聚合物结构与性能复习
第2章聚合物结构与性能1
2. 双烯类单体
以最简单的双烯单体丁二烯为例来考虑键接方 式： 顺式
1，4加成 CH2 全同 1，2加成 CH2 CH CH n CH2 间同 无规 CH2 CH CH CH n 反式 CH CH
nH2C
异戊二烯单体聚合的键接方式：
CH3 顺式 1，4加成 CH2 CH C CH n 反式
CH
CH2
P－CH CH· CH2 CH2
CH2＝CH－CH＝CH2
CH2 CH CH CH2
P－CH
CH－CH2－CH＝CH－CH2－ CH2
对高分子材料的使用性能的影响 （以PE为例）
LDPE(Low Density PE)（HPPE）自由基聚合） 这种聚合方式易发生链转移，因此支链多，破坏了分子 的规整度，其结晶能力下降，故其密度小，熔点低， 硬度低，较柔软。一般用于制食品袋、薄膜等等。
2、聚合物的命名
①习惯命名法： 来源（聚乙烯，酚醛树脂） ②IUPAC命名法 ③聚合物的缩写： PE,PP,PVC,PF,EP,PI,PA,PC ④商品名 包装材料： 1PET,2HDPE,3PVC,4LDPE,5PP,6PS,7other (PC)
2.2
聚合物合成与改性
２.支链形高分子
支化：指线形分子链上延伸出或短或长的分支 结构（支链）。 产生：a.加聚过程中有自由基的链转移发生或 双烯类单体中第二双键的活化； b.缩聚反应中存在三官能度的单体。 支化类型：长支链、短支链；星形（Star）、 梳形（Comb）、无规(Random)
P·+
－ － ＝ － －
HDPE（LPPE）（配位聚合，Zigler催化剂） 这种聚合方法获得的是几乎无支链的线型PE，易于 结晶，所以密度大，规整性好，结晶度高，强度、硬 度、熔点均高。可用作工程塑料部件，绳缆、管材、 棒材等等。
结构与性能(聚合物部分)整理
高聚物结构与性能一、高聚物的分子结构概念：1大分子(macromolecule)；是由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量2聚合物分子(polymer molecule)；也叫高聚物分子，通常简称为高分子，它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现3星形大分子(star macromolecule)；从一个公共的核伸出三个或多个臂(支链)的分子若从一个公共的核伸出三个或多个臂(支链)则称为星型高分子则称为星型高分子4共聚物(copolymer)；由两种或两种以上不同单体经聚合反应而得的聚合物5共聚物分子(copolymer molecule)；6构型(configuration)；是指分子中通过化学键所固定的原子的空间排列7构象(conformation)；构象指一个分子中，不改变共价键结构，仅单键周围的原子放置所产生的空间排布（由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为~）8链段(macromolecular segments)；高分子链上对应于伸直长度和柔性与该高分子链相同的自由连结链内一个统计单元的一段分子链9高分子链的柔性(flexibility of polymer chain), 高分子链在绕单键内旋转自由度，内旋转可导致高分子链构象的变化，因为伴随着状态熵增大，自发地趋向于蜷曲状态，这种特性就称为高分子链柔性10聚合度(degree of polymerization); 指聚合物大分子中重复结构单元的数目11侧基(side group)；连接在有机物碳链上的取代基12端基(end group)；聚合物分子链端的基团13无规共聚物(random copolymer)；具有Bernoullian序列统计的统计聚合物（聚合物中组成聚合物的结构单元呈无规排列）14嵌段共聚物(block copolymer)；由通过末端连接的均匀序列的嵌段组成的共聚物（聚合物由较长的一种结构单元链段和其它结构单元链段构成）15统计共聚物(statistic copolymer)；通过聚合反应的统计处理给出单体单元在共聚物分子中的序列16交替共聚物(alternating copolymer)单体单元A和单体单元B在共聚物分子中交替分布二、高聚物的晶态结构概念：1晶胞；与晶格向对应的晶体结构叫晶胞。
聚合物的结构与性能知识讲解
聚合物的结构与性能
（2）球晶
聚合物结晶最常见的结晶形态，是一种圆球状的晶体，尺 寸较大，一般是由结晶性聚合物从浓溶液中析出或由熔体冷却 时形成的。球晶在正交偏光显微镜下可观察到其特有的黑十字 消光或带同心圆的黑十字消光图象。
6.2 高分子的聚集态结构
高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构， 它是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构。
聚合物的结构与性能
虽然高分子的链结构对高分子材料有显著影响，但由 于聚合物是有许多高分子链聚集而成，有时即使相同链结 构的同一种聚合物，在不同加工成型条件下，也会产生不 同的聚集态，所得制品的性能也会截然不同，因此聚合物 的聚集态结构对聚合物材料性能的影响比高分子链结构更 直接、更重要。
差；如：
C2 H CH H
C2 HCH C3 H
C2 H CH
柔 顺 性 ： 聚 乙 烯 > 聚 丙 烯
> 聚 苯 乙 烯
聚合物的结构与性能
对称性侧基，可使分子链间的距离增大，相互作用减弱， 柔顺性大。侧基对称性越高，分子链柔顺性越好。如：
CH2 CH CH3
CH3 CH2C
CH3
柔顺性： 聚丙烯 < 聚异丁烯
（1）主链结构 当主链中含C-O，C-N，Si-O键时，柔顺性好。 这是因为O、N原子周围的原子比C原子少 ，内旋转的
位阻小；而Si-O-Si的键角也大于C-C-C键，因而其内旋转 位阻更小，即使在低温下也具有良好的柔顺性。 如：
聚合物的结构与性能
O COC
聚 酯
OH CNC
聚 酰 胺
聚合物结构与性能复习题及答案解析
聚合物结构与性能复习题及答案解析《聚合物结构与性能II 》复习题修改以下是每位⽼师给出的复习题，每位⽼师会从⾃⼰给的复习题中抽出1-2道作为最终考题考试时间：12⽉4⽇（第⼗四周周五）晚 6：00武德珍⽼师1、简述聚酰亚胺的结构与性能基本结构:基本性能:1. 耐⾼温（Tg300℃以上，热分解温度500 ℃以上）和超低温（－269 ℃）；2. 优异的⼒学性能：拉伸强度：100MPa 以上，杜邦公司Kapton(均苯型)、 PMDA（均苯四甲酸⼆酐）/ODA （⼆胺基⼆苯醚）-PI 为250MPa ，⽇本宇部Upilex （联苯型）为530MPa ；3.优异的化学稳定性；耐有机溶剂，耐稀酸，不耐⽔解，可⽤于回收。
4.其它性能：⾼阻燃性，为⾃熄性聚合物，低热膨胀系数，很好的介电性（低介电常数和介电损耗），耐辐照,⽆毒。
2、简述制备聚酰亚胺⽆机纳⽶复合材料的⽅法（两种以上）及其特点（1）原位⼀步法（in situ single-stage ）a ．表⾯镀银：将制备好的PI 母体溶液-聚酰胺酸溶液(PAA) 和银盐溶液混合成均相的溶液，浇铸成膜后，在薄膜进⾏热处理固化形成PI 过程中，银离⼦可以在没有外加还原剂的情况下，通过热诱导作⽤⽽⾃动还原，并且银粒⼦迁移到聚合物的表⾯，在聚合物的表⾯形成银层。
b ．制备PI/Fe2O3纳⽶复合材料薄膜（2）离⼦交换法⾸先将已经固化完全的PI 薄膜在碱液的作⽤下进⾏表⾯化学刻蚀，使表层⼀定厚度的PI 开环形成聚酰胺酸盐，再将其与⾦属盐的⽔溶液进⾏离⼦交换，形成⾦属离⼦掺杂的聚酰胺酸层，然后在氧⽓存在的情况下进⾏热固化。
在热固化的过程中聚酰胺酸发⽣环化反应重新⽣成聚酰亚胺，同时⾦属离⼦在热和氧的作⽤下通过⾃动⽣成⾦属氧化物纳⽶粒⼦并聚集在PI 薄膜表⾯，从⽽得到PI/⾦属氧化物复合薄膜。
例如：a.直接离⼦交换⾃⾦属化制备表⾯镀银的pib.化学处理离⼦交换法在pi 表⾯制备⾦属或者⾦属氧化物薄膜。
第一篇第一章聚合物结构与性能
2 粘度法 溶液的粘度一方面与聚合物的分子量有关，却也决定 于聚合物分子的结构、形态和在溶剂中的扩散程度。因此 该法为相对方法。 一、粘度的定义 流体流动时，可以设想有无数个流动的液层，由于液 体分子间相互摩擦力的存在，各液层的流动速度不同。单 位面积液体的粘滞阻力为ζ，切变速度为ξ，那么粘度为 η= ζ/ ξ 即流速梯度为1秒-1、面积为1厘米2的两层液体间的内摩 擦力。其单位为泊（厘泊）： 1P=100cP=1gs-1cm-1=0.1kg s-1m-1 =0.98(Ns2m-1) s-1m-1 =0.98Nm-2s=0.98Pa·s≈1Pa·s 以上所定义的粘度是绝对粘度。对于高分子溶液，我们感 兴趣的是高分子进入溶液后引起的粘度变化，一般采用以 下几种参数：
1
端基分析 聚合物的化学结构明确,每个高分子链末端有一个或 x个可以用化学方法分析的基团，那么一定重量试样中 端基的数目就是分子链数目的x倍。所以从化学分析的 结果就可以计算分子量。 M= xw/n w为试样重量，n为被分析端基的摩尔数。 注意： • 该法要求聚合物结构必须明确。 • 分子量越大，单位重量试样中可分析基团的数目越少， 分析误差越大，故此法只适于分析分子量较小的聚合物， 可分析分子量的上限为2×104左右。 • 一般用于缩聚物。加聚反应产物分子量较大，且一般无 可供化学分析的基团，应用较少。 • 还可用于分析聚合物的支化情况，但要与其他方法配合 才行。 • 数均分子量。
第一篇 聚合物加工的理论基础
• • • • 聚合物的结构 聚合物的流变性质(聚合物的分子运动） 材料的力学性能 聚合物加工过程的物理和化学变化
第一章 聚合物的构
• 聚合物的结构 • 高分子的链结构与高分子的柔顺性 • 高分子的聚集态结构
第一章 聚合物的结构
聚合物结构与性能
1、分析HIPS结构组成、加工原理、结构特点与性能高抗冲聚苯乙烯，是将少量聚丁二烯接技到聚苯乙烯基体上。
具有“海岛结构”，基体是塑料，分散相是橡胶 .具有诸多的特性 :①耐冲击聚苯乙烯为热塑性树脂；②无臭、无味、硬质材料、成形后尺寸安定性良好；③有优秀的高介电性绝缘性；④为非晶质低吸水性材料；⑤其光泽性良好易于涂装。
2、分析ABS结构组成、结构特点、性能ABS树脂是丙烯酸、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。
共聚的方式是无规共聚与接枝共聚相结合：它可以是以丁苯橡胶为主链，将苯乙烯、丙烯腈接在支链上；也可以是丁腈橡胶为主链，将苯乙烯接在支链上；也可以以苯乙烯-丙烯腈的共聚物为主链，将丁二烯和丙烯腈接在支链上等等。
ABS三元接枝共聚物兼有三种组分的特性。
其中丙烯腈有氰基，能使聚合物耐化学腐蚀，提高制品的抗张强度和硬度；丁二烯能使聚合物呈现橡胶状的韧性，这是材料抗张强度增强的主要因素；苯乙烯的高温流动性能好，便于加工成型，且可改善制品的表面光洁度，是一种性能优良的热塑性塑料。
3、聚合物的增韧增强增韧：①橡胶增韧，如通过橡胶增韧苯乙烯-丙烯腈共聚物树脂，制备性能优良的ABS工程塑料。
②刚性无机填料增韧，如纳米碳酸钙粒子增韧高密度聚乙烯。
③热塑性塑料增韧，如热塑性塑料增韧双马来酰亚胺树脂。
④液晶聚合物增韧，如热致性液晶聚合物增韧环氧树脂。
增强：添加无机纳米粒子如TiO2、SiO2、Al2O3、CaCO3 等和橡胶纳米粒子以及蒙脱土等片状硅酸盐等形成聚合物基纳米复合材料；添加纤维状填料如碳纤维、石墨纤维、硼纤维和单晶纤维-晶须或短玻璃纤维等。
4、PE结构、材料的加工原理聚乙烯的分子是长链线型结构或支结构，为典型的结晶聚合物。
在固体状态下，结晶部分与无定型共存。
结晶度视加工条件和原处理条件而异，一般情况下，密度高结晶度就越大。
LDPE结晶度通常为55 %-- 65%，HDPE结晶度为80%-90%。
高密度聚乙烯通常使用Ziegler-Natta聚合法制造，其特点是分子链上没有支链，因此分子链排布规整，具有较高的密度。
聚合物的结构与性能
2. 分子主链由两种或两种以上的原子以共价键联结的杂链 高分子带有极性，易水解、醇解或酸解；
元素高分子具有无机物的热稳定性及有机物的 弹性和塑性；
分子主链不是一条单链而是像“梯子”和“双 股螺线”那样的高分子链；
为防止链断裂从端基开始，有些高分子需要封 头，以提高耐热性。
II. 高分子的柔顺性
高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分 子链的柔顺性。 高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。 ①静态柔顺性：又称为平衡态或热力学柔性，是指高分子链 处在较稳定状态时的卷曲程度。 ②动态柔顺性：指在外界条件的影响下，从一种构象向另一 种构象转变的容易程度，这是一个速度过程，又称动力学柔 性。 高分子的柔性是静态柔性和动态柔性的综合效应 。
SBS树脂是用阴离子聚合法制得的苯乙烯 和丁二烯的嵌段共聚物。其分子链的中段 是聚丁二烯（顺式），两端是聚苯乙烯。 SBS具有两相结构。SBS是一种可用注塑 的方法进行加工而不需要硫化的橡胶，又 称为热塑性弹性体。
高分子链的构型
构型是对分子中的最邻近的原子见的相对位置的表征，是
指分子中有化学键所固定的原子在空间的集合排列，要改变 构型必须经过化学键的断裂和重组。构型不同的异构体有
强度，这一数值称为临界聚合度。对极性强的高聚物来说，其临
界聚合度约为40；非极性高聚物的临界聚合度约为80；弱极性的介 于二者之间。
机械强度
极性聚合物 非极性聚合物
100 200 300 400 500 聚合度
高聚物的分子量愈大， 则机械强度愈大。然而， 高聚物分子量增加后， 分子间作用力也增强， 使高聚物的高温流动粘 度增加，给加工成型带 来困难。高聚物的分子 量应兼顾使用和加工两 方面的要求。
高聚物结构与性能2011复习
“高聚物结构与性能”复习思考题●举例说明高分子体系中的氢键、极性基团之间的相互作用, 如PA，PAN，Cellulose 等.●简述如PS，PV A键接方式的分析测试方法.●写出异戊二烯聚合可能形成的不同高分子链结构.●简述LDPE, HDPE, LLDPE 在链分子结构及性能上的差别.●简述高分子链单键内旋转位垒势能函数U(Φ)的意义及其与链分子静态和动态柔性的联系.●描述高分子链刚柔性的主要参数有哪些?●简述高分子结晶区中链分子构象的择取原则, 举例说明之.●简述高分子在不同的结晶形成条件下可能形成的不同结晶形态,并说明如何表征之.●写出等温结晶的Avrami 方程, 说明在不同温度下结晶的机理有何不同, 以及对聚集态结构的影响.●如何说明在无定形区中随分子量的增大, 高分子链的相互贯穿或缠结的程度也愈大.●说明不同测试方法下得到的取向的不同意义.●简述高分子的分子运动的特点.●Tg 的等自由体积理论的要点是什么?●简述影响Tg 的结构因素.●试比较下列高分子链的刚柔性或Tg 的大小: PE, PP, PVC,cellulose, 甲基纤维素, 聚苯.●简述描述高聚物粘弹性的Boltzmann 线性叠加原理●给出橡胶态下高分子材料的应力-应变关系式.●简述高聚物断裂破坏的二种机理.●为什么通常的PMMA 可以得到透明度很高的塑料制品, 而另一种特殊聚合方法得到的PMMA 却总是不透明的, 解释之.●透明的PET 薄膜接触到有些有机溶剂常常会变为不透明, 请解释之.●简述三维溶解度参数的概念.●写出高分子溶液混合熵的公式, 说明其与理想溶液混合熵公式的差异.●比较同一种高分子链在下列各情况下均方末端距的大小: (1)良溶剂稀溶液下; (2) 良溶液较浓溶液下; (3) θ溶液体系下; (4) 熔体中; (5) 无定形固体中.●为什么说从热力学观点看高分子溶液是真溶液？●为什么PVC很不适合用于食品包装业？●通过哪些实验论证可以较充分地证明冻胶纺超拉伸的高强高模超高分子量聚乙烯纤维具有伸直链结晶结构.●写出顺式聚1，4－丁二烯及反式聚1，4－丁二烯的化学结构式，且从分子链结构的特点来说明它们性能上的主要差异，哪种可作为橡胶材料用？●甲基纤维素的链分子相比纤维素的链分子显现更好的柔性，这是为什么？●有两种乙烯和丙烯的共聚物, 其组成均为65%乙烯和35%丙烯,但其一在室温下为橡胶状, 通常也称为乙丙橡胶, 而另一种则在室温下为不透明的硬质塑料, 试说明它们在结构上的差异。
聚合物的结构与性能
对应用做材料的高分子来说，关心的不是具体构型(左旋 或右旋)，而是构型在分子链中的异同，即全同(等规)、间 同或无规。
聚合物的结构与性能
Isotactic 全同立构
Syndiotactic 间同立构
Atactic 无规立构
结构规整 较规整 不规整
等规度(tacticity): 全同或间同立构单元所占的百分数
非反应性：－CH3、－OCH3， 如聚甲醛受热降解从端羟基开始，必须进行酯化或醚化以封端。
HO-CH2-O-CH2-O-CH2 CH3O-CH2-O-CH2-O-CH2
-O-CH2-O-CH2-OH 酯化
-O-CH2-O-CH2-OCH3
聚合物的结构与性能
反应性：－OH、－COOH、－NH2， 可进一步反应合成复杂结构
聚合物的结构与性能
一、（单根）高分子链的结构
高分子链结构的特点
●既简单又复杂； ●长而柔； ●分子量大而不均匀
聚合物的结构与性能
1.一级结构
1）.化学组成
结构术语
主链
支链
聚合物的结构与性能
端基
侧基
➢ 主链
(A) 碳链高分子
主链全部由碳原子组成
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
聚乙烯
聚合物的结构与性能
有机氟高分子的化学特性：
最好的化学稳定性： 高抗紫外线性、高耐候性、高耐化学性、高耐老化性 特异的表面性能—表面能最低： 拒水性好、拒油性好、耐沾污性好 理想的生物稳定性和生物相容性： 优异的光学性能： 可有低折射率、高透明性 优异的电学性能：
低介电常数、高绝缘性 有机氟高分子材料被誉为“有机材料之王”。
第1章高分子聚合物结构特点与性能
第1章高分子聚合物结构特点与性能高分子聚合物是由大量重复单元组成的大分子化合物。
它们具有独特的结构特点和性能，广泛应用于各个领域。
本章将介绍高分子聚合物的结构特点和性能。
一、高分子聚合物的结构特点1.1高分子链结构高分子聚合物的基本结构是由大量重复单元组成的链状结构。
这些单元可以是相同的，也可以是不同的。
高分子链的长度可以从几百到几百万个单元不等。
高分子链的长度和结构直接影响着高分子的性质和用途。
1.2高分子链的立体构型高分子链通常有不同的立体构型，如头尾排列、无序连续、有序排列等。
立体构型对高分子的物理性质和化学性质有重要影响。
有序排列的高分子链通常具有较高的晶澈度和熔点，而无序排列的高分子链则通常具有较低的晶澈度和熔点。
1.3二维和三维结构高分子聚合物可以形成二维或三维结构。
在二维结构中，高分子链通过静电相互作用或氢键相互作用形成具有一定结构的层状排列。
在三维结构中，高分子链通过包容物或交联等方式形成网络状结构。
这些二维和三维结构对高分子聚合物的力学性能和化学性质有重要影响。
二、高分子聚合物的性能2.1物理性能高分子聚合物通常具有较高的柔韧性、弹性和导电性能。
这些性能使得高分子聚合物在各个领域中被广泛应用，如塑料制品、橡胶制品和电子器件等。
2.2化学性能高分子聚合物通常具有较高的化学稳定性和耐酸碱性。
它们不容易与常见的溶剂、酸和碱发生反应，具有较好的耐腐蚀性。
同时，高分子聚合物还可以通过化学修饰来改变其性质和用途。
2.3热性能高分子聚合物通常具有较低的热导率和较高的热膨胀系数。
这使得高分子聚合物在高温条件下容易熔化和变形。
为了提高高分子聚合物的热性能，通常需要添加填充剂或进行交联改性。
2.4力学性能高分子聚合物的力学性能通常由其分子量、分子结构、取向和交联等因素决定。
高分子聚合物通常具有较低的弹性模量、较高的延展性和拉伸强度。
为了提高高分子聚合物的力学性能，可以通过增加分子量、调整分子结构和进行交联改性等方式进行改善。
聚合物复合材料(第四章结构与性能)
弥散结构
颗粒增强
短纤维增强
片状物增强 10
单向板结构
单向连续纤维增强复合材料示意图
连续纤维在基体中呈同向平行排列 的复合材料叫单向连续纤维增强复合
材料（单向板）。
沿纤维方向具有较高的强度，与纤维
任意夹角方向的强度明显下降。
11
层合（板）结构
正交织物增强（双向板）
层向强度最差
双向板
12
多向板
三维编织纤维结构
聚合物复合材料(第四章结构与性能)
1 聚合物基复合材料的结构
➢聚合物基复合材料由聚合物与粒子填料或纤维状填料组 成，通常形成聚合物为连续相，填料、纤维为分散相，个 别的形成两相共连续结构
4
1 聚合物基复合材料的结构
颗粒填充聚合物复合材料：无机粒子为分散相、聚合物为 连续相
5
1 聚合物基复合材料的结构
三维正交非织造的纤维结构
(a)非线性法平面增强 (b) 一种开式格状结构 (c）一种柔性结构
(a)
(b)
(c)
厚度方向有增强纤维，可以获得较高的层间强度
管、容器的螺旋缠绕、平面缠绕线型
13
夹层结构一般都是由高强度的蒙皮(表层)与轻质芯材组成的 一种结构材料。
夹层 结构
由于芯材的容重 小，用它制成的 夹层结构，能在 同样承载能力下 ，大大减轻结构 的自重。
7
1 聚合物基复合材料的结构
按照连通性，理论上可以把复合材料划分为以下几种 结构：
各向同 性
各向异 性
8
1 聚合物基复合材料的结构
增强体的排 列方式
①无规分散（弥散）增强结构（含颗粒、 晶须、短纤维） ②连续长纤单向增强结构（单向板） ③层合(板)结构(二维织布或连续纤维铺层 ，每层不同) ④三维编织体增强结构 ⑤夹层结构（蜂窝夹层等） ⑥混杂结构
聚合物结构与性能1
2-3 氢键
分子间或分子内均可形成，是极性很强的X—H键上的氢 原子与另外一个键上的电负性很大的原子Y上的孤对电子 相互吸引而形成的一种键（X—H…Y），具有方向性和饱 和性。
氢键也可归入范德华力； 氢键的键能一般在13～29kJ/mol； 键长为：2.4～3.2 埃。
聚酰胺、聚胺酯和生物大分子中氢键起着重要的作用。
当 r < r0 时，分子间作用力呈现为完全的斥力。 范德华力作用能为 2—8 kJ/mol，比化学键小1～2个数量级， 但其平衡距离较长。
原子和基团的范德华半径（埃）
H 1.2 CH3 2.0 C6H6 1.85 N 1.5 P 1.9 O 1.40 S 1.85 F 1.35 Cl 1.80
n
这类高聚物不易水解，易加工，易燃烧，易老化， 耐热性较差。
2. 杂链高分子
分子主链由两种或两种以上原子如：O，N， S，C等以共价键相连的高分子，如：
CH2
O
n
聚甲醛
O O R O C R'
O C n 聚酯
O NH R NH C R'
O C 聚氨酯 n
CH3 O C CH3
O
O S
O
O
聚合物的结构和性能
Structures and Properties of Polymers
教材：
《聚合物的结构和性能》马德柱 等编，科学出版
社，1999年，第二版
参考书：
《高分子物理》何曼君 等编，复旦大学出版社， 1990年修订版
《高聚物的结构与性能》，陈平、唐传林 编，化
学工业出版社，2005年7月，第一版 《高分子物理》刘凤岐、汤心颐编，高等教育出 版社，2004年第二版
聚合物材料的结构和性能研究
聚合物材料的结构和性能研究聚合物材料是指由单体经过聚合反应形成的高分子化合物，具有许多种类和广泛的应用领域。
随着科学技术的不断发展，对聚合物材料的性能和结构研究越来越深入，对于提高材料的性能和开发新材料具有重要意义。
一、聚合物的结构聚合物的结构对于材料的性能有着决定性的影响。
从宏观上来看，聚合物材料一般是由线性、支化、交联和网状四种结构组成。
其中，线性结构是指聚合物链呈直线状排列；支化结构是指聚合物链呈分支状排列；交联结构是指聚合物链之间通过交联作用连接在一起；网状结构是指聚合物链互相连接形成一个三维网状结构。
从微观结构来看，聚合物的化学结构和形态也会对材料的性能产生影响。
例如，在聚合物链的化学结构方面，聚合物可以分为有机聚合物和无机聚合物两大类。
在形态方面，可以分为均聚物和共聚物。
其中，均聚物是指由同一种单体聚合而成的聚合物，而共聚物则是由两种或两种以上不同的单体聚合而成的聚合物。
二、聚合物的性能聚合物材料的性能包括力学性质、热学性质、光学性质、电学性质、气体渗透性和水合性等方面。
其中，力学性质是指聚合物材料对力的响应能力和承受力的极限能力。
对于高分子材料而言，力学性质是其中最为重要的性质之一。
在热学性质方面，聚合物材料的热稳定性能和耐热性能对于材料的应用也具有重要的意义。
在光学性质方面，聚合物材料主要表现为透明或半透明和不同颜色的吸光特性。
在电学性质方面，聚合物材料常常用来制作电池、电容器、传感器等电子器件。
气体渗透性是聚合物材料在化学工业、环保等方面被广泛应用的领域之一，而水合性也对于有机高分子材料的制备具有重要的影响。
三、聚合物材料的研究方向随着社会科技的发展，聚合物材料的研究方向也发生了明显的变化。
目前，聚合物材料的研究重点已经从传统的结构与性能关系研究转向功能化、加工性能改善和绿色可持续发展方向。
在功能化方面，科学家们正在努力研制具有特定功能的聚合物材料，例如具有生物相容性、耐磨性、阻燃性、自修复性等特点的聚合物材料。
聚合物材料的结构与性能分析
聚合物材料的结构与性能分析第一章：引言聚合物材料是一类重要的工程材料，其广泛应用于化工、电子、医药等领域。
聚合物材料的性能很大程度上取决于其结构，因此对聚合物材料的结构与性能进行分析至关重要。
本文将从聚合物材料的分子结构、晶体结构以及热力学性质等方面进行分析。
第二章：聚合物材料的分子结构分析聚合物材料的分子结构主要由聚合物链的构型和分子间键的排布方式决定。
聚合物链可以以直链、支链、环状等形式存在，而分子间键的排布方式可以是规则的也可以是不规则的。
这些结构特征对聚合物材料的物理性质和加工性能具有重要影响。
第三章：聚合物材料的晶体结构分析聚合物材料可能具有结晶性，在结晶态下其分子排列有序，形成晶体结构。
晶体结构的分析可以通过X射线衍射、扫描电子显微镜等技术进行。
晶体结构的特征包括结晶度、结晶形态、结晶尺寸等，这些特征对聚合物材料的力学性能和耐热性能有着显著影响。
第四章：聚合物材料的热力学性质分析聚合物材料的热力学性质是指在一定温度范围内，聚合物材料的热稳定性、热膨胀性、热导率等性质。
热稳定性是指聚合物材料在高温下的稳定性能，热膨胀性是指材料由于温度变化而引起的尺寸变化，热导率是指材料传导热量的能力。
这些热力学性质的分析有助于评估聚合物材料在高温条件下的性能表现。
第五章：聚合物材料的力学性能分析聚合物材料的力学性能是指材料在外力作用下的强度、刚度和延展性等性质。
力学性能可以通过拉伸、弯曲、压缩等实验来测量，其中拉伸强度和断裂伸长率是常用的指标。
力学性能的分析有助于评估聚合物材料在实际工程中的可靠性和耐久性。
第六章：聚合物材料的电学性能分析聚合物材料在电子领域有着重要应用，其电学性能的分析对于电子元件的设计和优化至关重要。
电学性能包括导电性、介电性和电阻率等指标。
导电性可以通过测量材料的电导率来评估，介电性可以通过测量材料的介电常数和介质损耗因子来评估，而电阻率是指材料单位体积内的电阻值。
第七章：聚合物材料的化学稳定性分析聚合物材料常常需要在恶劣的环境条件下工作，因此其化学稳定性是必须考虑的一个因素。
聚 合 物 的 结 构 与 性 能
第四章
聚合物的结构
聚合物的结构与性能
聚合物是由许多单个的高分子链聚集而成，因而其结构有 两方面的含义：（1）单个高分子链的结构；（2）许多高分子 链聚在一起表现出来的聚集态结构。可分为以下几个层次： 聚 合 物 的 结 构 链结构 一级结构 近程结构 二级结构 远程结构 结构单元的化学组成、连接顺序、 立体构型，以及支化、交联等 高分子链的形态（构象）以及 高分子的大小（分子量）
II. 高分子的柔顺性
高分子链能够通过内旋转作用改变其构象的性能称为高分 子链的柔顺性。 高分子链能形成的构象数越多，柔顺性越大。 ①静态柔顺性：又称为平衡态或热力学柔性，是指高分子链 处在较稳定状态时的卷曲程度。 ②动态柔顺性：指在外界条件的影响下，从一种构象向另一 种构象转变的容易程度，这是一个速度过程，又称动力学柔 性。 高分子的柔性是静态柔性和动态柔性的综合效应 。
极性聚合物 非极性聚合物
100
200
300
400
500
聚 合 度
高聚物的分子量愈大， 则机械强度愈大。然而， 高聚物分子量增加后， 分子间作用力也增强， 使高聚物的高温流动粘 度增加，给加工成型带 来困难。高聚物的分子 量应兼顾使用和加工两 方面的要求。
机 械 强 度
分子量和分子量分布是影响材料性能的因素之一。
高聚物的特点（与小分子物质相比）
高分子是由很大数目（103——105 数量级）的结构单 元组成的，每一个结构单元相当于一个小分子 一般高分子的主链都有一定的内旋转自由能，可 以使主链弯曲而具有柔性 高分子结构具有不均一性 各结构单元间的相互作用对其聚集态结构和物理 性能有很重要的影响 高分子聚集态有晶态和非晶态之分，且晶态存在 很多缺陷
聚合物的结构与性能
结晶温度不同，结晶速度也不同， 结晶温度不同，结晶速度也不同，在某一温度时出现最 大值，出现最大结晶速度的温度可由以下经验关系式估算： 大值，出现最大结晶速度的温度可由以下经验关系式估算： Tmax = 0.63 Tm + 0.37 Tg - 18.5 （2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程 ）同一聚合物在同一结晶温度下， 而变化。 而变化。 一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程， 一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最后结晶速 度又减慢。 度又减慢。 （3）结晶聚合物结晶不完善，没有精确的熔点，存在熔限。 ）结晶聚合物结晶不完善，没有精确的熔点，存在熔限。 熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽， 熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽，反之 则窄。由于结晶温度较低时，高分子链的流动性较差， 则窄。由于结晶温度较低时，高分子链的流动性较差，形成 的晶体不完善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。 的晶体不完善，且各晶体的完善程度差别大，因而熔限宽。
（4）纤维状晶和串晶 ） 纤维状晶是在流动场的作用下使高分子链的构象发生畸变， 纤维状晶是在流动场的作用下使高分子链的构象发生畸变， 成为沿流动方向平行排列的伸展状态， 成为沿流动方向平行排列的伸展状态，在适当的条件下结晶而 分子链取向与纤维轴平行。 成。分子链取向与纤维轴平行。 晶体主要形成于高应力作用下 聚合物串晶是一种类似于串珠式的多晶体。 聚合物串晶是一种类似于串珠式的多晶体。
2、 聚合物的晶态结构模型 、 聚合物晶态结构模型有两种： 聚合物晶态结构模型有两种： 缨状胶束模型：认为结晶聚 缨状胶束模型： 合物中晶区与非晶区互相穿插， 合物中晶区与非晶区互相穿插， 同时存在。 同时存在。在晶区分子链相互 平行排列成规整的结构， 平行排列成规整的结构，而在 非晶区分子链的堆砌完全无序。 非晶区分子链的堆砌完全无序。 该模型也称两相结构模型。 该模型也称两相结构模型。 晶片由折叠链重叠构成， 晶片由折叠链重叠构成，存 在着缺陷，球晶存在着缺陷。 在着缺陷，球晶存在着缺陷。
聚合物中的分子结构与性能
聚合物中的分子结构与性能聚合物是一种由大量相同或类似分子（称为“单体”）通过共价化学键连接而成的高分子化合物。
聚合物的性质取决于分子结构，因此分子结构对聚合物的性能有着非常重要的影响。
本文将介绍聚合物中的分子结构与性能之间的关系。
一、线性聚合物与支化聚合物聚合物可以根据分子结构的形态分为线性聚合物和支化聚合物。
线性聚合物的分子链是直线型的，通常具有规则、连续的结构，例如聚丙烯和聚乙烯。
支化聚合物的分子链上会有分支或侧链，这些分支可以与主链结合，使分子形状多样化。
支化聚合物通常比线性聚合物更容易形成有序晶体结构，因此在物理性能、热稳定性和耐化学腐蚀性方面具有优势。
例如，聚乙烯可支化使其具有更高的耐热性和耐化学腐蚀性能。
二、分子量分布对聚合物性能的影响聚合物的分子量也会直接影响其性能。
分子量分布对聚合物的分子结构和性能有着直接的影响。
聚合物可分为单分散聚合物和多分散聚合物。
单分散聚合物的分子量分布非常狭窄。
由于它们的分子量比较统一，因此它们的物理性质、力学性能和加工工艺都非常稳定和可预测。
多分散聚合物的分子量分布范围较广。
由于它们的分子量和分子结构不均匀，使其在加工和使用方面有一定的不确定性。
因此，控制聚合物分子量分布是制备高品质聚合物的重要环节之一。
三、共聚物结构与性能共聚物是同时使用两种或两种以上不同单体制成的高分子化合物。
共聚物的分子结构和性能取决于各单体之间的相互作用。
共聚物可以分为随机共聚物、交替共聚物和嵌段共聚物。
随机共聚物是指不同单体按随机顺序聚合而成的高分子化合物。
交替共聚物是交替聚合两种或多种不同单体而成的高分子化合物。
嵌段共聚物是指在高分子链中不同单体按均匀方式排列并形成相同长度的片段。
共聚物具有比单一组分聚合物更多样化的化学和物理性能，可以通过合理选择单体组合，来调节其性能。
例如，丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯可以聚合成随机共聚物，由于甲基侧链比乙基侧链更大，制得的共聚物可以具有更高的玻璃化转变温度和更好的玻璃稳定性。
聚合物材料的结构与性能
聚合物材料的结构与性能聚合物材料是指由单体聚合而成的大分子有机化合物，它具有很多优异的性质和广泛的应用领域，如塑料、纤维、涂料、胶黏剂等。
其中，聚合物材料的结构对其性能具有极其重要的影响，本文将从聚合物基础结构、拓扑结构、化学结构三方面来探讨聚合物材料的结构与性能。
聚合物基础结构聚合物材料的基础结构分为线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物和其它结构材料。
线性聚合物，就是由一条长链组成的聚合物，它拥有极高的延展性和柔韧性，如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
线性聚合物的结构越规则，其性能就越稳定、耐久。
支化聚合物是在线性聚合物上引入支链的结构，支链的引入能改善聚合物的特性，如增强其耐热、抗氧化和耐寒性。
支化聚合物具有良好的弹性、韧性和可加工性，如聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。
交联聚合物是通过交联剂将线性聚合物交联成三维网络结构，使其具有更强的力学性能，如聚氯丁二烯橡胶、聚氨酯泡沫等。
交联聚合物还可通过交联剂的不同组合，调节其硬度、弹性和耐久性等性能，其性能更加多变和可定制化。
其他结构材料包括固体聚合物、液晶聚合物、高分子共价键网络材料等。
这些结构材料的特点和应用比较独特和特殊，但它们都具有聚合物材料独有的柔性、可塑性和设计性等特点。
聚合物拓扑结构聚合物材料的拓扑结构是指其它多重基元的组合方式，包括线性、支化、平面、星形、环状、螺旋等几何形状。
不同的聚合物结构具有不同的物理、化学和力学性质，如韧性、刚度、柔韧性、可加工性、分子分布、链分布等。
线性结构的聚合物是最基本和最常见的结构，在其它结构中也普遍存在。
线性结构聚合物的物理性质可通过PEG和PEG-PEO均聚物、PEG和PEG-g-PEO共聚物体系中的模拟来更好地理解。
支化聚合物中，平面和星形结构在抗拉强度和刚度方面比较优异，而三分子分岔的树枝聚合物具有良好的可加工性、熔体黏度和流动性。
环状聚合物具有特殊的结构和性能，如导电性、功能性、生物相容性能。
聚合物材料结构与性能分析
聚合物材料结构与性能分析随着科技的不断发展，聚合物材料在人们的生活中扮演着越来越重要的角色。
聚合物材料被广泛应用在塑料制品、涂料、胶水、纺织品、电力电缆、医疗器械、汽车零部件、航空航天工程等领域中，成为了工业化生产的主要材料之一。
为了更好地研究聚合物材料的性能，需要深入了解其结构。
一、聚合物材料的结构聚合物材料的结构可以分为线性、支化和交联三种形态。
其中，线性聚合物是由一种或者几种单体按照化学键的方式以链状排列而成，分子量较小；支化聚合物是通过在线性聚合物中引入支链而形成的，支链数量影响聚合物的分子量；交联聚合物是聚合物分子之间通过交联点相互连接形成的，具有较高的强度和硬度。
聚合物材料的结构对其性能具有较大的影响。
线性聚合物因分子之间的顺序排列有序，故具有较强的延展性和柔软性，但同时也很脆弱。
与之相比，支化聚合物分子之间存在交叉和支链，增加了分子间的空间间隙，分子不易移动，故其延展性和柔软性较差，但抗拉强度和耐磨性等方面表现出了优异的性能。
交联聚合物由于分子之间的连接非常紧密，形成了三维连通结构，具有优异的耐热性、耐压性和耐化学腐蚀性等方面性能。
二、聚合物材料的性能聚合物材料的性能可分为物理性能和化学性能两个方面。
1. 物理性能聚合物材料的物理性能包括密度、硬度、热膨胀率、热导率、电导率等方面。
其中，密度是聚合物材料中分子的堆积情况，影响材料的重量和容积比例；硬度是指材料表面对受力的抵抗力，硬度越大，耐磨性和耐刮性也越强；热膨胀率是指在温度变化下材料的长度、面积或体积变化程度；热导率是指在导热过程中单位时间内的热通量和面积比例；电导率则是指电流通过单位长度材料的电阻大小。
2. 化学性能聚合物材料的化学性能包括耐酸碱性、耐热性、阻燃性、耐紫外线性等方面。
其中，耐酸碱性是指聚合物材料在酸碱介质中稳定性和抗腐蚀性；耐热性是指材料在高温环境下变形程度和防止氧化剥蚀的能力；阻燃性是指材料在火灾中的燃烧速度和发出有害气体的程度；耐紫外线性是指材料对紫外线的抵抗程度。
第六章聚合物的结构与性能
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（3）伸直链晶片
由完全伸展旳分子链平行规整排列而成旳小片状晶体， 晶体中分子链平行于晶面方向，晶片厚度基本与伸展旳分子 链长度相当。这种晶体主要形成于极高压力下。
（4）纤维状晶和串晶
纤维状晶是在流动场旳作用下使高分子链旳构象发生 畸变，成为沿流动方向平行排列旳伸展状态，在合适旳条 件下结晶而成。分子链取向与纤维轴平行。
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结晶温度不同，结晶速度也不同。在某一温度时出现最 大值，出现最大结晶速度旳结晶温度可由下列经验关系式 估算：
Tmax = 0.63 Tm + 0.37 Tg - 18.5 （2）同一聚合物在同一结晶温度下，结晶速度随结晶过程 而变化。一般最初结晶速度较慢，中间有加速过程，最终 结晶速度又减慢。 （3）结晶聚合物结晶不完善，没有精确旳熔点，存在熔限。 熔限大小与结晶温度有关。结晶温度低，熔限宽，反之则 窄。这是因为结晶温度较低时，高分子链旳流动性较差， 形成旳晶体不完善，且各晶体旳完善程度差别大，因而熔 限宽。
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（2） 高分子旳柔顺性
高分子链能够经过内旋转作用变化其构象旳性能称 为高分子链旳柔顺性。 高分子链能形成旳构象数越多， 柔顺性越大。
因为分子内旋转是造成分子链柔顺性旳根本原因，而 高分子链旳内旋转又主要受其分子构造旳制约，因而分子 链旳柔顺性与其分子构造亲密相关。分子构造对柔顺性旳 影响主要体现在下列几方面：
互为旋光异构，各有不同的旋光性
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若高分子中具有手性C原子,则其立体构型可有D型和L型， 据其连接方式可分为如下三种：（以聚丙烯为例）
（1） 全同立构高分子（isotactic polymer)：主链上旳C*
旳立体构型全部为D型或L 型, 即DDDDDDDDDD或 LLLLLLLLLLL；
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聚合物结构与性能复习资料
1．论述人类所经历的历次手工业革命中材料科学与工程发展的概况;21世纪人类所面临的八大领域材料科学与工程的重要性。
四大材料如何相互促进发展？有哪些主要途径，你在这方面有什么创新思想。
材料科学与工程的意义：是人类从事生产和生活的物质基础；是人类文明的重要支柱；其进步取决于社会生产力和科技进步；其发展将推动社会经济和科技发展。
材料发展的历史：材料应用的发展是人类发展的里程碑。
人类所有的文明进程都是以他们使用的材料来分类的。
（1）五次产业革命
○1石器时代
○2青铜器时代：以青铜器的制造和使用为标志，人类从原始社会进入了奴隶社会。
○3蒸汽时代：以瓦特发明的蒸汽机为标志。
○4化学工业兴起时代：以煤炭工业为代表，煤炭化得到煤焦油等有机物，从而进行各种反应。
○5电器和微电子产业时代：20世纪下以美国为中心，计算机、半导体等的出现。
○6生物技术经济产业时代：以生命科学和生物技术的发展与包括纳米材料在内的新型材料的发展。
迄今为止，人类经历了五次产业革命，每一次产业革命都是以新材料的出现与应用为起点的，而新材料的应用又依赖于人们对材料的结构与性能的不断认识与研究。
在即将到来的２１世纪，人类必将在信息的汪洋大海中航行。
我们的思维工作方法应该有一个飞跃，才能适应信息时代的要求。
应大胆改革不适应生产力的生产关系的各个环节；科技是第一生产力，应大力发展科学技术。
（2）21世纪人类所面临的八大领域材料科学与工程的重要性。
○1生命科学
生命科学将成为自然科学的带头学科，分子生物学、细胞生物学、脑科学和生态学是人们关注的焦点。
因此开发多功能材料成为当务之急。
生物材料、仿生材料、生物芯片等多功能材料是研究的重点。
○2信息科学
近半个世纪以来，信息与通信服务的迅速崛起对材料领域提出了特殊的挑战。
包括微电子、光电子技术和新型元器件所用材料在内的电子信息材料成为人们研究的焦点。
○3新型能源科学
能源是制约经济发展和文明进步的主要条件，能源生产与节能先进技术都是建立在新材料的不断发展的基础上的。
能源材料广泛应用于常规化石燃料、核能、可再生能源等的生产、贮存、运输以及节能，具有极其重要的作用。
○4资源环境科学
随着社会的发展和科技的进步，人类越来越觉得环境的重要，因此新型环境友好型材料的开发与应用成为节约资源、保护生态环境的关键。
可降解材料、可回收材料、抑菌材料等的开发是解决环境污染比较有效的方法。
○5海洋科学
海洋科技事关人类的可持续发展，海洋资源的开发需要材料学的发展，高强超韧材料的研发可为我国的海洋开发、海洋利用和海洋保护提供先进的技术和手段。
○6宇航科学
材料在航天领域有着至关重要的作用。
航天器的发展必须以高性能材料的发展为基础，需要有极轻的重量和极高的强度，因此新材料的研发成为航天科学发展的关键。
○7高效农业和食品安全
发展高效农业、解决人类的温饱问题、开发具有优异性能的食品包装材料和生物食品化学资源的开发都需要新型材料的发展为基础。
（1）
计算机科技还要进一步向深亚米化、超大规模集成、网格化、智能化方向发展 生物计算机（8*8种信息密码排序）实用化还有很长的路要走
（2）
新材料继续成为人类文明的基石，大力发展新材料科学，为其他领域作支撑。
（3）
化石燃料高效与清洁利用技术广泛应用，节能技术和能源高效利用技术越来越受到广泛重视
降低各种新能源的成本，使他们进一步产业化
研制出高效、安全、洁净的核能系统
进一步开发新的能源：波能、可燃冰、煤成气、微生物、绿藻
现有煤向油的直接转化
利用化学方法研制出更加高效的燃料电池以及太阳能电池
与能源相关领域如新型材料的开发
（4）保护环境
新型环境友好型材料的开发：可降解材料、可回收材料、抑菌材料等
防止沙漠化
（5）
更全面地认识地球。
由于地球面积辽阔，人们仅从地面上认清地球非常困难，所以必须发展空间技术
获取新的资源，因为地球资源十分有限，所以人类必须寻找、开发和利用空间资源。
开发新的高性能材料
八大领域，最终还是为了进一步发展生命科学，为人类的健康长寿服务。
，全面爆发，相互激发，形成技术的“群体革命”这八个领域的技术彼此相互联系，渗透交叉整个科技群体构成了协同发展的复杂世界。
目的为了发展生命科学。
新型材料继续成为人类文明的基石，为各领域提供材料基础，各领
2．论述材料科学与工程中所包含的四大材料的特点和在研究方法上的共同点和差异点；如何把这几种材料进一步整合在一起作为新材料，提出自己的创新性见解。
材料科学与工程中所包含的四大材料分别是：金属材料、高分子材料、非金属材料和复合材料。
1.四大材料的特点及内在机理
（1）金属材料
金属原子的原子核较重，核外电子云较多，原子最外层电子较少，处于自由运动状态，当金属原子相互靠近而产生相互作用时，都易失去最外层电子而成为离子。
金属原子之
1见光照到金属表面时，价电子吸收光子的能量发生跃迁，光子不能通过金属，使其表现
为不透明，宏观上表现为金属光泽。
2
导带重叠，电子很容易受到激发从价带跃迁到导带，因而金属是很好的导体。
3
4
的存在，使金属具有较高的强度。
性和抗冲击性。
（2）高分子材料
高分子材料由多个重复结构单元连接而成，主要有塑料、橡胶、纤维、涂料四大类。
其
主要特性有○1○2键的位置不能随意移动，较易断裂，分子间范德华力作用强度较低，拉伸时可以改变链的构象，当外力撤除时可以回复到稳定构象，具有多弹性。
○3熔融时分子链互相缠结，致使分子链段运动困难，因而粘度很高。
○4结构规整的聚合物分子链可以在适当条件下结晶，远程序差，存在熔限。
（3）非金属材料
于化学键与显微结构的不同，陶瓷材料具有金属难以比拟的优点：○1熔点高、耐热性好、耐磨损、抗腐蚀和抗氧化，弹性模量、硬度、高温强度高。
○2电的绝缘体和半导体，具有各种各样的磁性能和介电性能。
○3抗变形能力好。
但陶瓷材料塑性变形能力差，韧性低，不易加工成型。
（4）复合材料
复合材料是指把两种以上宏观上不同的材料，合理的进行复合而制得的一种材料，复合材料是多相材料，包括基体和增强相。
复合材料的突出特点是○1比强度和比模量高。
比强度是抗拉强度与密度之比，比强度高的材料能够承受高的应力；比模量是弹性模量与密度之比，比模量高说明材料轻而且刚性大。
○2通过纤维的抹除和断裂吸收能量使其具有优异的力学性能。
○3耐化学腐蚀性好，电性能热性能好。
○4层次强度低，易分层破坏，属脆性材料。
○5具备各向异性的性能及与之相关性能的可设计性。
2.四大材料研究方法的相同点和差异点
（1）相同点
四大材料的研究都要研究材料的组成、结构、加工与材料的性质、使用之间的关系及其应用。
研究材料的结构层次包括宏观结构、微观结构、原子结构、亚原子结构，研究材料的性质包括化学性质、物理性质和力学性质。
（2）差异
○1金属：晶体，研究金属材料要研究晶体结构、晶格晶系、晶体缺陷等，可以借助于光学显微镜观察细微组织。
X射线测定金属和合金内部各相的晶体结构。
化学性质研究其组成、不同温度的相结构、耐腐蚀性、杂志含量等。
力学性质研究其拉伸、韧性、耐疲劳、硬度以及蠕变。
○2高分子材料：不同的聚合物有不同的研究方法，膨胀计、DSC测Tg，比热/比体积测Tm，GPC测分子量。
高分子材料要研究的化学性质包括组成、结晶度、分子量及分布、。