH2—CH2—— ［ ］
│ CH3
2） 性质： 无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体。密度小，力 学性能高于聚乙烯；耐热性、耐水性良好，化学稳定性 好；但不耐芳香族和氯化烃溶剂，耐寒性差，易老化。
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3）应用： 聚丙烯属等规立构，结晶性塑料，外观乳白半透明。 主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、 高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车 及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。
⑤ 不易吸水；
⑥ 不耐热，不耐大气老化。
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4）应用： 聚乙烯是塑料中产量最大的一类品种，属于结晶 性塑料，外观乳白，半透明。
低密度聚乙烯(LDPE) ：日用制品、薄膜、软质包
装材料、层压板、电线电缆包覆等。
高密度聚乙烯(HDPE) ：小负荷齿轮和轴承、化工管
道、阀门、高频电缆绝缘层、硬质包装材料等。
能力，同时可使制品光亮美观。 常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。 7）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结
构变成热稳定好的体型结构。 常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。 8）其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。
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塑料的分类：
1）按塑料热性质分类： 热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性
——CF2—CF2—— ［ ］
出色的耐热、耐寒能力（-180～+260℃长期使用）；
摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性极佳，俗称
“塑料王”；极好的电绝缘性和介电性；但强度低，抗 蠕变性较差，不易加工成形。
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3）应用： 聚四氟乙烯属结晶性塑料，外观呈瓷白色，一般在 360～380℃烧结成形。 主要用于轴承、垫圈等自润滑材料；高温电缆绝缘 材料、电器元件；化工管道及零件；不粘锅涂层等。
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热塑性塑料
聚乙烯（PE－polyethylene）： ——CH2—CH2—— ［ ］
1） 结构单元： 2） 支化结构：
右图：（a）高密度PE
分子链（b）低密度PE 分子链（c）线性低密 度PE分子链
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3）性质： ① 耐化学腐蚀； ② 良好的电绝缘性和高频介电性能；
③ 韧性、耐寒性好；
④ 较低的摩擦系数；
第十二章
第一节
高分子材料
塑 料
第二节
第三节
橡