第七章 高分子材料陶瓷材料及复合材料PPT课件

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q塑 处高料 状弹所 态态:形变很容橡 处易胶 状,所 态具有高弹性液 所。态 处树 状脂 态
q
粘流态:形变能任意发生,具有流动性。
温度升高
温度降低
一、塑料
1. 定义:是指具有可塑性能的高分子材料。
2. 分类
热塑性塑料
据受热可分为 热固性塑料
通用塑料 据应用可分为
工程塑料
3. 组成
树 脂 ( 主 要 成 份 )
缺点:弹性和耐寒性比天然橡胶差。
用途:广泛用作海底电线绝缘材料,化工防腐 材料,耐油制品等。
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教 版】优 秀课件 (实用 教材)
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4. 丁腈橡胶
合成:
n C H 2 = C H -C H = C H 2+ n H 2 C C引 H 3 发 5 ℃ 剂
1.顺丁橡胶
合成:
n C H 2 = C H -C H = C H 2
CO 2 N O A i,2 lH (5 )3 C B F 3· (C 2 H 5 )2 O
H 2 C
C2H
CC
H
H
顺 丁 橡 胶 n
优点:弹性好,耐磨性能、耐低温性能 也较好。具有良好的物理机械性能。
缺点:抗斯裂强度、加工性能较差。
5. 硅橡胶 结构:
R
R
O Si O Si
R
Rn
优点:既耐低温,又耐高温。在-65 ~ 250℃保持 弹性。耐油防水,不易老化,绝缘性能也很好。
缺点:机械性能较差,耐酸碱不及其它橡胶。
用途:可作高温高压设备的衬垫,油管衬里,火 箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。

第七章-高分子材料、陶瓷材料和复合材料

第七章-高分子材料、陶瓷材料和复合材料
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§ 7.1 高分子材料
高聚物的聚集态结构决定了它的性能。由于晶态结构中,分子链规 则而紧密排列,分子间作用力大,链运动困难,所以高聚物的强度、 刚度、密度、熔点等都随着结晶度的增加而提高,而一些依赖链活动 的性能指标,如弹性、韧性、伸长率等则随着结晶度增加而降低。
四、高聚物的物理状态
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§ 7.1 高分子材料
因此通过改变分子链的组成,可形成多种性能不同的高聚物材料。 2.大分子链的形状 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型(体型或交联型)。
线型分子链各链节以共价键连接成线型长链,像一根长线,通常 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图7-1(a)所示。支化型分 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图71(b)所示。网型分子链的大分子链之间通过支链或化学键连接 成一个三维空间的网状大分子。如图7-1(c)所示。
3.粘流态 当温度升高到粘流化温度Tf时,大分子链可以自由运动,高聚物成 为流动的钻液,这种状态叫粘流态。
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§ 7.1 高分子材料
粘流态是高聚物成型加工的工艺状态。由单体聚合生成的高聚物原料一般 为粉末状、颗粒状或块状,将高聚物原料加热至粘流态后,通过喷丝、吹塑、 挤压、模铸等方法,加工成各种形状的零件、型材或纤维等。粘流态也是有 机胶粘剂的工作状态。 五、常用的高聚物
③增塑剂增塑剂用来增加树脂的可塑性、柔软性、流动性,降低 脆性,改善加工工艺性能。
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§ 7.1 高分子材料
增塑剂与树脂的混溶性要好,同时,要具有无毒无害、无臭无色、不 易燃烧、不易挥发、成本低等特点。常用的增塑剂有磷酸醋类化合物、 甲酸醋类化合物、氯化石蜡等。
④稳定剂稳定剂可增强塑料对光、热、氧等的抗老化能力,延长 塑料制品的使用寿命。常用的稳定剂有硬脂酸盐、炭黑、铅的化合物、 环氧化合物等。

复合材料PPT课件

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前景
随着科技的不断进步和环保意识的提高,未来复合材料将 更加注重环保、可再生、高性能等方向的发展,同时其在 智能制造、新能源等领域的应用也将不断拓展。
02
CATALOGUE
复合材料的组成与结构
基体材料
01
02
03
定义
基体材料是复合材料中连 续相,起粘结、保护增强 材料并传递载荷到增强材 料上的作用。
生物相容性
某些复合材料具有良好的生物相容性 ,可用于医疗器械、人体植入物等领 域。
05
CATALOGUE
复合材料的应用实例
航空航天领域应用
飞机结构
复合材料用于制造飞机机翼、机身和尾翼等结构部件,具 有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等优点,可提高飞行器的性 能和燃油经济性。
航天器结构
复合材料在航天器结构中也有广泛应用,如卫星、火箭和 空间站等,其轻质高强的特性有助于减轻发射重量和提高 有效载荷。
美观、舒适、环保等特点。
03
动力系统
复合材料可用于制造汽车发动机罩、进气歧管等动力系统部件,具有优
异的耐高温性能和力学性能。
建筑领域应用
建筑结构
复合材料可用于制造建筑结构中的梁、板、柱等承重部件,具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲 劳等优点,有助于提高建筑物的抗震性能和耐久性。
建筑装饰
复合材料也可用于制造建筑装饰材料,如墙板、吊顶、隔断等,具有美观、环保、易安装 等特点。
某些复合材料在受到冲击时能 够吸收大量能量,表现出良好
的抗冲击性能。
物理性能
低密度
相对于金属材料,复合材料通常具有较低的 密度,有利于实现轻量化设计。
优异的电绝缘性
某些复合材料具有极佳的电绝缘性能,适用 于电气和电子设备。

工程材料10(高分子材料陶瓷材料及复合材料)PPT课件

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(2)高分子链的结构:高分子链中 原子或者原子团在空间的排列形式。
(3)高分子链的运动:单键内旋转
《工程材料及应用》 第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料
4、高分子化合物(高聚物)的聚集状态和物理状态
(1)高聚物的结合力 高分子链上各原子之间是共价键结合,为主价力; 高分子链之间是相互作用力范特瓦儿力和氢键。
应用:在机械行业中应用广泛,如轴承、涡轮、齿轮、凸 轮、导板等(应用温度T<1000C)
2)ABS塑料
基体:丙烯腈A-丁二烯B-苯乙烯S三种单体共聚而 成的聚合体
性能:高强度和高硬度,耐油和耐蚀,“质坚、性 韧、刚性大”。
应用:各种电器的外壳,汽车方向盘、仪表盘,飞 机舱内装饰板、窗框、隔音板。
《工程材料及应用》 第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料 3)氟塑料:聚四氟乙烯(F-4),聚三氟乙烯,聚全
4)聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)(代号为PMMA) 性能特点:透光率高,高强度、韧性 ,不易破碎, 耐紫外线和大气老化,易成型加工。 应用:飞机座舱盖,仪表外壳,光学镜片等。
《工程材料及应用》 第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料
5)热固性塑料
木粉、纸、玻璃
布、石棉等。
酚醛塑料(以非晶态酚醛树脂为基体)+ 填料
氟乙丙烯。
性能:极优越的化学稳定性,良好的热稳定性;良 好的绝缘性,摩擦系数小,有自润滑性,不 易老化。
缺点:在390C以上分解放出有毒气体,强度较低, 加工成型性较差。
《工程材料及应用》 第十章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料 应用:
主要用于制造减磨密封零件、密封圈、垫圈 等;化工工 业中耐腐蚀零件、管道、内衬材 料、过滤器,盛放氢氟酸 容器;电工中的绝缘材料;医疗中的代用血管、人工心肺等。

【大学课件】复合材料PPT

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28
③ 基体金属与增强物的相容性
金属基复合材料需要在高温下成型,制备 过程中,处于高温热力学非平衡状态下的纤维与 金属之间很容易发生化学反应,在界面形成反应 层。界面反应层大多是脆性的,当反应层达到一 定厚度后,材料受力时将会因界面层的断裂伸长 小而产生裂纹,并向周围纤维扩展,容易引起纤 维断裂,导致复合材料整体破坏。
• 仿照骨骼的组织特点,人们制造了类似结构的风力发电机和 直升飞机的旋翼,外层是刚度、强度高的碳纤维复合材料, 中层是玻璃纤维增强复合材料、内层是硬泡沫塑料。
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20
9.3 复合材料的基体材料
复合材料的原材料: • 基体材料
– 金属材料 – 陶瓷材料 – 聚合物材料
• 增强材料
– 纤维 – 晶须 – 颗粒
则、增韧机制和界面作用; • 了解复合材料的成型工艺。
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3
参考书目
• 王荣国 主编,复合材料概论,哈尔滨工业大学 出版社,1999
• 闻荻江主编,复合材料原理,武汉理工大学出 版社,1998
• 鲁云,先进复合材料,机械工业出版社,2004 • ASM International, Engineered materials
– 基体主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。较成熟 的是镍基、铁基高温合金,金属间化合物基复合材料尚处 于研究阶段。
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31
9.3.1.3 功能用金属基复合材料的基体
• 要求材料和器件具有优良的综合物理性能,如同时具 有高力学性能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗 电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。
Chapter 9 Composites
复合材料
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1
本章内容
1. 复合材料概述 2. 复合材料分类 3. 复合材料的基体 4. 复合材料的增强相 5. 复合材料的复合原理 6. 复合材料的成型工艺

陶瓷材料PPT课件

陶瓷材料PPT课件
生物陶瓷
具有良好的生物相容性、力学性能和耐腐蚀性,用于人工关节、 牙齿等医疗器械。
陶瓷涂层
通过喷涂、浸渍等工艺在金属基体上形成陶瓷涂层,提高医疗器 械的耐磨性和耐腐蚀性。
陶瓷生物传感器
利用陶瓷材料的压电、热电等效应,制作生物传感器,用于生物 体内生理参数的实时监测。
07
总结与展望
本次课程重点内容回顾
生物医用陶瓷材料的研究 与应用
生物医用陶瓷材料在人体植入 、修复和替代等方面具有广阔 的应用前景,未来将继续研究 和开发具有更好生物相容性和 力学性能的生物医用陶瓷材料 。
环保型陶瓷材料的研究与 开发
随着环保意识的提高,未来将 继续研究和开发低污染、低能 耗、可回收利用的环保型陶瓷 材料。
感谢您的观看
多功能化与智能化
发展具有多种功能(如骨修复、药物缓释等)和智能化的生物医用 陶瓷材料。
复合陶瓷材料设计思路
增强增韧机制
通过引入第二相、晶须等 增强增韧元素,提高复合 陶瓷材料的力学性能。
多功能化设计
实现复合陶瓷材料的多功 能化,如力学、热学、电 学等性能的协同提升。
结构与性能调控
通过微观结构设计、界面 优化等手段,调控复合陶 瓷材料的性能。
原料处理
原料需经过破碎、筛分、除铁、陈腐等处理,以保证原料的粒度、纯度及均匀性 。
成型方法及设备简介
成型方法
陶瓷成型方法主要有压制成型、注浆成型、可塑成型等。
设备简介
成型设备包括压机、注浆机、真空练泥机等,可实现陶瓷坯 体的自动化、连续化生产。
烧结过程控制及优化
烧结温度与时间
烧结温度和时间直接影响陶瓷的 致密化程度和性能,需根据原料
分类
按照化学成分可分为氧化物陶瓷 、非氧化物陶瓷;按照程

《陶瓷基复合材 》课件

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后处理
对烧成后的陶瓷复合材料进行 表面处理、切割、研磨等加工 ,以满足不同需求。
制备工艺的影响因素
原料的纯度和粒度
烧成温度和时间
气氛环境
添加剂的作用
原料的纯度和粒度对陶瓷基复 合材料的性能有着重要影响。 高纯度和细粒度的原料可以获 得更好的材料性能。
烧成温度和时间是制备工艺中 的关键因素,它们决定了陶瓷 基复合材料的结构和性能。
陶瓷基复合材料具有低膨胀系数和优良的 电绝缘性能,可用于电子元件的封装和连 接等领域。
02
陶瓷基复合材料的制备工艺
制备工艺的种类
热压烧结法
将陶瓷粉末在高温和压力下烧结成致密块体 的方法。
无压烧结法
在无外加压力的条件下,利用烧结助剂促进 陶瓷粉末烧结的方法。
熔融浸渗法
将熔融的金属或玻璃浸渗到多孔陶瓷基体中 ,形成复合材料的方法。
陶瓷基复合材料的应用领域
航空航天领域
汽车工业
陶瓷基复合材料具有轻质、高强、耐高温 等优点,广泛应用于航空航天器的热防护 系统、发动机部件等领域。
陶瓷基复合材料具有优异的耐高温性能和 化学稳定性,可用于汽车发动机部件、排 气管等领域。
能源领域
电子工业
陶瓷基复合材料具有良好的隔热性能和耐 腐蚀性能,可用于高温燃气轮机、核反应 堆等能源设备的制造。
化学气相沉积法
利用化学反应,将气体中的元素在陶瓷表面 沉积成固体,形成复合材料的方法。
制备工艺的流程
混合
将称量好的原料和添加剂进行 混合,使其成为致密的陶 瓷复合材料。
配料
根据配方要求,将各种原料和 添加剂进行精确称量。
成型
将混合好的原料放入模具中, 进行压制成型。
低热膨胀系数

第七章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料

第七章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料
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§ 7.1 高分子材料
因此通过改变分子链的组成,可形成多种性能不同的高聚物材料。 因此通过改变分子链的组成,可形成多种性能不同的高聚物材料。 2.大分子链的形状 大分子链的形状 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型 体型或交联型 体型或交联型)。 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型(体型或交联型 。 线型分子链各链节以共价键连接成线型长链,像一根长线, 线型分子链各链节以共价键连接成线型长链,像一根长线,通常 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图7-1(a)所示。支化型分 所示。 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图 所示 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图71(b)所示。网型分子链的大分子链之间通过支链或化学键连接 所示。 所示 成一个三维空间的网状大分子。 所示。 成一个三维空间的网状大分子。如图7-1(c)所示。 所示 具有线型和支化型分子链结构的聚合物称为线型聚合物, 具有线型和支化型分子链结构的聚合物称为线型聚合物,这 类聚合物具有较高的弹性和热塑性,可重复使用。 类聚合物具有较高的弹性和热塑性,可重复使用。
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§ 7.1 高分子材料
2.缩合聚合 缩合聚合 由含有两种或两种以上官能团(可以发生化学反应的原子团, 由含有两种或两种以上官能团 可以发生化学反应的原子团, 可以发生化学反应的原子团 如羚基-OH,竣基 竣基-COOH,氨基 氨基-NH2等)的单体相互综合聚合而 如羚基 竣基 氨基 等 的单体相互综合聚合而 形成高聚物的反应称为缩聚反应,其产物称为缩聚物。 形成高聚物的反应称为缩聚反应,其产物称为缩聚物。缩聚物的 化学组成与所用单体均不相同。在缩聚反应过程中,有水、氨、 化学组成与所用单体均不相同。在缩聚反应过程中,有水、 醇、氯化氢等小分子物质生成。缩聚反应可停留在中间而得到中 氯化氢等小分子物质生成。 间产品 若缩聚反应的单体为一种,反应称为均缩聚反应, 若缩聚反应的单体为一种,反应称为均缩聚反应,产物称均 缩聚物,如氨基己酸进行缩聚反应生成的聚酞胺 尼龙 尼龙6) 。 缩聚物,如氨基己酸进行缩聚反应生成的聚酞胺6(尼龙

高分子材料PPT精品教学人教版

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橡胶:… 橡胶 代表物:聚二烯(如:聚1,3—丁二烯

高分子的结构与性质关系
线型
可反复加工,多次使用

热塑型
成 高
支链型
能溶解在适当的有机溶剂里
分 子 网(
加工成型后受热不再熔化
状 体 热固型
结型 构)
不易溶解,只有一定程度的 胀大
线型结构
支链型结构
网状结构(体型)
热塑性塑料具有长链状的 线型结构。受热时,分子 间作用力减弱,易滑动; 冷却时,相互引力增强, 会重新硬化
热固性塑料再次受热时, 链与链间会形成共价键, 产生一些交联,形成体型 网状结构,硬化定型
一、塑料
主要成分: 合成树脂及加工助剂
热塑性塑料 (聚乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯等)
塑料
ห้องสมุดไป่ตู้
特性:加热熔化,可反复加工。线性结构, 有弹性
热固性塑料(酚醛塑料)
特性:不会受热熔化,网状结构,硬化定型。
塑料制品
1.聚乙烯(PE)
聚苯乙烯
单体:CH2=CH C6H5
聚甲基丙烯酸甲 (有机玻璃)
单体:
CH2=C CH3
COOCH3
聚四氟乙烯
单体:
CF2=CF2
人们给聚四氟乙烯冠以 “塑料王”的美称。
一种特别的菜锅——不粘锅。 易清洁的脱排油烟机,人们仅仅是在锅的内表面和脱排油烟 机的外表面多涂了一层氟树脂。利用氟树脂优异的热性能、 化学性能、易清洁性能和无毒性能,它还有最好的耐化学腐 蚀和耐老化的性能。
第二节 应用广泛的高分子材料
第一课时
你知道生活中哪些物品是由合成材料制成?
不同合成材料,性能和用途为何明显不同?
三 能源

高一化学高分子材料和复合材料PPT优秀课件

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人工膝关节
人工心脏瓣膜
人造关节
医用高分子材料
人造心脏 硅橡胶 聚氨酯橡胶
人造血管 聚对二甲酸乙二酯
人造气管 聚乙烯 有机硅橡胶
人造肾
醋酸纤维素 聚酯纤维
人造鼻
聚乙烯 有机硅橡胶
人造骨.关节 聚甲基丙烯酸甲酯
人造肌肉 硅橡胶和涤 织物
人造皮肤 硅橡胶 聚多肽
人造角膜.肝脏,人工红血球,人工血浆
• 1.复合材料的优点是( ) ①强度高 ②质量轻 ③耐高温 ④耐腐蚀 A.仅①④ B.仅②③ C.除③外 D.全部
THANKS
FOR WATCHING
演讲人: XXX
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采 用 那 些
官 病 变
坏 死
问 题 二
:
,, ?
方现 人
法代 体
治医 的
疗学 一
主种
要器
(2)医用高分子材料,具有优异的生物相容 性,较少受到排斥,可以满足人工器官对 材料的苛刻要求,如:人工心脏、人工关 节、人造鼻等,下面的图中给出了一些有 关人工器官的图片。
医用高分子 材料
Hale Waihona Puke 人造心脏人工肾脏膜分离的工业应用
金属工艺 纺织.制革 造纸 食品.生化 化学工业 医药及保健 水处理 国防
金属回收,污染控制 余热回收,药剂回收,污染控制 代替蒸馏,纤维回收,污染控制 净化,浓缩,消毒,副产品回收 有机物除去,回收,药剂回收 人造器官,血液分离,消毒,水净化 海水.苦咸水净化,废水处理 淡水供应,医院污水净化
做人工器官要考虑的主要问题:
• 1).相容性,亲和性
2).排异性 3). 机械性
尿不湿
液晶显示器
问题三:飞机在空中飞行时很容易

高分子材料和复合材料ppt课件

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2 复合材料的性能: 具有_强__度__高__质__量__轻___耐__高__温__耐__腐__蚀_______等 优异性能;在综合性能上超过了单一材料
复合材料玻璃钢
玻璃钢冷却塔 玻璃钢游艇 玻璃钢产品在化工 石油 建筑 体育 国防 航空航天工业包括神 州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用
三 橡胶
主要成分是聚异戊二 烯
天然橡胶 通 丁苯橡胶

用 橡
顺丁橡胶

胶 氯丁橡胶
合成橡胶 特 种 橡 胶
聚硫橡胶 硅橡胶
1;3丁二烯的加聚反应 nCH2=CH-CH=CH2催→化剂[ CH2-CH=CH-CH2 ]n
天然橡胶主要成 分的结构:
聚异戊二烯
想一想
根据天然橡胶

Байду номын сангаас
的结构特点;说说它的性质可能有哪些不足
聚合反应而成
黏胶纤维
醋酸纤维 涤纶 锦纶 睛纶 丙纶 维纶 氯纶
各种合成纤维制品
科学探究
灼烧情况
纯棉 布
容易燃烧;有烧纸的气味;灰烬用手一触即破碎
羊毛
接近火焰时先卷缩 有烧毛发的焦糊味 灰烬为黑色 膨胀易碎的颗粒
尼龙 布
接近火焰时迅速卷缩;燃烧缓慢;有特殊气味;趁热可以拉成丝; 灰烬为灰褐色玻璃球状;不易破碎
聚氯乙稀PVC
聚乙烯PE
聚丙烯PP
生产生活中的塑料
聚苯乙烯PS 脲醛塑料电玉
聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 聚四氟乙烯PTFE
二 纤维
棉花 麻主要成分是纤维素
天然纤维
羊毛 蚕丝主要成分是蛋白质

利用自然界里不能

人造纤维 纺织的纤维经过化 学处理和机械加工

高分子材料、陶瓷共83页

高分子材料、陶瓷共83页

39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
高分子材料、陶瓷
16、人民应该为法律而战斗,就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ,并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ,而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令,就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律,其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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加聚反应的主要方法有本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合 四种。
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§ 7.1 高分子材料
2.缩合聚合 由含有两种或两种以上官能团(可以发生化学反应的原子团,
如羚基-OH,竣基-COOH,氨基-NH2等)的单体相互综合聚合而 形成高聚物的反应称为缩聚反应,其产物称为缩聚物。缩聚物的 化学组成与所用单体均不相同。在缩聚反应过程中,有水、氨、 醇、氯化氢等小分子物质生成。缩聚反应可停留在中间而得到中 间产品
具有线型和支化型分子链结构的聚合物称为线型聚合物,这 类聚合物具有较高的弹性和热塑性,可重复使用。
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§ 7.1 高分子材料
具有网型分子链结构的聚合物称为网型聚合物,这类聚合物具有 较好的耐热性、难溶性、强度和热固性,但弹性、塑性较低,易 老化,不能重复使用。
3.大分子链的柔性 和其他分子一样,大分子也在不停地进行着热运动。大分子 链是由大量原子经共价键连接而成,其中有许多单键,而每个单 键都可绕邻近单键作旋转运动(内旋转),从而使大分子链出现不 同的空间形象,称为大分子链的构象。大分子链的这种能通过单 键内旋改变其构象而获得不同卷曲程度的特性称为链的柔性,这 是聚合物材料性能不同于其他固体材料的根本原因。
了解高聚物的聚集状态、结构特征与性能之间的关系,对于合理选 用高聚物材料非常重要。聚合物的大分子链的聚集状态是指在分子间力 作用下大分子链相互聚集所形成的几何排列和堆砌方式,高聚物大分子 链的聚集状态主要有三种结构。
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§ 7.1 高分子材料
如图7-2所示。 (1)非晶态结构聚合物凝固时,分子不是有规则的排列,而是由
三、高聚物的结构特点
高分子化合物的结构可分为大分子链结构和聚集态结构两种。 1.大分子链组成 不是所有元素都能结合成链状大分子,只有B, C, N, 0, Si, P, S, As等元素才能组成大分子链,大分子链的组成不同,高聚物的性能也 不同。如聚乙烯中的H被F取代,材料便成了耐工水的塑料工;当性能 柔韧的聚乙烯中H被苯环取代后,则成了硬而脆的聚苯乙烯。
二、高聚物的合成
由低分子化合物合成为高分子化合物的反应称为聚合反应,
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§ 7.1 高分子材料
若加聚反应的单体为一种,反应称为均聚反应,其产物称为均聚物。 如聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、聚四氟乙烯等。它们的产量大,应用广 泛,在高分子材料中占有重要地位。
若加聚反应的单体为两种或两种以上,反应称为共聚反应,其产物 称为共聚物。如ABS工程塑料就是由丙烯睛(A)、丁二烯(B)、苯乙 烯(S)通过共聚反应获得的共聚物。在共聚反应中,当三种单体的组 成比例不同时,就可以获得许多性能不同的产品,以满足生产中不同 产品的需要。因此,共聚反应生成的共聚物是改善均聚物性能、研制 新品种高聚物材料的一条重要途径。
第七章 高分子材料、陶瓷材料及复合材料
§7.1 高分子材料 §7.2 §7.3 复合材料
§ 7.1 高分子材料
一、基本概念
高分子材料是以高分子化合物为主要成分、与各种添加剂配 合而形成的材料。有时也叫聚合物或高聚物。高分子化合物是指 相对分子质量大于5000的有机化合物的总称。常见的高分子材 料的相对分子质量在104~106之间,一些常见的高分子材料相 对分子质量是很大的,如橡胶相对分子质量为10万左右,聚乙 烯相对分子质量在几万至几百万之间。
众多长短不一的大分子链像杂乱的线团一样集聚在一起,呈无规则排 列。如图7-2(a)所示。 (2)折叠链结晶结构大分子链折叠后呈有序规则排列。如图7-2(b) 所示。 (3)伸直链结晶结构大分子链伸直后呈有序规则排列。如图7-2(c) 所示。
在折叠链和伸直链结晶结构中,大分子链呈有序、规则排列的聚 集态,因此,均属于晶态结构。大多数高聚物都只能产生部分结晶, 其结晶度(高聚物中结晶区所占的体积或重量百分数)的变化范围一般 为30%~80% ,特殊情况下可达98%。在结晶聚合物中,晶态区 与非晶态区相互穿插,紧密相连,一个大分子链可以同时穿过许多晶 态区和非晶态区。高聚物中晶态和非晶态并存,是其结构上的一个重 要特性。
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§ 7.1 高分子材料
因此通过改变分子链的组成,可形成多种性能不同的高聚物材料。 2.大分子链的形状 大分子链的几何形状有线型、支化型和网型(体型或交联型)。
线型分子链各链节以共价键连接成线型长链,像一根长线,通常 卷曲成不规则的线圈状态或团状。如图7-1(a)所示。支化型分 子链在线型大分子主链的两侧有许多长短不一的小支链如图71(b)所示。网型分子链的大分子链之间通过支链或化学键连接 成一个三维空间的网状大分子。如图7-1(c)所示。
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§ 7.1 高分子材料
高聚物的聚集态结构决定了它的性能。由于晶态结构中,分子链规 则而紧密排列,分子间作用力大,链运动困难,所以高聚物的强度、 刚度、密度、熔点等都随着结晶度的增加而提高,而一些依赖链活动 的性能指标,如弹性、韧性、伸长率等则随着结晶度增加而降低。
四、高聚物的物理状态
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§ 7.1 高分子材料
影响大分子链柔性的因素有大分子链的结构、温度、外力、介质等,大 分子链的组成和结构不同时,其内旋转能力是不同的,分子链的柔性也 不同。当大分子链主链全部由单键组成时,分子链的柔性最好;当主链 中含有芳杂环(如苯环)时,柔性差。内旋转容易,构象变化也容易,大 分子链的柔性就好。大分子链的柔性对高聚物性能影响很大,柔性分子 链组成的高聚物弹性、塑性和韧性好,而强度和硬度低。 4.大分子链的聚集状态
若缩聚反应的单体为一种,反应称为均缩聚反应,产物称均 缩聚物,如氨基己酸进行缩聚反应生成的聚酞胺6(尼龙6) 。上一页 Biblioteka 一页§ 7.1 高分子材料
若缩聚反应的单体为两种或两种以上,反应称为共缩聚反应,产物 称为共缩聚物。如由己二酸和己二胺缩聚合成尼龙66缩聚反应的主要 方法有熔融缩聚和溶液缩聚两种
高聚物在不同温度下呈现出不同的物理状态,因而具有不同的性能, 这对高聚物的成型加工和使用具有重要意义。图7-3为线型无定型高 聚物的温度一变形曲线。由图可见,随着温度的变化,线型无定型高 聚物可呈现三种不同的物理状态,即玻璃态、高弹态和粘流态。
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