高分子材料基础
(完整版)高分子材料基础——习题
第一章一．选择题1.1907年，世界上第一个合成树脂（）也即电木，投入工业化生产。
A.脲醛树脂B.有机硅树脂C.醇醛树脂D.酚醛树脂2.世界经济的四大支柱产业是信息工业、能源工程、生物工程和（）。
A.木材工业B.材料工业C.金属工业D.家具工业3.以下哪一种材料（）属于合成高分子材料。
A.聚氯乙烯B.头发C.硅酸钠D.蛋白质4.（）双键既可均裂，也可异裂，因此可进行自由基聚合或阴阳离子聚合。
A.烯类单体的C—CB.醛、酮中羰基C.共轭D.不存在5.分子中含有（）基团，如烷基、烷氧基、苯基、乙烯基等，碳—碳双键上电子云增加，有利于阳离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性6.分子中含有（A）基团，如腈基、羰基（醛、酮、酸、酯）等有利于阴离子聚合进行。
A.吸电子B.推电子C.极性D.非极性7.连锁聚合反应每一步的速度和活化能（A）。
A.相差很大B.相差不大C.没有规律D.完全相同8.多数（）反应是典型的逐步聚合反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.缩聚D.加成9.（）可分离出中间产物，并使此中间产物再进一步反应。
A.自由基聚合B.阳离子聚合C.连锁聚合D.逐步聚合10.羧基在中和反应中的活性中心是（）。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO11.羧基在酯化反应中的活性中心是（）。
A.—COOHB.HC.—OHD.—COO二．填空题1.高分子化合物简称（），又称（）或（），是指分子很长很大，相对分子质量很高的化合物。
2.当一个化合物的（）足够大，以致多一个链节或少一个链节不会影响其基本性能时，称为（）。
3.聚合物的形成是指（）通过一定的化学反应，以一定的（）方式以共价键彼此连接起来的。
4.1965年我国用人工合成的方法制成（），这是世界上出现的第一个（），对于揭开生命的奥秘有着重大的意义。
5.按性能分类，高分子材料主要包括（）、（）和（）三大类。
6.按主链元素组成分类，高分子材料主要包括（）、（）和（）。
高分子材料基础
OH
CH2 O
CH2
H2C
H2C
HO
HO
CH2
HO
CH2
HO CH2
OH
CH2 O
CH2
CH 2 OH
OH CH2
CH2 O CH2
HO CH2
HO
高分子的聚集态结构
高分子的聚集态结构，是指高聚物材料整体的 内部结构，即高分子链与链之间的排列和堆砌结构。 分为：非晶态结构和晶态结构。
非晶态结构聚合物和力学状态 高聚物可以是完全的非晶态 非晶态高聚物的分子链处于无规线团状态 这种缠结、混杂的状态存在着一定程度的有序
均聚物(homopolymer)：由一种单体聚合而成的高分 子。
共聚物(copolymer)：由两种或两种以上的单体聚合 而成的高分子。 例如：聚甲基丙烯酸甲酯为均聚物
例如：丁苯橡胶为共聚物 ----( CH2--CH=CH--CH2 -)x--(-CH2--CH-y)--n--
聚合物的命名
1. 由一种单体合成的，以单体名称为基础， 在前面 加“聚”字
加聚反应（Addition Polymerization) 单体通过加成反应而聚合起来的反应称为加聚反应，
反应产物称为加聚物。
其特征是： 加聚反应往往是烯类单体键加成的聚合反应，无
官能团结构特征，多是碳链聚合物 加聚物的元素组成与其单体相同，仅电子结构有所
的确凉校服
莱卡运动服
4.以“橡胶”作为合成橡胶的词尾，如聚硫橡胶、聚 醚橡胶、硅橡胶
5.天然聚合物都有其专门名称，如蛋白质、纤维素、 淀粉、天然橡胶、脂肪等。
英 文 缩 写 ， 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 ( Poly(methyl methacrylate))，缩写为PMMA。
高分子材料基础
高分子材料基础高分子材料是一类以高分子化合物为基础，通过聚合反应得到的材料，具有独特的结构和性质。
高分子材料广泛应用于各个领域，如塑料、橡胶、纤维等，已经成为现代工业的重要组成部分。
高分子材料的基本结构是由重复单元组成的长链状分子。
这些单元可以是相同的，形成均聚物；也可以是不同的，形成共聚物。
不同的单元组合和排列方式会导致不同的材料性质。
例如，线性高分子材料具有较低的熔点和熔融热，而交联高分子材料则具有较高的熔点和熔融热。
高分子材料具有许多优越的性质，这使其在各个领域得到广泛应用。
首先，高分子材料具有较低的密度，因此比金属轻便，适用于制作轻量化产品。
其次，高分子材料具有较高的韧性和强度，能够承受较大的拉伸和压缩力。
此外，高分子材料具有良好的绝缘性能和化学稳定性，适用于电气和化工行业。
在塑料领域，高分子材料是最常见的材料之一。
塑料是通过将高分子单体聚合反应得到的，具有可塑性和可变形性的材料。
不同的高分子单体和聚合方式可以制造出各种不同性质的塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
塑料具有良好的耐磨性、耐冲击性和化学稳定性，因此被广泛应用于包装、建筑、汽车和电子产品等领域。
在橡胶领域，高分子材料可以制造出具有高弹性和耐磨性的材料。
橡胶材料可以用于制作轮胎、密封件、橡胶管等产品。
橡胶具有良好的弹性和阻尼性能，能够吸收冲击和振动。
在纤维领域，高分子材料可以制造出具有高强度和柔软性的纤维。
这些纤维可以用于制造衣物、绳索、过滤器等产品。
高分子材料纤维具有良好的拉伸性能和抗撕裂性能，能够耐受日常使用和机械应力。
总之，高分子材料是一类具有独特结构和性质的材料，广泛应用于各个领域。
它们的优越性能使其成为现代工业的关键材料之一。
随着科技的不断进步，高分子材料的研究和应用也将不断提高和扩展。
高分子材料基础考试试题
高分子材料基础考试试题一、选择题1. 高分子材料是指分子量在_________以上的聚合物。
A. 1000B. 100C. 10000D. 1000002. 下列哪个不属于高分子材料的主要特点？A. 密度低B. 抗弯曲性强C. 导电性好D. 耐腐蚀性能3. 高分子材料的结构单位是_________。
A. 离子B. 臭氧C. 分子D. 元素4. 下列哪个不属于高分子材料的加工方法？A. 注塑成型B. 真空蒸发C. 挤出法D. 成型铸造5. 下列哪个不属于高分子材料的应用领域？A. 电子工业B. 医疗器械C. 建筑材料D. 化妆品二、填空题1. 高分子材料的分子量通常以_____________为单位。
2. PVC是_____________的缩写。
3. 高分子材料的熔融流动性通常比_____________好。
4. 聚合反应是高分子材料制备中的一种_____________反应。
5. 天然高分子材料中，_____________是一种重要的成分。
三、简答题1. 请简述高分子材料的分类及其特点。
2. 高分子材料的加工方法有哪些？简要介绍其中一种方法的工艺过程。
3. 简述聚合反应的过程以及在高分子材料制备中的应用。
4. 什么是共聚物？举例说明。
5. 高分子材料在电子工业中的应用有哪些？请举例说明一种应用。
四、综合题某公司决定投入生产一种新型高分子材料，希望你能给出相应的研究建议。
请你回答以下问题：1. 针对该材料的性能要求，你认为应该选择哪一类高分子材料？2. 该材料的制备方法中，你认为应选择哪一种聚合反应？3. 该材料的加工方法中，你认为应选择哪一种方法？并简要描述其工艺过程。
4. 在该材料的应用领域中，你认为有哪些潜在的问题需要解决？5. 你认为该材料在未来可进一步发展和应用的领域有哪些？为什么？以上就是高分子材料基础考试试题。
请认真作答，保证内容准确无误。
祝你考试顺利！。
高分子材料基础-聚合实施方法
定义：
组分：
优点：
缺点：
液液分散和成粒过程
分散剂、搅拌
在一定搅拌强度和界面张力下，液滴通过一系列分散、合并过程，构成动平衡，最后达到一定的平均细度。
分散剂类型： 1）水溶性有机高分子：吸附在液滴表面，形成保护膜。 主要有聚乙烯醇等合成高分子，及纤维素衍生物、明胶等天然高分子及其衍生物。多采用质量稳定的合成高分子。 2）不溶于水的无机粉末：包围液滴，起机械隔离作用。主要有碳酸镁、滑石粉、高岭土等。
亲水的极性基团
亲油的非极性基团
乳化剂组成
乳化剂浓度很低时，以分子状态溶于水中；
乳化剂的溶解过程：
临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration)(CMC）
浓度达到一定值后，乳化剂分子形成胶束。
在乳化剂水溶液中，单体除了以分子状态真正溶于水中外， 还可以较多的溶解于胶束内----增溶作用
极大部分聚合发生在胶束内。
引发剂溶于水，分解产生自由基，在何种场合引发聚合？
水相：水中溶解的单体可以进行聚合，但水相中单体浓度极低。
单体液滴内：由于引发剂是水溶性的，单体液滴内无引发剂，自由基不能扩散进入单体液滴引发聚合，且单体液滴体积大，比表面积小。
乳液聚合根据乳胶粒的数目、单体液滴是否存在，分为三阶段：
丁苯橡胶 丙烯酸酯类
01
02
03
01
02
聚合过程
第Ⅰ阶段
成核期： 从引发至胶束消失。 特点：体系中含单体液滴、胶束、乳胶粒； 乳胶粒数↑，单体液滴数〓，但体积减小，Rp↑ 。 未成核的胶束全部消失为此阶段结束的标志。
第Ⅱ 阶段
恒速期： 自胶束消失始至单体液滴消失止。
第一章 高分子材料基础知识
第一章高分子材料基础知识第一节.高分子材料的基本概念一、高分子材料的结构1.高分子的含义：高分子材料是以高分子化合物为主要成分（适当加入添加剂）的材料。
高分子化合物：1.天然：松香、石蜡、淀粉2.合成：塑料、合成橡胶、合成纤维高分子化合物都是一种或几种简单低分子化合物集合而成为分子量很大的化合物，又称为高聚物或聚合物。
通常分子量>5000 高分子材料没有严格界限<500 低分子材料如：同为1000的多糖（低），石蜡（高）一般高分子化合物具有较好的弹性、塑性及强度二、高分子化合物的组成：高分子化合物虽然分子量很大，但化学组成比较简单。
都是由一种或几种简单的低分子化合物聚合而成。
即是由简单的结构单元以重方式相连接。
例：聚乙烯由乙烯聚合而成{ }概念：单体——组成高分子化合物的低分子化合物链节——大分子链由许许多多结构相同的基本单元重复连接构成，组成大分子链的这种结构单元称为链节。
聚合度——链节的重复次数。
n↑导致机械强度↑熔融粘度↑流动性差，不利于成型加工。
n要严格控制。
三、高分子的合成：加聚反应、缩聚反应①加聚反应：指一种或几种单体，打开双键以共价键相互结合成大分子的一种反应例如：乙烯→聚乙烯（均聚）②分类：均聚：同种单体聚合共聚：两种或两种以上单体聚合（非金属合金丁二烯+苯乙烯→丁苯橡胶二元共聚三元共聚ABS：丙烯脂：耐腐蚀表面致密丁二烯：呈橡胶韧性苯乙烯：热塑加工）特点：反应进行很快链节的化学结构和单体的相同反应中没有小分子副产物生成②缩聚反应：指一种或几种单体相互混合儿连接成聚合物，同时析出（缩去）某种低分子物质的反应。
例：尼龙（聚酰胺）氨基酸，缩去一个水分子聚合而成。
特点：由若干步聚合反应构成，逐步进行。
链节化学结构与单体不完全相同，反应中有小分子副产物生成。
总结：目前80%的高分子材料由加聚反应得到。
四、聚合物的分类与命名①按聚合物分子的结构分类a．碳链聚合物：这一类聚合物分子主链是由碳原子一种元素所组成{ }侧基有多种，主要是聚烯烃、聚二烯烃（橡胶）b. 条链聚合物，器结构特点是除碳原子外，还有氧、氮、硫原子。
(完整版)高分子材料基础知识
名词解释：1. 通用型热塑性塑料：是指综合性能好，力学性能一般，产量大，适用范围广泛，价格低廉的一类树脂。
2. 通用型热固性塑料：为树脂在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型结构转变成为体型结构，再加热后也不会软化流动的一类聚合物。
3. 聚乙烯相对分子量的大小常用熔体流动速率（MFR ）来表示。
4. 共混改性是指两种或两种以上聚合物材料以及助剂在一定温度下进行掺混，最终形成一种宏观上均与且力学，热学，光学以及其它性能得到改善的新材料的过程。
5. 茂金属聚苯乙烯：为在茂金属催化剂作用下合成的间同结构聚苯乙烯树脂，它的苯环交替排列在大分子链的两侧。
6. 通常把使用量大、长期使用温度在100～150℃、可作为结构材料7. 使用的塑料材料称为通甩工程塑料，而将使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料特种工程塑料。
8. 聚酰胺（PA）:俗称尼龙，是指分子主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得，也可由w-氨基酸或内酰胺自聚而得。
聚酰胺的命名是二元胺和二元酸的碳原子数来决定的。
9. 单体浇注聚酰胺（MC 聚酰胺），是以氢氧化钠为主催化剂、将聚酰胺6 单体直接浇注到模具内进行聚合并制成制品。
制备的主要特点有：①只要简单的模具就能铸造各种大型机械零件。
②工艺设备及模具都很简单，容易掌握。
③MC 聚酰胺的各项物理机械性能，比一般聚酰胺优越。
④可以浇注成各种型材，并经切削加工成所需要的零件，因此适合多品种，小批量产品的试制。
10. RIM 聚酰胺：是将具有高反应活性的原料在高压下瞬间反应，再注入密封的模具中成型的一种液体注射成型的方法。
11. 共聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，与二氧五环作用，在以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂的情况下共聚，再经后处理出去大分子链两端不稳定部分而成的。
12. 均聚甲醛：是以三聚甲醛为原料，以三氟化硼-乙醚络合物为催化剂，在石油醚中聚合，再经端基封闭而得到的。
医用高分子材料基础知识
医用高分子材料基础知识一、医用高分子材料的分类合成高分子材料：合成高分子材料是指通过化学反应合成的材料，常见的有聚合物类和聚合物复合材料。
聚合物类包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯等，聚合物复合材料则是指在聚合物基础上加入其他物质，如纤维素纤维增强聚合物复合材料。
天然高分子材料：天然高分子材料是指存在于自然界中的高分子材料，常见的有蛋白质、多糖、天然橡胶等。
例如胶原蛋白是人体内最主要的组织结构蛋白，常用于制备生物材料。
二、医用高分子材料的特性1.生物相容性：医用高分子材料必须具有良好的生物相容性，不会引起机体的排斥反应和免疫反应。
2.可加工性：医用高分子材料具有良好的加工性能，可以通过注塑、挤出、吹塑、热压等工艺制备成各种形状和尺寸的产品。
3.生物降解性：一些医用高分子材料具有生物降解性，可以在体内被生物酶或细胞降解，从而减少二次手术。
4.力学性能：医用高分子材料需要满足不同应用领域的力学性能要求，如抗拉强度、伸长率、弹性模量等。
5.导电性：一些医用高分子材料需要具备导电性能，可以用于制作生物传感器和电刺激设备等。
三、医用高分子材料的应用领域1.医疗器械：医用高分子材料广泛应用于医疗器械的制造，如导管、输液管、手术器械等。
2.医用敷料：医用高分子材料可以制备成不同形状和尺寸的敷料，对于伤口的修复和保护具有重要作用。
3.组织工程与再生医学：医用高分子材料可以用于组织工程的材料支架和载体，也可以与干细胞结合用于组织再生医学。
4.药物缓释系统：医用高分子材料可以用于制备药物缓释系统，控制药物的释放速率和时间，提高药物的疗效和稳定性。
5.人工器官：医用高分子材料可以用于制作人工心脏瓣膜、血液透析器、人工血管等人工器官。
总之，医用高分子材料在医学领域中具有广泛的应用前景，具备良好的生物相容性、可加工性、生物降解性、力学性能和导电性能等特性。
随着技术的不断发展，医用高分子材料将为医学诊疗和治疗带来更多创新和进步。
高分子材料基础大纲
第1章材料科学概述1 简要说明材料与物质的区别。
2 举例说明材料的主要类别。
3 举例说明功能材料与结构材料。
4 举例说明材料的特征性能与功能物性。
5 简要说明相变及其类型。
6 举例简要说明材料的性能—结构—加工工艺之间的相互关系。
7 简要说明金属材料的塑性形变与位错及滑移运动间的关系。
8 写出锗、碳和氧原子的电子结构。
9 假设晶体的格点是等体积硬球,试证明体心结构和面心立方结构的堆砌因子分别为0.68及0.74。
10 证明滑移形变时的分剪切应力τ1遵从Schmid定律：τ1=σcosφcosλ,且在λ=45o的方向上τ1最大,式中为滑移方向与作用力之间的夹角, 为滑移面法线和作用力之间的夹角。
第2章高分子材料的制备反应1 写出聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯和尼龙-6,6的分子式。
2 写出以下单体的聚合方式,并写出单体和聚合物的名称(1) CH2=CHCl(2) CH2=C(CH3)2(3) HO(CH2)5COOH(4) NH2(CH2)6NH2 + HOOC(CH2)4COOH3 下列烯类单体适于何种聚合：自由基聚合、阳离子聚合或阴离子聚合？并说明理由。
(1) CH2=CHCl(2) CH2=CCl2(3) CH2=CHCN(4) CH2=C(CN)2(5) CH2=CHCH3(6) CH2=C(CH3)2(7) CH2=CHC6H5(8) CF2=CF2(9) CH2=C(CH3)—CH=CH24 以偶氮二异丁腈为引发剂,写出氯乙烯聚合历程中各基元反应式。
5 对于双基终止的自由基聚合,设每一大分子含有1.30个引发剂残基,假定无链转移反应,试计算歧化终止和偶合终止的相对量。
6 用过氧化二苯甲酰为引发剂,苯乙烯聚合时各基元反应活化能分别为Ed=125.6 kJ•mol-1、Ep=32.6 kJ•mol-1、Et=10 kJ•mol-1,试比较反应温度从50oC增至60oC以及从80oC增至90oC,总反应速率常数和聚合度变化的情况；光引发时的情况又如何？7 何谓链转移反应？有几种形式？对聚合速率和产物分子量有何影响？什么是链转移常数？8 聚氯乙烯的分子量为什么与引发剂浓度基本上无关,而仅取决于温度？氯乙烯单体链转移常数CM与温度的关系如下：CM=12.5exp(30.5/RT),试求40oC、50oC、55oC及60oC下,聚氯乙烯的平均聚合度。
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。
高分子材料基础第一二章
2.挤出过程
（P222-232）
注塑成型过程及注塑模具计算机辅助设计中的流变学问题 高分子熔体流动不稳定性及滑壁现象
1．注塑成型过程的流变分析（P255-262）
1.挤出成型过程中的熔体破裂行为
（P286-292）
4
高分子材料基础 第一、二章
第一章
1.1 1.2
材料科学概论
材料与材料科学 材料结构简述
例： 聚甲醛 ━ O ━ CH2 ━
尼龙6
━ NH ━(CH2)5 ━ CO ━
元素有机聚合物：是指大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝、
氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机团如甲基、乙基、芳基等组 成。 CH3 │ 例：硅橡胶 ━ O ━ Si ━ │ CH3 22 高分子材料基础 第一、二章
缩写
聚合物
聚丙烯
缩写
ABS
PVC
PP
聚酰胺
PA
聚乙烯
PE
聚苯乙烯
PS
21
高分子材料基础 第一、二章
2.1.3
分类
2.1.3.1 按大分子链结构分类
碳链聚合物：是指大分子链完全由碳原子组成。
例：聚乙烯 ━CH2━CH2━ 聚丙烯 ━CH2━CH━ │ CH3
杂链聚合物：是指大分子链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂质。
金属材料 黑色金属——主要以铁—碳为基的合金，包括碳钢、合金钢、不锈钢、 铸铁。钢的性能主要由渗碳体的数量、尺寸、形状
及分布决定的。
有色金属——除铁之外的纯金属或以其为基的合金。
如铝合 金、铜合金、镁合金、钛合金等
无机材料——是由无机化合物构成的材料，其中包括如锗、硅、碳之类的单质所构成的料。 有机材料（高分子材料）——是由脂肪族和芳香族的C—C 共价键为基本结构的高分子构成的，也
高分子科学基础-高分子材料力学性能
么么么么方面
• Sds绝对是假的
2.橡胶弹性的热力学分析
长度lo的试样，等温时受外力 f 拉伸，伸长 dl dU = dQ－dW
拉伸中体积变化所做的功 PdV
dW
PdV－fdl
拉伸中形状变化所做的功－fdl
又 dQ=TdS, ∴ dU = TdS + fdl －PdV
橡胶在拉伸中体积不变, dV=0; ∴ dU = TdS + fdl
弱
脆 断裂强度高低;
韧
断裂伸长大小
类型 形变产生 屈服现象 σ ε
实例
软而弱
易
有
低中
凝胶，低分子量树脂
软而韧
易
有
中大
橡胶，软PVC，LDPE
硬而脆
难
无
中小
PS，PMMA
硬而强
难
有
高中
硬PVC
10
硬而韧
难
有
高大
尼龙，PC
3.影响聚合物实际强度的因素
①高分子的化学结构
——增加极性或产生氢键，强度↑
PE < PVC < 尼龙66
力变化一个相位角δ
ε(t)=ε0 sinωt
σ(t)=σ0 sin(ωt+δ)
σ(t)=σ0 sinωtcosδ+σ0 cosωtsinδ
与应变同相位，幅值为σ0cosδ，是弹性形变的动力
与应变相差90o，幅值为σ0sinδ，消耗于克服摩擦阻力
E’=(σ0 /ε0 ) cosδ E”=(σ0 /ε0 ) sinδ
§2 高分子的力学性能
研究目的：
•求得高分子各种力学性能的宏观描述和测试合理化，以作为高分
功能材料概论4-3(高分子基础)
3.2 高分子相关概念
3.2.1 高分子定义
高 分 子 Polymer , High Polymer, Macromolecule
也叫聚合物、高聚物或大分子等。主链由共价键结合， 具有高的分子量（大于104），其结构必须是由多个重 复单元所组成，并且这些重复单元实际上或概念上是由 相应的小分子（单体）衍生而来。概括的说，高分子是 由许多相同的重复单元通过化学键连接而成的大分子。
农用塑料：①薄膜 ②灌溉用管。 建筑工业：①给排水管PVC、HDPE ②塑料门窗 ③涂料油漆 ④ 复合地板、家具人造木材、地板 ⑤PVC天花板。 包装工业：①塑料薄膜：PE、PP、PS、PET、PA等 ②中空容器： PET、、PE、PP等 ③泡沫塑料：PE、PU等。 汽车工业：塑料件、仪表盘、保险机、油箱内饰件、坐垫等。 军工工业：飞机和火箭固体燃料（低聚物）、复合纤维等。
柱晶 当聚合物熔体在应力作用下冷却结晶时，还常常形成一种柱状 晶。由于应力作用，聚合物沿应力方向成行地形成晶核．后以这 些行成核为中心向四周生长成折叠链片晶。在熔融纺丝的纤维中、 注射成型制品的表皮以及挤出拉伸薄膜中等存在柱晶。 串晶 高分子溶液温度较低时边搅拌边结晶，可以形成一种类似于串 珠式结构的特殊结晶形态--串晶，串晶同时具有伸直链和折叠链 两种结构单元组成的多晶体。 伸直链结构--中心线， 折叠链的片晶--间隔地生长 在中心线周围，构成珠。
3.3 高分子结构
高分子两级结构
链结构（一级结构）：是指单个分子的结构和形态，分为近程 结构和远程结构。
近程结构：属于化学结构，又称一次结构，包括构造与构型。 构造是指链中原子的种类和排列，取代基和端基的种类，单体单元 的排列顺序，支链的类型和长度等；构型是指某一原子的取代基在 空间的排列。 远程结构：又称二次结构，包括分子的大小与形态，链的柔顺性及 分子在各种环境中所采取的构象。构象指分子链中由单键内旋转所 形成的原子（或基团）在空间的几何排列图像。
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15.3 常用的高分子材料
人工合成的高分子材料按工艺性质分为塑料、橡胶、胶黏剂 和纤维素。
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15.3 常用的高分子材料
1 /2 ; (2)比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料; (3)有良好的韧性。即高分子材料在断裂前能吸收较大的能量; (4)减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的摩
擦条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的; (5)电绝缘性好。可与陶瓷、橡胶媲美; (6)耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较
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。
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15.2 高分子材料的性能特点
高分子材料有如下优点: (1)质轻。密度平均为1. 45 g/cm3，约为钢的1/5，铝的
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15.1 基本概念
M=nm
式中M为个大分子链的相对分子质量;
n为大分子的聚合度;
m为一个链节的相对分子质量。
由单体聚合为高聚物的方法有加成聚合反应和缩聚聚合反应两种。
1.加成聚合反应
加成聚合反应简称加聚反应，它是一种或多种单体经反复多次地 相互加成而生成聚合物的反应。由一种单体经加聚而成的高聚物
无机高分子材料是在它们的分子组成中没有碳元素，如硅 酸盐材料、玻璃、水泥以及陶瓷等。有机高分子材料，主要 是由含碳、氢、氧、氮、硅等非金属原子的低分子化合物在 一定条件下聚合而成。
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15.1 基本概念
如聚乙烯塑料就是由乙烯聚合制成的，丁苯橡胶是由丁二烯 和苯乙烯聚合而成的。 化学上把一些低分子化合物聚合起来形成高分子化合物的过 程称为聚合反应。在反应中，能够聚合成大分子链的低分子 化合物称为单体。聚乙烯的单体是乙烯，丁苯橡胶的单体是 丁二烯和苯乙烯。所以单体是人工合成高分子材料的原料。 大分子链中的重复结构单元称为链节，如聚乙烯的大分子链 中的重复结构单元，即为聚乙烯分子链的链节。 一个大分子链的链节重复次数称为聚合度。显然，聚合度越 大，大分子链中重复排列的链节数就越多，分子链越大，高 分子材料的相对分子质量就越大。因此，高分子材料的相对 分子质量大小与聚合度有直接关系，即
好的耐腐蚀性;
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15.2 高分子材料的性能特点
(7)导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0. 02~0. 046 W/ ( m·K)，约为金属的1/1 500，是理想的绝热材 料。
高分子材料有四方面的性能缺点: (1)易老化。高分子材料能在光、空气、热及环境介质的作用
下，分子结构产生逆变，机械性能变差，寿命缩短; (2)易燃及毒性。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒
氧树脂、聚酯 ,有机硅树脂等重要的高分子化合物都是由缩聚 反应合成的。上一页 Nhomakorabea返回
15.2 高分子材料的性能特点
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、易改 性和易加工特点，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。
气体; (3)耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显
降低的抵抗能力。热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。
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15.2 高分子材料的性能特点
(4)刚度小。如塑料弹性模量，只有钢材的1/10 ~ 1/20， 且在荷载长期作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强 材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。
缩聚反应有以下特点: (1)缩聚反应由若干步聚合反应构成，因此它是逐步进行的，
可以停留在某个阶段上得到的中间产物; (2)缩聚产物的链节化学结构与单体的化学结构不完全相同;
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15.1 基本概念
(3)在缩聚过程中总有小分子副产品析出。 缩聚反应有很大的实用价值，如涤纶、尼龙、酚醛树脂、环
氯乙烯和合成橡胶等，都是加聚反应的产品。所以，加聚反 应是当前高分子合成工业的基础，大约有80%的高分子化合 物是利用加聚反应生成的。 2.缩合聚合反应
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15.1 基本概念
缩合聚合反应简称缩聚反应，它是具有两个或两个以上活泼 官能团的单体，互相缩合聚合成高聚物，同时有低分子副产 物析出的反应。由同一种单体进行的缩聚反应叫均缩聚，其 产物叫均缩聚物。如由氨基乙酸进行均缩聚生成聚酞胺6(尼 龙6)。由两种或多种单体进行的缩聚反应叫共缩聚，其产物 叫共缩聚物。如由己二胺和己二酸进行共缩聚生成尼龙66， 并有水析出。
项目十五 高分子材料基础
15.1 基本概念 15.2 高分子材料的性能特点 15.3 常用的高分子材料
15.1 基本概念
高分子化合物是相对分子质量特别大的化合物的总称，所以 又称为高聚物或聚合物。一般相对于分子质量小于500的称 为低分子材料;相对于分子质量大于500的称为高分子材料。 高分子材料分为无机高分子材料和有机高分子材料两类;若按 来源，又有天然高分子材料和人工合成高分子材料之分。天 然有机高分子材料如松香、淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡 胶等。人工合成制得的有机高分子材料在工程上应用较广， 主要有塑料、合成橡胶、合成纤维等。
叫均聚物，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等;而由两种或多种单 体同时加聚生成的高聚物叫共聚物，如丁苯橡胶、ABS塑料等。
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15.1 基本概念
加聚反应有以下特点: (1)反应一旦开始，就进行得较快，直到形成最后产物为止，
中间不能停留在某一阶段上，也得不到中间产物; (2)产物中链节的化学结构与单体的化学结构相同; (3)反应中没有小分子副产物生成。 目前产量较大的高分子化合物品种，如聚乙烯、聚丙烯、聚