高分子材料科学论述模版(PPT62张)
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高分子材料科学论述PPT(62张)
分子间力很大，没有沸点，加热到 2000C~3000C以上，材料破坏（降解或 交联）。
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
The Nobel Prize in Chemistry 1953
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
The Nobel Prize in Chemistry 1953
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
《高分子材料》-实用PPT人教版ppt
天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品 的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？
天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧 化，所以易老化。KMnO4 溶液、浓HNO3、液溴、 汽油、苯、四氯化碳等。
◆顺丁橡胶
◆顺丁橡胶
催化剂
nCH2=CH-CH=CH2 1 234
◆顺丁橡胶
催化剂
nCH2=CH-CH=CH2
CH2 1 C=C
CH2 4
1 234
H 23 H n
◆顺丁橡胶
催化剂
nCH2=CH-CH=CH2
CH2 1 C=C
CH2 4
1 234
H 23 H n
两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）
◆丁苯橡胶SBR
丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体，合成 丁苯橡胶
◆丁苯橡胶SBR
丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体，合成 丁苯橡胶
《高分子材料》-实用PPT人教版【精 品课件 】
为什么两种塑料的特性不同呢?
《高分子材料》-实用PPT人教版【精 品课件 】
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《高分子材料》-实用PPT人教版【精 品课件 】
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◆酚醛塑料
◆酚醛塑料
单体： 苯酚、甲醛
◆聚四氟乙烯塑料
◆聚四氟乙烯塑料
单体： CF2＝CF2
◆ ABS塑料
◆ ABS塑料 单体：丁二烯、丙烯腈、苯乙烯
二、合成纤维
世界上出现的第一种合 成纤维是 20 世纪 30 年代美 国杜邦公司科研小组研制出 的尼龙 66（Nylon，聚酰胺 66），它是由己二酸和己二 胺缩聚而成的。
高分子材料ppt
高分子材料ppt高分子材料是由高分子化合物构成的材料，具有许多独特的性质和应用领域。
以下是针对高分子材料的PPT内容，总计700字。
第一页：标题：高分子材料介绍内容：- 高分子材料是由聚合物构成的材料- 高分子材料具有多种性质，如：大分子量、高强度、可塑性等- 高分子材料在各个领域都有广泛的应用第二页：标题：高分子材料分类内容：- 高分子材料可以根据不同的聚合物分类，如：塑料、橡胶、纤维等- 塑料：聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等- 橡胶：天然橡胶、合成橡胶等- 纤维：涤纶、尼龙、腈纶等第三页：标题：高分子材料特性内容：- 高分子材料具有很高的分子量，能够形成长链结构- 高分子材料具有较高的强度和韧性，适用于各种工程应用- 高分子材料具有较好的耐腐蚀性，能够在恶劣环境下使用- 高分子材料具有较高的可塑性，可通过热处理或机械加工改变形状第四页：标题：高分子材料应用领域内容：- 塑料：广泛用于包装材料、建筑材料、日用品等领域- 橡胶：用于轮胎、密封件、橡胶鞋等领域- 纤维：用于纺织品、绳索、合成革等领域- 高分子材料还可以应用于电子、医疗、汽车、航空航天等行业第五页：标题：高分子材料的发展趋势内容：- 绿色环保：研发可降解和可重复使用的高分子材料- 功能化改性：通过添加功能化组分，使高分子材料具备特殊性质- 智能化：研发具有自修复、自感知等智能功能的高分子材料- 多组分复合：利用多种高分子材料复合，获得更好的性能和应用效果总结：高分子材料是一类由聚合物构成的材料，具有多种特性和应用领域。
随着科技的不断进步，高分子材料也在不断发展和创新，为各个行业提供更好的解决方案。
《高分子材料》优秀ppt推荐人教版
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功能高分子材料
第 12 页
三、新型高分子材料
概念：既有传统高分子的机械性能，又有一些特殊性能的高分子材料。
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人工关节
人造心脏
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(1)合成方法 ①对 淀粉、纤维素 等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子 链上再接上含 强亲水性原子团 的支链，以提高它们的吸水能力。
②以带有 强亲水性原子团 的化合物为单体，均聚或共聚得到亲水 性高聚物。
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功能高分子材料
第 15 页
材料名称
功能高分子材料
符合材料
概念
既具有传统高分子材料的 机械性能，又具有某些特 殊功能的高分子材料
两种或两种以上材料组合成 的新型材料，氛围基体和增 强体
性能
不同的功能高分子材料， 具有不同的性能
一般具有强度高、质量轻、 耐高温、耐腐蚀等优异性能
功能高分子材料
第5 页
2．分类 (1)新型 骨架结构 的高分子材料。 (2)特殊功能材料，即在合成高分子的 主链或支链 上引入某种 功能原子团 ，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、
医学等方面的特殊功能。
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功能高分子材料
第6 页
第五章高分子材料ppt课件
当外力不是静力，而是交变力（即应力大小呈周期性变化）时，应力和应变的关系就会呈现出滞后现象。所谓滞后现象，是指应变随时间的变化一直跟不上应力随时间的变化的现象。当应力与应变有相位差时，每一次循环变化过程中要消耗功，称为力学损耗或内耗。链段运动跟得上外力变化，则内耗很小，反之完全跟不上也小；当链段运动稍微滞后于外力的变化，内耗最大。
能结晶；160C
能结晶；160C
不结晶；75C
双烯类高分子主链上存在双键。由于取代基不能绕双键旋转，因而内双键上的基团在双键两侧排列的方式不同而有顺式构型和反式构型之分，称为几何异构体。以聚1,4-丁二烯为例，有顺1,4和反1,4两种几何异构体。反式结构重复周期为0.51nm（图b），比较规整，易于结晶，在室温下是弹性很差的塑料；反之顺式结构重复周期为0.91nm（图a），不易于结晶，是室温下弹性很好的橡胶。类似地聚1,4-异戊二烯也只有顺式才能成为橡胶(即天然橡胶)。对于聚丁二烯，还可能有1,2加成，双键成为侧基。因而与单烯类高分子一样，有全同（图d）和间同（图c）两种有规旋光异构体。
1.缨状微晶胞模型
2.折叠链结晶模型 基于的实验事实：电子衍射研究结果表明高分子单晶都具有一般共同的形态，即厚度约10纳米，长、宽约几微米尺寸的薄片晶，而且高分子链方向垂直于片晶平面。
3.聚合物结晶度： 结晶度即结晶部分的含量；利用比容、量热法、X射线衍射、红外光谱法。 影响结晶度的因素： 1.聚合物结构：规整结构的聚合物可以达到很高结晶度，分支、结构不规整的聚合物结晶度较； 2.结晶条件：缓慢降温比急冷更容易高的结晶度。
高分子柔顺性与单链内旋转难易程度有关。原子间的联结作用阻碍了单键的内旋转，使大分子链的运动以相连接的链段运动来实现。链段越短柔顺性越大。 高分子链的柔顺性是高聚物许多性质不同于低分子物质的重要原因，尤其对高聚物的弹性和塑性有重要影响。
高分子材料学ppt课件
1
前言
高分子材料制品的性能 高分子材料成型加工性能
高分子材料本身性能
聚合物的结构与性能
会在加工过程中改变
2
影响高分子材料性能的主要因素
项目
高 分 子 化 合 物
材料制品
复合体系
主要因素
相对分子质量及其分布（相对分子质量及其分布） 立体规整性 共聚物组成（组成比、序列分布等） 结晶性（结晶构造、结晶度、结晶大小等） 结构缺陷 端基（结构、浓度） 反应性 降解性与老化性 交联（交联密度、交联点之间的相对分子质量）
4
聚合物的种类
合成树脂
分类依据
类
别
聚烯烃类（PE、PP、PS、EVA）
聚酰胺类（PA）
化学结构 乙烯基类（PVC、CPVC、PVDC）
丙烯酸酯类（PMMA）
聚苯醚酯类（PET、PBT、PC、PPO）
热效应
热塑性、热固性
结晶能力 结晶性、无定形
用途性能
通用型（PE、PP、PS、PVC、PF、UF） 工程型（＞50MPa、＞6KJ/m2 耐高温型（氟、硅橡胶）
4～13 13～29
构成主链的共价键键能大小，决定 主链断裂的难易、成型时的稳定性 和使用时的耐候性等，也与氧化、 臭氧化、水解等降解性有关。
主链断裂的可能性较小而有氧化、 臭氧化、水解等反应并存引起的降 解断裂较容易。
范德华力和氢键是高分子化合物间 的作用力，虽然并不大，但对高分 子化合物及其制品的影响是很大的， 如拉伸强度、弹性模量等机械性能 和Tg、Tm等的热性能。
广角X射线衍射法/%
64 87 93 70 82
核磁共振法/%
65 84 93 74 80
微晶大小/nm
19 36 39 26 33
前言
高分子材料制品的性能 高分子材料成型加工性能
高分子材料本身性能
聚合物的结构与性能
会在加工过程中改变
2
影响高分子材料性能的主要因素
项目
高 分 子 化 合 物
材料制品
复合体系
主要因素
相对分子质量及其分布（相对分子质量及其分布） 立体规整性 共聚物组成（组成比、序列分布等） 结晶性（结晶构造、结晶度、结晶大小等） 结构缺陷 端基（结构、浓度） 反应性 降解性与老化性 交联（交联密度、交联点之间的相对分子质量）
4
聚合物的种类
合成树脂
分类依据
类
别
聚烯烃类（PE、PP、PS、EVA）
聚酰胺类（PA）
化学结构 乙烯基类（PVC、CPVC、PVDC）
丙烯酸酯类（PMMA）
聚苯醚酯类（PET、PBT、PC、PPO）
热效应
热塑性、热固性
结晶能力 结晶性、无定形
用途性能
通用型（PE、PP、PS、PVC、PF、UF） 工程型（＞50MPa、＞6KJ/m2 耐高温型（氟、硅橡胶）
4～13 13～29
构成主链的共价键键能大小，决定 主链断裂的难易、成型时的稳定性 和使用时的耐候性等，也与氧化、 臭氧化、水解等降解性有关。
主链断裂的可能性较小而有氧化、 臭氧化、水解等反应并存引起的降 解断裂较容易。
范德华力和氢键是高分子化合物间 的作用力，虽然并不大，但对高分 子化合物及其制品的影响是很大的， 如拉伸强度、弹性模量等机械性能 和Tg、Tm等的热性能。
广角X射线衍射法/%
64 87 93 70 82
核磁共振法/%
65 84 93 74 80
微晶大小/nm
19 36 39 26 33
高分子概论高分子材料科学概述知识讲解48页PPT
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
高分子概论高分子材料科学概述知识 讲解
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 பைடு நூலகம் 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
高分子概论高分子材料科学概述知识 讲解
1、 舟 遥 遥 以 轻飏， 风飘飘 而吹衣 。 2、 秋 菊 有 佳 色，裛 露掇其 英。 3、 日 月 掷 人 去，有 志不获 骋。 4、 未 言 心 相 醉，不 再接杯 酒。 5、 黄 பைடு நூலகம் 垂 髫 ，并怡 然自乐 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
17-高分子材料PPT模板
常用的通用塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、 聚苯乙烯、酚醛树脂等。
具有良好的综合工程性能（包括力学 性能、耐热耐寒性能、耐蚀性和绝缘性能 等），主要用于制造工程结构件和机械零 部件等。
常用的工程塑料有聚甲醛、聚酰胺、 聚碳酸酯和ABS等。
（4）常用工程塑料
常用塑料的主要性能及用途如教材表8-1所示。
2.橡胶
如右图所示，部分晶态结构的分子排列情况介 于晶态和非晶态之间，其性能与结晶度有关，结晶 度的变化范围为50%～95%。
结晶度是指晶态结构在高分子化合物中所占的质 量分数或体积分数。
部分晶态
1.2 常用高分子材料
按其来 源不同
按物理形 态和用途
不同
天然高分子材料 有天然橡胶、纤维素、蚕丝等
合成高分子材料
这类结构高分子化合物的性能和加工都与线型 分子链高分子化合物相似。
支链型
如左图所示，体型分子链的高分子链之间通过许多
支链相互交联，空间形态呈网状。
这类结构的高分子化合物硬度高，有良好的耐热性
和强度，但脆性大，弹性和塑性低，不能重复成型，这
体型
种性质称为热固性。
2.聚集态结构
高分子的聚集态结构是指高分子材料内部高分子链之间的几何 排列或堆砌结构。按分子排列是否有序，高分子的聚集态结构分类 如下图所示。
种类很多，如合成塑料、合成橡胶、 合成纤维等。
塑料
其中以塑料、橡胶、合成纤 橡胶 维的产量最大
纤维 黏合剂 功能高分子材料
1.塑料
塑料是以树脂为主要成分，添加一些能改善使用性能和工艺性 能的添加剂塑制成型的高分子材料。
（1）塑料的组成
树脂的种类、性能和数量决定了塑料的性能。塑料中的添加剂 种类较多，常用的有以下几种。
具有良好的综合工程性能（包括力学 性能、耐热耐寒性能、耐蚀性和绝缘性能 等），主要用于制造工程结构件和机械零 部件等。
常用的工程塑料有聚甲醛、聚酰胺、 聚碳酸酯和ABS等。
（4）常用工程塑料
常用塑料的主要性能及用途如教材表8-1所示。
2.橡胶
如右图所示，部分晶态结构的分子排列情况介 于晶态和非晶态之间，其性能与结晶度有关，结晶 度的变化范围为50%～95%。
结晶度是指晶态结构在高分子化合物中所占的质 量分数或体积分数。
部分晶态
1.2 常用高分子材料
按其来 源不同
按物理形 态和用途
不同
天然高分子材料 有天然橡胶、纤维素、蚕丝等
合成高分子材料
这类结构高分子化合物的性能和加工都与线型 分子链高分子化合物相似。
支链型
如左图所示，体型分子链的高分子链之间通过许多
支链相互交联，空间形态呈网状。
这类结构的高分子化合物硬度高，有良好的耐热性
和强度，但脆性大，弹性和塑性低，不能重复成型，这
体型
种性质称为热固性。
2.聚集态结构
高分子的聚集态结构是指高分子材料内部高分子链之间的几何 排列或堆砌结构。按分子排列是否有序，高分子的聚集态结构分类 如下图所示。
种类很多，如合成塑料、合成橡胶、 合成纤维等。
塑料
其中以塑料、橡胶、合成纤 橡胶 维的产量最大
纤维 黏合剂 功能高分子材料
1.塑料
塑料是以树脂为主要成分，添加一些能改善使用性能和工艺性 能的添加剂塑制成型的高分子材料。
（1）塑料的组成
树脂的种类、性能和数量决定了塑料的性能。塑料中的添加剂 种类较多，常用的有以下几种。
高分子材料简介PPT课件
（1) 天然橡胶
天然橡胶的分子链由异戊二烯链节组成。
CH3 CH2 C CH
CH2
n
聚合度：10000左右；相对分子量：3-3000万； 多分散性指数：2.8-10
具有一系列优良的物理机械性能和加工性能， 是综合性能最好的橡胶。
橡胶工人从橡胶树 上提取橡胶
橡树之泪
(2) 聚丁二烯 (顺丁橡胶) (BR) 以丁二烯为单体聚合而得的一种通用 合成橡胶。
高分子链的末端结构单元。
O
涤纶： HO C
O
O
C OCH 2CH2O C
O C OCH 2CH2 OH
1.2 高分子材料的结构特点
由很多结构单元组成，单元间以共价键连接 主链有内旋转自由度 单元间、链之间范德华力作用明显 可交联，交联对力学性能影响大 聚集态分结晶态和非晶态，结晶不完整 高分子材料常是多种填料、助剂和色料的混合
这种材料在废弃后，即使在潮湿的环境下也是稳
定的，但在有微生物的情况下，它将降解为二氧 化碳和水。
生物自毁塑料在医疗上用途颇广。在骨折手术中， 它可以充当骨骼间的承托物。随着骨骼的愈合， 它也会逐渐自行分解。医治破碎性骨折，医生通 常使用不锈钢制作的螺母、螺钉。夹板和钻孔器， 把碎骨固定起来。这种方法的缺点是要做两次手 术，一次是植入这些不锈钢材料，一次是再把它 们取出来。荷兰科学家发明一种塑料，植入体内 大约两年便自行分解，变成二氧化碳和水。还有 一种线状生物自毁塑料，可以代替传统的医用外 科手术线缝合伤口。这种塑料手术线，可被身体 逐渐吸收，免除拆线之苦恼。此外，用生物自毁 塑料制成的药用胶囊，在体内会慢慢溶解，并且 可控制药物进入血管的速度。
最早工业化的合成橡胶，1937年德国首先实 现工业化生产。 其产量和消耗量在合成橡胶中占第一位，占 50%以上。 特点：耐磨性和气密性好，抗撕裂性和耐老 化性较佳，但强度和弹性差 用途：广泛用于制造汽车轮胎，皮带等；与天然橡胶共混可 作密封材料和电绝缘材料
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人教版】
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人 教版】 优秀课 件（实 用教材 ）
【小结】1．功能高分子材料与复合 材料的概念、性能及应用
材料 名称
功能高分子材料
既具有传统高分子
概
念
材料的机械性能， 又具有某些特殊功
能的高分子材料
不同的功能高分子
性 能 材料，具有不同的
特征性质
应
用
用于制作高分子分 离膜、人体器官等
为（C ）
A.高分子的结构是长链状的 B.高分子间相互作用的分子间力较强 C.高分子化合物链里的原子是以共价键结合 的 D.高分子链之间发生了缠绕
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人 教版】 优秀课 件（实 用教材 ）
《高分子材料》PPT全文课件-PPT【人 教版】 优秀课 件（实 用教材 ）
高 化学功 如反应性高分子、离子交换树脂、高
分 能高分 分子分离膜。鳌合高分子、高分子催
子 子材料 化剂、高分子试剂及人工脏器等。
材 料
生物功能高分子材料 如生物高分子模拟酶
医用高分子材料 高分子药物、人工骨材料
高分子分离膜
材料 探寻功能高分子材料时应考虑的问题：
1）具有什么样的主链？——单体
第三节 功能高分子材料
1、了解功能高分子材料的结构特点和重要性能； 掌握合成功能高分子的原理。
2、学习重点： 功能高分子材料的代表物的结构特点和重要性能
在高分子链上接上带有具有
某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、医
学等方面具有特殊功能的高分子材料。
功 能
物理功 能高分 子材料
如导电高分子、高分子半导体。光导 电高分子、压电及热电高分子、磁性 高分子、光功能高分子、液晶高分子 和信息高分子材料等
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烯、聚苯乙烯等 合成橡胶主要用途为制造轮胎，约占%60 合成纤维主要品种有：涤纶（PET）、尼龙、
聚丙烯腈、聚丙烯等 合成纤维、天然纤维、人造纤维比例为 ׃2 3
1׃
பைடு நூலகம் 工程塑料
性能：坚硬、韧性、耐磨、耐热水及蒸 气，加工时尺寸稳定性好、化学稳定性 好。
主要有：尼龙（聚酰胺）、聚碳酸酯 （PC）、聚苯醚（PPO）、聚甲醛 （POM）、饱和聚酯（PET、PBT）等
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚合物，受热后 不能再回到可塑状态。制品不溶不熔。
优点：质轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易成形 加工等；
缺点：力学性能比金属材料差，表面硬度低， 大多数品种易燃，耐热性差。
图 热塑性a、b和热固性c聚合物的形态特征
在室温下，为什么有些高分子材 料柔软而另外一些刚硬？
硅橡胶
主链中不含C原子，而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As 等元素与O组成，其侧链为有机基团；
兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热 和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶。
4. 无机高分子
S
S
S
\
/
\
/
Si
Si
/
\
/
\
S
S
S
Cl
Cl
│
│
P N─ P N
│
│
Cl
Cl
二硫化硅
分子间力很大，没有沸点，加热到 2000C~3000C以上，材料破坏（降解或 交联）。
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
全世界产量1亿多吨 塑料主要品种有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙
吹塑成型等 介于两者之
间
初始模量 很 低 ，高 弹
性形变 （ 500-100
0%）
材料应力—应变曲线
应力
纤维 硬塑料
软塑料 橡胶
应变
按结构单元的化学组成分类
1. 碳链高分子
H
H
│
│
C─ C
│
│
H
H
聚乙烯
主链以C原子间共价键相联结 加聚反应制得
如 聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚甲基丙稀酸甲 酯，聚丙烯
高比强度的降洛伞绳索
防弹衣
什么是高分子？
高分子的含义
分子量很大（104~107，甚至更大）。 分子似“一条链”，由许多相同的结构单元
组成。 以共价键的形式重复连接而成。
与小分子比较
分子量不确定，只有一定的范围，是分 子量不等的同系物的混合物；
没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；
天然高分子的利用 天然高分子改性
天然橡胶硫化（1839年） 硝化纤维赛璐珞（1868年） 粘胶纤维（1893~1898年）
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
2. 杂链高分子
O C─
O
HH
││
─C ─O ─C ─C ─O
│
││
HH
涤纶
主链除C原子外还有其它原子如O、N 、S等，并以共价 键联接，缩聚反应而得，如聚对苯二甲酸乙二脂（涤 纶）聚酯聚胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酚等
3. 元素有机高分子
CH3
│
Si ─ O
│
CH 3
聚二氯一氮化磷
主链既不含C原子，也不含有机基团，而完全由其它元 素所组成，这类元素的成链能力较弱，故聚合物分子 量不高，并易水解。
高分子材料形成过程
简单流程如下：
石油、天然气、煤炭等 裂解 单体
聚合
加工
高分子聚合物
高分子材料
热塑性与热固性
热塑性塑料：受热后软化，冷却后又变硬，可重复
循环。
热固性塑料：由单体直接形成网状聚合物或通过交
提高温度和延长时间具有相同的效果，这称为时温等效原理，或时-温转化效应。
力学状态
玻璃态
链段运动处于“冻结”状态，模量高形变小。具有 虎克弹性行为，质硬而脆。
高弹态
链段运动已充分发展。在较小应力下，即可迅速发 生很大的形变，除去外力后，形变可迅速恢复。
粘流态
由于链段的剧烈运动，整个大分子链重心发生相对 位移，产生不可逆位移即粘性流动。
表 三大高分子材料的比较
分子量 加工方法 机械性能
纤维
塑料
橡胶
一 般 1~ 7 万 熔融纺丝
一 般 6~ 30 万 一 般 15~ 30 万
挤出、注塑、 硫化交联
高强度 （ > 3 5 0 0 0 N / c m 2）
高模量 ( > 3 5 0 0 0 N / c m 2) 低 伸 长 率（ <5~ 50%）
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
交联聚合物无粘流态存在
玻璃化转变
聚合物的玻璃化转变是指从玻璃态到高弹态之 间的转变。从分子运动的角度看，玻璃化温度 Tg是大分子链段开始运动的温度。
玻璃化转变是一个松弛过程。 在时间尺度不变时，凡是加速链段运动速度的
因素，如大分子链柔性的增大、分子间作用力 减小等结构因素，都使Tg下降。
高分子材料发展简史
聚合物分子运动特点
聚合物分子运动具有多重性。
运动单元：侧基、支链、链节、链段及整个大分子 等。
运动方式：键长、键角的振动或扭曲；侧基、支链 或链节的摇摆、旋转；分子内旋转及整个大分子的 重心位移等。
聚合物分子运动具有明显的松弛特性。
具有时间依赖性的过程称为松弛过程。 分子运动是一个速度过程，要达到一定的运动状态，
The Nobel Prize in Chemistry 1953
“for his discoveries in the field of macromolecular chemistry”
2000年化学奖授予了黑格(A. J. Heeger，美国)、 马克迪尔米德(A. G. MacDiarmid，美国)和白 川英树(H. ShiraKawa，日本) 三人，他们发现 了导电聚合物。
聚丙烯腈、聚丙烯等 合成纤维、天然纤维、人造纤维比例为 ׃2 3
1׃
பைடு நூலகம் 工程塑料
性能：坚硬、韧性、耐磨、耐热水及蒸 气，加工时尺寸稳定性好、化学稳定性 好。
主要有：尼龙（聚酰胺）、聚碳酸酯 （PC）、聚苯醚（PPO）、聚甲醛 （POM）、饱和聚酯（PET、PBT）等
A.J.Heeger(美国) A.G.Macdiarmid H.ShiraKawa
联线型预聚体而形成，一旦形成交联聚合物，受热后 不能再回到可塑状态。制品不溶不熔。
优点：质轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易成形 加工等；
缺点：力学性能比金属材料差，表面硬度低， 大多数品种易燃，耐热性差。
图 热塑性a、b和热固性c聚合物的形态特征
在室温下，为什么有些高分子材 料柔软而另外一些刚硬？
硅橡胶
主链中不含C原子，而由Si、 B 、P 、Al、 Ti 、As 等元素与O组成，其侧链为有机基团；
兼有无机高分子和有机高分子的特性，既有很高耐热 和耐寒性，又具有较高弹性和可塑性，如硅橡胶。
4. 无机高分子
S
S
S
\
/
\
/
Si
Si
/
\
/
\
S
S
S
Cl
Cl
│
│
P N─ P N
│
│
Cl
Cl
二硫化硅
分子间力很大，没有沸点，加热到 2000C~3000C以上，材料破坏（降解或 交联）。
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子
合成高分子
按材料性能和用途分类
塑料
橡胶
（称为三大合成材料）
纤维
涂料
粘合剂
功能高分子
通用高分子材料
塑料、橡胶、纤维，称为三大合成材料
全世界产量1亿多吨 塑料主要品种有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙
吹塑成型等 介于两者之
间
初始模量 很 低 ，高 弹
性形变 （ 500-100
0%）
材料应力—应变曲线
应力
纤维 硬塑料
软塑料 橡胶
应变
按结构单元的化学组成分类
1. 碳链高分子
H
H
│
│
C─ C
│
│
H
H
聚乙烯
主链以C原子间共价键相联结 加聚反应制得
如 聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚甲基丙稀酸甲 酯，聚丙烯
高比强度的降洛伞绳索
防弹衣
什么是高分子？
高分子的含义
分子量很大（104~107，甚至更大）。 分子似“一条链”，由许多相同的结构单元
组成。 以共价键的形式重复连接而成。
与小分子比较
分子量不确定，只有一定的范围，是分 子量不等的同系物的混合物；
没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；
天然高分子的利用 天然高分子改性
天然橡胶硫化（1839年） 硝化纤维赛璐珞（1868年） 粘胶纤维（1893~1898年）
合成高分子
20世纪初，出现了酚醛树脂 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 70年代，特种性能的高分子
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
2. 杂链高分子
O C─
O
HH
││
─C ─O ─C ─C ─O
│
││
HH
涤纶
主链除C原子外还有其它原子如O、N 、S等，并以共价 键联接，缩聚反应而得，如聚对苯二甲酸乙二脂（涤 纶）聚酯聚胺、聚甲醛、聚苯醚、聚酚等
3. 元素有机高分子
CH3
│
Si ─ O
│
CH 3
聚二氯一氮化磷
主链既不含C原子，也不含有机基团，而完全由其它元 素所组成，这类元素的成链能力较弱，故聚合物分子 量不高，并易水解。
高分子材料形成过程
简单流程如下：
石油、天然气、煤炭等 裂解 单体
聚合
加工
高分子聚合物
高分子材料
热塑性与热固性
热塑性塑料：受热后软化，冷却后又变硬，可重复
循环。
热固性塑料：由单体直接形成网状聚合物或通过交
提高温度和延长时间具有相同的效果，这称为时温等效原理，或时-温转化效应。
力学状态
玻璃态
链段运动处于“冻结”状态，模量高形变小。具有 虎克弹性行为，质硬而脆。
高弹态
链段运动已充分发展。在较小应力下，即可迅速发 生很大的形变，除去外力后，形变可迅速恢复。
粘流态
由于链段的剧烈运动，整个大分子链重心发生相对 位移，产生不可逆位移即粘性流动。
表 三大高分子材料的比较
分子量 加工方法 机械性能
纤维
塑料
橡胶
一 般 1~ 7 万 熔融纺丝
一 般 6~ 30 万 一 般 15~ 30 万
挤出、注塑、 硫化交联
高强度 （ > 3 5 0 0 0 N / c m 2）
高模量 ( > 3 5 0 0 0 N / c m 2) 低 伸 长 率（ <5~ 50%）
材料科学与工程导论
——高分子材料科学
2000年，世界合成高分子材料的年总产 量已达到2亿吨。其中塑料1.63亿吨， 合成橡胶0.11亿吨，合成纤维0.28亿吨。
高分子科学既是一门基础学科，又是一 门应用科学，主要由高分子化学、高分 子物理、高分子材料和高分子工艺四个 学科分支组成。
多种多样的高分子材料
交联聚合物无粘流态存在
玻璃化转变
聚合物的玻璃化转变是指从玻璃态到高弹态之 间的转变。从分子运动的角度看，玻璃化温度 Tg是大分子链段开始运动的温度。
玻璃化转变是一个松弛过程。 在时间尺度不变时，凡是加速链段运动速度的
因素，如大分子链柔性的增大、分子间作用力 减小等结构因素，都使Tg下降。
高分子材料发展简史
聚合物分子运动特点
聚合物分子运动具有多重性。
运动单元：侧基、支链、链节、链段及整个大分子 等。
运动方式：键长、键角的振动或扭曲；侧基、支链 或链节的摇摆、旋转；分子内旋转及整个大分子的 重心位移等。
聚合物分子运动具有明显的松弛特性。
具有时间依赖性的过程称为松弛过程。 分子运动是一个速度过程，要达到一定的运动状态，
The Nobel Prize in Chemistry 1953
“for his discoveries in the field of macromolecular chemistry”
2000年化学奖授予了黑格(A. J. Heeger，美国)、 马克迪尔米德(A. G. MacDiarmid，美国)和白 川英树(H. ShiraKawa，日本) 三人，他们发现 了导电聚合物。