材料科学基础_高分子材料
材料科学基础名词解释
金属材料：以金属键结合为主的材料，如钢铁材料。
无机非金属材料：以离子键和共价键结合为主的材料，如陶瓷材料。
高分子材料：以共价键结合为主的材料，如塑料、橡胶。
复合材料：以界面特征结合为主的材料，如玻璃钢。
结构材料：利用它的力学性能，用于制造需承受一定载荷的设备、零部件、建筑结构等。
功能材料：利用它的特殊物理性能（电、热、光、磁等），用于制造各种电子器件、光敏元件、绝缘材料等。
高聚物：是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。
复合材料：是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成。
晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间呈规则的周期性重复排列的物质。
空间点阵：把质点看成空间的几何点，点所形成的空间阵列。
晶格：用假想的空间直线，把这些点连接起来，所构成的三维空间格架。
晶胞：从晶格中取出具有代表性的最小几何单元。
晶格参数：描述晶胞的六个参数a、b、c、晶体中各种方位上的原子面叫晶面，表示晶面的符号叫晶面指数。
{hkl}代表原子排列完全相同，只是空间位向不同的各组晶面，称为晶面族。
晶体中各个方向上的原子列叫晶向，表示晶向的符号叫晶向指数。
<unw>代表原子排列完全相同，只是空间位向不同的各组晶向，称为晶向族所有平行或相交于某一直线的这些晶面构成一个晶带，此直线称为晶带轴。
属此晶带的晶面称为共带面。
晶胞原子数：指一个晶胞内所含的原子个数。
原子半径：指晶胞中原子密度最大方向上相邻两个原子之间距离的一半，与晶格常数有关。
配位数：指晶格中任一原子周围所具有的最近且等距的原子数。
致密度：合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。
如：黄铜，Cu、Zn合金；碳钢，Fe、C合金。
组元：组成合金最基本的独立物质（组成合金的元素、稳定化合物）。
相：成分结构相同并以界面分开的均匀部分。
组织：在显微镜下所看到的相的分布形态。
固溶体：指溶质组元溶于溶剂晶格中，并保持溶剂组元晶格类型而形成的均匀固体。
高分子材料科学基础
6.功能高分子材料基础
例如，通过高分子结构设计和官能团设计，在高分
子结构中引入感光功能基团，从而合成出感光高 分子材料。合成可供选择的措施有：共聚合、接 技聚合、嵌段聚合、界面缩聚、交联反应、官能 团引入、模板聚合、管道聚合、交替共聚以及用
高聚物作支持体的聚合等。
6.功能高分子材料基础
(2)通过特殊加工赋予材料以功能特性 这种方法又称为物理方法。例如： 高分子材料通过薄膜化制作偏振光膜、滤光片、 电磁传感器、薄膜半导体、薄膜电池、接点保护 材料、防蚀材料等，尤其是在超细过滤、反渗透、 精密过滤、透析、离子交换等方面取得了广泛的 应用。 高分子材料纤维化可用于二次电子倍增管或作 离子交换纤维。 对于高分子材料来说，最引人注目的是塑料光 纤的开发应用。
7.发展中的功能高分子材料 7.1 离子交换膜
应用 电渗析：如海水淡化、海水制盐 电解隔膜：铀的电解还原 扩散渗透：回收酸、碱、金属离子等 其它：电池隔膜
7.发展中的功能高分子材料
7.2 高分子试剂
高分子试剂的特点包括： 易于与低分子分离 高分子试剂和载体在溶剂及低分子化和物中 仅能溶胀，用简单过滤的方法即可分离。 固定化作用使其具有较好的稳定性 刚性高分子链上稀疏排布的功能基之间很难 接触。 微环境可以人为的控制 聚合物的空间结构（包括化学和立体结构） 可以利用分子设计方法人为控制。
7.发展中的功能高分子材料 7.1离子交换膜 离子交换树脂：树脂上离子与溶液中离子交换
离子交换膜：在电磁场作用下对溶液中的离子选 择性透过，以膜的形式作为离子交换的主体：具 有离子交换树脂不具备的特殊功能。 离子交换膜种类：异相膜、半均相膜、复合膜 制膜母体：苯乙烯-二乙烯基苯；其它（聚乙烯、 含氟高分子、聚乙烯吡啶） 功能基：主要磺酸基-HSO3-（阳离子交换膜）； 主要季胺盐+NR4 生产方法：含浸法：流延法、刮浆法、浸胶法。
材料科学中的高分子材料
材料科学中的高分子材料
在材料科学领域中，高分子材料一直备受关注。
高分子材料具有优越的性能，
比如高强度、高耐热性、高韧性、低摩擦系数、化学稳定性好等等，因此广泛应用于工业、医疗、农业、环保等领域。
1. 高分子材料的种类
高分子材料主要分为合成高分子和天然高分子两类。
合成高分子是人工合成的
高分子材料，如聚合物、塑料、橡胶等。
天然高分子是从自然界中提取的高分子材料，例如天然橡胶、丝、麻等。
2. 高分子材料的结构与性质
高分子材料的特殊性质来源于其特殊的结构。
聚合物分子由若干重复单元构成，这些重复单元具有相同的化学结构，因此聚合物分子链会呈现出规则的结构。
高分子材料的性质受到其分子量、分子结构、化学组成等多种因素的影响。
例如，分子量越大，高分子材料的强度、刚度和熔点等就越高；而不同的分子结构和化学组成可以影响材料的电性质、光学性质、热力学性质和机械性能等。
3. 高分子材料的应用
高分子材料广泛应用于不同的领域。
在医学领域中，高分子材料用于制造生物
医用材料，如肝素、黏附剂、人工器官等。
在电子领域中，高分子材料用于制造电子元器件和半导体材料。
在环境保护领域中，高分子材料用于制造过滤器和膜材料，如海水淡化和废水处理领域。
总之，高分子材料是材料科学领域中极具发展潜力的领域之一。
未来，随着科
技的不断发展和进步，高分子材料的应用领域将会不断扩展，为人类发展带来更多的可能性和想象空间。
材料科学基础 (3)
材料科学基础高分子材料的结构G A O F E N Z I C A I L I A O D E J I E G O U高分子链的结构高分子链的结构高分子链的结构：单个高分子链的结构。
高分子链结构近程结构远程结构结构单元化学组成结构单元键接方式结构单元键接顺序结构单元立体结构支化与交联高分子大小高分子形态化学结构结构单元的化学组成1 碳链高分子主链全部由碳原子组成聚乙烯聚丙烯2 杂链高分子主链上以碳原子为主，但存在其它原子，如O、N、S、P 等杂原子。
主链上的苯环也看作为杂原子。
聚乙二醇尼龙-63 元素有机高分子聚二甲基硅氧烷主链上没有碳原子，一般由Si、B、N、P和O等原子组成，但侧链上一般含有有机基团。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）结构单元在高分子链中的连接方式和顺序有很多变化。
以单烯类为例：头—尾头尾头尾头—头头头尾尾尾—尾头头尾尾双烯类单体聚合时，情况较复杂。
如丁二烯聚合过程中有1，2-加成、3，4-加成和1，4-加成之区别。
1,3-丁二烯1, 2-加成1, 4-加成可能有头—尾、头—头、有顺式和反式等构型。
尾—尾三种键合方式。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）多种单体共聚无规共聚物(random copolymer)交替共聚物(alternating copolymer)嵌段共聚物(block copolymer)接枝共聚物(graft copolymer)二元共聚物单体的连接方式a)无规共聚物；b)交替共聚物；c)嵌段共聚物；d)接枝共聚物（黑球代表一种重复单元，白球代表另一种重复单元）结构单元的立体结构结构单元由化学键构成的空间排布。
分子链组成相同，取代基位置不同，可具有不同的立体异构。
1 全同立构取代基X同侧，结构规整度高，容易结晶。
2 间同立构取代基X相间，结构规整度高，容易结晶。
3 无规立构取代基X无规，结构规整度低，不易结晶。
高分子材料科学基础期末复习资料总结
第一章：绪论高分子材料：指由许许多多原子或原子团，主要以共价键结合而成的相对分子质4量很高（10～107）的化合物.均聚物：由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物。
共聚物：由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物称为共聚物。
高分子材料分类：按用途分类－－－塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料按主链的元素组成分类－－－碳链、杂链、元素有机和无机高分子按聚合物受热时的不同行为分类－－－热塑性和热固性聚合物英文缩写PE 聚乙烯 PP 聚丙烯PS 聚苯乙烯 PTFE 聚四氟乙烯PVC 聚氯乙烯 ABS 丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物 PA 聚酰胺 POM 聚甲醛PAN 聚丙烯腈 PC 聚碳酸酯PMMA 聚甲基丙烯酸甲酯 CPE 氯化聚乙烯PF 酚醛树脂 EP 环氧树脂BR 聚丁二烯橡胶 PU 聚氨酯SBR 丁苯橡胶 NBR 丁腈橡胶CR 氯丁橡胶 NR 天然橡胶PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯 PBT 聚对苯二甲酸丁二醇酯第二章高分子材料的结构与性能聚合物分子量有两个基本特点：（1）分子量大：一般而言，聚合物的力学性能随分子量的增大而提高。
①如玻璃化温度，拉伸强度，密度，比热容等，刚开始时，随分子量增大而上升，最后达到一极限值。
②如粘度，弯度强度等，随分子量增大而不断提高，不存在极限值。
（2）分子量具有多分散性：①塑料：分子量分布窄时对加工和性能有利；②橡胶：分子量分布宽一些好，可以改善流动性而有利于加工；③薄膜及纤维：分子量分布窄时对加工和性能有利。
聚集态结构：是指在分子间力的作用下，大分子相互聚集在一起所形成的组织结构。
晶态结构：结构规则、简单的以及分子间作用力强的大分子易于形成晶态结构。
非晶态(无定形)结构：结构比较复杂、不规则的大分子则往往形成无定形即非晶态结构。
结晶对聚合物性能的影响：结晶使高分子链规整排列，堆砌紧密，因而增强了分子链间的作用力，使聚合物的密度、强度、硬度、耐热性、耐溶剂性、耐化学腐蚀性等性能得以提高，从而改善塑料的使用性能。
高分子材料科学基础
P = 2 (1－ 1 )
f
Xn
出现凝胶化时， 认为 Xn→ ∞ 则凝胶点时的临界反应程度为:
Pc = 2 f
Carothers方程
理论值>实测值 原因：凝胶时Xn并非无穷大，仅为几十
实例
(i) 1mol HO-R-OH + 1mol HOOC-R’-COOH
f = (1×2+1×2)/(1+1) =2， 不会凝胶化
当－OH与－COOH等摩尔比时：
X
n
=
结构单元总数 ＝ 各种大小分子总数
N0 N
X
n
=
1 1− P
结构单元总数＝起始分子总数＝ N0/2 各种大小分子总数＝N/2
（二）线型缩聚反应
1、反应程度与转化率
转化率：参加反应的单体量占起始单体量的分数 例如：一种缩聚反应，单体间双双反应很快全部变成 二聚体 单体转化率＝100％ 官能团的反应程度＝50％
17
112
114
129
重复结构单元的分子量 M0＝112 +114 = 226
则平均聚合度
Xn = 2× n = 13500 −146 × 2＝118 226
当反应程度P = 0. 994时，求r值:
根据
Xn = 1+ r
1+ r − 2rP
118＝
1+ r
1+ r − 2× 0.994r
己二胺和己二酸的配料比
OH
OH
OH
H2C OH
固化剂六亚甲基四胺
N
CH2 CH2 CH2
N
+6H2O
CH2 CH2
N
N
材料科学基础第3章高分子材料的结构.
5、按反应机理分类： 6、按高分子材料
连锁反应机理、
分子链形状：
逐步聚合反应机理； 线型、
加聚物与缩聚物； 支化型、
均聚物与共聚物； 星型、
梳型、
梯型、
交联型。
第二节 高分子链的结构及构象
主链上带有侧链的高分子材料。 3、交联高分子材料
在交联高分子材料中，相邻线型高分子材料 链被共价键在很多位置上连结在一起。
4、网状高分子材料
三官能单体单元，即有三个活性共价键的单体， 形成三维网状。
四、高分子链的构象及柔顺性
1.高分子链的构象 2.高分子链的柔顺性
图3-6 单键内旋 示意图
1.高分子链的构象
（4）无机高分子 材料
大分子主链完全由碳原子组成，绝大部分烯类、二烯类高分子 材料属于这一类。如：PE，PP，PS，PVC。 大分子主链中除碳原子外，还有O、N、S等杂原子。 如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚。
大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、N、S、P 等原子 组成，侧基则由有机基团组成。如：硅橡胶
醚
酸
己二酸
-OH
乙酸
醛
戊二醛
COH
甲醛
芳香族碳氢 苯乙烯 化合物
苯酚
一、高分子材料的分类
1、 按来源：
天然高分子、 合成高分子、 半合成高分子材料；
2、高分子材料按用途分类
塑料 产量最大，与国民经济、人民生活关系密切， 橡胶 故称为“三大合成材料”
纤维
涂料 涂料是涂布于物体表面能结成坚韧保护膜的 涂装材料
只能是非晶态高聚物，处于高弹态； Tg是使用的下限温度，Tg应低于室温 70℃以上；Tf 是使用的上限温度； 大部分纤维是晶态高聚物，Tm应高于室 温150℃以上； 也有非晶态高聚物，分子排列要有一定 规则和取向；
材料科学基础教案 第三章 高分子材料的结构PPT课件
图3-10 高分子材料的几种非晶态结构模型 a)无规线团模型 b)折迭链缨状胶粒模型
11924D
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第三节 高分子的聚集态结构
2.局部有序结构模型
图3-11 聚合物的Hosemann模型
11924D
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第三节 高分子的聚集态结构
三、聚合物的结晶度与玻璃化温度 1.结晶度 2.分子结构对结晶能力的影响
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
27
7
第二节 高分子链的结构及构象
三、高分子链的几何形状
图3-5 高分子链的结构形态 a)线型 b)支化 c)梳形 d)星形 e)交联 f)体型
11924D
8
第二节 高分子链的结构及构象
四、高分子链的构象及柔顺性 1.高分子链的构象 2.高分子链的柔顺性
11924D
图3-6 单键内旋示意图
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第二节 高分子链的结构及构象
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
26
Thank You
11924D
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第四节 高分子材料的性能与结构
表3-1 基本的高分子材料
11924D
18
第四节 高分子材料的性能与结构
材料科学与工程(高分子材料)
材料科学与工程（高分子材料）材料科学与工程是一门涉及材料的结构、性能、制备和应用的学科。
其中，高分子材料作为材料科学与工程领域中的一个重要分支，受到了广泛的关注和研究。
高分子材料具有许多优异的性能和应用前景，已成为现代工业和生活中不可或缺的材料之一。
高分子材料是由大量重复单元通过共价键或者非共价键相互连接而形成的材料。
其分子量通常较大，具有较高的分子量分布，可以是线性、支化、交联等结构。
由于其分子结构的多样性，高分子材料可以制备成各种不同性质和用途的材料，例如塑料、橡胶、纤维、涂料等。
在高分子材料的研究与应用中，材料的结构和性能是研究的重点之一。
高分子材料的结构决定了其性能和用途，通过调控分子结构和组成可以实现对材料性能的调控和优化。
例如，通过改变聚合物链的分子量、支化度、交联程度等参数，可以实现对材料的力学性能、热学性能、光学性能等方面的调控。
高分子材料具有许多优异的性能，如良好的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、绝缘性、透明性、柔韧性等。
这些性能使得高分子材料在各个领域得到了广泛的应用。
例如，聚乙烯、聚丙烯等塑料材料在包装、建筑、医疗器械等领域有着重要的应用；丁腈橡胶、丙烯酸橡胶等橡胶材料在汽车、航空、医疗等领域也起到了重要作用。
高分子材料还具有良好的可塑性和可加工性，可以通过各种加工方法制备成不同形状和结构的制品。
例如，注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等加工方法广泛应用于高分子材料的制备过程中，使得高分子材料能够适应各种复杂的生产需求。
总的来说，高分子材料作为材料科学与工程领域中的一个重要分支，具有广泛的研究价值和应用前景。
通过对高分子材料结构、性能和制备过程的深入研究，可以实现对材料性能的调控和优化，推动高分子材料在各个领域的应用和发展。
希望未来能够有更多的科研人员投身于高分子材料的研究与开发工作，为推动材料科学与工程领域的发展做出更大的贡献。
材料科学基础和高分子化学
材料科学基础和高分子化学首先，材料的结构与性质是材料科学中非常重要的一个方面。
材料的结构决定了材料的性能，例如晶体结构，其原子或分子的排列方式对材料的导电性、热传导性、磁性等都有重要影响。
此外，材料的晶体结构还可以通过X射线衍射、电子显微镜等技术进行准确测定。
同时，研究材料的晶体缺陷和界面现象也是材料科学的重要内容，因为这些缺陷和界面可以对材料的力学性能、导电性能和化学反应性等性质产生重要影响。
其次，材料的物理性能也是材料科学基础中的一个重要方面。
材料的物理性能包括力学性能、导电性能、导热性能、磁性等。
力学性能主要包括材料的强度、硬度、韧性等，这些性能可以通过拉伸、压缩和弯曲等力学试验进行表征。
导电性能则是指材料对电流的导电能力，可以通过测量材料的电阻率和电导率来进行评估。
导热性能是指材料对热的传递能力，这可以通过热导率和热容量来定量评估。
磁性是材料自带的磁性质，可以通过测量材料的磁化强度和磁导率等来进行研究。
最后，材料的化学性质也是材料科学基础的一个重要内容。
材料的化学性质包括材料在化学环境下的稳定性、化学反应性和与其他物质的相互作用等。
例如，材料的耐腐蚀性是材料在化学环境中抵抗和预防腐蚀的性能。
此外，研究材料的氧化还原反应、酸碱反应和配位反应等也是研究材料的化学性质的重点。
高分子化学则是研究聚合物的合成、结构、性质和应用的学科。
首先，高分子化学研究聚合物的合成过程和机理。
聚合物是由大量单体分子通过化学反应连接起来的高分子化合物。
合成聚合物的方法有许多，例如自由基聚合、离子聚合和羧酸聚合等。
高分子化学研究了各种聚合反应的机理和条件，以及如何控制聚合物的分子量和分子量分布。
因为聚合物的结构和分子量对其性能和应用有重要影响，高分子化学对聚合物的合成过程进行深入研究，以实现对聚合物性能的调控和优化。
其次，高分子化学研究聚合物的结构和性质。
聚合物的结构包括主链结构、侧链结构和交联结构等。
结构的不同将直接影响聚合物的物理性质、力学性能和热性能等。
材料科学基础第四章 高分子材料的结构
贵州师范大学
化学与材料科学学院
高分子材料的发展
1）早期发展
第一次世界大战前后
• 酚醛树脂（1907）
• 异戊二烯（1909）
• 丁纳橡胶（1912）
• 醋酸纤维（1927） • 脲醛树脂（1929）
SCHOOL OF CHEMISTRY AND MATERIAL SCIENCE OF GUIZHOU NORMAL UNIVERSITY
SCHOOL OF CHEMISTRY AND MATERIAL SCIENCE OF GUIZHOU NORMAL UNIVERSITY
贵州师范大学 食
化学与材料科学学院
• • • •
塑料大棚：丰富高寒地区的蔬菜品种 塑料地膜：保温保湿，增加粮食作物产量 塑料包装：日常食品的包装、储存、保鲜等 海水淡化：由芳香聚酰胺或醋酸纤维素制成的 反渗透中空纤维膜可以淡化海水，解决沿海地 区或岛屿的农田灌溉和生活用水问题。
SCHOOL OF CHEMISTRY AND MATERIAL SCIENCE OF GUIZHOU NORMAL UNIVERSITY
贵州师范大学
化学与材料科学学院
数均分子量
就是以数量为统计权重，或者说平均每个高分子链的质 量就是数均分子量。
重均分子量ห้องสมุดไป่ตู้
就是以重量为统计权重，或者说单位重量上平均到的分 子量。 式中，i=1~∞，Ni代表相对分子质量为Mi的分子在聚合 物中所占的分子分数
贵州师范大学
化学与材料科学学院
高分子材料的定义
• 高分子材料：以高分子化合物为主要组分， 与各种添加剂配合而形成的材料。 • 高分子化合物：由碳、氢、氧、硅、硫等元 素原子彼此以共价键结合形成相对分子量特 别大、具有重复结构单元的化合物。
材料科学基础和高分子化学
材料科学基础和高分子化学一、材料科学基础材料科学是研究材料的性质、结构和性能的学科。
它是一门综合性的学科，涉及物理学、化学、力学、电子学等多个学科的知识。
材料科学的研究对象包括金属、陶瓷、高分子、复合材料等各种材料。
材料科学的基础研究主要包括材料结构与性能的关系、材料制备与加工技术、材料性能测试与评价等方面。
材料科学的研究内容十分广泛。
首先，研究者需要对材料的组成、结构以及其与外界环境的相互作用进行深入研究。
其次，研究者需要开发新的材料，提高材料的性能，以满足不同领域的需求。
例如，开发新型的高强度材料可以应用于航空航天领域，提高材料的导电性能可以应用于电子器件领域。
此外，研究者还需要探索材料的制备与加工技术，以实现材料的大规模生产。
最后，研究者需要对材料的性能进行测试与评价，了解材料的优缺点，为材料的应用提供依据。
材料科学的重要性不言而喻。
材料是现代科技发展的基础，无论是电子器件、航空航天、汽车制造还是医疗器械，都离不开先进的材料。
材料科学的发展可以推动各个领域的技术进步，促进社会经济的发展。
此外，材料科学研究还能够解决环境问题和资源短缺问题，例如研发可再生材料、开发高效的能源材料等。
二、高分子化学高分子化学是研究高分子材料合成、结构与性能的学科。
高分子化学与材料科学有着密切的关系，因为高分子材料是材料科学中的重要一类。
高分子材料是由大量重复单元组成的大分子化合物，具有独特的物理、化学和机械性质。
高分子材料广泛应用于塑料、纤维、涂料、胶粘剂等领域。
高分子化学的研究内容包括高分子合成、高分子结构与性质的关系、高分子材料的加工与应用等方面。
高分子合成是高分子化学的基础，通过化学反应将小分子化合物合成成高分子化合物。
高分子结构与性质的关系研究了高分子的链结构、分子量、分子排列对材料性能的影响。
高分子材料的加工与应用研究了高分子材料的加工工艺和应用领域，以提高材料性能和实现产品化。
高分子化学的发展对于提高材料性能、实现新功能材料具有重要意义。
材科基知识点范文
材科基知识点范文材料科学与工程（Materials Science and Engineering，简称MSE）是一门研究材料的基本原理、性能、结构和制备工艺的学科。
在现代科学技术中，材料科学与工程的研究内容十分丰富和广泛，包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料等。
以下是关于材料科学与工程的一些基本知识点。
1.材料的分类：-金属材料：如钢、铝等。
具有良好的导电性、导热性和机械性能。
-无机非金属材料：如陶瓷、玻璃等。
具有高温耐性、绝缘性等特点。
-有机高分子材料：如塑料、橡胶等。
具有良好的可塑性和可拉伸性。
-复合材料：由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的力学性能。
2.结构与性能：-结晶结构：材料中的原子按照一定的顺序排列形成有序的晶格结构。
晶格结构的不同对材料的性能有重要影响。
-缺陷结构：包括点缺陷、面缺陷和体缺陷，是材料中的非正常原子或原子排列方式。
-物理性能：包括力学性能（如强度、硬度等）、热学性能（如导热性、热膨胀系数等）和电学性能（如导电性、绝缘性等）等。
-化学性能：材料的化学稳定性、耐腐蚀性等。
3.材料制备工艺：-熔炼：将原材料加热至液体状态，使其均匀混合，再通过冷却凝固，得到所需形状和尺寸的材料。
-粉末冶金：通过机械粉碎，将金属或非金属制成细小颗粒，然后通过压制、烧结等工艺获得材料。
-涂覆技术：通过把材料表面涂覆上其他材料，提高材料的性能和耐用性。
-复合制备：通过将两种或两种以上具有不同性能的材料组合在一起，形成新的复合材料，发挥各材料的优点。
4.特种材料：-高温材料：能在高温环境下保持稳定性能的材料，如高温合金等。
-磁性材料：具有磁性质的材料，如铁、钴、镍等。
-光学材料：对光的传播和反射有特殊性能的材料，如玻璃、晶体等。
-生物材料：用于医学和生物领域的材料，如人工关节、植入材料等。
5.材料测试与表征：-X射线衍射：通过测量X射线的衍射图案，确定材料的晶体结构和晶格参数。
材料科学基础(第06章高分子材料结构)
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6.2 高分子的结构
6.2.1 聚合物的晶体形态 2. 主要有单晶、片晶、球晶、树枝状晶、孪晶、纤维状晶 主要有单晶、片晶、球晶、树枝状晶、孪晶、 和串晶等。 和串晶等。 3. 球晶是高分子多晶体的一种主要形式，它可以从浓溶液 球晶是高分子多晶体的一种主要形式， 或熔体冷却结晶时获得。 或熔体冷却结晶时获得。当它的生长不受阻碍时其外形 呈球状。其直径通常在0 100µm之间 之间， 呈球状。其直径通常在0．5至100µm之间，大的甚至 可达cm数量级 较大的球晶（5µm以上 数量级。 以上） 可达cm数量级。较大的球晶（5µm以上）很容易在光 学显微镜下观察到。 学显微镜下观察到。球晶的光学特征是可以在偏光显微 镜下观察到黑十字消光图案（ Cross）。 镜下观察到黑十字消光图案（即Matese Cross）。 4. 当结晶温度较低或溶液浓度较大，或相对分子质量过大 当结晶温度较低或溶液浓度较大， 高分子从溶液析出结晶时不再形成单晶， 时，高分子从溶液析出结晶时不再形成单晶，棱角处倾 向于在其余晶粒前头向前生长变细变尖， 向于在其余晶粒前头向前生长变细变尖，更增加树枝状 生长的倾向，最终形成树枝状晶。 生长的倾向，最终形成树枝状晶。
11
6.2 高分子的结构
6.2.1 聚合物的晶体形态
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6.2 高分子的结构
6.2.2 聚合物晶态结构的模型 图6.51 聚乙烯分子的形态和在晶胞中的排列
13
6.2 高分子的结构
6.2.2 聚合物晶态结构的模型 2 高分子的结构
6.2.2 聚合物晶态结构的模型 图2.53 尼龙类的结晶结构示意图
4.
6.1 高分子结构的基本概念
1.3.2 高分子链的远程结构 1. 高分子的大小：高分子的相对分子质量不是均一的，它 高分子的大小：高分子的相对分子质量不是均一的， 实际上是由结构相同、组成相同但相对分子质量大小不 实际上是由结构相同、 同的同系高分子的混合物聚集而成。 同的同系高分子的混合物聚集而成。低聚物转向高分子 强度有规律地增大。 时，强度有规律地增大。但增长到一定的相对分子质量 这种依赖性又变得不明显了， 后，这种依赖性又变得不明显了，强度逐渐趋于一极限 值。 2. 高分子的内旋转构象：单键是由δ电子组成，线型高分 高分子的内旋转构象：单键是由δ电子组成， 子链中含有成千上万个δ 子链中含有成千上万个δ键。由于分子上非键合原子之 间的相互作用，内旋转一般是受阻的， 间的相互作用，内旋转一般是受阻的，即旋转时需要消 耗一定的能量。高分子链的内旋转也像低分子一样，因 耗一定的能量。高分子链的内旋转也像低分子一样， 受链上的原子或基团的影响不是完全自由的。 受链上的原子或基团的影响不是完全自由的。它既表现 出一定的柔性，又表现出一定的刚性。 出一定的柔性，又表现出一定的刚性。
高分子材料结构及常用高分子材料材料科学基础
元素有机聚合物的主链上没有碳元素，一般由Si、B、 N、P、Ge和O等元素组成，但侧链上含有有机基团。例如 有机硅聚合物。 CH
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[ Si CH 3
O ]n
无机高分子无论在主链还是侧链上均没有碳元素。例 如玻璃、陶瓷等均属此类。
2）根据高分子受热后的形态变化分类 根据受热后发生的形态变化，可将高分子化合物分为热 塑性高分子和热固性高分子两大类。 热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状 态。这种转变理论上可重复无穷多次。或者说，热塑性高分 子是可以再生的。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和 涤纶树脂等均为热塑性高分子。 目前，绝大多数高分子化合物为热塑性高分子。
“涤纶树脂（dacron）”和“尼龙（nylon）”皆由其英 文译 音而来，也可看作是一种俗称。 尼龙为一大类聚合物的总称，每种尼龙的名称后面有一 位或两位数字，如尼龙—6、尼龙—66等。 一位数字的尼龙，其数值表示结构单元中的碳原子数。 两位数字的尼龙，前一位数表示由二元胺提供的结构单元 的碳原子数，后一位数表示由二元酸提供结构单元的碳原子 数。
共聚是高分子化合物改性的重要方法之一。
二、高分子的分类和命名
1、 高分子的分类
1）根据高分子主链结构分类 根据高分子主链的结构，可将高分子化合物分为碳链聚 合物、杂链聚合物、元素有机聚合物和无机高分子四种。 碳链聚合物的主链全部由碳元素组成，侧基上可有其它 元素。例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。 杂链聚合物的主链上以碳元素为主，但存在其它元素， 如O、N、S、P等杂元素。主链上的苯环一般也看作为杂元 素。
共聚物的命名：
从参与共聚的两种单体名称中间加连接线组成基本名 称，然后在其后面加上“共聚物”三字。 如由氯乙烯和醋酸乙烯酯共聚而成的聚合物，称为“氯 乙烯—醋酸乙烯酯共聚物”；由乙烯和丙烯共聚而成的聚合 物，称为“乙烯—丙烯共聚物”等。 也可从参与共聚的两种单体中各取一个典型文字组成基 本名称，然后在其后面加上“树脂”两字。
大学材料科学基础 第三章高分子材料
三、 高分子材料的分类 1. 按聚合反应的类型分类 (1) 加聚物：单体经加聚合成的高聚物，链节结构 的化学式与单体分子式相同，如前述的聚乙烯，聚 氯乙烯等。 (2) 缩聚物：单体经缩聚合成的高聚物。如酚醛树 脂，是由苯酚和甲醛聚合，缩去水分子形成的聚合 物。
2. 按聚合物的热行为分类 (1) 热塑性聚合物：加热后软化，冷却后又硬化成 型，这一过程随温度变化可以反复进行。聚乙烯、 聚氯乙烯等烯类聚合物都属于此类。 (2) 热固性聚合物：这类聚合物的原料经混合并受 光热或其它外界环境因素的作用下发生化学变化而 固化成型，但成型后再受热也不会软化变形，如酚 醛树脂，环氧树脂等均属这类材料。
第一节 概述 一、高分子材料的基本概念 何谓高分子材料呢？它是指以高分子化合物为 主要成分的所有材料，高分子化合物可以是天然的， 也可以是人工合成的。天然高分子化合物包括作为 生命和食物基础的生物大分子（如蛋白质、DNA、 虫胶、淀粉等）和羊毛、蚕丝、天然橡胶、皮革、 松香及纤维素等，人工合成高分子化合物主要是人 工合成的各种有机材料，如塑料、合成橡胶及合成 纤维等，工程上使用的高分子材料主要是指这类高 分子材料，本章主要对这类材料作一入门介绍。
3 几个基本专用术语 单体－－构成高分子化合物的基本单元。 高分子化合物的分子量虽然很大，但其化学组 成却相对简单。首先，组成高分子化合物的元素主 要是C、H、O、N、Si、S、P等少数几种元素；其 次所有的高分子却是由一种或几种简单的低分子化 合物(单体 )通过共价键连接并不断重复而形成。以 聚乙烯为例，它是由许多低分子乙烯(CH2)单体连 接起来形成大分子链，其中只包含C和H两种元素， 即： nCH2=CH2 → 聚合 → [CH2-CH2]n
2 空间构型（立体异构） 高分子链的构型是指高分子链中原子或原子团 在空间的排列方式。高分子链通常含有不同的取代 基，即使分子链组成相同，但由于取代基所处位置 的不同，使高分子形成不同的立体构型。例如乙烯 类高分子链，若用R代表取代基，通常有以下三种 立体构型： ⑴全同立构：取代基R全部位于主链的一侧。 ⑵无规立构：取代基R在主链两侧作无规律地分布。 ⑶间同立构：取代基R相间分布在主链两侧。
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二、高分子材料的性能
（一）高分子材料的粘弹性
1.蠕变
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二、高分子材料的性能
（一）高分子材料的粘弹性
2、应力松弛
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二、高分子材料的性能
（一）高分子材料的粘弹性
3、滞后
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二、高分子材料的性能
（一）高分子材料的粘弹性
4、内耗
高聚物材料在交变应力作用下，因滞后现象而引 起一部分能量以热的形式损耗掉，这部分能量损耗 称为内耗 高聚物材料在拉伸与回缩过程中，外界对高聚物 所做的功大于高聚物向外界做的功，二者之差为克 服分子间内摩擦所损耗的功，即内耗。
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13.1 高分子材料的合成与生产
二.高分子材料制品的生产
常用的加工方法 挤出成型 注射成型 压缩成型 压注成型 吹塑成型 浇铸成型 发泡成型：机械、物理、化学 冷塑（冷压烧结）
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13.1 高分子材料的合成与生产
三、高分子材料的分类
按性能和用途
1.塑料 2.橡胶 3.纤维 4.胶粘剂 5.涂料 6.泡沫材料
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功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。
一、塑料
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一、塑料
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一、塑料
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二、 橡胶
（一）橡胶的组成
生胶：生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按 原料来源有天然橡胶和合成橡胶。 配合剂：用来改善橡胶的某些性能 增强材料：主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘 布、丝绳、针织品等类型
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二、 橡胶
（二）橡胶的分类
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三、 合成纤维
（一）纤维的分类
按原料来源分类 天然纤维：动物纤维（毛）、植物纤维（棉麻）、 矿物纤维（石棉） 化学纤维 人造纤维：用自然界的纤维加工制成合成纤维： 以石油、煤、天然气为原料制成的
按性能和用途分类 通用纤维：锦纶、涤纶、腈纶等 特种纤维：功能纤维、耐热纤维、光导纤维、光 致变色纤维等
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一、塑料
（一）塑料的分类与组成
➢塑料的分类
按塑料热性质分类
热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包
括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。
热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制 品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、 环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。
添加防老剂:在高分子材料中引入各种稳定剂，例如抗
氧剂、防老剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等抑 制老化反应的发生
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13.3 常用高分子材料及其应用
一、塑料
（一）塑料的分类与组成
➢塑料的组成
树脂、填充剂、增塑剂 稳定剂、增色剂、润滑剂、固化剂 其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。
13 高分子材料
13.1 高分子材料的合成与生产 13.2 高分子材料的性能特点 13.3 常用高分子材料及其应用
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13.1 高分子材料的合成与生产
一.高分子的合成
1.加聚反应（addition polymerization）
2.缩聚反应（polycondensation）
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大分子链的聚集态：处于结晶态的高聚物不会有高弹性，只 有那些由柔性高分子链组成的处于无定形态的高聚物，才具有 高弹性。
大分子链间的交联程度 ：大分子链间的适度交联，可使之保 持高弹性
分子质量：分子质量21/3/7
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二、高分子材料的性能
（三）高分子材料的主要力学性能指标
特征
由于大分子链之间产生交联，使高分子化合物从线型结构或支链 型结构转变为体型结构，性能变僵、变脆，丧失弹性等
由于大分子链的裂解，使高聚物分子链长度减短，分子质量降低， 性能变软、变粘、脱色、丧失机械强度等
原因
内因：主要是指组成高分子材料的基本成分、配方条件、高聚物 本身的化学结构和物理结构等
外因：主要是指外界环境因素，包括物理因素、化学因素、生物 因素等
按塑料的功能和用途分类
通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。
工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和程构件的塑料。聚酰
胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树
脂等2。021/3/7
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三、 合成纤维
（二）纤维的应用
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四、 胶粘剂
（一）胶粘剂的分类
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五、 涂料
（一）涂料（漆）的分类
1.清漆类
由油料、树脂、溶剂、干燥剂等组成的涂料 包括油基清漆、树脂清漆
2.色漆类
底漆：防锈底漆、腻子 面漆：调和漆、磁漆
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强度指标：抗拉强度、抗弯强度、疲劳强 度、剥离强度 塑性指标：断后伸长率、断面收缩率 韧性指标：冲击强度、冲击韧度 硬度指标：邵氏硬度
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二、高分子材料的性能
（四）高分子材料的物理化学性能
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三、高分子材料的老化与防止
（一）老化
老化是指高累物材料在加工、储存和使用过程中，由于内外因素的综 合作用，使高聚物失去原有性能而丧失使用价值的过程。
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能 的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
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二、 橡胶
（二）橡胶的分类
按原料来源分类 天然橡胶：具有较高的弹性、较好的力学性能、 良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、 胶带、胶管等 合成橡胶：由单聚体聚合而成，七大品种
按性能和用途分类 通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、 丁腈橡胶等 特种橡胶：用于耐热、耐蚀等特殊环境，聚氨 酯、硅橡胶、氟橡胶等
按来源 1.天然高聚物 2.合成高聚物
高分子化合物
按高聚物的热行为 1.热固性高聚物 2.热塑性高聚物
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按主链结构 1.碳链高分子化合物 2.杂链高分子化合物 3.元素有机高分子化合物 4.元素无机高分子化合物
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13.2 高分子材料的性能特点
一、高分子材料的力学状态
（1）玻璃态（T<Tg） （2）高弹态(Tg<T<Tf) （3）粘流态（T>Tf)
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二、高分子材料的性能
高分子材料的应力应变曲线
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二、高分子材料的性能
（二）弹性
高聚物的弹性形变可分为普弹形变和高弹形变。高弹形变是处于 高弹态的高聚物所独有的性能，它来源于高分子链中链段的运动， 表现为在较小的外力作用下却能产生较大的形变。
决定高弹性的基本因素
大分子链的柔顺性：柔顺性越好，弹性越高
三、高分子材料的老化与防止
（二）老化的防止
改进聚合与加工工艺，减少老化弱点：提高单体与
高聚物的纯度，尽可能避免杂质引入，减少大分子的支链 和不饱和结构
改性高分子材料，引进耐老化结构：对高聚物进行
交联改性或共聚改性等
物理防护:在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐老化
的涂料、石腊等保护层，以隔绝材料与外界的接触。