高分子材料

1、材料：

是指在一定工作条件下，能满足使用要求的一定物理形态的物质。

2、高分子材料：

高分子（大分子）：M大（一般大于1万），链很长的分子。

高聚物：是以共价键联结若干重复单元所形成的以长链结构为基础的高分子量化合物。

3、性能特点:

质轻、绝缘、易加工、耐蚀、比强度高、耐热、耐老化、燃烧。

4、共轭效应：特征：中间单键不能内旋。

5、定向聚合：PP 、顺丁胶。

6、大分子主链结构：碳链高聚物、杂链高聚物、元素有机高聚物。

7、热性能：热塑性：可反复热融化成型。线性大分子，可溶可熔融,。PP、PVC。

热固性：一旦成型不能再热熔，交联网状大分子，不溶、不熔融。环氧、酚醛。

第三章

化学结构（一次、近程）:化学键所固定的结构；主链元素、苯环(耐热、力学性能高)；取代基种类: Cl、苯环、甲基；端基成分（含量少，但对热性能、老化性能影响大）；

构型:由化学键所固定的原子或基团在空间的几何排列

分子量及分布分散指数Q：重均分子量与数均分子量的比值。分散指数越高，分散性越大；

平均分子量越大，强度越高，流动性越差；分布越宽，强度越小，流动性越大。

柔顺性：高分子链的可卷曲性，高分子能够改变其构象的性能。是高分子材料具有弹性、大变形等众多力学特性不同于金属材料的根源。原因：单键内旋导致构象的变化，从而导致链的卷曲。

链段：大分子链中能内旋转单键间的链节（是大分子热运动中的独立运动单元）柔性越大，链段越短。

柔性的影响因素：1）主链，键长越长、键角越大，内旋位垒低，柔性变大；PB>PE>PP>PS;PP>PVC>PAN 2）取代基，体积、极性、数目越大、柔性越低，位垒越大，柔性越小。3）交联，过大柔性下降；适中交联点间链长大于链段长，影响不大。4）分子量越大，构象数越多，柔性越大，当分子量大于临界分子量影响不大。5）分子间作用力越大，柔性越小6）规整性大，易结晶，柔性下降7）温度越高柔性越大。

聚集态结构：在分子间力作用下大分子相互敛集在一起所形成的组织结构。特点：不完善性，100%结晶不存在。

内聚能：1 mol大分子相分离所需的能量（△E）内聚能密度：CED=△E/Vmol（J/cm2）

结晶度：晶区部分所占的质量分数（或体积分数）称为结晶度。与力学性能的关系：结晶度越高，材料强度越大，模量越高；与成形加工过程密切相关

结晶的影响因素：1）链的规整性越好，结晶能力越强；2）柔性越大，越易结晶；3）F分越大，越不易结晶。

平衡熔点：完全熔融了的温度。影响因素：△H（分子间作用力）越大，Tm越高；△S（混乱度的变化）越大，Tm越低（柔性越大，△S 越大）。

熔限：结晶开始熔融到结晶完全熔融了的温度范围。

结晶过程温度越高，结晶越完善。

液晶：某些结晶物质成为具有流动性的液体，但是内部仍然保持一维或二维的有序结构，物理性质上表现出各向异性，这种兼有晶体和液体的部分性质的状态称为液晶态，处于这种状态下的物称为液晶。液晶分为热致型和溶致型，对分子结构要求：刚性分子结构，呈棒状或近似棒状的构象（含苯基、强极性基团和高度可极化基、氢键）。

取向：运动单元（链段、微晶、链）在外力场作用下，延一定方向的有序排列。与结晶的区别：热力学状态不同、有序程度不同。

高分子合金：两种或两种以上高分子组分组成具有类似“金相”结构的材料。

合金的结构特征：宏观上的均相，微观或亚微观上的异相。

热塑性弹性体：常温下具有高弹性能，可以反复热熔成型没有化学交联。

软段：提供常温的链段运动，可以产生大的形变；硬段：提供常温的物理交联作用，束缚不产生永久形变，具有回弹性高温能够分子位移，物理交联破坏，可以热熔成型。

第四章

1、高分子运动的特点：

运动单元的多重性；温度依赖性；时间依赖性；

松弛过程：具有时间依赖性的过程（单元大，运动需克服内摩擦，阻力大，需要一定的反应过程）

2、时温等效原理：一种力学松弛现象，即可在较高的温度用较短的时间观察到，也可以在较低的温度用较长的

时间观察到。较高温度与延长时间作用对分子运动具有等效性。

3、Tg：玻璃化转变温度冻结（解冻）的温度。宏观：玻璃态到高弹态之间的转变温度；

微观：是大分子连段开始运动（冻结）的温度。

影响因数同柔性。主链柔性越好，Tg↓；取代基体积越大Tg↑；取代基极性越大Tg↑；交联，Tg↑；分子间作用力越大，Tg↑。

4、脆性变温度：Tb （耐低温性能）

第五章（力学）

1、高聚物的流动性：是一假塑形流体：随剪切速率增加，表观粘度下降的流体。

2、熵弹性：链段的取向与解取向，是一种松弛过程。形变过程中有热效应。

橡胶高弹性的结构要求：a.柔性好（柔性好的，不一定有高弹性）; b.不结晶; c.分子量高; d.交联

3、力学损耗因子：tanδ。

4、粘弹性影响因数：分子柔性、分子间作用力；时间；温度。

5、增强：结晶、取向、交联；活性粉末增强。

第五章（热性能）

1、热膨胀性：线膨胀系数远大于金属；T增大，膨胀系数增大，在转变温度时增大幅度加大。

问题：热尺寸稳定性（保护层开裂、脱壳、涂层厚度问题）

解决：填料（玻璃钢中玻璃纤维的作用）

2、静电现象：严重——不安全因数

原因：高电阻率使之积累大量静电荷（介电常数大的带正电）

抗静电措施：添加导电填料；金属粉、碳黑；

加入极性基团——增加吸湿性

表面处理

3、非晶高聚物：溶胀，体积增大。

4、溶剂选择原则：极性相近原则；溶解度参数相近原则；溶剂化原则

5、化学老化：光、热、辐射、氧化——自由基反应高分子弱键分别在上述因素下发生链转移、终止反应，从而断键、交联。

防老化措施：加入稳定剂。

6、氧指数：维持燃烧时最低的氧浓度21%。阻燃：加入阻燃剂、无机填料；吸热效应、覆盖效应、稀释效应、转移效应、

抑制效应。

第六章

塑料：一定条件（T、P)下，可塑成一定形状，并在常温下保持其形状不变。

特性：种类多，分子量范围宽；Tg(Tm) >常温；性能多样、结构多样；应用性能对成型加工条件依赖性大。

热塑性塑料如：PP、PE、PVC、PS、PET、PA、等；热固性塑料：环氧、酚醛、呋喃等。

组成：树酯＋填料＋助剂

聚乙烯（PE) 合成：自由基聚合

结构特征：非极性、高结晶度，规整、无取代基、柔性好

性能特征：表面能低，不粘材料；易燃材料；常温耐氧化性好，耐候，耐强酸碱，有机试剂，

聚丙烯（PP）合成：定向聚合

结构特征：等规，易结晶，非极性，结构对成型条件敏感