高分子材料-分类介绍
广州SGS高分子材料材质成分分析
通标标准技术服务有限公司广州分公司
材料与可靠性实验室
1
内容简介
1.概述 1.1 高分子材料分类 1.2 客户需求 1.3 测试分类 1.4 实验室仪器介绍 2.测试能力 2.1 定性分析 2.2 定量分析 2.3 异物与污染物分析
2
1.1高分子材料分类（按特性分）
3
高分子材料基本组成
之前产品
在用产品
49
Sample: DONG Size: 5.3200 mg
DSC
File: C:\TA\Data\DSC\1212\12629\Melt.001 Operator: GJ Run Date: 04-Dec-2012 09:47 Instrument: DSC Q200 V24.2 Build 107
Sample: SHMR120504555 Size: 5.6500 mg File: C:\TA\Data\DSC\1205\04555\melt.001 Operator: GJ Run Date: 30-May-2012 11:57 Instrument: DSC Q200 V24.2 Build 107
Universal V4.3A TA Instruments
Temperature (°C)
Deriv. Weight Change (%/°C)
16
Weight (%)
二、热重分析（TGA）曲线在定量中的应用
17
18
2.测试能力 2.1 定性分析
19
例1： 测试要求:鞋各部分的材质定性，给予买家标签上的材料证明
0.0
Heat Flow (W/g)
-0.2
外推起始温度 玻璃态区 73.21°C 中点温度
高分子材料
2. 高分子材料的机械性能特点 (1)强度低
100 MPa, 比 金属低得多, 但由于其重量轻、密度小， 许多高聚物的比强度还是很高的, 某些 工程塑料的比强度比钢铁和其他金属 还高。对于粘弹性的高聚物，其强度 主要受温度和变形速度的影响。
另一类高分子化合物的分子中虽然也包含了成千上万个结 构单元，但是所有的结构单元都是相同的，是由很多相同的 单元连接在一起的，不少天然的有机高分子材料都有这样的 结构，例如天然橡胶的主要成分是异戊二烯，棉纤维的主要 成分是纤维素。
构成大分子的最小重复结构单元，简称结构单元，或 称链节。构成结构单元的小分子称单体。
随着温度的升高，高聚物的力学
状态发生变化，在脆化温度Tb以下， 高聚物处于硬玻璃态；在Tb～Tg之间 处于软玻璃态；在略高于Tg时处于皮 革态；在高于Tg较多时处于橡胶态； 在接近于粘流温度Tf时处于半固态。
相应地，高聚物的性能由硬脆逐渐变 为强硬、强韧、柔韧高分子材料
高分子材料又称为高分子聚合物(简称高聚物),是以高分子化合 物为主要组分的有机材料。高分子化合物是指相对分子质量很大 的化合物，其相对分子质量一般在5000以上，有的甚至高达几百 万。高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获得。组成高分 子化合物的低分子化合物称作单体。
高分子材料的发展概况 （1）蒙昧期：19世纪中叶以前人们是无意识地使用高分子 材料。 （2）萌芽期：20世纪初期出现化学改性和人工合成的高分 子。 （3）争鸣期：20世纪初期到30年代高分子 （Macromolecule Polymer）概念形 成。 1920年德国学者H.Staudinger发表了他的划时代的文献 “论聚合”，提出异戊二烯构成橡胶，葡萄糖构成淀粉，纤 维素氨基酸构成蛋白质，都是以共价键彼此连接，提出高分 子长链结构的概念。
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。
1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。
3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。
6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。
7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。
8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。
常见的几种功能高分子材料离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
高分子催化剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能，反应在常温、常压下进行，催化活性极高，几乎不产生副产物。
近十年来，国内外多有研究用人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
多官能基团高分子材料
多官能基团高分子材料多官能基团高分子材料是一种具有多个活性官能团的高分子化合物，其具有多种优异的性能和广泛的应用领域。
本文将介绍多官能基团高分子材料的定义、分类、制备方法、性能特点以及应用领域。
一、定义和分类多官能基团高分子材料是指分子中具有多个活性官能团的高分子化合物。
这些活性官能团可以与其它分子或基团发生化学反应，使得多官能基团高分子材料具有多种用途和广泛的应用领域。
根据分子结构和活性官能团的类型，多官能基团高分子材料可以分为多种类型，包括多元醇类、多元胺类、多元酸类、多元酯类等。
二、制备方法多官能基团高分子材料的制备方法多种多样，其中常用的方法包括：聚合反应：通过聚合反应合成具有多个官能团的高分子材料。
例如，自由基聚合、离子聚合、环氧化合物开环聚合等。
酯化反应：将两种或多种酸或醇进行酯化反应，合成具有多个官能团的酯类高分子材料。
胺化反应：将醇或酸与胺进行反应，合成具有多个官能团的胺类高分子材料。
缩聚反应：通过两种或多种单体进行缩聚反应，合成具有多个官能团的缩聚物高分子材料。
合成嵌段共聚物：通过聚合反应合成具有不同官能团的嵌段共聚物，以实现多官能团高分子材料的制备。
表面活性：多官能团高分子材料由于分子链上具有多个官能团，因此具有较高的表面活性。
这使得它们在界面吸附、表面改性和涂料等领域具有广泛的应用。
生物相容性和降解性：部分多官能团高分子材料具有良好的生物相容性和降解性，如聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等。
这些材料在生物医学工程、药物递送和可降解塑料等领域具有重要的应用价值。
四、应用领域多官能团高分子材料由于其多种性能特点，广泛应用于以下领域：涂料工业：多官能团高分子材料可用于制备高性能涂料，如汽车涂料、防腐涂料和建筑涂料等。
它们可以提高涂料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐候性等性能。
塑料工业：多官能团高分子材料可用于制备高性能塑料，如聚氨酯、聚酯和环氧树脂等。
它们可以提高塑料的机械强度、耐热性和耐腐蚀性等性能。
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
按照高分子的功能特性，功能高分子材料可分为以下几种：1.分离材料和化学功能材料2.电磁功能高分子材料3.光功能高分子材料4.生物医用高分子材料现对这几种材料进行简单的介绍一下。
分离材料和化学功能材料以化学功能为主的功能高分子材料称为化学功能高分子材料。
化学功能包括生成离子键、配位键、共价键的化学反应，上述价键断裂的分解反应，以及与上述反应有关的催化作用等，包括具有离子交换功能的离子交换树脂，对各种阳离子有络合吸附作用的螯合聚合物，光化学性聚合物，具有氧化还原能力的聚合物，在有机合成反应中使用的高分子试剂和高分子催化剂，降解型高分子等。
化学功能高分子材料的制备主要通过在高分子骨架上引入具有特定化学功能的官能团或者结构片段，也可以将具有类似功能的小分子功能材料高分子化得到化学功能高分子材料。
高分子材料经过功能化或者小分子功能材料经过高分子化以后，材料的溶解度一般均有下降，熔点提高。
对于化学试剂，经过高分子化后稳定性增加，均相反应转变成多相反应，产物与试剂和催化剂的分离过程简化，同时还产生许多小分子材料所不具备的其他性质。
化学功能高分子材料是固相合成的基础。
电磁功能高分子材料电磁功能材料主要指导电聚合物材料。
复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。
该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。
与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
与金属和半导体相比较，导电高分子的电学性能具有如下特点：（1）通过控制掺杂度，导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。
医用高分子材料概述及分类
Drug controlled release
Tissue engineering
Gene therapy
医用高分子材料概述和分类
此后，一大批人工器官在50年代试用于临床。 如人工尿道（1950年）、人工血管（1951年）、 人工食道（1951年）、人工心脏瓣膜（1952）、 人工心肺（1953年）、人工关节（1954年）、人 工肝（1958年）等。进入60年代，医用高分子材 料开始进入一个崭新的发展时期。
医用高分子材料概述和分类
❖ 1960s 可生物降解聚合物，如： Polylactide(PLA)
❖ 1970-80s 隐形眼镜（Contact lens），药物 控制释放(drug controlled release)
❖ 1990s- 聚合物在生物医用材料中的占有率 超过一半
医用高分子材料概述和分类
医用高分子材料概述和分类
4. 医用高分子材料的要求
（Requirements for biomedical polymers）
❖ Basic requirements ❖ 安全性Biocompatibility/Biostability / Biodegradability ❖ 灭菌性Sterilizability
医用高分子材料概述和分类
聚四氟乙烯
医用高分子材料概述和分类
人工关节
例如： 德国产品 UHMWPE材料
•ISO5834-2
•ASTM F648
•可用为人工关节、 人工骨骼植入人体
•极低的能耗
•……
医用高分子材料概述和分类
人工心脏瓣膜
医用高分子材料概述和分类
组织工程人工骨缺损修复示意图
医用高分子材料概述和分类
高分子材料的分类
高分子材料是由大量分子通过共价键或物理交联所形成的材料。
根据其结构和性质，高分子材料可以分为以下四类：
1. 聚合物：由相同或不同的单体分子经过化学反应通过共价键组成的高分子化合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。
2. 共聚物：由两种或两种以上的单体分子在一起反应而形成的高分子化合物，如丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物等。
3. 天然高分子材料：来源于植物、动物以及微生物等自然界中的高分子化合物，如淀粉、纤维素、丝素、胶原蛋白、天然橡胶等。
4. 合成高分子材料：对天然高分子进行改性和合成得到的高分子材料，如改性淀粉、聚氨酯、酚醛树脂、聚碳酸酯等。
高分子科学导论天然高分子材料课件
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
高分子防水材料的介绍与种类
高分子防水材料一、简介高分子防水材料是化学建材中的一大类, 包括高分子改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、防水密封和堵漏材料。
高分子防水材料具有优良的物理化学性能。
二、类型2.1. 高分子防水卷材高分子防水卷材主要是指以合成树脂和合成橡胶为原料生产的一种防水材料。
它具有拉伸强度高、低温柔性好、延伸率大、耐老化、冷施工等特点。
其与改性沥青防水材料的发展基本同步。
生产主要品种有三元乙丙胶、PVC、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、再生胶、氯化聚乙烯- 橡胶共混以及聚乙烯土工布等，生产和应用量最大的是综合性能最好的三元乙丙橡胶(EPDM) 和PVC防水卷材。
今后我国高分子防水卷材的发展主要是以EPDM橡胶等防水材料为主。
2.1.1.UFW-C 强力交叉膜反应粘结型防水卷材禹翔公司最新研制的UFW-C强力交叉膜反应粘结卷材是一种由特制的交叉层高密度聚乙烯（HDPE)强力薄膜与优质的高聚物UFW-C反应粘结料经特殊工艺复合而成的高性能、冷施工的反应粘结型防水卷材，具有与混凝土超强的粘结性能，对孔隙的高密封性，优异的尺寸稳定性，抗紫外线性能和耐撕裂性能。
该产品的强力交叉膜为才用交叉层叠压合工艺形成的高强度HDPE膜，采用此种工艺制成的薄膜膜纵横向延伸率一模一样，卷材也不会发送变形，更美观且防水效果更可靠。
采用优质压敏反应粘胶层，能与混凝土基层快速结合，其优异的自愈性能和局部自锁水性能大大减少渗透机率。
卷材胶料中的高分子聚合物与水泥化物发生一系列反应，形成互穿网络结构，最终形成连续的机械粘结，永久地密封于水泥胶凝材料构件上。
普通薄膜为单向拉伸膜，采用该膜在生产的卷材在铺贴之后遇到温度变化时会起皱，而且变形过大时容易造成卷材被扯破。
该强力交叉膜由多层特殊配方的薄膜经交叉、层压等多道工序生产而成，它克服了普通膜诸多缺点，具有拉伸强度很大，抗晒、不起泡等特点，技术指标可达到国标对II型防水卷材的要求，可用作防水卷材的表面材料。
第六章-现代高分子材料
• 实验2： 橡胶的溶解
• 实验目的：探究体形结构的有机高分子在有 机溶剂中的溶解性。
• 实验用品：废轮胎粉末、汽油，试管。 • 实验步骤：取废轮胎粉末0.5g放入试管中，
加入10mL汽油，振荡试管。观察轮胎粉末是 否溶解及其他现象。
• 实验现象：几分钟后废轮胎粉末只是有一定 程度的胀大，但未溶解。
• 实验结论：橡胶不溶于有机溶剂汽油。
【有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂 中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解， 有的只是有一定程度的胀大。
• 注意：不能放进微波炉 中，以免因温度过高而 释出有害物质。
OTHER（其他）
• 常见PC（聚碳酸酯），如水壶 、太空杯、数码产品等
注意：PC在高温情况下易释放出 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
• PA（聚酰胺），即尼龙，多用 于纤维纺织和一些家电等产品 内部的制件。
线型结构
网状结构(体型)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成 的，所以也常被称为聚合物。当小分子连接构 成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链 状结成网状。
三、高分子化合物性质探究
• 实验1：有机玻璃的溶解 • 实验目的：探究线型结构的有机高分子在有机溶剂中
的溶解性。 • 实验用品：有机玻璃，三氯甲烷，试管。 • 实验步骤：取有机玻璃粉末0.5g放入试管中，加入
高分子材料是衣、食、住、行和工农业 生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑 料、橡胶等都是最常用的。
2、高分子材料的分类
高分子材料 按来源分类
高分子卷材分类
高分子卷材分类引言高分子卷材是一种广泛应用于建筑、电子、汽车、航空等领域的材料。
它具有轻质、柔韧、耐磨、耐腐蚀等特点，被广泛用于密封、绝缘、隔音等功能。
根据其不同的特性和用途，可以将高分子卷材分为多个分类。
本文将详细介绍几种常见的高分子卷材分类。
1. 聚氯乙烯（PVC）卷材聚氯乙烯（PVC）卷材是一种常见且广泛应用的高分子卷材。
它由聚氯乙烯树脂与添加剂经过挤出或压延制成，具有良好的柔韧性和耐候性。
PVC卷材主要应用于建筑行业，例如屋面防水、地下室防水等。
PVC卷材可以进一步分为软质PVC和硬质PVC两种类型。
软质PVC卷材具有较好的弯曲性能和可塑性，适用于需要弯曲安装的场合；硬质PVC卷材则具有较高的刚度和耐压性能，适用于需要承受较大载荷的场合。
2. 聚乙烯（PE）卷材聚乙烯（PE）卷材是另一种常见的高分子卷材。
它由聚乙烯树脂经过挤出或压延制成，具有较好的耐化学腐蚀性和机械强度。
PE卷材主要应用于化工、电力等领域，例如储罐防腐、管道绝缘等。
根据其密度的不同，PE卷材可以分为高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）三种类型。
其中，HDPE卷材具有较高的物理性能和耐化学腐蚀性，适用于对材料性能要求较高的场合；LDPE卷材则具有较好的柔韧性和可加工性，适用于需要弯曲安装的场合。
3. 聚丙烯（PP）卷材聚丙烯（PP）卷材是一种常见且经济实用的高分子卷材。
它由聚丙烯树脂经过挤出或压延制成，具有良好的耐化学腐蚀性和热稳定性。
PP卷材主要应用于化工、医药等领域，例如化工管道防腐、手术室隔离等。
PP卷材可以进一步分为均聚聚丙烯（Homopolymer PP）和共聚聚丙烯（Copolymer PP）两种类型。
均聚聚丙烯具有较高的结晶度和刚性，适用于需要较高强度和硬度的场合；共聚聚丙烯则具有较好的冲击韧性和可加工性，适用于需要耐冲击和可塑性的场合。
4. 聚酰亚胺（PI）卷材聚酰亚胺（PI）卷材是一种高温高强度的高分子卷材。
高分子材料ppt[完整版本]
![高分子材料ppt[完整版本]](https://img.taocdn.com/s3/m/9fd98da2767f5acfa0c7cdb9.png)
•
1909年 美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料——酚醛树酯。
•
1920年 德国人Hermann Staudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构
的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。
• 按高分子排列情况分类：结晶高聚物，非 晶高聚物。
完整编辑ppt
7
4. 性能介绍
• 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。 很多天然材料通常是高 分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官 等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如 此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业 化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有 特殊用途与功能的为功能高分子
子化学作为一门新兴学科建立的标志。
•
1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年
实现工业化生产。
•
1930年 德国人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。
•
1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（PET）。
天然橡胶。
•
1956年Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。
•
1971年S. L Wolek 发明可耐300℃高温的Kevlar。
可生物降解高分子材料的分类及应用
可生物降解高分子材料的分类及应用可生物降解高分子材料是一类具有生物降解性能的高分子材料，它们能够在自然环境中通过微生物的作用或物理化学变化而分解降解，对环境影响较小。
下面将介绍可生物降解高分子材料的分类及应用。
一、分类：1. 天然高分子材料：包括纤维素、淀粉、蛋白质和天然胶等，这些材料具有良好的生物降解性能，并且可以再生、可持续利用。
2. 生物可降解聚合物：包括可降解聚酯、可降解聚乳酸、可降解聚酰胺等，这些材料是通过合成聚合物的方法制备而成，具有良好的生物降解性能，并可用于替代传统塑料制品。
3. 生物塑料：这是一类以可再生材料为原料制备的可降解高分子材料，如玉米淀粉、蔗糖等。
它们可以在一定条件下通过微生物的作用降解分解，对环境影响较小。
二、应用：1. 包装材料：可生物降解高分子材料可以广泛应用于包装领域，用于制备食品包装袋、包装盒等。
这些材料具有较好的可降解性能，降低了对环境的污染。
2. 农业与园艺：可生物降解高分子材料可以制备农膜和园艺覆盖膜，用于农业和园艺领域。
这些材料具有良好的降解性能，可避免农膜残留对土壤和植物造成的污染。
3. 医疗器械与生物医学材料：可生物降解高分子材料在医疗器械和生物医学材料领域具有广泛的应用。
例如可降解聚酸乳酸制备的缝合线、骨修复材料等，这些材料可以在体内发挥作用一定时间后降解，无需二次手术取出。
4. 纺织品：将可生物降解高分子材料应用于纺织品中，可以制备出具有良好降解性能的纺织品，如环保袋、生物降解纤维等。
这些纺织品可以在使用结束后通过自然环境的作用得到降解分解。
5. 环境修复：可生物降解高分子材料还可以应用于环境修复领域，例如用于污水处理、油污修复等。
这些材料具有良好的吸附性能和降解性能，可以对环境中的污染物起到清除和降解的作用。
可生物降解高分子材料具有良好的降解性能，对环境影响较小。
在包装、农业、医疗、纺织品和环境修复等领域具有广泛的应用前景。
随着环保意识的不断提高，可生物降解高分子材料将成为一种重要的替代材料，并推动可持续发展的进程。
高分子材料
聚合物三种聚集态结构示意图
(3) 体型(网型或交联型) 分子链在线型或支化型分子链之间, 沿横向通 过链节以共价键连接起来, 形成的三维(空间) 网状大分子。
大分子链的形态
3. 大分子链的空间构型 大分子链空间构型指大分子链原子或原子团在空间的排列方 式，即链结构。 乙烯聚合物常见的三种空间构型： 全同立构：取代基R有规律地位于碳链平面同一侧。
二、大分子链的结构
1. 大分子链的化学组成 主要是碳、氢、氧，碳是形成大分子链的主要元素。 其他还有氮、氯、氟、硼、硅、硫等元素。 2. 大分子链的形态 大分子链有线型、支化型和体型(或网型)等三类。 (1) 线型分子链 各链节以共价链连接成线型长链分子，其直径小 于1纳米，而长度可达几百甚至几千纳米，像一 根长线，呈卷曲状或线团状。 (2) 支化型分子链 在主链的两侧以共价链连接相当数量的长短不一的 支链, 其形状有树枝形、梳形、线团形。
一.大分子内和大分子间相互作用
·大分子链内——原子之间、链节之间的相互作用是强大的共 价键结合。大分子的主价力，它的大小决定于链的化学组成。 化学组成不同，共价键的键长和键能也不同。主价力的大小 对高聚物的性能，持别是熔点、强度等具有重大的影响。 ·大分子之间 —— 相互作用是范特瓦尔斯力和氢键。这类结合 力为次价力，它的大小比主价力小得多，只为其1％到10％， 但因为分子链特别长，所以总的次价力常常超过主价力，以 至高聚物受拉时不是分子链间先滑动而是分子链先断裂。因 此，分子间力对高聚物的强度起很大的作用。
合物中是不存在的，它是高分子化合物的一大特点。高分子化合
物的多分散性，决定了它的物理——机械性能的大分散度。
6. 平均分子量
由于多分散性，高分子化合物的分子量应该用平均分于量来表达。一 般多采用重均分子量，即按大分子的重量的分布求出的统计平均分于 量。
高分子材料
⏹一、高分子材料的基本概念●高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。
常称聚合物或高聚物。
●高分子化合物的分子量一般>104 。
●高分子化合物有天然的，也有人工合成的。
工业用高分子材料主要是人工合成的。
第二节常用高分子工程材料高分子工程材料包括塑料、合成纤维、橡胶和胶粘剂等。
一、工程塑料塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。
在一定温度、压力下可塑制成型，在常温下能保持其形状不变。
⑴塑料的组成塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂。
树脂是塑料的主要成分，对塑料性能起决定性作用。
添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。
填料主要起增强作用；增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性；固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构；稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命；润滑剂用于防止塑料加工时粘在模具上, 使制品光亮；着色剂用于塑料制品着色。
其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。
⑵塑料的分类按树脂受热时行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。
按使用范围可分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。
通用塑料产量大、价格低、用途广。
工程塑料力学性能高，耐热、耐蚀性能好。
●特种塑料是指具有某些特殊性能如耐高温、耐腐蚀的塑料，这类塑料产量少，价格贵，只用于特殊需要的场合。
⑶塑料的性能特点塑料的优点：相对密度小(一般为0.9-2.3)；耐蚀性、电绝缘性、减摩、耐磨性好；有消音吸振性能。
塑料的缺点：刚性差(为钢铁材料的1/100-1/10)，强度低；耐热性差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小(只有金属的1/200-1/600)；蠕变温度低、易老化。
（4）常用工程塑料①一般结构用塑料包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS塑料等。
聚丙烯具有优良的综合性能，可制造各种机械零件。
ABS塑料“坚韧、质硬、刚性” ，应用广泛。
③耐蚀用塑料主要有聚四氟乙烯、氯化聚醚(PENTON)、聚丙烯等。
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
29
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。
高分子材料分类及用途
高分子是生命存在的形式，所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
在100多年来的诺贝尔化学奖中，有7次颁发给了10位直接或间接对高分子科学发展做出杰出贡献的科学家。
由此可见高分子材料是多么的重要。
高分子材料（macromolecular material）是以高分子化合物为基础的材料，由相对分子质量较高的化合物构成。
其按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。
天然高分子是生命起源和进化的基础，我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。
人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。
如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。
19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。
1907年出现合成高分子酚醛树脂，标志着人类应用合成高分子材料的开始。
现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料；高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。
功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。
已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。
以上两种分类只在此做以系统性的说明，本文着重以高分子材料的特性分类入手对其用途进行阐述。
一般将高分子材料按特性分为五类，即橡胶、纤维、塑料、胶粘剂、涂料。
橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。
其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状，有天然橡胶和合成橡胶两种。
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、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。
天然橡胶因其具有很强的弹性和良好的绝缘性、可塑性、隔水隔气、抗拉和耐磨等特点，广泛地运用于工业、农业、国防、交通、运输、机械制造、医药卫生领域和日常生活等方面，如交通运输上用的各种轮胎；工业上用的运输带、传动带、各种密封圈；医用的手套、输血管；日常生活中所用的胶鞋、雨衣、暖水袋等都是以橡胶为主要原料制造的，国防上使用的飞机、大炮、坦克，甚至尖端科技领域里的火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等都需要大量的橡胶零部件，目前，世界上部分或完全用天然橡胶制成的物品已达7万种以上，其中轮胎的用量要占天然橡胶使用量的一半以上。
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
特种橡胶
1. 丁腈橡胶
聚物
丁二烯和丙烯腈的共
●耐油（耐油橡胶），耐有机溶剂； ●耐热、耐老化、耐腐蚀性比天然橡胶 和通用橡胶好，具有较好的抗水性。 ●耐寒性差，脆化温度为-10～-20℃； ●耐酸性差，对硝酸、浓硫酸、次氯酸 应用 各种耐油制品。输油胶管、油封 和氢氟酸的抗蚀能力特别差； 制品和贮油容器衬里及隔膜等。耐油胶管、 ●电绝缘性能很差； 印刷胶辊和耐油手套等。 ●强度很低，只有3～4MPa。加入补强 剂以后，可提高到25MPa～30MPa。
顺丁橡胶
3. 氯丁橡胶
由氯丁二烯聚合而成。 ●机械性能和天然橡胶相似。 ●耐油性、耐磨性、耐热性、耐燃烧性、 耐溶剂性、耐老化性能均优于天然橡胶，称 “万能橡胶”。 ●氯丁橡胶耐寒性较差(-35 ℃)，密度较 大(为1.23 g/cm3), 生胶稳定性差, 成本较高。
应用 制造电线、电缆的外皮、胶管、 输送带等。
2. 硅橡胶
由各种硅氧烷缩聚而成。以二甲基硅橡 胶应用最广，由二甲基硅氧烷缩聚而成。 ●既耐高温又耐严寒，橡胶中工作温度 范围最广（-100℃～300℃）， ●具有十分优异的耐臭氧老化、耐光老 化和耐候老化性能； ●良好的电绝缘性能； ●硅橡胶的柔顺性较好。 ●缺点：常温下抗拉强度、撕裂强度和 耐磨性比天然橡胶和其它合成橡胶低，价格 应用 用于军工及航空航天工业制品的 较贵。 密封、减震、电绝缘材料和涂料，以及医疗 卫成的 高分子材料。可在加热、加压条件下塑 制成型，故称塑料。
塑料以有机合成树脂为基础，加入 添加剂所组成。
聚乙烯(PE)
●高压聚乙烯 相对分子质量、结晶度和密度较低，质地 柔软。 制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。 ●低压聚乙烯 质地刚硬，耐磨性、耐 蚀性及电绝缘性较好。 制造塑料管、板材、承 载不高的零件，如齿轮、轴 承。
聚苯乙烯(PS) 由苯乙烯单体聚合而成。 ●刚度大、耐蚀性好、电绝缘性好。 ●缺点是抗冲击性差，易脆裂、耐热性不高。 应用：制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴； 电子工业中的仪表零件、设备外壳； 化工中的储槽、管道、弯头； 车辆上的灯罩、透明窗； 电工绝缘材料等。
ABS塑料 ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三 元共聚物。 ●具有"硬、韧、刚" 的特性，综合机械 性能良好， ●尺寸稳定，容易电镀和易于成形。 ●耐热性较好，在-40℃的低温下仍有一 定的机械强度。
酚醛塑料制品
环氧塑料(EP) 环氧树脂加入固化剂后形成的热固性塑料。 ●强度较高，韧性较好； ●尺寸稳定性高和耐久性好； ●具有优良的绝缘性能；耐热、耐寒； ●化学稳定性很高； ●成形工艺性能好； ●胶粘能力强，对各种材料都有很好的胶 粘能力。
环氧塑料的应用： 用于制作塑料模具、印刷线路板，灌封 电器元件，配制飞机漆、油船漆、罐头涂料、 胶粘剂。
氨 纶
化学名称为聚氨酯纤维，商品名称为氨纶。 由聚酯、芳香族二异氰酸酯聚合，用脂肪族二 胺交联而成。 1、特点 ●高弹性。伸长 600% ～ 750% 时，回弹率达 95％以上。 2、应用 用作运动衣、游泳衣。与涤纶混纺后，制 作夏季衣服。
三、橡胶
合成橡胶
橡胶 具有极高弹性的高分子材料。
●性能特点 弹性变形量可达 100 ％～ 1000 ％，而且回 弹性好，回弹速度快。 橡胶还有一定的耐磨性，很好的绝缘性和 不透气、不透水性。
1. 丁苯橡胶
是以丁二烯和苯乙烯为单体共聚而成。 具有较好的耐磨性、耐热性、耐老化性， 价格便宜。 应用 主要用于制造轮胎、胶带、胶管及 生活用品。
2. 顺丁橡胶
由丁二烯聚合而成。 顺丁橡胶的弹性、耐磨性、耐热性、耐寒 性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料。 缺点是强度较低、加工性能差。 应用：主要用于制造轮 胎、胶带、弹簧、减震器、 耐热胶管、电绝缘制品等。
2、锦纶应用
锦纶纤维多用于轮胎帘子线、降落伞、宇 航飞行服、渔网、针织内衣、尼龙袜、手套等 工农业及日常生活用品。
尼龙绳
腈 纶
化学名为聚丙烯腈纤维，商品名为腈纶 或奥纶。聚丙烯腈树脂经湿纺或干纺制成。 1、特点 ●质轻，密度为1.14g/cm3～1.17g/cm3。 ●柔软，保暖性好，犹如羊毛。 ●不发霉，不虫蛀 , 弹性好 , 吸湿小， 耐光性能特别好。 ●缺点是耐磨性差，弹性不如羊毛，易在 表面产生许多小球，不易脱落，易吸收尘士。
聚酰胺的应用： 制造耐磨耐蚀零件，如轴承、齿轮、 螺钉、螺母等。
尼龙轴套
尼龙拉杆
聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯誉称"透明金属"， ●具有优良的综合性能。冲击韧性和延性 突出，在热塑性塑料中是最好的；弹性模量较 高，不受温度的影响； ●抗蠕变性能好，尺寸稳定性高； ●透明度高，可染成各种颜色； ●吸水性小； ●绝缘性能优良，在 10℃～ 130℃间 介电 常数和介质损耗近于不变。
常用合成纤维
合成纤维主要有： 涤纶 锦纶 腈纶 维纶 丙纶 氯纶 其中最主要的是涤纶、锦纶和腈纶三个品种， 它们的产品占合成纤维总产量的90％以上。
涤 纶
化学名称为聚酯纤维，商品名称为涤纶 或的确良，由对苯二甲酸乙二酯抽丝制成。 1、特点 ●弹性好，弹性模量大，不易变形，强 度高，抗冲击性能高， ●耐磨性好，耐光性、化学稳定性和电 绝缘性也较好， ●不发霉，不虫蛀。外套里布
3. 氟橡胶
以碳原子为主链、含有氟原子的高聚物。 ●很高的化学稳定性，在酸、碱、强氧化 剂中的耐蚀能力居各类橡胶之首； ●耐热性很好； ●缺点：价格昂贵、耐寒性差、加工性能 不好。 应用：主要用于高级密封件、高真空密 封件及化工设备中的里衬，火箭、导弹的密 封垫圈。
小结
1.常用塑料: 热塑性塑料 聚乙烯 聚苯乙烯 聚甲醛 热固性塑料 酚醛树脂 环氧树脂
●缺点:吸水性差、染色性差、不透气、易 起静电，吸附灰尘，不宜暴晒。
2、涤纶应用 纺织品材料：衣服、床单、窗帘。 广泛用于运输带、传动带、帆布、渔网、 绳索、轮胎帘子线及电器绝缘材料等。
涤纶纤维
锦 纶
化学名称为聚酰胺纤维，商品名称为锦纶 或尼龙。由聚酰胺树脂抽丝制成，主要品种有 锦纶6、锦纶66和锦纶1010等。 1、特点 ●质轻、强度高。 ●弹性和耐磨性好、良好的耐碱性和电绝 缘性。 ●耐酸、耐热、耐光性能较差。 ●弹性模量低，容易变形，缺乏刚性。
聚乙烯管
聚丙烯(PP) 由丙烯单体聚合而成。 ●刚性大, 强度、硬度和弹性高于聚乙烯。 ●密度小，仅为0.90 g/cm3～0.91 g/cm3, 常用塑料中最轻。 ●耐热性良好, 长期使用温度为100 ℃～ 110 ℃。 ●优良的电绝缘性能和耐蚀性能，在常温 下能耐酸、碱。 ●聚丙烯的冲击韧性差，耐低温及抗老化 性也差。
2、腈纶应用 制造毛线和膨体纱及室外用的帐蓬、幕布、 船帆等织物。 与羊毛混纺，织成各种衣料。
腈纶毛衣
维 纶
化学名聚乙烯醇纤维，商品名维尼纶或维纶。 由聚乙烯醇树脂经混纺制成。 1、特点 ●最大特点是吸湿性好，具有较高的强度； ●耐磨性、耐酸、碱腐蚀均较好； ●耐日晒、不发霉、不虫蛀，其纺织品柔软保 暖，结实耐磨，穿着时没有闷气感觉，是一种很好 的衣着原料。 2、应用 主要用作帆布、包装材料、输送带、背包、 床单和窗帘等。
氟塑料的应用： 制作减摩密封零件。 化工耐蚀零件与热交换器。 高频或潮湿条件下的绝缘材料。
氟塑料制隔膜阀
氟塑料制管道补偿器
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 即 有机玻璃。 ●有机玻璃的透明度比无机玻璃还高, 透光 率达92%; ●密度只有无机玻璃的一半, 为1.18 g/cm3。 ●机械性能比普通玻璃高得多(与温度有关)。 制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。
●用途 弹性材料 传动材料
密封材料 减震防震材料
橡胶制品
橡胶的分类和橡胶制品的组成 1、橡胶的分类 按照原料的来源，橡胶可分为天然橡胶 和合成橡胶两大类。 合成橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、 氯丁橡胶、丁腈橡胶、 硅橡胶、 氟橡胶。 按用途合成橡胶分成两类： 通用橡胶 性能和天然橡胶接近、可以 代替天然橡胶 特种橡胶 具有特殊性能
环氧塑料导弹涂料
环氧塑料地面
二、合成纤维
合成纤维 以石油、天然气、煤和 石灰石等为原料，经过提炼和化学 反应合成高分子化合物，再经过熔 融或溶解后纺丝制得的纤维。
●强度高、密度小、弹性好； ●耐磨、耐酸碱性好 ●不霉烂、不怕虫蛀等特点。
用作衣料等生活用品 用于汽车、飞机轮胎帘子线 渔网、索桥、船缆、降落伞及绝缘布
聚碳酸酯的应用： 制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。 电绝缘性能高，制造垫圈、垫片、套管、 电容器等绝缘件，仪器仪表的外壳、护罩。 透明性好，制造光盘。 在航空及宇航工业中， 是制造信号灯、挡风玻璃， 座舱罩、帽盔等的重要材 料。
光盘
氟塑料
氟塑料比其它塑料的优越性是： ●耐高、低温; ●耐腐蚀, 耐老化和电绝缘性能很好; ●吸水性和摩擦系数低。 聚四氟乙烯（ F-4 ）俗称塑料王 , 具有非 常优良的耐高、低温性能。 缺点是强度低, 冷流性强。
ABS塑料应用： 制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、 储槽内衬、电机外壳、仪表盘、蓄电池槽、水 箱外壳等。 在汽车零件上的应用发展很快，如作挡泥 板、扶手、热空气调节导管、小轿车车身。 制作纺织器材、电讯器件。
摩托车挡泥板
聚酰胺(PA)
又称尼龙或锦纶 , 二元胺与二元酸缩合而 成，或由氨基酸脱水成内酰胺再聚合而得，有 尼龙610、66、6等多个品种。 ●良好的韧性，强度较高； ●具有优异的耐磨性和自润滑性能； ●耐蚀性好，如耐水、油、一般溶剂、许 多化学药剂，抗霉、抗菌，无毒； ●成形性能好。
有机玻璃顶棚
酚醛塑料(PF)
由酚类和醛类缩聚合成酚醛树脂,再加入添 加剂而制得。一般为热固性塑料。 ●具有一定的机械强度和硬度, 耐磨性好； ●绝缘性良好, 耐热性较高，耐蚀性优良。
●缺点是性脆，不耐碱。
酚醛塑料的应用：