高分子概论高分子合成材料
高分子材料的发展概论
1839年 美国人查尔斯 固特意尔（Charles Goodyear）发现天然橡胶与硫磺共热后明显地
改变了性能，使它从硬度较低、遇热发粘软化、 遇冷发脆断裂的不实用的性质，变为富有弹性、 可塑性的材料。
第一次申请专利并商业化
用硝酸处理生胶
与人（鲁克斯奥公司）合作 制作邮袋，利润7:3.
1907年美籍比利时化学家列奥· 亨德里克· 贝克兰 （Baekeland ，Leo Hendrik ）发明了真正的塑 料-酚醛树脂，俗称胶木或电木。
虫胶一种天然树脂，是从一种叫紫胶虫的小甲壳虫 的分泌物。主要用来制作电器开关、纽扣、唱片等 物品。但价格昂贵。
15万个紫胶虫化6个月时间才能分泌出1磅虫胶。
通过查阅文献，贝克兰发现德国化学家拜尔，曾经 在l 870年做过一个实验，他把通常作消毒剂用的 石炭酸(即苯酚)和防腐用的福尔马林(甲醛)混合起来，
结果生成了一种树脂状的物质。这种物质在加热时 发出恶臭，拜尔认为，它没有什么用处，就放弃了 对它的进一步研究。
贝克兰认为，这可能是一种很有用的物质。
6、ＰＳ 聚苯乙烯 常见碗装泡面盒、快餐盒 。不能放进微波炉中，以
免因温度过高而释出化学物。装酸（如柳橙汁）、 碱性物质后，会分解出致癌物质。避免用快餐盒打 包滚烫的食物。别用微波炉煮碗装方便面。
7、 PC其它类 常见水壶、太空杯、 奶瓶。
很容易释放出有毒的物质双酚A，对人体有害。使 用时不要加热，不要在阳光下直晒。
由于橡胶使用与日俱增，天然橡胶已满足不了社会 的需求。
1930年 德国化学家施陶丁格 （ Hermann Staudinger ）用金属钠
作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡 胶和丁苯橡胶。
高分子的基本知识
4、对于高分子的强度等物性，存在着一个临界分子量M0， 超过这个分子量时开始出现强度。当分子量超过MS时强度达 到一定值。
物 性
M0 分子量 分子量与物性的关系图
Ms
H－(CH2)n－H的分子量与性质
n
分子量
性质
名称
用途
1
16
气体
甲烷燃气Biblioteka 6 ～886～114
易挥发液体
石脑油、石油英、 粗汽油
溶剂
18～22
254～310
半固体/油脂状
凡士林
医药、化妆品
20～30
282～422
固体
石蜡
蜡烛等制品
2000～20000
28000～280000
强韧的固体
聚乙烯
薄膜等
第一章 高分子材料概论
第三节 高分子的基本知识
高分子与低分子的区别在于前者分子量很高，通常：
1、分子量高于约10000的称为高分子(polymer)； 2、分子量低于约1000的称为低分子；
3、分子量介于两者之间的称为低聚物(oligomer，又称齐聚物)。
4、一般高聚物的分子量为10000～1000000，分子量大于这个范 围的又称为超高分子量聚合物。
5、一般高分子又可称为大分子、聚合物、高聚物等。
Polymer~~聚合物、高聚物
Macromolecule~~大分子、高分子。
低分子
高分子
n CH 2＝CH2
n为聚合度
－(CH 2－CH2)－n
1、高分子是有机化合物。 2、分子量高所带来的性质上的变化，主要是使高分子化合 物具有一定的机械强度。这样，高分子化合物就不同于一般 有机化合物，而可以作为材料使用。 3、人们还可以根据高分子的结构特征，利用各种手段，改 变这些结构，以制造出所需性能的产品；还可以引入具有功 能性的基团，制造出有功能的材料。
高分子基础概论—北京化工大学—第2章
向单体转移
向引发剂转移
向大分子转移
链转移反应使聚合物分子量降低。
分子量调节剂（十二硫醇）
长链支化
(向大分子转移）
2.1.3 逐步缩聚反应
• 基本特征 是在低分子单体转变成高分子的过程中 反应是逐步进行的,且有小分子生成。 在高分子工业中占有重要地位,合成 了大量有工业价值的聚合物，涤纶、尼龙、
缩聚反应（Condensation Polymerization）
是指缩合反应多次重复而形成聚合物的过程 兼有缩合出低分子和聚合成高分子的双重含义。
CH3 n HO C CH3 OH + n Cl O C Cl [ O CH3 C CH3 O O C ]n + (n-1) HCl
其特征： 缩聚反应通常是官能团间的聚合反应
第二章 高分子化学基础
2.1 高分子的合成
2.1.1 聚合反应分类 2.1.2 自由基聚合 2.1.3 逐步缩聚反应
2.1.4 聚合实施方法
2.2
高分子的化学反应
2.1 高分子的合成
聚合反应： 由低分子单体合成聚合物的反应
2.1.1 聚合反应的分类
按单体和聚合物在组成和结构上发生 的变化来分 加聚反应
单体B (至少带两个可与A相互反应的官能团)
反应结束
……….s 2×10-5S 10-5S
逐步聚合反应分类:
1、按反应机理：
逐步缩聚反应：官能团之间缩合，有小分子副产物。
逐步加聚反应：官能团之间的加成，没有小分子副产物。
逐步聚合反应分类:
2、按聚合物链结构： 线形逐步缩聚反应：参加聚合反应的单体都只带有两 个官能度，聚合过程中，分子链在两个方向增长，分 子量逐步增大、体系的粘度逐渐上升。获得的是可溶 可熔的线型聚合物。 支化、交联聚合反应：参加聚合反应的单体至少有一 个含有两个以上官能团时，反应过程中，分子链从多 个方 向增长。调节两种单体的配比，可以生成支化聚 合物或交联聚合物(体型聚合物)。
高分子合成材料范文
高分子合成材料范文高分子合成材料是一种由化学合成而成的大分子化合物，通常具有高分子量、高强度和高导电性等特点。
高分子合成材料广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等。
在本篇文章中，将会探讨高分子合成材料的特点、分类以及应用领域。
1.高分子量：高分子合成材料的分子量通常在10^4-10^6之间，因此具有较高的物理强度和化学稳定性。
2.可塑性：高分子合成材料具有较好的塑性，可以通过热加工、注塑等方法加工成不同形状的制品。
3.耐磨性：高分子合成材料通常具有较好的耐磨性能，可以用于制造耐磨部件，如轮胎、刷子等。
4.耐化学性：高分子合成材料通常具有较好的耐化学性，不易受到化学药品的侵蚀。
1.聚合物：聚合物是一种由同种或不同种化学单体通过聚合反应合成的高分子化合物，可以进一步分为塑料和橡胶。
塑料是一种具有可塑性的高分子合成材料，可以根据聚合单体的不同特性，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等分类。
橡胶是一种具有高弹性的高分子合成材料，可以根据其硬度和化学结构的不同，如天然橡胶、丁苯橡胶等。
2.高分子复合材料：高分子复合材料由高分子基质和增强材料组成，可以提高材料的力学性能。
常见的高分子复合材料包括聚合物基复合材料、纳米复合材料和纤维增强复合材料等。
3.高分子溶液：高分子溶液是指高分子化合物在溶剂中形成的溶液。
通过调整高分子溶液的浓度、溶剂的种类和温度等条件，可以使其具有不同的性质和应用前景。
1.医疗领域：高分子合成材料被广泛用于医疗器械的制造，如医用塑料制品、人工骨骼和人工器官等。
此外，高分子合成材料还被用于制造药物缓释系统和生物医学材料。
2.电子领域：高分子合成材料被广泛应用于电子器件的制造，如电子电缆、绝缘材料和电子芯片等。
3.环保领域：高分子合成材料被广泛应用于环保材料的研发和生产，如可降解塑料和水处理材料等。
4.能源领域：高分子合成材料被应用于太阳能电池板、燃料电池和锂离子电池等能源领域。
总之，高分子合成材料具有高分子量、可塑性、耐磨性和耐化学性等特点，广泛应用于医疗、电子、环保和能源等领域。
有机高分子化合物概论
结晶区所占的百分数称为高分子化合物的 结晶度(crystallinity)。一般高分子化合物的结 晶度只有50%左右。
精选课件
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(4) 聚甲醛
聚甲醛的原料是甲醛。它的机械性能与铜、 锌极其相似，耐磨性与自润滑性优越，又有良 好的耐油、耐过氧化物的性能。但不耐酸和强 碱，不耐日光、紫外线的辐射。 聚甲醛的用途：
可以代替各种有色金 属和合金制造某些零件， 如齿轮、凸轮阀门、管道、 泵叶轮等。
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(5) 聚四氟乙烯
nCH2 CH 加成聚合 X
CH2 CH Xn
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2. 缩聚反应
由一种或多种单体相互作用生成聚合物， 同时还有低分子化合物如H2O、NH3 等生成的 一类反应称为缩聚反应。 例如:己二酸与己二胺缩聚成聚酰胺(尼龙-66)
缩合聚合
nH2N(CH2)6NH2 + nHOOC(CH2)4COOH————— H[-NH(CH2)6NHOC(CH2)4CO-]nOH + (2n-1) H2O
精选课件
3. 有机高分子化合物的命名与分类
由一种单体聚合而成的高聚物在单体的名 称前面冠以“聚”字。例如：聚乙烯、聚氯乙 烯等。
由两种以上单体聚合得到的聚合物常用习 惯命名或采用商品名，如：苯酚与甲醛的聚合 物称酚醛树脂，聚酰胺称锦纶-66或尼龙-66， 也有用符号表示，如PE表示聚乙烯，PVC表示 聚氯乙烯。
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2. 合成橡胶
橡胶(rubber)是指具有显著高弹性的一类 高分子化合物。一般橡胶在-40 C ~80C的很 宽温度范围内具有弹性。
高分子科学与材料概论第一章绪论神奇高分子世界MagicPolymerWorld
高分子材料
➢材料与时代
石器时代 (Stone age) 新石器时代 (Neolithic age) 青铜时代 (Bronze age) 铁器时代 (Iron age)
高分子时代 (Polymer age)
高分子科学与材料概论第一章绪论 神奇的高分子世界
➢地位与关联
高高分分子子材材料料 660％0％
贝克兰德（Leo Baekeland）。
➢大分子概念提出
1920年，提出聚合反应生成高分子。
施陶丁格（Hermann Staudinger）。
➢奠定基础
1930－40年代，聚合方法及理论发展。
卡罗瑟斯（Carot。
高分子科学与材料概论第一章绪论 神奇的高分子世界
高分子科学与材料概论第一章绪论 神奇的高分子世界
高分子科学与材料概论第一章绪论 神奇的高分子世界
一、高分子基本概念
什么是高分子？
➢ 定义：高分子量的化合物 (>10000)
➢ 别称：聚合物 － Polymer 高聚物－High polymer 大分子－Macromolecule
➢ 对应：低聚物(<10000)－Oligomer 或齐聚物，寡聚物。
➢ 天然高分子材料 (Natural polymer)
纤维素(Cellulose)、淀粉(Starch)、天然橡胶(Natural rubber)等。
➢ 人造高分子材料 (Artificial polymer)
硝化纤维素（塑料、电影胶片、炸药）、粘胶纤维等。
➢ 合成高分子材料 (Synthetic polymer)
高分子科学与材料概论 第一章 绪 论
神奇的高 分 子 世 界 Magic Polymer World
高分子材料的基本概念
纤 维
性 质 和 用 途 橡 胶 涂 料
纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100 倍。
具有可逆形变的高弹性材料。
涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和 保护作用的聚合物材料。
能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在 一起的聚合物材料。 具有特殊功能与用途但用量不大的精细 高分子材料。
胶粘剂
功能高分子
(三) IUPAC系统命名法 (1) 确定重复结构单元；
(2) 按规定排出重复结构单元中的二级单元循序：规定主 链上带取代基的C原子写在前，含原子最少的基团先写；
(3) 给重复结构单元命名：按小分子有机化合物的IUPAC 命名规则给重复结构单元命名； (4) 给重复结构单元的命名加括弧，并冠以前缀“聚”。 括弧必不可少
CH3CH2-(CH2CH2)n-CH2CH3
(四)单体单元 聚合物分子结构中由单个单体分子生成的最大的结构单元。 (五)聚合度 单个聚合物分子所含单体单元的数目。
聚合物
聚对苯二甲酸乙二酯， 涤纶，PET
HO O (C O C OCH2CH2O ) n HO O C
单
O C
体
+ OH HOCH2CH2OH
单体单元
O C O C
聚合度
2n n
OCH2CH2O O C O C OCH2CH2O
O C
O C OCH2CH2OH
（六）均聚物
由一种（真实的、隐含的或假设的）单体聚合而成的聚合物。 如： CH2CH 氯乙烯单体 Cl
O C O C OCH2CH2O
由对苯二甲酸和乙二醇反应 生成的“隐含单体”： HOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱC-Ph-COOCH2CH2OH “假设单体”：乙烯醇
高分子大学学习计划
高分子大学学习计划近年来，高分子材料作为一种重要的新型材料，在医学、生物学、农业、环境保护、信息技术等领域中得到了广泛的应用。
因此，选择高分子材料专业作为自己的学习方向是一个明智的选择。
本文将就我的高分子材料专业学习计划进行详细阐述。
一、学习目标1. 综合掌握高分子材料的专业知识，了解高分子材料的基本概念、性能和应用；2. 熟练掌握高分子材料的表征与测试技术及其应用；3. 具备较强的高分子材料实验设计与控制能力；4. 了解高分子材料领域的国内外最新研究动态；5. 具备高分子材料的科学研究、工程技术等领域的基本能力。
二、学习内容1. 高分子化学基础知识高分子化学概论、高分子物理化学、高分子合成及反应原理、高分子结构与性能、高分子物理、高分子材料分析、高分子材料加工原理等。
2. 高分子材料基本理论高分子材料的基本概念、体系、分类、物理性质、化学性质、表征方法、生产工艺等。
3. 高分子材料专业实验高分子材料的合成与性能测试、高分子材料的基础实验、高分子材料的合成与表征实验、高分子材料应用技术实验等。
4. 高分子材料工程技术高分子材料加工技术、高分子材料应用技术、高分子材料工程设计与实践、高分子材料的新技术与应用等。
5. 高分子材料领域研究方法高分子材料的科学研究方法、高分子材料的工程技术方法、高分子材料的实验设计与控制方法、高分子材料领域的国内外最新动态等。
三、学习方法1. 课堂学习认真听讲，做好笔记，及时复习巩固。
2. 实验学习积极参与实验，并能熟练掌握实验操作技能。
3. 专业书籍阅读广泛阅读高分子材料相关的专业书籍、论文、教材等，了解高分子材料的最新研究成果和进展。
4. 科研实践积极参与高分子材料领域的科研项目，争取参与论文的发表等。
5. 课外拓展参加与高分子材料相关的学术讲座、专题讲座、学术交流会等，了解国内外高分子材料研究最新动态。
四、学习安排1. 学业规划根据专业课程设置和学校的教学日历，合理安排每门课程的学习进度。
高分子课件(第一章)
远程结构
高分子的大小（分子量 极其排布） 高分子的形态（刚柔性 ）
28
2.高分子的聚集态结构
晶态结构 非晶态结构 取向态结构 液晶态结构 织态结构（高次结构）
第三层次结构
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高分子的链结构：又称一级结构，它表明单个高分子链 中原子或基团的集合排列，即分子内结构。
近程结构：第一层次结构，指单个高分子内一个或几个 结构单元的化学结构和立体化学结构。
高聚物：重复单元数较多，增减几个单元不影响其物理性 质。
低聚物：重复单元数较少增减几个单元对其物理性质有显 著影响，或分子中仅有少数几个重复单元，其性质无显著 的高分子特性，类同于一般低分子化合物。
∴ 高分子化合物是不同大小分子量的同系混合物，以高 聚物为主体，含有少量低聚物，在总体上表现出高分子物 理-力学性能。也称聚合物。
分子量：104～106，原子数103～105个。 高分子与低分子是以相对分子量区别：
大于10000→高分子； 1500～10000中等分子化合物； 小于1000～1500低分子。
3
高分子的巨大分子量和它的特殊结构，所以具 备低分子没有的一系列独特的物理-力学性能：
力学性能
形变性能：弹性、粘性、粘弹性 断裂性能：强度、韧性
远程结构：第二层次结构，指单个高分子的大小和在空 间所存在的各种形态和构象。
高分子的聚集态结构：又称二级结构，是高分子整体的 结构，指单位体积内许多大分子链间的排列堆砌方式， 即分子间结构。
30
※ 高分子的链结构（一级结构）是反映高分子各种特 性的主要结构层次，直接影响聚合物的某些特性，如 熔点、密度、溶解性能、黏附性、黏度等。 ※ 高分子的聚集态结构决定聚合物制品使用性能的主 要因素。
高分子概论高分子合成材料资料讲解
2020/10/17
涂 料 —— 涂料类型
油基树脂漆： 油脂类漆——基于植物油、或植物油加天然树脂、或
植物油加改性酚醛树脂的涂料。 大漆——天然漆（土漆、笨漆、生漆），水乳胶漆；
含有50-80%漆酚（成膜物质）、〈1%漆酶（催干剂）、 20-40%水分、3-9%树脂质、1-5%油分。
v3
V2 > V1 = V3
擦胶
2020/10/17
橡胶加工工艺
压出——在压出机机筒和螺杆间的挤压下，使胶料连续通
过一定形状的口型，制成各种复杂断面半成品。
成型——把构成制品的各部件，通过粘贴、压合等方法组
合成一定形状的最终制品。
硫化——使橡胶大分子由线型结构转变为网状结构
目的：消除永久变形、提高力学性能。
2020/10/17
橡胶制品的原材料
生胶、再生胶 配合剂： 硫化剂
硫化促进剂 硫化活性剂 防焦剂 防老剂 补强剂、填充剂 软化剂、着色剂、溶剂、
发泡剂、隔离剂等。 骨架材料（纤维、金属材料）
纺织纤维、钢丝、玻璃纤维 帘子布、帆布、线绳、针织品 钢丝、钢丝帘子布
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
2020/10/17
塑料 塑料 – plastics：以聚合物为主要成分，在一定条件下 （温度、压力）可塑成一定形状，并且在常温下保持 其形状不变的材料。 热塑性塑料：可重复受热塑化、冷却硬化。 热固性塑料：交联聚合物，受热后不再回到可塑状态。
通用塑料：产量大、价格低、力学性能一般，主要作为非结构 材料使用，如：PP、PE、PVC、PSt等。
混炼——将配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶 目的：得到符合性能要求的混炼胶。 方法：机械混炼——开炼机、密炼机、螺杆塑炼机
高分子化学第一章(2)
--NH-(--CH2-)-CO-- + n H2O n 5
n
H2N(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH + (2n-1) H2O
n
8
单体单元、结构单元、重复单元、 单体单元、结构单元、重复单元、 高分子化学 链节有何关系？ 链节有何关系？
3
聚氯乙烯PVC由什么组成？ 由什么组成？ 聚氯乙烯 由什么组成
4
高分子化学
一、 高分子化合物与单体
聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成， 聚合物分子结构必须是由多个重复单元所组成，并且这 些重复单元是由相应的小分子衍生而来。 些重复单元是由相应的小分子衍生而来。
C 2-C C 2-C C 2-C H H H H H H C l C l C l
其重复单元由 两种结构单元 组成， 组成，且结构 单元与单体的 组成不尽相同， 组成不尽相同， 所以， 所以，不能称 为单体单元。 为单体单元。
H--NH(CH2)6NH--CO(CH2)4CO--OH+ (2n-1) H2O
n
结构单元 结构单元 重复结构单元
但单体在形成高 分子的过程中要 失掉一些原子
----( C 2--C = H H2 -)--(-C 2--C -)---H H C --C H Hy x
n
说明： y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的： 说明： x, y为任意值，故在分子链上结构单元的排列是任意的：
∼ ∼M1M2M1M1M2M1M2M2M2 ∼ ∼ 在这种情况下，无法确定它的重复单元，仅 在这种情况下，无法确定它的重复单元，
说明：n 表示重复单元数，也称为链节数,, 在此等于聚合度。 表重复单元数，也称为链节数 在此等于聚合度。
高分子合成材料
高分子合成材料
高分子合成材料是一种具有高分子结构的材料，通常由重复单元组成。
它们在工业和日常生活中有着广泛的应用，比如塑料制品、橡胶制品、纤维材料等。
高分子合成材料的特点包括轻质、耐腐蚀、绝缘性能好、机械性能优良等。
在材料科学领域中，高分子合成材料一直是研究的热点之一。
高分子合成材料的制备方法多种多样，其中最常见的是聚合反应。
聚合反应是指将单体通过化学反应连接成高分子链的过程。
根据聚合方式的不同，可以将其分为加成聚合、缩聚聚合和环氧树脂聚合等多种类型。
这些方法在不同的材料制备过程中发挥着重要作用，为材料的性能和用途提供了多样化的选择。
高分子合成材料的性能与结构密切相关。
例如，聚乙烯是一种常见的高分子合成材料，它的分子链较为线性，因此具有较高的结晶性和强度。
而聚丙烯由于其分子链中含有支链结构，因此具有较好的柔韧性和耐寒性。
此外，高分子合成材料还可以通过添加不同的填料、增塑剂、稳定剂等辅助剂来改善其性能，使其更加符合特定的使用要求。
在材料科学领域中，高分子合成材料的研究和应用具有广阔的前景。
随着科学技术的不断发展，高分子合成材料的种类和性能将不断得到改善和提升，为人类社会的发展和进步提供更加可靠的材料基础。
同时，高分子合成材料的环保性和可持续性也备受关注，未来将会有更多的绿色高分子合成材料投入使用，为环境保护和可持续发展贡献力量。
总的来说，高分子合成材料作为一种重要的材料类别，对于推动材料科学的发展和促进工业生产具有重要意义。
通过不断深入的研究和创新，高分子合成材料的性能和应用领域将会得到进一步拓展，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
高分子合成材料
高分子合成材料高分子合成材料是指通过化学反应将一种或多种单体聚合成链状或网络状的大分子化合物的材料。
它是一种重要的工程材料，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。
高分子合成材料的基本特征之一是分子量较大，通常在几千到几百万之间。
这使得它们具有较高的强度和刚度，能够承受较大的荷载。
同时，高分子合成材料还具有良好的耐热性、耐化学品腐蚀性和耐候性，能够在恶劣环境下长时间使用。
高分子合成材料的结构种类繁多，可以通过选择不同的单体和反应条件来得到不同的材料性能。
例如，聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的，具有良好的韧性和延展性；聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的，具有良好的耐化学品腐蚀性；聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成的，具有较高的硬度和强度。
高分子合成材料还可以通过掺入不同的添加剂来改变其性能。
例如，添加增塑剂可以提高塑料的柔韧性和延展性；添加填料可以提高材料的强度和刚度；添加稳定剂可以提高材料的耐热性和耐候性。
高分子合成材料的应用广泛。
在建筑领域，高分子合成材料可以制作各种型号的塑料管道、塑料板材等，用于给水、排水、电力等系统；在汽车制造领域，高分子合成材料可以用于制作轮胎、密封件、悬挂系统等，提高汽车的安全性和舒适性；在纺织领域，高分子合成材料可以制作各种类型的合成纤维，如涤纶纤维、尼龙纤维等，用于制作衣物和家居用品。
然而，高分子合成材料也存在一些问题。
首先是环境问题，高分子合成材料通常无法自然降解，造成环境污染。
其次是安全问题，某些高分子合成材料可能会释放有害物质，对人体健康造成潜在威胁。
因此，研发环保、安全、可再生材料是当前高分子合成材料研究的重要方向。
综上所述，高分子合成材料具有较高的强度、刚度和耐性能，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。
但其环境影响和安全问题也需要引起重视，需要不断研发更环保、安全的材料。
高分子合成材料(高教)课件
高分子合成材料在可持续发展中的作用
01 02
减少环境污染
高分子合成材料在生产和使用过程中产生的废弃物对环境造成一定的影 响。通过改进生产工艺和开发可降解的高分子合成材料，降低对环境的 污染。
节能减排
高分子合成材料(高教) 课件
目 录
• 高分子合成材料概述 • 高分子合成材料的性能 • 高分子合成材料的加工与应用 • 高分子合成材料的环保问题与解决方案 • 高分子合成材料的未来展望
01
高分子合成材料概述
高分子合成材料的定义与分类
定义
高分子合成材料是由高分子化合物通 过聚合反应合成的，具有特定结构和 性能的材料。
介电常数
材料在电场作用下的极化程度 ，影响材料的电性能。
耐电弧性
材料在电场作用下抵抗放电和 电弧侵蚀的能力，反映了材料 的电气绝缘性能。
绝缘电阻率
材料阻止电流通过的能力，是 衡量材料电气绝缘性能的重要
参数。
光学性能
透光性
材料对光线的透过能力，与材料的分子结构 和光学性质有关。
折射率
光线通过材料时的折射角度与入射角度的比 值，反映了材料的光学性能。
02
高分子合成材料的性能
力学性能
弹性模量
描述材料在受力时的刚 度，与材料的分子结构 和链间相互作用有关。
拉伸强度
材料在拉伸过程中所能 承受的最大应力，反映
了材料的抗拉能力。
冲击韧性
材料抵抗冲击载荷的能 力，与材料的分子结构 和链间相互作用有关。
疲劳强度
材料在循环载荷作用下 抵抗破坏的能力，反映
了材料的耐久性。
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润滑剂——防止塑料加工时粘模 硬脂酸及其盐类等。
抗静电剂——通过降低电阻来减少摩擦电荷 一般为与水有良好亲和性的化合物。
阻燃剂、着色剂、发泡剂、偶联剂、固化剂等。
2020/5/27
塑料的成型加工方法——挤出成型extrusion
单螺杆挤出机 基本结构
燃、耐热性差。
2020/5/27
塑料的组分
填料及增强剂——提高塑料制品的强度与刚性 玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、石墨纤维、硼纤维； 碳酸钙、硅石、云母、滑石、陶土、石棉、碳黑等。
增塑剂——提高塑料制品的柔软性、改善熔体流动性 通常为与聚合物有良好混溶性的低分子油状物，降 低大分子链间作用力。 如PVC用的DOP、DBP。
2020/5/27
橡胶制品的分类：
轮胎 胶带 胶管 胶鞋 橡胶工业制品：
胶辊、胶布、胶板、 密封圈、衬套等
2020/5/27
橡胶制品的原材料
生胶、再生胶 配合剂： 硫化剂
硫化促进剂 硫化活性剂 防焦剂 防老剂 补强剂、填充剂 软化剂、着色剂、溶剂、
发泡剂、隔离剂等。 骨架材料（纤维、金属材料）
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各类材料定义
塑料 – plastics：以聚合物为主要成分，在一定条件 下（温度、压力）可塑成一定形状，并且在常温下 保持其形状不变的材料。
橡胶 – rubber， elastomer：在很宽的温度范围内（50——150℃）具有优异弹性的高分子材料。
纤维 – fiber：长度比其直径大很多倍，并具有一定 柔韧性的纤细物质。
聚氯乙烯（PVC）
聚偏氯乙烯（PVDC）
聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）
丙烯酸塑料（Acrylics)：
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）
OH
纤维素塑料（Cellulose）： 硝酸纤维素（CN） 醋酸纤维素（CA）
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CH2OH OO
OH
OH
OH O
CH2OH
O n
工程塑料
聚酰胺（polyamide）/ 尼龙（nylon）：
通用塑料：产量大、价格低、力学性能一般，主要作为非结构 材料使用，如：PP、PE、PVC、PSt等。
工程塑料：产量小、价格高、力学性能优异、耐热、耐磨、尺 寸稳定，主要作为结构材料使用，如：PA、PC、POM 等。
塑料的主要优点：质轻、电绝缘、耐化学腐蚀、易成型加工。 塑料的主要缺点：力学性能较金属差、表面硬度低、多数易
第三章 高分子材料概述
聚合物的热—机械曲线
玻
玻璃
形璃 化
态转
变
变
高弹态
粘粘 弹流 转态 变
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Tg(℃)
温度
Tf(℃)
非晶态聚合物的热—机械曲线
玻
璃
形
化
转
变
变
Tg(℃)
1
2
温度
熔 融 转 变
Tm(℃)
粘 流 态
Tf(℃)
结晶聚合物的热—机械曲线
1—分子量较低，Tm>Tf；2—分子量较高，Tm<Tf；
固相成型——二次加工，切削、钻、割、刨、钉
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通用热塑性塑料
聚烯烃塑料（Polyolefin）：
聚乙烯（PE）、交联聚乙烯、氯化聚乙烯、
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）
聚丙烯（PP/等规、间规）
聚苯乙烯（PS）
ABS、AAS、ACS、MBS、AS、BS etc
O
COOH CN OH O
N
O
NH2
O
聚酰胺酸
n
O
聚酰亚胺
n
工程塑料
O
O
O
N
N
O
O
O
氟塑料：
PTFE、PVDF、PCTFE、PVF etc
聚砜（PSF，polysulfone）
CH3
C
O
CH3
O
O
S
O
O
S
O
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O
n
可熔性 聚酰亚胺
n
O S O
聚芳砜 聚醚砜
O n
O S On
工程塑料
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高分子材料概述——橡胶
橡胶 – rubber， elastomer：在很宽的温度范围内 （-50——150℃）具有优异弹性的高分子材料。
橡胶的分类： 天然橡胶 合成橡胶： 丁苯橡胶 顺丁橡胶
通用橡胶 氯丁橡胶 丁基橡胶 乙丙橡胶 丁腈橡胶
特种橡胶 硅橡胶 聚氨酯橡胶 氟橡胶
丁二烯、苯乙烯 丁二烯 氯丁二烯 异丁烯、异戊二烯 乙烯、丙烯、异戊二烯 丁二烯、丙烯腈 有机硅氧烷 二异氰酸酯 含氟单体
nylon-6、 nylon-11、 nylon-12、nylon-66、
nylon-610、 nylon-612、 nylon-1010、 nylon-1212
Nomex： O
OH
H
C
Kevlar： 聚碳酸酯（PC）：
O
CN
CH3 C CH3
N
nH N
O OC
n
O
C n
聚甲醛（POM）： 聚苯醚（PPO）：
Cl
Cl+ n Na2S
S + 2nNaCl n
聚苯硫醚
O
O
C
CO
O
O
C
CO
CH3 C
CH3 CH3 C
O n
O
O CO
聚芳酯
n
CH3
n
SS
HO
OH + F
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O
O
O
O C O C
S n
F+Na2CO3
聚 醚 醚 酮 n
热固性塑料
酚醛树脂 氨基树脂 呋喃树脂 环氧树脂 不饱和聚酯树脂 有机硅树脂
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等距渐变式 单螺杆
塑料的成型加工方法——注射成型injection
移动螺杆式注射机
1－料斗；2－加热圈；3－螺杆；4－喷嘴
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塑料的成型加工方法——压延成型calendering
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四辊压延机示意图
塑料的成型加工方法 模压成型 吹塑成型 滚塑成型：
胶粘剂、粘合剂 – adhesives：具有良好粘接能力的 物质，可把各种材料紧密结合在一起。
涂料 – coatings（漆 – paint）：涂布在物体表面而形 成具有保护和装饰作用膜层的材料。
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塑料 塑料 – plastics：以聚合物为主要成分，在一定条件下 （温度、压力）可塑成一定形状，并且在常温下保持 其形状不变的材料。 热塑性塑料：可重复受热塑化、冷却硬化。 热固性塑料：交联聚合物，受热后不再回到可塑状态。
CH2 O n
CH3
O n
CH3
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工程塑料
热塑性聚酯（polyester）： O
PET, x = 2
C
PBT, x = 4
聚酰亚胺（PI）：
O
O
O CO (C H 2)xOn
O
O + H2N
O
O
DMF 25 oC
HO NC HOOC
- H2O 350 oC
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O N
O