高分子材料报告

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摘要：高分子材料是以高分子化合物为基础的材料，高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料。

胶黏剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。

高分子材料种类多，性能多样，应用范围广，前景广阔。

正文：材料按成分来分，可分为金属、无机、有机高分子和复合材料。

高分子材料是分子量大于一万，链很长的分子。

可分为天然高分子材料和合成高分子材料。

天然高分子材料就是植物、蛋白质、核酸等自然界大量存在的有机高分子。

合成高分子材料就是高聚物，即以共价键联结若干重复单元所形成的以长链结构为基础的高分子量化合物。

主要包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、粘结剂等许多种类。

高分子材料的性能多样化，一般特点就是质轻、绝缘、易加工、耐腐蚀、比强度高、耐热、耐老化等。

这是有高分子材料的种类和结构所决定的。

高分子材料有加成聚合和缩合聚合两种合成方法。

加成聚合的特点为；双键打开，化学组成与单体相同，连锁。

增长快。

缩合聚合反应的特征为：具有方向性（官能度等于2的为线性，大于2的胃支化，交联，小于2的为终止），往往由小分子产生，化学平衡反应，具有可逆性，逐步进行。

高聚物的命名：1. 由聚加单体名构成，例如聚乙烯。

2. 根据化学分类，反映特殊官能键，例如环氧树脂，酚醛树脂，顺丁橡
胶。

3. 习惯命名，例如涤纶，尼龙。

4. 商品。

专利名。

大分子主链结构分为碳链高聚物，杂链高聚物和元素有机高聚物。

对于应用极其重要的热性能有热塑性（可反复热熔化成型）和热固性（一旦成型不能再热熔）。

高分子的化学结构（近程）包括化学组成（单体，主链元素，苯环，取代基种类，端基成分）、链的形状（支化、线、网、星）、键接方式（不对称单烯、双烯类单体）、构型（几何异构和旋光异构）、共聚序列。

高分子的化学结构（远程）包括分子量及分布和高分子链的构象。

分子量及分布对性能的影响是；分子量越大，强度越高，流动性越差，分子分布越宽（分子量相同）强度越
小，流动性越大。

高分子链的构象就是柔顺性，柔顺性是指高分子链的可卷曲性，原因就
是单键内旋造成构象的变化进而使链卷取。

柔顺性的度量是均方末端距和链段（大分子链
中能内旋转单键的链节，柔性越大，链段越短）。

柔性的影响因素为主链、取代基、交联等。

具体影响为：键长越长，键角越大，内旋
位垒越小，柔性越大；与孤立双键相连的单键越多，柔性越大，含共轭双键，柔性越小。

取代基的体积越大或者极性越大，或者数目越多或者取代基的柔性越小，位垒越大，柔性
越小。

交联过大，柔性下降，分子量越大，构象数越多，柔性越大，分子间作用力越大，
柔性越小，规整性越大，易结晶，晶格束缚，柔性下降，温度越高，柔性越大。

柔性决定
了
宏观性能的高弹性，韧性，流变性等。

高分子的聚集态结构就是在分子间力作用下大分子相互敛集在一起所形成的的组织结构。

高分子的非晶结构就是无定形，排列无序，无长程有序，与性能的关系就是透明性，
力学性能和抗渗性；高分子的结晶就是近程、远程有序，与力学性能的关系就是结晶度越高，材料强度越大，模量越高，是高分子材料应用的重要性能指标。

结晶结构模型包括：
折叠链——片晶（存在缺陷）-——高结晶度，缨状胶束——中低结晶度，插线板——中
高结晶度。

结晶形态包括：片晶，球晶，串晶，树枝状晶体。

结晶过程包括热力学过程和
动力学过程；结晶热力学——稳定性，耐热性能，特征：是热力学稳定态，是一级相转变。

结晶动力学——速度。

结晶能力的主要影响因素：链的规整性越好，结晶能力越强——充
分必要条件（热力学条件）。

柔性越大越易结晶（影响动力学），但结构稳定性较差（影
响热力学），分子间作用力越大，越不易结晶（影响动力学），但一旦形成，结晶稳定性
高（影响热力学）。

液晶——有序流体（融体，溶液）：对分子结构要求：刚性分子结构，成棒状或近似
棒状的构象。

取向：运动单元在外力场作用下，延一定方向的有序排列与结晶的区别：热
力学状态不同，有序程度不同。

应用：链段，微晶，大分子。

织态结构就是高分子与高分子或高分子与添加组分所形成的多相复合体系中，相与相
之间的结构。

高分子材料高性能的主要
途径是合金化，复合化。

高分子合金：两种或两种以上的高分子组分组成具有类似
“金相“结构的材料. 高分子基复合材料就是连续的高聚物相与不连续的填充剂相构成的
材料. 发泡体系是高分子与气体所组成的相态结构。

高分子材料的运动有多种运动单元：分子链，链段，侧基，支链，链节，晶区。

高分
子材料的多种运动模式包括：整链运动：大分子链质量中心的相对位移—链段协同运动来
实现的。

宏观表现为分子的流动；链段运动：即高分子主链上的一部分相对于其它部分的
运动—转动、移动和取向链段运动使大分子伸展或卷曲。

反映在性能上是：高聚物从玻璃
态到高弹态的转变，宏观力学性能变化很大，链段运动的实现：是在质心不变的情况下，
通过单键内旋转实现；链节、支链、侧基或端基运动：几个化学键的协同运动，相对于主
链的摆动、转动以及它们自身的内旋转运动。

这类运动对聚合物的韧性有重要影响；晶区
的分子运动：晶区缺陷的运动、晶型转变、晶区的局部松驰、折叠链的“手风琴式”运动。

一. 塑料
塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。

加热后软化，形成高分子
熔体的塑料成为热塑性塑料。

主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE[1]）、聚丙烯（PP [2]）、聚苯乙烯，（PS [3]）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA ，俗称有机玻璃[4]）、聚氯乙烯（PVC
[5]）、尼龙（Nylon [6])、聚碳酸酯（PC [7]）、聚氨酯（PU [8] ）、聚四氟乙烯（特富龙， PTFE [9]）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE [10] )。

加热后固化，形成
交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料。

常见的有环氧树脂[11], 酚醛塑料，聚酰亚胺, 三聚氰氨甲醛树脂等。

塑料的加工方法包括注射，挤压，模压，吹塑等。

二. 橡胶
橡胶又可以分为天然橡胶和合成橡胶。

天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。

合成橡胶
的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。

三. 纤维
人工纤维是聚合物经一定的加工（牵引、拉伸、定型等）后形成细而柔软的细丝，形
成纤维一般是指细而长的材料。

纤维具有弹性模量大，塑性形变小，强度高等特点，有很
高的结晶能力，相对分子质量小。

纤维在纺织业，军事，医药和建筑领域有这广泛的应用。

高分子向高性能化、多功能化、生物化三个方向发展.21 世纪的材料将是一个光辉灿
烂的高分子王国. 现有的高分子材料已具有很高的强度和韧性, 足以和金属材料相媲美,
我们日用的家用器械、家具、洗衣机、冰箱、电视机、交通工具、住宅等, 大部分的金属
构造已被高分子材料所代替. 工业、农业、交通以及高科技的发展, 要求高分子材料具有
更高的强度高分子材料的发展在21 世纪将会取得更大的成就、硬度、韧性、耐温、耐磨、耐
油、耐折等特性, 这些都是高分子材料要解决的重大问题. 高分子材料的发展在21
世纪将会取得更大的成就。