高分子材料Polymermaterials
高分子环境工程伦理ppt课件
2 案例分析
近年来小儿白血病的患者明显增加。从众多 患儿的家庭居住环境调查中发现，许多患者家里 都是刚刚装修不久。医学界推断儿童白血病极可 能与家装环境污染有关。
• 2.3 废弃物带来的环境问题
Environmental problems brought about by the production process
➢ 高分子工程师在高分子材料的生产、应用、回收等 环节具有举足轻重的作用！
➢ 如果一个高分子材料工程师没有过硬的专业素养！在设计工艺 的时候不能将绿色环保节能的理念执行到位！其产品就可能在 生产中产生污染！
➢ 如果一个高分子材料工程师在设计配方时，没有绿色环保 的理念，其设计出来的产品在使用的过程中可能会产生一 系列的污染！
2 案例分析
报道透露，一项科学实验首次证实，人体系统已经受到塑料的污染。 有关实验是奥地利维也纳医科大学的研究团队进行的，参与实验的志 愿者来自8个国家，其中包括英国在内，结果科学家在所有参与者的身 体内都发现了塑料微粒。有关学者还警告说，这些塑料微粒可能会进 入血液中，并传播有毒化学物和病原。
04 高分子材料工程师的职责
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1 调研资料
据有关资料显示，海洋 中大约有80%的塑料碎片来 自陆地的污染，还有20%是 来自于船舶的活动，或是直 接从大型货轮丢弃的垃圾。 据估计，全球超过5亿件， 至少25万吨的塑料目前浮在 海洋中。
——资料源于新华社网
其中，喷淋废气主要污染物为HF，其质量浓度为 3131mg／ms，产生量为112．75t
02 氟苯项目工艺废水主要包括碱喷淋废水、分层废 水。
fireretardancyofpolymericmaterials：高分子材料的阻燃性
Second EditionFire Retardancy of Polymeric MaterialsEdited byCharles A.Wilkie•Alexander B.MorganCRC PressTaylor&Francis GroupBoca Raton London New YorkCRC Press is an imprint of theTaylor&Francis Croup,an informs businessContentsPreface ix Contributors xiChapter1An Introduction to Polymeric Flame Retardancy,Its Rolein Materials Science,and the Current State of the Field1Alexander B.Morgan and Charles A.WilkieChapter2Polymer Degradation and the Matching of FR Chemistry to Degradation15 Dennis Price and A.Richard HorrocksChapter3Physical Parameters Affecting Fire Growth43 Jose L.Torero and Guillermo ReinChapter4Halogen-Containing Flame Retardants75 Sergio Bocchini and Giovanni CaminoChapter5Phosphorus-Based Flame Retardants107 Paul Joseph and John R.EbdonChapter6Intumescence-Based Fire Retardants129 Serge Bourbigot and Sophie DuquesneChapter7Fire-Retardant Fillers163 Peter HornsbyChapter8Recent Developments in Silicon-Based Flame Retardants187 Walid H.AwadChapter9Boron-Based Flame Retardants and Flame Retardancy207 Kelvin K.Shen,Saied H.Kochesfahani,and Frederic JouffretChapter10Char Formation and Characterization239 Sophie Duquesne and Serge BourbigotChapter11Polymer Nanocomposites261 David D.JiangContents Chapter12Multicomponent FR Systems:Polymer NanocompositesCombined with Additional Materials301J.-M.Lopez.-Cuesta and outidChapter13Design ol"Interlayers for Fire-Retarded Polymeric Systems329 Gyorgy Marosi,Botond B.Marosfoi,Brigitta Bodzay,Tamds Igricz,and Gytirgy BertalanChapter14Fundamentals of Fire Testing and What Tests Measure349 Marc JanssensChapter15Uses of Fire Tests in Materials Flammability Development387 Bernhard SchartelChapter16High Throughput Techniques for Fire Resistant Materials Development421 Rick D.Davis,Richard E.Lyon,Michael T.Takemori,and Naomi EidelmanChapter17Fire Toxicity and Its Assessment453 Anna A,Stec and T,Richard HullChapter18Modeling Thermal Degradation of Polymers by PopulationBalance Methods479J.E.J.StaggsChapter19Micro-to Mesoscale Testing and Modeling for NanocompositePolymers in Fires509Michael A.Delichatsios and Jianping ZhangChapter20Full-Scale Fire Modeling551 Chris Lautenberger and Simo HostikkaChapter21Regulations,Codes,and Standards Relevant to Fire Issuesin the United States587Marcelo M.HirschlerChapter22Changing Chemical Regulations and Demands671 Susan ndryChapter23Flame Retardant Design for Fiber-Reinforced Materials703 Michael G.Stevens and Alexander B.MorganContentsChapter24Flame Retardancy Design for Textiles725 Baljinder K.KandolaChapter25FR Design for Foam Materials763 Michele Modesti and Alessandra LorenzettiChapter26Material Design for Fire Safety in Wire and Cable Applications783 Jeffrey M.Cogen,Thomas S.Lin,and Paul D.WhaleyIndex809Below is given annual work summary, do not need friends can download after editor deleted Welcome to visit againXXXX annual work summaryDear every leader, colleagues:Look back end of XXXX, XXXX years of work, have the joy of success in your work, have a collaboration with colleagues, working hard, also have disappointed when encountered difficulties and setbacks. Imperceptible in tense and orderly to be over a year, a year, under the loving care and guidance of the leadership of the company, under the support and help of colleagues, through their own efforts, various aspects have made certain progress, better to complete the job. For better work, sum up experience and lessons, will now work a brief summary.To continuously strengthen learning, improve their comprehensive quality. With good comprehensive quality is the precondition of completes the labor of duty and conditions. A year always put learning in the important position, trying to improve their comprehensive quality. Continuous learning professional skills, learn from surrounding colleagues with rich work experience, equip themselves with knowledge, the expanded aspect of knowledge, efforts to improve their comprehensive quality.The second Do best, strictly perform their responsibilities. Set up the company, to maximize the customer to the satisfaction of the company's products, do a good job in technical services and product promotion to the company. And collected on the properties of the products of the company, in order to make improvement in time, make the products better meet the using demand of the scene.Three to learn to be good at communication, coordinating assistance. On‐site technical service personnel should not only have strong professional technology, should also have good communication ability, a lot of a product due to improper operation to appear problem, but often not customers reflect the quality of no, so this time we need to find out the crux, and customer communication, standardized operation, to avoid customer's mistrust of the products and even the damage of the company's image. Some experiences in the past work, mentality is very important in the work, work to have passion, keep the smile of sunshine, can close the distance between people, easy to communicate with the customer. Do better in the daily work to communicate with customers and achieve customer satisfaction, excellent technical service every time, on behalf of the customer on our products much a understanding and trust.Fourth, we need to continue to learn professional knowledge, do practical grasp skilled operation. Over the past year, through continuous learning and fumble, studied the gas generation, collection and methods, gradually familiar with and master the company introduced the working principle, operation method of gas machine. With the help of the department leaders and colleagues, familiar with and master the launch of the division principle, debugging method of the control system, and to wuhan Chen Guchong garbage power plant of gas machine control system transformation, learn to debug, accumulated some experience. All in all, over the past year, did some work, have also made some achievements, but the results can only represent the past, there are some problems to work, can't meet the higher requirements. In the future work, I must develop the oneself advantage, lack of correct, foster strengths and circumvent weaknesses, for greater achievements. Looking forward to XXXX years of work, I'll be more efforts, constant progress in their jobs, make greater achievements. Every year I have progress, the growth of believe will get greater returns, I will my biggest contribution to the development of the company, believe inyourself do better next year!I wish you all work study progress in the year to come.。
高分子建筑材料基本知识
2021年7月22日星期四
第九章 高分子建筑材料
用于建筑工程中的有机材料(organic materials)主要 有：木材(timber)、沥青材料(bitumen)、合成高分子材料 (synthetic polymer)。
合成高分子材料包括三大类：塑料(plastic)、橡胶 (rubber)、合成纤维(synthetic fiber)（其中塑料占3/4）。 在塑料、橡胶的基础上衍生出胶粘剂(adhesive)、涂料 (paint)。合成高分子材料的基本成分是合成高分子化合物。 预计到21世纪初，合成高分子材料将占建筑材料用量的25% 以上，主要用于制作建筑材料与制品、对传统建筑材料进行 改性。合成高分子建筑材料，除少数用作结构材料代替钢材 和木材外，绝大多数用作非结构材料及装饰装修材料。
根据受热时的性能，高聚物分为：热塑性 (thermoplastic)、热固性(thermosetting)。热塑性高聚物为 线型、支链型结构，热固性高聚物为体型结构。
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction)
（5）隔热性、电绝缘性好：塑料的热导率一般为 0.024~0.81W/(m.K)，是金属的1/1500、混凝土的1/40。 （6）耐热、耐燃、耐老化性差
第九章 高分子建筑材料
第一节 高分子建筑材料的基本性质 (The basic properties of polymer materials for construction) 二、塑料的基本知识(The elementary knowledge of plastics ) 2. 塑料的特性(The characters of plastics) （7）弹性模量（刚度）小（仅为钢材的1/10~1/20） （8）经济性较好：目前塑料的成本较高，但随着高分子工业的发 展，其成本在逐渐下降；而塑料生产的低能耗及优良的使用性能 也会带来良好的综合效益。
材料科学与工程基础术语
材料科学与工程基础术语材料materials 可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
材料科学与工程materials science and engineering 研究材料成分、结构、工艺、性能与用途之间有关知识和应用的学科。
材料科学技术materials science and technology 材料成分、结构、工艺、性能与用途之间有关知识及其应用的科学与技术。
基本上与“材料科学与工程”通用。
材料科学materials science 研究材料的一门工程科学，材料科学与工程的重要组成部分，较材料工程更侧重于材料的基础研究。
材料物理与化学materials physics and chemistry 以物理、化学、数学等自然科学为基础，从分子、原子、电子等多层次上研究材料的物理、化学行为与规律的学科。
材料学materials 研究各类材料的组成、结构、工艺、性能与使用效能之间相互关系的学科。
材料加工工程materials processing engineering 研究控制材料的外部形状和内部组织结构，以及将材料加工成人类社会所需求的各类零部件及成品的应用技术学科。
金相学metallography 主要依靠显微技术研究金属材料的宏观、微观组织形成和变化规律及其与成分和性能之间关系的实验科学。
冶金学metallurgy 研究从矿石中提取金属或金属化合物并加工成具有一定性能和应用价值的金属材料的学科。
物理冶金[学] physical metallurgy 又称金属学。
在金相学基础上发展而成的，研究金属和合金的组成、组织结构的形成和变化规律以及它们与性能之间的关系的一门科学。
金属材料metal materials 以金属为基础的材料，包括合金与纯金属。
可分为钢铁材料和有色金属材料两大类。
高分子材料polymer materials 基本成分为聚合物，或以其含有的聚合物的性质为其主要性能特征的材料。
《材料制备与成型加工技术》课件——绪论
成型加工(Forming and processing)
02
料制品各种成型方法及操作，成型工艺特点，成型工艺的适应性，成型工艺流程，成型设备结构及作用原理，成型工艺条件及其控制，成型工艺在橡胶、塑料、纤维加工中的共性和特殊性，各种高分子材料制品的成型加工过程，成型加工新工艺和新方法。
高分子材料（macromolecule material
按照高聚物来源分类
结构高分子材料－－利用它的强度、弹性等力学性能功能高分子材料－－利用它的声、光、电、磁、热和生物等功能
按照材料学观点
天然高分子材料－－天然高聚物(natural)合成高分子材料－－合成高聚物(compound)
2、高分子材料的分类（Classification of Polymer Materials）
2、高分子材料加工(Polymer material processing)
通常是使固体状态（粉状或粒状）、糊状或溶液状态的高分子化合物熔融或变形，经过模具形成所需的形状，并保持其已经取得的形状，最终得到制品的工艺过程。制造过程如下：
（1）成型加工过程的四个阶段
00
原材料的准备
01
使原材料产生变形或流动，并成为所需的形状
工程塑料(Engineering plastic)
01
是指拉伸强度大于50MPa ，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性能等优良的、可替代金属用作结构件的塑料。
02
No.1
（3）橡 胶(rubber)
No.2
橡胶是室温下具有粘弹性的高分子化合物，在适当配合剂存在下，在一定温度和压力下硫化（适度交联）而制得的弹性体材料（橡胶制品）。按用途和性能可将橡胶分为通用橡胶和特种橡胶。
材料化学第2章高分子材料的结构
X
CH2
C n
H
有不对称碳原子，所以有旋光异构。
注：对高分子来说，关心不是具体构型（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。
34
c
aC b
高分子链上有 取代基的碳原子 可以看成是不对
d
R RR R R
称碳原子
HHHH
将锯齿形碳链 H 排在一个平面上，
RH
RH
取代基在空间有 不同的排列方式。
以大分子链中的重复单元数目表示，记作 DP
注：重复单元与结构单元的异同：
5
(1) 由一种结构单元组成的高分子
一个高分子如果是由一种单体聚合而成，其重复单 元与结构单元相同。
例如：聚苯乙烯
n CH2 CH 聚合
CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH
缩写成
CH2 CH n
n 表示重复单元数，也称为链节数, 在此等于聚合度
(6) 单体单元（monomer unit）: 与单体的化学组成完全相同只是化学结构不同的 结构单元。
4
(7) 聚合度(degree of polymerization): 聚合物分子中，结构单元的数目叫聚合度。 聚合度是衡量高分子大小的一个指标。
有两种表示法：
以大分子链中的结构单元数目表示，记作 xn
2.6 高分子材料的结构
前言 一、定义
1. 高分子化合物 是指分子量很高并由共价键连接的一类化合物 . 又称：高分子化合物、大分子化合物、高分子、
大分子、高聚物、聚合物 Macromolecules, High Polymer, Polymer
分子量：一般高达几万、几十万，甚至上百万， 范围在104～106
高分子材料工程专业英语.pdf
在实验中，聚合速率应该根据这个系统的密度、折光率、粘度、或光吸收等许 多性质决定的。测量密度是这些方法中最精确和最灵敏的（之一）。相比单体， 聚合物的密度要增加20%~25%。在实际测定中，聚合系统的体积将以带出反应 中到膨胀计中的方式进行测量。这个带有特殊构造的毛细管容器对于细小的体 积变化可以有一个高度精确的测量。对于膨胀计法，是非常容易做到检测一个 非常小的聚合的。
聚乙烯 23. anionic
阴离子的 28. termination 终止
4.molecule
5.polymerization
分子
聚合反应
9. compound 10.molecular weight
化合物
分子量
14.characteristic 15. sodium chloride
特征
氯化钠
19. polystyrene 20.polyvinylchloride
Basic Writing II
10. Other Important Remarks About Polymer Science, Summary, Q & A
1.polymer
聚合物 6. gas 气体 11. synthesis 合成 16. product
产物 21. radical
自由基 26. initiation 引发
（2）对于离子聚合来说，不存在通过再结合反应而进行的强迫链终止，因为生长链 之间不能发生反应。链终止反应仅仅通过杂质而发生，或者说通过加入某些像水、 醇、酸、胺或氧这样的化合物进行加成而发生，且一般来说（链终止反应）可通过 这样的化合物来进行，这种化合物可以和活性聚合物离子进行反应，形成中性聚合 物或没有聚合活性的离子型聚合物。如果引发剂仅仅部分地离解，引发反应即为一 个平衡反应，在出现平衡反应的场合，在一个方向上进行链引发反应，而在另一个 方向上则发生链终止反应。
高分子材料工程专业英语课后材料文章Reading-Materials
嘉兴学院高分子系吴佰程整理Reading Materials第6单元Purification of Polymers聚合物的提纯The usual purification operations used with low molecular weight compounds (for example, distillation and recrystallization) are usually not applicable to macromolecular compounds. 针对低分子量化合物通常的提纯方法，如蒸馏和重结晶通常都不能用于高分子化合物。
Distillation, 蒸馏Macromolecular compounds are not volatile and cannot simply be recrystallized from saturated solutions. One therefore has to be satisfied with extracting them in suitable solvents and thus removing the impurities.Volatile[volə’tail], 飞行的，易挥发的，快活的，爆炸性的，易激动的，反复无常的，短暂的。
Extract, v，萃取，extraction, 萃取高分子化合物不是挥发性的，而且不能简单地从饱和溶液中再结晶。
因此人们不得不用合适的溶剂来萃取这些高分子，从而去除杂质。
The purification effect of the extraction is in most cases rather slight because in many instances the impurity is held to the polymer by strong secondary valence forces. Secondary valence force, 次〔化合〕价力Hold to 坚持，紧握在大多数场合，萃取的提纯效果是很有限的，因为在许多情况下杂质被聚合物强的次价力束缚。
吸附性高分子材料ppt..
O OH
OH
CH2OH
O
水解
NaOH
O
OH
O
CH2 n-2 OH
CH
y
CH2
CH COONa
中和
x
湿 脂干料
纤维素接枝共聚反应过程
淀 区 别 与 优 联 点 共 同 点
粉
系
纤维素系 抗霉解性优
合成系 工艺简单，吸水、
价格低廉、生物降解性能好 缺 点
合成工艺复杂，易腐败，耐热性不佳，吸水后 保 水 能 力 强 吸 水 速 凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。 度较快耐水解、吸
二、活性碳纤维
概述
活性碳纤维是以高聚物为原料，经高温碳化和活化而制成的 一种纤维状高效吸附分离材料。 一般根据原料的名称分类和命名，例如：以聚丙烯腈为原料 制得的称为聚丙烯腈活性碳纤维等。 活性碳纤维的制备工艺可概括为预处理、碳化和活化三个 主要阶段。
特性与应用（Properties and application）
高吸水性树脂
高吸油性树脂
一、吸附树脂
概述(Summary)
吸附树脂是一类多孔性的、高度交联的高分子共
聚物，亦称为高分子吸附剂。
吸附树脂具有多孔结构，其外观为球形颗粒，颗
粒内部由众多微球堆积、连接在一起。正是这种多孔
结构赋予吸附树脂优良的吸附性能。
制备（Preparation）
吸附树脂的制备技术主要包括成球和致孔两方面。
交 联 点
（内）
吸水树脂的离子型网络
随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零；而网络 扩张的同时，其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电 排斥，最终达到吸水平衡。
吸水剂微球吸水过程的体积变化示意图
与高分子有关的国内外重要期刊
1、期刊名称：polymer degradation and stability；聚合物降解与稳定化2、出版机构：ELSEVIER-sciencedirect3、刊发周期：月刊4、每期刊发论文数：20-25篇5、期刊检索：SCI，影响因子2.0736、推荐理由：该期刊历史久远，为老牌的聚合物材料类期刊，主要涉及聚合物材料的降解和稳定性问题，如降解反应与控制，包括聚合物的热降解、光降解、生物降解、环境降解等。
还包括各类阻燃材料的设计研究与应用，特种聚合物的合成与应用，聚合物在各类条件下的老化和分解研究，聚合物对环境的影响等。
该期刊发刊速度快，如果顺利，基本上一个月内就可得到回改通知，提交回改后2个星期内即可从网上检索下载。
该期刊很受国内外从事聚合物降解与老化研究的科研人员喜爱，因此大量优秀论文得以在该期刊上发表。
7、给出推荐星级：5星vagrantyang2009-02-13 22:261、期刊名称：Progress in polymer science；聚合物科学进展2、出版机构：ELSEVIER-sciencedirect3、刊发周期：月刊4、每期刊发论文数：8篇以内5、期刊检索：SCI，影响因子12.8696、推荐理由：从影响因子看，就知道它的分量了吧。
本刊专门接受综述文章，一般是主编约稿，论文的作者均是某领域的绝对牛人，我所知道的有复旦大学的江明院士发表过关于自组装的文章。
论述的内容基本上包括高分子相关的所有领域，可以作为了解某一领域研究进展的经典文献。
话不多说，是高分子学科的地球人应该都知道它。
7、给出推荐星级：5星，超5星都不为过吧。
llwang2009-02-17 15:361、期刊名称：高分子学报Acta Polymerica Sinica2、出版机构：中国化学会;中国科学院化学研究所3、刊发周期：月刊4、每期刊发论文数：18篇以内5、期刊检索：SCI，影响因子0.541 ；CA；6、推荐理由：从影响因子看，不是很高，但它是中国化学会、中国科学院化学研究所主办，中国科学院主管，主要刊登高分子化学、高分子合成、高分子物理、高分子物理化学、高分子应用和高分子材料科学等领域中，基础研究和应用基础研究的论文、研究简报、快报和重要专论文章。
第一章高分子材料的基础知识
2、大分子链的立体构型（同分异构）
构型：是指分子链中由化学键所固定的原子在空间的几何排 列。这种排列是化学稳定的，要改变分子构型必须经过化学 键的断裂和重建。
由构型不同而形成的异构体有两类： ①旋光异构体
②几何异构体
①旋光异构体
正四面体的中心原子（如C、Si、P、N）上四个取代 基或原子如果是不对称的，则可能产生异构体。 结构单元为—CH2C*HR—的高分子，每一链节有两种旋 光异构体。假如高分子全部由一种旋光异构体单元组成，称 为全同立构；由两种旋光异构体交替间接，称为间同立构； 两种旋光异构体完全无规键接时，称为无规立构。 立体异构体之间的性能差别很大。例如：全同立构聚苯 乙烯能结晶，熔点240 ℃，而无规立构聚苯乙烯不能结晶， 软化点仅为80 ℃。 全同立构和间同立构聚合物统称为“等规聚合物”
CH O O ( Si C CH O) n
O ( CH )
O
C ( CH )
聚酯涂料
有机硅橡胶
√主链含有芳杂环时，内旋转难，链柔性差
CH3 O C CH3 O
O C
聚苯 聚碳酸酯PC
√主链中含有孤立C＝C双键时，链柔顺性好， 如：聚丁二烯等橡胶
－CH2－CH＝CH－CH2－CH＝CH－CH2－
√主链中含有共轭双键时，则只有刚性无柔性，如：聚乙炔
只有当化合物的分子量达到一定数值，产生了量变到质变的飞跃， 即在物理、机械等性能具有与低分子化合物有较大差别时，才能称 为高分子化合物，方可作为高分子材料在工程上应用。
高分子化合物分子量的分散性
高分子化合物及大多数天然高分子化合物则是各种长度不同、分子量 不同、化学组成相同的同系高分子混合物，即高分子化合物总是由不 同大小的分子组成。这一现象称为高分子化合物分子量的多分散性。
高分子材料介绍
二.透明材料
•
• • • • • PC PMMA ABS PS COC 穿透率 88% 92% 89% 91% 91%
三.ABS 工程塑膠
ABS樹脂為丙烯睛.丁二烯.苯乙烯三元共聚物,具有優異的綜合性能. 結構: ----A-A-B-B-B-S-S-S----
A----代表丙烯睛 剛性.硬度.耐油性.著色性.電鍍性 B----代表丁二烯 韌性.耐低溫性 S----代表苯乙烯 剛性.硬度.光澤性及良好的加工流動性
手機鏡片
特性:
折射較小 1.49 透光率 硬 度 92% 遠大于PC
應用:
燈具, 照明器材,儀表盤
光學器皿
光學玻璃, 鏡 片
七.塑膠原料選擇要點I
機械力學要求 力學強度: 沖擊強度: HIPS<ABS<PC/ABS<PC HIPS<ABS<PC/ABS<PC
注意事項:
卡鉤
螺柱
熱熔柱等
耐熱性 HDT: 注意要點: HIPS<ABS<PC/ABS<PC 烤漆 環境溫度高低性
形 變 形 變
(1)玻璃態 (2)皮革態
(1) (1) Tb
(2) (2)
(4) (3)
(3)高彈態
(4)流動態 (5)裂解狀態
Tg
溫度
Tf
Td
(2).圖型及朮語解釋
•三個相態與兩個過渡態
(1)玻璃態: 變形小,類似于剛硬玻璃體 (2)皮革態:玻璃態與高彈態之間的轉變區間 (3)高彈態:高聚物顯示柔軟而具有彈性的固體 (4)流動態:高彈態與粘流態之間的轉變區間 (5)粘流態:高聚物像粘性液體發生粘性流動
第三部分:工程塑膠簡介
工程材料大飞机对材料的选用
工程材料的分类与选用————大飞机对材料的选用工程材料有各种不同的分类方法;一般都将工程材料按化学成分分为: 金属材料Metals materials；陶瓷材料 Ceramics materials；高分子材料High polymer materials；复合材料Composites materials；功能材料Functional materials;大型运输类飞机在国内外都有巨大的市场需求,对我国国民经济发展和科技进步有重大带动作用;发展我国大型飞机产业,研究生产具有自主知识产权和为市场所接受的大型运输类飞机,并在商业竞争中取得成功,实现航空工业产业大发展,是国家的意志,也是提高综合国力的必然要求;对飞机结构设计而言,除了安全因素之外,减轻结构重量是另一主要技术要求;飞机结构重量占全机重量之比值是衡量飞机结构设计先进性的最重要指标;大型飞机讲求安全性、经济性、舒适性、环保性;合理的结构选材方案不仅是大型飞机能否获得商业成功的技术保障,而且将有利于提升先进结构材料的研究水平和应用水平;一、金属材料Metals materials金属材料是最重要的工程材料,包括金属和以金属为基的合金;工业上把金属和其合金分为两大部分：黑色金属材料：铁和以铁为基的合金钢、铸铁和铁合金；有色金属材料：黑色金属以外的所有金属及其合金;应用最广的是黑色金属;以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料90％以上;黑色金属材料的工程性能比较优越,价格也较便宜,是最重要的工程金属材料;有色金属按照性能和特点可分为：轻金属、易熔金属、难熔金属、贵金属、稀土金属和碱土金属;它们是重要的有特殊用途的材料;有色金属中广泛应用于飞机工程中的有铝合金和钛合金;1、黑色金属含碳量小于％的合金称为钢,含碳量大于％的合金称为铸铁;1钢及其合金的分类钢的力学性能决定于钢的成分和金相组织;钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响;在工程中更通用的分类为：1按化学成分分类;可分为碳素钢、低合金钢和合金钢;2按主要质量等级分类：①普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢；②普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢；③普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢;2工程中常用钢及其合金的性能和特点1碳素结构钢;碳素结构钢生产工艺简单,有良好工艺性能如焊接性能、压力加工性能等,必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应,通常在热轧后使用;在桥梁、建筑、船舶上获得了极广泛的应用;2低合金高强度结构钢;低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性,同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性,部分钢种还具有较低的脆性转变温度;3合金结构钢;合金结构钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件;形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件,一般为合金结构钢;4不锈耐酸钢;它在化工、石油、食品机械和国防工业中广泛应用;按不锈钢使用状态的金相组织,可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉淀硬化型不锈钢五类;①铁素体型不锈钢;铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素;高铬钢有良好的抗高温氧化能力,在氧化性酸溶液,如硝酸溶液中,有良好的耐蚀性,故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用;高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高,钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感;②马氏体型不锈钢;铬是钢中的主要合金元素;通常用在弱腐蚀性介质,如海水、淡水和水蒸汽等中,使用温度小于或等于580℃、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料,由这种钢焊接性能不好,故一般不用作焊接件;③奥氏体型不锈钢;钢中主要合金元素为铬和镍;这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能;④铁素体+奥氏体型不锈钢;⑤沉淀硬化型不锈钢;这类钢主要用于制造要求高强度和耐蚀的容器、结构件零件,也可用作高温零件,如汽轮机零件;5铸钢;铸钢具有较好的强度、塑性和韧性,可以铸成各种形状、尺寸和质量的铸钢件;3铸铁的分类;大部分机械设备的箱体、壳体、机座、支架和受力不大的零件多用铸铁制造;某些承受冲击不大的重要零件,如小型柴油机的曲轴,多用球墨铸铁制造;其原因是铸铁价廉,切削性能和铸造性能优良,有利于节约材料,减少机械加工工时,且有必要的强度和某些优良性能,如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等;1铸铁的分类按照石墨的形状特征,铸铁可分为灰口铸铁石墨成片状、球墨铸铁石墨成球状和可锻铸铁石墨成团絮状三大类;按照铸铁成分中是否含有合金元素,可分为一般铸铁和合金铸铁两大类;一般铸铁可分为普通铸铁和变质孕育铸铁;2工程中常用铸铁的性能和特点：①灰口铸铁;基体可以是铁素体,珠光体或铁素体加珠光体,相当于钢的组织;②球墨铸铁;球墨铸铁综合机械性能接近于钢;可用球墨铸铁来代替钢来制造某些重要零件,如曲轴、连杆和凸轮轴等;③蠕墨铸铁;蠕墨铸铁的强度接近于球墨铸铁,并具有一定的韧性和较高的耐磨性；同时又有灰口铸铁良好的铸造性能和导热性;蠕墨铸铁在生产中主要用于生产汽缸盖、汽缸套、钢锭模和液压阀等铸件;④可锻铸铁;可锻铸铁可以部分代替碳钢;⑤耐磨铸铁;耐磨铸铁是在磨粒磨损条件下工作的铸铁,应具有高而均匀的硬度;⑥耐热铸铁;耐热铸铁是在高温下工作的铸件,如炉底板、换热器、钳锅、热处理炉内的运输链条等;⑦耐蚀铸铁;耐蚀铸铁是主要用于化工部件,如阀门、管道、泵、容器等;4飞机中应用的结构钢与不锈钢结构钢与不锈钢是飞机的重要结构材料之一;虽然作为结构材料其用量比例在逐渐减少,但对于自身重量及载重量均很大的飞机来说,一些主要的承力构件如起落架外筒、内筒、重要轴类、重要接头、螺栓等仍需要超高强度钢和高强度钢制造,尤其对工作条件极其苛刻,承受巨大的载荷的起落架部件,非超高强度钢莫属;1用超高强度钢40CrNi2Si2MoVA300M或CNG2000AerMet100制造起落架主承力件;2用具有高强度与高韧性的16Co14Ni10Cr2MoAF1410钢制造平尾大轴;3襟翼滑轨、作动筒、螺杆等重要承力构件可采用30CrMnSiNi2A钢制造;4选用沉淀硬化不锈钢如PH13-8Mo、1Cr15Ni4Mo3N、0Cr17Ni5Mo3、0Cr16Ni6等制造多种重要承力、抗腐蚀、抗应力腐蚀接头等零件,降低零部件因腐蚀或腐蚀疲劳而引起的破坏几率;5用0Cr21Ni6Mn9N钢管材制造液压系统导管;6用0Cr18Ni9钢板材和带材制造冷变形成型零件;2 、有色金属1铝及其合金工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金;铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件;1防锈铝合金LF;主要用于焊接件、容器、管道或承受中等载荷的零件及制品,也可用作铆钉;2硬铝合金LY;低合金硬铝塑性好,强度低;主要用于制作铆钉,常称铆钉硬铝；标准硬铝合金强度和塑性属中等水平;主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋桨叶片及大型铆钉等重要零件；高合金硬铝合金元素含量较多,强度和硬度较高,塑性及变形加工性能较差;用于制作重要的销和轴等零件;3超硬铝合金LC;这类合金的抗蚀性较差,高温下软化快,多用于制造受力大的重要构件,例如飞机大梁、起落架等;4锻铝合金LD;这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件;2飞机中应用的先进铝合金铝合金具有密度小、综合性能优良、成本低等优点,长期以来在飞机结构上获得广泛应用,传统上人们习惯于在易于发生损伤的部位采用2024铝合金,在强度要求高的地方采用7075铝合金;自这两种合金问世以来,以其在强度、成本及其它性能方面的优势使用了多年;新型铝合金不断被研究生产并用于飞机构件中;据波音公司报道,自1943年以来,在7075和2024之后,约有20%的新型结构铝合金在波音飞机上获得广泛应用;7150合金,其成分与7075合金相比有较大变动,增加了Zr、Cu含量,Fe、Si杂质大量降低,从而使该合金的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性明显优于7075,特别是其淬火敏感性低,因此很适于作厚截面锻件；2324-T39和2224-T3511合金,是在2024的基础上加以改进,其断裂韧性和抗应力腐蚀性能都有显着提高,属于第三代高纯铝合金;铝锂合金具有低密度、高比强度、高比刚度、优良的低温性能,用其替代常规铝合金,可使构件质量减轻15%,刚度提高15%～20%;我国的铝锂合金研究起步于上世纪60年代初, 80年代国家科委将铝锂合金的研究列为重点攻关项目,中南大学、东北大学、西南铝加工厂、航天703所、航空621所、北京航空航天大学、西北工业大学等承担了铝锂合金研究的国家攻关任务;“七五”期间我国的铝锂合金研究工作掀起高潮,研制出中强可焊的1420合金和高强度的2090合金,并生产出了小规格板材、型材,并自行研制了我国第一条1 吨级铝锂合金熔铸机组;“九五”期间我国从俄罗斯引进的6吨级铝锂合金熔铸机组和技术已通过验收,现已能生产出310×1280×3000mm的方锭和Φ650mm圆锭,还开展了2195合金攻关和研究,该研究项目已达到攻关指标要求;铝锂合金虽然具有很多优良性能,但其塑性和断裂韧性较差,短横向强度较低,各向异性较大,长时间在60～135℃暴露后合金的韧性变坏;铝锂合金的各向异性比常规铝合金的高,主要是由较高程度的变形织构和铝锂合金沉淀相强烈地相互作用引起;下一步铝锂合金的研究应集中在如何改善工艺、稳定性能、降低成本;我们知道铝锂合金正在更多的应用于飞机制造中所;3钛及钛合金钛及钛合金;钛熔点高,热膨胀系数小,导热性差,强度低,塑性好;钛具有优良的耐蚀性和耐热性,其抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢,而在较高温度下钛材仍能保持较高的强度;常温下,钛具有极好的抗蚀性能,在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定,但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解;按照退火空冷状态的相组成,钛合金一般分为α型、βα+型和β型三种类型;1退火组织以α相钛合金为基体的单相固溶体合金称为α型钛合金TA;这类合金中的合金元素主要是α稳定元素和中性元素,不含或只含很少量的β稳定元素;α型钛合金的优点是组织稳定,热稳定性、焊接性、抗腐蚀性能和蠕变性能好,缺点是强度较低,不能热处理强化;2退火组织为βα+相的钛合金称为βα+型钛合金TC;βα+型钛合金室温稳定状态下含有5％-25％的β相,由于从β相区快速冷却时,会发生马氏体转变,故称为马氏体βα+型钛合金;这类钛合金具有较好的综合机械性能,可热处理强化,热压力加工性好,在中等温度下耐热性也比较好,但组织不够稳定,焊接性不好;3β钛合金TB 中含有足够多的β稳定元素,在适当冷却速度下室温组织全部为β相;通常可分为可热处理β钛合金亚稳定β钛合金和热稳定β钛合金;可热处理β钛合金,在淬火状态下有非常好的工艺塑性,可以进行板材冷成型,并能通过时效处理获得高达1300～1400MPa 的室温抗拉强度;4飞机中应用的钛合金钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点,并能够进行各种方式的零件成形、焊接和机械加工,因而在先进飞机及发动机上获得了广泛应用;钛合金用量占飞机结构重量的百分比已成为衡量飞机用材先进程度的重要指标;我国大型飞机对减重和长寿命有着很高的要求,不仅在钛合金用量上要达10%左右,而且应尽量采用国内外先进的钛合金,以满足我国大型飞机的设计要求;1钣金零件：低强度钛合金选TC1或TA2,中强度钛合金选TC4合金和超塑性成形用超细晶TC4合金,高强度钛合金选用TB5;2锻件、模锻件：中等强度钛合金首选TC4,焊接结构的大型重要承力构件首选TA15BT20合金,高强度钛合金选用TC18BT22,损伤容限型钛合金选用TC21;3管材：抗拉强度470MPa的管材选用TA16钛合金,抗拉强度620MPa的管材选用TA18钛合金;4紧固件：一般要求紧固件选用TC16BT16钛合金冷镦后或冷变形强化后直接使用,有温度要求或疲劳性能要求较高的紧固件选用TC4钛合金;5管接头：在压力要求较高的液压系统等管接头视情选用NiTiNb合金;6铸件：钛合金铸件选用中等强度铸造钛合金ZTC4;二、陶瓷材料Ceramics materials陶瓷材料是人类应用最早的材料;它坚硬,稳定,可以制造工具、用具；在一些特殊的情况下也可以用作结构材料;1陶瓷材料属于无机非金属材料,是不含碳氢氧结合的化合物,主要是金属氧化物和金属非氧化物;陶瓷材料主要是以粘土为主要成分的烧结制品,它具有结构致密、表面平整光洁,耐酸性能良好等特点;它一般包括无机玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷三类;作为结构和工具材料,工程上应用最广泛的是陶瓷;按照成分和用途,工业陶瓷材料可分为：1普通陶瓷或传统陶瓷;主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料;2特种陶瓷或新型陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷、先进陶瓷;主要为高熔点的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等烧结材料;3金属陶瓷;主要指用陶瓷生产方法制取的金属与碳化物或其它化合物的粉末制品;2飞机中应用的陶瓷材料利用陶瓷材料制造更加先进的发动机,利用陶瓷材料的耐高温性能制造飞机喷气处绝热装置;三、高分子材料High polymer materials高分子材料为有机合成材料,亦称聚合物;它具有较高的强度,良好的塑性,较强的耐腐蚀性能,很好的绝缘性能,以及重量轻等优良性能,在是工程上的发展最快的一类新型结构材料;1高分子材料按其分子链排列有序与否,可分为结晶聚合物和无定型聚合物两类;结晶聚合物的强度较高,结晶度决定于分子链排列的有序程度;高分子材料种类很多,工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类：1塑料;主要指强度、韧性和耐磨性较好的、可制造某些机械零件或构件的工程塑料;分为热塑性塑料和热固性塑料两种;2橡胶;通常指经硫化处理的、弹性特别优良的聚合物,有通用橡胶和特种橡胶两种;3合成纤维;指由单体聚合而成的、强度很高的聚合物,通过机械处理所获得的纤维材料;高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料;高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料;2飞机中应用的高分子材料高分子材料的易得、易监测、可修复性能符合大中型飞机可维护性对材料的要求;高分子材料较轻,对飞机的减重很有利;开发新型阻燃的高分子材料符合大中型飞机安全性对材料的要求;如：氟碳涂料是近年兴起的一种高功能涂料,由于氟树脂分子中含有化学结合力特强的C-F键,加之氟元素是元素周期表中电负性最强的元素,对核外层电子吸引力强,难以阳极化,且氟原子体积大而具有空间位阻效应,使主链的稳定性大大增加,在受热、光包括紫外线、各种化学介质及溶剂作用下,C-F键难以断裂,故氟碳树脂具有超强的耐候性、耐化学品性、耐磨性及耐高温性等;由这类树脂制成的氟碳飞机蒙皮涂料具有其他涂料难以达到的优异性能;四、复合材料Composites materials1复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料,其性能是其他单质材料所不具备的;复合材料可以由各种不同种类的材料复合组成;它在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越,是特殊的工程材料,具有广阔的发展前景;1聚合物基复合材料;聚合物基复合材料是将强化物质添加到聚合物内,以增加所需的物质;单晶/须晶、黏土、滑石、云母等低长宽比之片状填充料可以提高材料的劲度；然而,纤维、玻璃纤维、石墨、硼等高长宽比的填充料可以同时提高拉伸强度和劲度;2树脂基复合材料;纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂;目前常用的有：热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体;热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬;热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生;复合材料的树脂基体,目前以热固性树脂为主;3金属基复合材料;以或为,并以、、等为的;按所用的基体金属的不同,使用温度范围为350～120℃;其特点在方面为横向及较高,及疲劳等综合较好,同时还具有、、、小、阻尼性好、不吸湿、不和无污染等优点;金属基复合材料按增强体的类别来分类,如纤维增强包括连续和短切、晶须增强和颗粒增强等,按金属或合金基体的不同,金属基复合材料可分为基、基、基、基、基、基以及基复合材料等;由于这类复合材料加工温度高、工艺复杂、控制困难、成本相对高,应用的成熟程度远不如,应用范围较小;4陶瓷基复合材料;陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料;陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷;这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能,而其致命的弱点是具有脆性,处于应力状态时,会产生裂纹,甚至断裂导致材料失效;而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合,则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法;纤维能阻止裂纹的扩展,从而得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料;2飞机中应用的复合材料先进复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性、结构整体化、降低全寿命成本等优点,可以大幅度减轻机体结构重量、改善气动弹性,提高飞机的综合性能,因此先进复合材料在飞机上的应用不断得到扩大;早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩;60年代美国在F－4、F-111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等;树脂基复合材料具有性能优异,具有成形工艺多样性等特点,已成为与传统材料如铝合金、钢、钛合金一样重要的飞机结构主要材料；复合材料所占机体结构重量和所占机体表面积已成为飞机先进性的标志之一;大型飞机的复合材料用量将达结构重量的20％左右;我国大型飞机用复合材料拟选用的树脂为环氧类树脂中温固化环氧树脂为主,增强材料为T300系列碳纤维用于承力和次承力构件,EW和SW玻璃布用于天线罩、雷达罩和非承力构件；芯材为Nomex蜂窝和铝蜂窝;13218/SW或EW复合材料用于雷达罩、天线罩等；23234树脂基复合材料用于层合结构件；35224树脂基复合材料用于使用温度和力学性能要求较高部位的层合结构件；4LT系列低温固化树脂体系复合材料用于次承力构件；5GLARE层板用于后货舱门和机身结构蒙皮等；6夹层结构芯材选用国内成熟的Nomex蜂窝、耐久铝蜂窝系列,成形工艺方法采用预浸料/热压罐成形工艺为主,兼顾低成本成形工艺方法;7成形工艺方法以预浸料/热压灌成形工艺为主,兼顾低成本成形工艺方法;五、功能材料Functional materials1功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能,特殊的物理、化学、生物学效应,能完成功能相互转化,主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料;电功能材料:半导体材料、超导材料、电接点材料；磁功能材料:软磁材料、硬磁材料、磁致伸缩材料；热功能材料:膨胀材料、形状记忆材料、测温材料；光功能材料:固体激光材料、光导纤维；其他功能材料:敏感材料、储氢材料、隐形材料;2飞机中应用的功能材料例如：隐身材料和技术在高性能机载雷达罩上应用,可使雷达罩对电磁波具有选通性;允许某频段的电磁波无损耗或者低耗损通过,而对于其它频段;该雷达罩的电气性能则等效于全金属,以减小反射面;在雷达罩金属部件形状简单且周围空间较大,并且雷达工作频带相对较宽时,可选用吸收型材料作为金属什的贴敷吸波材料;根据雷达工作的频率,采用泡沫塑料按照一定的梯度浸渍介电损耗型吸收剂,并将多层浸渍泡沫塑料经复台得到满足要求的吸波材料;六、飞机设计选材原则选材原则是根据飞机的总体要求和结构特点对选材提出的根本性要求;1大型飞机材料的选择必须满足飞机的总体技术要求及其相关的具体设计要求;2从长远考虑,立足国内为主,以利于自行研制;但对短期供应有困难的材料,或为了满足适航性要求,可暂时选用进口材料,再逐步实现其国产化;3选材既要充分考虑其先进性,又要保证其现实可行性,为此,应借鉴当前国外先进运输机和民用机的选材成功经验,尽量选用先进且较成熟的材料,使其选材达到当代先进水平;4应符合飞机材料体系建设的要求,选用体系中的“优先选用”和“可以选用”材料,压缩材料牌号,逐步形成飞机主干材料体系,力求一材多用;5重视材料的工艺性、工业化批量供应的能力和质量稳定性,注意材料的成本控制;6尽可能选用比强度高、比刚度高；综合性能好的材料;7将材料的断裂特性、裂纹扩展速率和近门槛值区域裂纹扩展行为作为考核材料是否可以选用的重要性能指标之一;参考文献1. 刘国方,张朝发,李焕喜.大型飞机机身结构的特点与选材J. 中国航空学2007年学术年会,材料专题152. 杨守杰,戴圣龙.航空铝合金的发展回顾与展望J.材料导报,20052:19-23. 李重河,朱明,王宁.钛合金在飞机中的应用J.稀有金属,20092:33-14. 张海信,王海龙,宫密芳.氟碳飞机蒙皮涂料的研制J. 化学推进剂与高分子材。
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3.2 主要添加剂及其作用
影响增塑剂的耐久性的因素 耐挥发性 耐抽出性
分子量大，挥发性低； 分子内基团体积大，挥发性低
增塑塑料浸入液体介质中(水、皂液、油、
取决：
化学溶剂)，增塑剂从塑料内部向液体 增塑剂的结构、 介质中迁移的倾向。
耐迁移增塑剂： 高分子量极性聚酯
极性、分子量 所接触的液体 介质性质。
塑料的发明堪称为20世纪人类的一大杰作
3.1 塑料的通性、分类、组成
定义
决定塑料的类型、主要性能
合成或天然高聚物为基本成分，配以一定的添加剂，经
加热可塑成一定形状，在常温下保持其形状不变的高分 子材料。
使用上限温度： 聚合物的Tg
世界上的第一个人造塑料： 赛璐珞 第一个合成塑料： 酚醛塑料（电木）
内在变化
断链、交联……
聚合物的氧化作用是一个自催化反应过程 自动氧化反应
3.2 主要添加剂及其作用
聚合物的自氧化反应按链式自由基反应机理进行
O2 RH ROO·
链引发 链增长 链终止 聚合物的自氧化循环
链终止：
RH
R· RH ROH H2O RO· HO· RH
ROOH
R·＋ R·→ R－R R·＋ RO·→ ROR RO· ＋ RO·→ ROOR RO2· ＋ RO2·→ 非自由基产物 R· ＋ HO·→ ROH RO2· ＋ R·→ ROOR
3.1 塑料的通性、分类、组成
热固性塑料：交联或三维网状聚合物 由单体、预聚物 + 交联剂 热固性塑料。
不溶不熔
耐热性能、力学性能、耐化学品性能高于热塑性塑料。
3.1 塑料的通性、分类、组成
组成
高聚物
单组份塑料
基础组份
高聚物
多组分塑料
添加剂
有助于提高材料的加 工性能、使用性能、 降低成本……
3.2 主要添加剂及其作用
化学结构
① 苯二甲酸酯类：包括邻、对、间苯二甲酸酯。 ② 脂肪族二元酸酯类：包括己二酸酯、壬二酸酯、癸二酸酯等。 ③ 苯多酸酯类：包括偏苯三酸酯和均苯四酸酯。 ④多元醇酯类：包括乙二醇等二元醇、丙三醇等三元醇及季戊四醇等四 元醇的低级脂肪酸酯和苯甲酸酯。 ⑤ 柠檬酸酯类：包括柠檬酸脂肪醇酯和乙酰柠檬酸脂肪醇酯。 ⑥ 磷酸酯类：包括磷酸脂肪醇酯、磷酸酚酯、磷酸混合酯和含氯磷酸酯。 ⑦ 聚酯类：二元酸与二元醇的缩聚物。 ⑧ 环氧化合物：包括环氧化油、环氧脂肪酸酯等。 ⑨其它：如氯代烃、苯甲酸单酯等。
3.2 主要添加剂及其作用
影响聚合物自氧化反应的因素：
化学结构
厚度>1mm：
厚度 1mm，热 老化寿命 ～30％； 厚度<60μm：
化学键强度高、分支结 构少聚合物稳定性高
杂 质 温 度 材料厚度
可变价金属化合物催 化自氧化反应
热老化寿命与厚 度无关。
升高温度，加快 氧化作用
3.2 主要添加剂及其作用
高沸点、难挥发；
低熔点有机固体物质
与高分子基质有一定的相容性 但不与其发生化学反应。
3.2 主要添加剂及其作用
主要应用领域
薄膜、凉拖鞋、软管、人 造革、制品
也可用于几种其它类型高分子材料： 聚偏二氯乙烯
H Cl C C H H n
聚丙烯酸酯类
反增塑作用
少量增塑剂使高分子链易于移 动，促进了不定形区定向并结 晶。
当增塑剂的用量减少到一定程度后反而会引起高分
子材料硬度增大、伸长率减小、冲击强度降低的现象。
3.2 主要添加剂及其作用
分类
引入方式
聚合物单体 与第二单体 共聚
破坏链的规整性， 结晶度；
引入支链，链间 距离，分子间
3.2 主要添加剂及其作用
增塑剂的耐久性
要求增塑剂长久保留在塑料中 增塑剂的耐久性与其分子量及分子结构有密切关系。 增塑剂的分子量 >350以上，才有良好的耐久性。 分子量>1000以上的聚酯类和苯多酸酯类增塑剂都有
良好的耐久性。
用于电线电缆、冰箱、汽车内 制品等一些 “永久性” 制品 中
热稳定剂 增塑剂 抗氧剂 稳定剂 光稳定剂 润滑剂 防霉剂 抗静电剂 阻燃剂 偶联剂 固化剂 填充材料……
3.2 主要添加剂及其作用
熔体粘度 玻璃化转变温度 弹性模量
增 塑 剂 Plasticizer
改进高分子材料加工性，提高制品柔软性的一类物质。
高沸点的稳定油状 增塑剂的基本理化性质特点： 有机液体
3.1 塑料的通性、分类、组成
分类
按材料的受热行为
可反复成型
热塑性塑料 热固性塑料
一次成型，不 可再塑
加工成型过程中 发生化学反应 – 固化
通用塑料
按材料的使用功能
工程塑料
特种塑料
非结构材料 使用
3.1 塑料的通性、分类、组成
热塑性塑料：线型或支化聚合物 受热变软，冷却变硬；软化、变硬可往复循环； 可被适当溶剂溶解。
内增塑剂 键合型增塑剂 外增塑剂 添加型增塑剂 主增塑剂
不能单独使 用，增量剂
相容性
辅助增塑剂
通用型增塑剂
作用力。
典型：邻苯二甲酸酯类
适用性 强溶剂型 低温型 低挥发型
高性能型增塑剂 提供某一或某些特别优异性能。
特殊增塑剂
化学结构
提供某一或某些特殊性能。
耐久型 热稳定型 阻燃型
聚氯乙烯 (PVC)
聚乙烯缩丁醛 纤维素树脂……
3.2 主要添加剂及其作用
增塑原理
高分子材料中对抗塑化作用的因素
消弱作用力
(1) 分子间力
破坏结晶区
(2) 结晶性
3.2 主要添加剂及其作用
增塑剂的增塑原理
分子链的移动性， 结晶度
增塑剂分子插入到聚合物分子链之间，削弱了聚合
物分子链间的作用力。
耐迁移性 增塑剂从制品内部向表面移动 制品变硬、
表面发粘。与增塑剂、高聚物的相容性有关。
3.2 主要添加剂及其作用
抗 氧 剂 Antioxidant
聚合物的氧化作用
老化现象
聚合物在制备、加工、贮存和使用过程中，因与空气中的氧发 生反应而发生的降解，称为氧化作用。
表观现象
外观、性能劣化
抗氧剂及其分类
抗氧剂:能够有效抑制聚合物自氧化作用，从而延长其使用寿命 的添加剂。 按功能分类
链终止型
捕获或清除聚合物自氧化产生的 自由基 促使ROOH发生非自由基型分解
分 类
氢过氧化物分解剂型
金属离子钝化剂型