典型高分子材料
高分子材料 (Polymer materials)
3.1 塑料的通性、分类、组成
分类
按材料的受热行为
可反复成型
热塑性塑料 热固性塑料
一次成型， 不可再塑
加工成型过程中 发生化学反应 – 固化
按材料的使用功能
3.1 塑料的通性、分类、组成
热塑性塑料：线型或支化聚合物 受热变软，冷却变硬；软化、变硬可往复循环； 可被适当溶剂溶解。
GB9685-2016 食品安全国家标准 食品接触材料及制品用添加剂 使用标准 （采用最大使用量、特定迁移量限制PAEs食品包装材料中
的应用）
3.2 主要添加剂及其作用
分类
引入方式
聚合物单体 与第二单体 共聚
破坏链的规整性， 结晶度；
内增塑剂 键合型增塑剂 外增塑剂 添加型增塑剂 主增塑剂
3.2 主要添加剂及其作用
增塑剂的耐久性
耐挥发性 耐抽出性
分子量大，挥发性低； 分子内基团体积大，挥发性低
增塑塑料浸入液体介质中(水、皂液、油、
取决： 增塑剂、所接触的 液体的相容性。
化学溶剂)，增塑剂从塑料内部向液体 介质中迁移的倾向。
耐迁移增塑剂： 高分子量极性聚酯
耐迁移性 增塑剂从制品内部向表面移动 制品变硬、
3.2 主要添加剂及其作用
增 塑 剂 Plasticizer
熔体粘度 玻璃化温度 弹性模量
改进高分子材料加工性，提高制品柔软性的一类物质。
增塑剂的基本理化性质特点：
高沸点、难挥发； 与高分子基质有一定的相容性 但不与其发生化学反应。
高沸点的稳定油状 有机液体 低熔点有机固体物质
加工成型过程中 发生化学反应 – 固化
通用塑料
按材料的使用功能
举例说明高分子材料在控释缓释制剂和靶向制剂中的应用
举例说明高分子材料在控释缓释制剂和靶向制剂中的应用高分子材料是一类具有高分子量、由重复单元组成的大分子化合物，具有较高的力学强度、化学稳定性和生物相容性。
高分子材料在控释缓释制剂和靶向制剂中有广泛的应用。
本文将从两个方面来举例说明高分子材料在这两种制剂中的应用。
控释缓释制剂是指能够延长药物在体内的滞留时间，并以持续的速率释放药物的制剂。
高分子材料在控释缓释制剂中起到了重要的作用。
一个典型的例子是聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微球制剂。
PLGA是一种可生物降解的高分子材料，在体内可以被分解为无害的二氧化碳和水，因此具有较高的生物相容性。
由于PLGA具有良好的可调控性和生物降解性，它被广泛用于制备控释缓释微球制剂。
将药物包裹在PLGA微球中，可以延缓药物的释放速率，达到控制药物释放的目的。
例如，伊维菌素是一种用于治疗结核病的抗生素，它在体内的半衰期较短，需要频繁的给药。
而将伊维菌素包裹在PLGA微球中，可以延长其释放时间，减少给药次数，提高疗效。
靶向制剂是指能够选择性地作用于特定的组织或细胞的制剂。
高分子材料在靶向制剂中的应用也有很多例子。
一个典型的例子是利用聚乙二醇（PEG）改善药物的靶向性。
PEG是一种具有良好生物相容性的高分子材料，可以改善药物的体外稳定性、溶解度和血管通透性。
将药物与PEG共价结合，可以增加药物在体内的半衰期，并且减少对正常细胞的毒性。
例如，靶向治疗肿瘤的制剂利用PEG修饰来提高溶解性，在体内药物释放后能够更容易进入肿瘤组织，减少对正常组织的损伤。
除了上述例子外，高分子材料在控释缓释制剂和靶向制剂中还有其他的应用。
例如，透明聚合物材料可以用于制备眼药物的角膜接触镜，实现长时间的缓慢释放。
还有一些专门用于药物递送的纳米粒子，例如聚丙烯酸纳米粒子可以用于改善口服药物的溶解性和生物利用度。
总之，高分子材料在控释缓释制剂和靶向制剂中有广泛的应用。
通过调控高分子材料的物理化学性质，可以实现药物的长时间释放和靶向性输送，提高药物的疗效并减少副作用。
精品79知识讲解_有机高分子材料：塑料、纤维和橡胶
有机高分子材料：塑料、纤维和橡胶【学习目标】1、掌握生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能；2、掌握高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响；3、了解居室装修材料的主要成分及其作用。
【要点梳理】要点一、塑料1、塑料的成分塑料的主要成分是合成树脂，它的组成中除了合成树脂以外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的添加剂，如能提高塑性的增塑剂、防止塑料老化的防老化剂等，即塑料＝树脂＋添加剂。
要点诠释：（1）树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物。
树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用。
（2）有些塑料基本上是由合成树脂组成的，不含或很少含其他添加剂，如聚乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃等。
2、塑料的分子组成与结构塑料是聚合物。
聚合物的相对分子质量虽然很大，但组成并不复杂，结构也很有规律性。
它们大部分是由小分子通过聚合反应制得的。
3、塑料的性能塑料的性能分为热塑性和热固性两种。
高分子材料经加热后，软化最终至熔化，冷却后又变成固体，加热后又可熔化的性质称为热塑性，具有热塑性的塑料称为热塑性塑料。
有些高分子材料只是在制造过程中受热时能变软，可以塑制成一定的形状，但一经加工成型就不会受热熔化，称为热固性，具有热固性的塑料称为热固性塑料。
热塑性塑料和热固性塑料的对比如下表：热塑性塑料固态时的线型结构热固性塑料硬化后的体型网状结构4、常见塑料的化学成分和用途烯（PS）（1）白色污染的含义由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制品带来的环境污染就是“白色污染”。
（2）白色污染的危害废旧塑料包装物进入环境后，由于其很难降解，造成长期的、深层次的生态环境问题，如：废旧塑料包装物混在土壤中，影响农作物吸收养分和水分，将导致农作物减产；抛弃在陆地或水体中的废旧塑料包装物，被动物当作食物吞入，导致动物死亡（在动物园、牧区和海洋中，此类情况已屡见不鲜）；混入生活垃圾中的废旧塑料包装物很难处理，填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用……（3）白色污染的治理对白色污染，可采取以下治理措施：废弃塑料的再利用（如直接作为材料、制作单体和燃料油、制作气体等）；制造易降解材料等。
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类
1. 哎呀呀，有一种功能高分子材料叫导电高分子材料，就像电线里的铜丝一样能导电呢！比如说聚苯胺，它在电子器件里可是大显身手哟！
2. 嘿，还有分离膜材料呢！这就好比是个超级筛子，可以把不同的东西分离开呀。
像海水淡化用的反渗透膜，多厉害！
3. 哇塞，生物医用高分子材料也很了不起呀！这不就像是给人体的“特殊关怀”嘛。
人工关节、心脏起搏器的外壳，用的可都是这种材料呢。
4. 可不是吗，高分子吸附剂也是功能高分子材料的一类哟！它就像是个小魔术贴，能把特定的物质吸附住。
比如在污水处理中就发挥了大作用呢！
5. 哟呵，感光性高分子材料也不能忽视呀！这就好像是相机的“眼睛”一样，能对光有特别的反应呢。
像光刻胶就是个典型例子呀。
6. 嘿呀，液晶高分子材料听起来就很神奇吧！它就宛如一个会跳舞的小精灵，能展现出各种奇妙的状态呢。
在显示器等领域可是不可或缺的哟！
总之，功能高分子材料的种类真的是丰富多样，各有各的奇妙之处，给我们的生活带来了很多便利和惊喜呢！。
高分子材料分类
高分子材料分类高分子材料是由大量重复单元组成的大分子化合物，也称为聚合物。
根据高分子材料的结构和性质的不同，可以将其分为不同的分类，包括线性高分子材料、枝状高分子材料、网络高分子材料和共聚高分子材料等。
下面将对这些分类进行详细介绍。
1. 线性高分子材料: 线性高分子材料是由线性排列的重复单元组成的聚合物，具有线性分子链的特点。
典型的线性高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。
线性高分子材料通常具有良好的流动性和可塑性，适用于热塑性加工方式。
2. 枝状高分子材料: 枝状高分子材料是由一个线性聚合物链上分支出多个较短的侧链组成的聚合物。
这些侧链可以增加材料的分子量和分子量分布，提高材料的流变性能和热稳定性。
典型的枝状高分子材料包括树枝状聚合物和星形聚合物等。
3. 网络高分子材料: 网络高分子材料是由交联的聚合物链形成的三维网状结构的聚合物。
这些交联点可以通过化学交联或物理交联的方式形成。
网络高分子材料通常具有较高的强度和刚性，适用于制作弹性体和耐磨材料等。
典型的网络高分子材料包括聚酰胺、环氧树脂和硅橡胶等。
4. 共聚高分子材料: 共聚高分子材料是由两种或多种不同单体按一定比例共同聚合得到的聚合物。
共聚高分子材料通常具有比纯聚合物更好的性能和更广泛的应用领域。
根据共聚单体的特性和相互作用方式的不同，共聚高分子材料可以分为均聚物、块聚物和组聚物等。
典型的共聚高分子材料包括丙烯酸酯共聚物、聚酯共聚物和丙烯腈-丙烯酸酯共聚物等。
总结起来，高分子材料根据其结构和性质可以分为线性高分子材料、枝状高分子材料、网络高分子材料和共聚高分子材料等。
每种类型的高分子材料都有其独特的性能和应用领域，在工业生产和日常生活中有广泛的应用前景。
高分子材料课件(专业)经典.ppt
②链节：
氯乙烯 苯乙烯
定义：构成高聚物的重复结构单元称为链节。
例：
氯乙烯链节
尼龙-66链节
③聚合度：高分子链节中的数目n。
演示课件
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2、高聚物的分子量的多分散性和平均分子量：
①高聚物的分子量是M： M m n
m:链节分子量； n:聚合度 分子量不同，高聚物的性能和 物理状态不同。例：聚乙烯
柔顺性：大分子链构象变化而获得不同蜷曲程度的特性。
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材料科学与工程学院
ⅱ、柔顺性的好坏与链中单链的内旋转的难易程度有 关。运动的单元为链段，链段包含的链节数越少， 则运动越容易，大分子链的柔顺性越好。
ⅲ、大分子链的柔顺性是高聚物与低分子物质在许多 基本性能上差异的原因。例：高弹性。
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材料科学与工程学院
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特点： 官能团之间反应，缩聚物有特征结构官能团； 有低分子副产物； 缩聚物和单体分子量不成整数倍。
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四、高分子材料的分类
①按来源： ⅰ、天然聚合物：天然橡胶，纤维素，蛋白质等。 ⅱ、人造聚合物：经人工改性的天然聚合物。
例：硝酸纤维。 ⅲ、合成聚合物：完全由低分子人工合成。
特点：聚合物的结构单元与单体组成相同；
分子量是单体分子量的整数倍； 聚合过程无副产物生成。
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共聚物: 由两种或两种以上的单体经过加聚反应生
成的高分子化合物。
例：ABS塑料。A：丙烯脂 B：丁二烯 S：苯乙烯
n[xCH=CH+gCH2 =CH-CH=CH2 +zCH=CH2 ]
的主力军。
演示课件
六种导电高分子(或绝缘高分子)材料的分析
分析
目录
• 引言 • 六种导电高分子材料概述 • 导电高分子材料的导电机理
目录
• 导电高分子材料的性能比较 • 导电高分子材料的应用前景 • 结论
01
引言
背景介绍
高分子材料在日常生活和工业生产中 广泛应用，包括塑料、橡胶、纤维等。
随着科技的发展，导电高分子材料逐 渐受到关注，因为它们具有传统金属 材料无法比拟的优势，如质量轻、可 塑性好、耐腐蚀等。
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聚二炔
聚二炔是一种具有高度不饱和键的高分子化合物，具有良好的导电性能和化学反应 活性。
它被广泛应用于光电转换器件、传感器和生物医学等领域。
聚二炔的导电性能可以通过改变分子结构和掺杂其他元素或分子来调节。
03
导电高分子材料的导电机 理
电子导电型
总结词
电子导电型高分子材料通过电子的流动传递电流。
详细描述
导电高分子材料可以作为 超级电容器的电极材料， 提高电极的储能密度和充 放电性能。
在传感器领域的应用
气体传感器
导电高分子材料可以作为 气体传感器的敏感材料， 用于检测气体中的有害物 质。
湿度传感器
导电高分子材料可以作为 湿度传感器的敏感材料， 用于检测环境湿度。
压力传感器
导电高分子材料可以作为 压力传感器的敏感材料， 用于检测压力变化。
稳定性比较
聚乙炔
01 稳定性较差，容易氧化和聚合
。Hale Waihona Puke 聚苯胺02 稳定性较好，具有较好的抗氧
化性能和热稳定性。
聚吡咯
03 稳定性较差，容易发生氧化和
降解。
聚噻吩
04 稳定性较好，具有较好的热稳
材料导论第十三章 高分子材料
热固性聚合物
在一次加热成型过程中，由单体 直接或通过线型预聚体强烈交联 形成网状结构而固化成型，其形 状稳定，再次加热时不会再软化 回到可塑状态—无再加工性和再 回收利用性。
刚性高、耐热、不易变形，成型 工艺复杂、效率低，不溶不熔。
热塑性a、b和热固性c聚合物的形态特征
通过改变结构改善性能的途径
玻璃态、高弹态和粘流态 称为聚合物的力学三态。
玻璃态
Tg：玻璃化转变温度 或玻璃化温度
Tf：高弹态与粘流态间 的转变温度—粘流 温度或软化温度
Td：主链发生断裂的化 学分解温度。
力学状态—线型非晶态高聚物
玻璃态（T<Tg）
模量高、形变小。具有虎克弹性行为，质硬而脆 链段运动处于“冻结”状态，链节、侧基、原子等在
柔顺性：大分子链通过单键内旋转改变其构向的特性
取决于：主链结构 取代基的特性
高分子链之间的相互关系： 线型、支化、交联(网状)
远程结构
远程结构
构向：主要为无规线团形状
凝聚态结构
非晶态 分子排列无规则，远程无序而近程有序
晶 态 分子排列规整有序
结晶度：结晶区所占的重量百分数
取向结构 在某种外力作用下，分子链或其他结构单
总的力学状态将随分子量的不同而变化。
力学状态—交联网状高聚物
交联聚合物无粘流态存在
玻璃态和高弹态
交 联 程 度
玻璃态
热塑性与热固性
热塑性聚合物
线型链状结构 加工固化冷却以后，再次受 热时发生塑化和软化，仍能 达到流动性，并可再次对其 进行凝固成型—具有良好的 再加工性和再回收利用性。
柔韧、脆性低，刚性、耐热 性和尺寸稳定性较差，可以 溶解。
改变结晶度 改变取代基的性质 改变主链结构 共 聚 拉拔强化
高分子材料在生活中的应用
高分子材料在生活中的应用随着科技的不断发展，高分子材料在我们的生活中扮演着越来越重要的角色。
从日常生活中的塑料袋、水杯，到医疗领域的医用器械、药物包装，再到航空航天领域的航空材料、火箭发动机等，高分子材料的应用无处不在。
本文将从三个方面来探讨高分子材料在生活中的应用：塑料制品、医疗用品和航空航天领域。
一、塑料制品1.1 塑料袋塑料袋是我们生活中最常见的塑料制品之一。
它轻便、方便，可以满足我们日常购物的需求。
塑料袋的随意丢弃却给环境带来了严重的污染问题。
因此，越来越多的人开始使用环保袋替代塑料袋，以减少对环境的破坏。
一些创新型企业还研发出了可降解的塑料袋，以解决环保问题。
1.2 水杯水杯是我们生活中必不可少的用品。
传统的水杯通常由玻璃、陶瓷等材料制成，但这些材料的缺点是易碎、不耐用。
近年来，随着高分子材料的发展，出现了一种新型的水杯——聚碳酸酯(PC)材质的水杯。
PC材质具有很高的抗冲击性、透明度和耐高温性，使得水杯更加耐用、安全。
二、医疗用品2.1 医用器械高分子材料在医疗领域的应用非常广泛。
例如，一次性医用口罩就是一种典型的高分子材料制品。
这种口罩由多层非织造布组成，具有很好的防护效果。
医用手套、导尿管、输液器等医疗器械也都采用了高分子材料，以提高其性能和使用寿命。
2.2 药物包装药物包装是保证药物安全有效的重要环节。
传统的药物包装材料如玻璃瓶、铝箔包装等存在一定的安全隐患。
而高分子材料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等具有良好的安全性和生物相容性，逐渐成为药物包装的理想选择。
一些创新型企业还研发出了可降解的药物包装材料，以解决药物包装带来的环境问题。
三、航空航天领域3.1 航空材料航空航天领域对材料的性能要求非常高，如高强度、高韧性、低密度等。
高分子材料凭借其优异的性能，逐渐成为航空航天领域的理想选择。
例如，碳纤维复合材料就是一种典型的高分子复合材料，具有很高的强度和刚度，广泛应用于飞机、火箭等航空器的制造。
第3章高分子材料简介
3. 聚乙烯的发明（1）
• 19世纪30年代，由于合成氨工业的发展，人们在有机合
成反应中开始广泛采用高压技术。1933年3月，英国帝国
化学公司的福西特和吉布森想让乙烯和苯甲醛在140MPa
的高压和170℃温度下进行反应。但是达到预定时间后，
预定的反应没有发生。当他们打开反应釜清理时，发现器
壁上有一层白色蜡状的固体薄膜，取下分析后发现它是乙
业生产。
高压聚乙烯：典型的自由基加成聚合
4.
汤姆森发明充气轮胎
在过去的几千年间，人们所坐的车使用的一直是木制
轮子，或者再在轮子周围加上金属轮辋。
• 1845年，英国工程师汤姆森在车轮周围套上一个合适的
充气橡胶管，并获得了这项设备的专利，到了1890年，轮
胎被正式用在自行车上，到了1895年，被用在各种老式汽
一片空间。当时国内没有一所高等学校设立高分子专业，更没有
开设任何与高分子科学与工程相关的课程。当时除上海、天津等
地有几家生产“电木”制品（酚醛树脂加木粉热压成型的电器元
件等）和油漆的小型作坊以外，国内没有一家现代意义的高分子
材料生产厂。
• 1954～1955年，国内首批高分子理科专业和工科专业分别在
角质状材料不仅韧性好，还可热塑加工。这是历史
上第一种塑料，称为“赛璐珞”（Celluloid）。
可用作乒乓球、眼镜架、梳子、衣领、指甲油
等。1884年柯达公司用它生产胶卷、但这种电影胶
片放映时常摩擦而燃烧。
夏尔多内伯爵（1884年）发明人造丝
但极易燃烧，纺织厂的工人们似
乎很不喜欢他们的岳母大人，把
发现了定向聚合，
并研制出相应的
催化剂
Ziegler （德）:
第五章-天然高分子材料-淀粉课件
2）乙酸酯淀粉 醋酸酯淀粉的酯化剂很多，如醋酸、醋酸酐、醋酸乙烯或烯酮等。
34
乙酸酯淀粉的性质 糊化温度降低，凝沉性减弱。取代度越高，糊化温度越低。 黏度增大。 对酸、热的稳定性提高。 具有良好的成膜性，膜柔软发亮，又较易溶于水。 高取代度的优于低取代度。
35
3）酯化淀粉的应用 造纸 食品：奶油、奶酪、色拉油；儿童食品及香蕉等水果布丁；番茄酱、果汁 等（磷酸酯淀粉）。 婴儿食品、水果和奶乳馅食品的填充剂、稳定剂。 纺织 医药工业 农药
6
5.1.2 淀粉的结构
一、淀粉的分子结构
1、淀粉的基本结构单元 淀粉是纯粹的碳水化合物。 淀粉颗粒含有微量的非碳水化合物物质，如蛋白质、脂肪酸、无
机盐等，其中除脂肪酸被直链淀粉分子吸附，磷酸与支链淀粉分子呈酯 化结合以外，其他物质都是混杂在一起。
淀粉的分子式为(C6H10O5)n，n为不定数，被称为聚合度(DP)。 C6H10O5为脱水葡萄糖单元或脱水葡萄糖基(AGU)。
淀粉的结构示意图
18
5.1.3 淀粉的性质与改性
一、淀粉的物理性质
1.淀粉的一般物理性质 ✓白色颗粒状物质。 ✓溶解性：不溶于冷水，能溶于二甲基亚砜[(CH3)2SO]和N,N‘-二甲基 甲酰胺[HCON(CH3)2]。 ✓吸湿性强，它的颗粒具有渗透性，水和水渗透液能自由渗入颗粒内部。 ✓可形成氢键。
11
(2)支链淀粉：
➢具有高度分支结构。 ➢支链淀粉的分子较直链淀粉大，相 对分子量在105-106间。 ➢分子形状如高梁穗。 ➢侧链分布不均匀，平均相距20-25 个葡萄糖单元。
α-D-(1→6)甙键 12
A B
C链：主链 B链：内链 A链：外链，其上无侧链。
C
高分子材料及陶瓷材料的力学性能
高分子材料及陶瓷材料的力学性能一、高分子材料：分天然与人工合成两大种类：天然：木、天然橡胶、棉麻、丝、毛发、蛋白质等；人工合成：工程塑料、合成纤维、合成橡胶；三者之间并无严格界限：橡胶在低温时，纤维在定向拉伸前都是塑料。
1．塑料：——指在玻璃态使用的具有可塑性的高分子材料，以树脂为主要成分，加入各种添加剂(填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、发泡剂、阻燃剂等)，能在加工过程中塑制成型。
依照其受热时的表现可分为热塑性塑料与热固性塑料1）按用途可分为：①通用塑料：用于生活用品制造，具有产量大、价格低、用途广、低毒性的特点。
常用的有六大品种：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料。
②工程塑料：使用于机械设备制造与工程结构制造中，力学性能较高，有较强的耐热性与耐腐蚀性能，常用的有：聚酰胺（也叫尼龙或锦纶）、聚甲醛、有机玻璃、聚碳酸酯、ABC塑料、聚苯醚、氟塑料等。
③特种塑料：具有某些特殊性能，如耐高温、耐腐蚀等。
其产量小，价格昂贵。
2）工程塑料的性能特点：①相对密度较低：0.9-2.3，具有很好的比强度，特别宜于制造车辆、船舶等交通运输工具；②耐腐蚀性能好：对一般的化学药品都有很强的抵抗力，但大多不耐有机溶剂的溶解；③电绝缘性能好：不导电且电绝缘性好，在电子、电器工业中作为绝缘材料广泛应用；④有很好的减震、减噪性能和很好的减摩擦能力及耐磨性：能吸收噪音，减缓震动，并且有一定的自润滑性，在无润滑的条件下也可有效地工作；⑤刚度低；只有钢铁材料的十分之一弱（1/100-1/10）；强度低：一般只有30-100Mpa；蠕变强度及蠕变温度低：室温下就可蠕变，持久强度低⑥耐热能力差：一般只能工作于1000C以下，少数可工作于2000C以上；⑦导热系数小：只有金属材料的1/200-1/600，散热能力低，不利于在磨擦条件下工作的机件；且其膨胀系数也远大于金属材料，与金属的结合较为困难；⑧易于老化：随时间的推移，有脆化、强度降低的现象；⑨不耐溶剂：会溶胀、应力开裂、老化。
高分子是什么材料
高分子是什么材料高分子材料是由大分子化合物构成的一类材料。
它是由重复单元（称为聚合物）构成的大分子化合物，通过化学反应或物理方法制备而成。
由于高分子材料具有独特的结构和性质，被广泛应用于各个领域。
高分子材料的主要特点之一是其分子量较大，通常在数千到数百万之间。
这使得高分子材料具有较高的柔韧性和可变形性，可以通过改变其化学结构和聚合度来调节其物理和化学性能。
高分子材料的种类繁多，包括塑料、橡胶、纤维和涂料等。
塑料是最常见的高分子材料之一，具有广泛的应用领域。
根据其性质可以分为热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料在加热后可以软化并重新加工，而热固性塑料在加热后凝固成硬态，难以再次加工。
橡胶是高弹性和耐磨损的高分子材料，在汽车轮胎、密封件和振动吸收装置等领域中广泛应用。
纤维是高分子材料的另一种重要应用，包括天然纤维和合成纤维。
如棉、麻、丝等天然纤维，以及尼龙、涤纶等合成纤维，都是高分子材料的典型代表。
高分子材料具有许多优点。
首先，高分子材料具有较低的密度，具有轻质的特点，可用于制造轻便的产品。
其次，高分子材料具有较高的抗腐蚀性和耐磨性，可以在恶劣环境下长时间稳定使用。
此外，高分子材料还具有优异的绝缘性能、良好的柔性和可塑性，以及较高的可回收性。
高分子材料在各个领域都有着广泛的应用。
在建筑领域，高分子材料被用于制造绝缘材料、涂料和密封剂等。
在电子行业中，高分子材料被用于制造电缆、绝缘子和电子设备等。
在医疗领域，高分子材料用于制造人工器官、医用用品和药物载体等。
此外，高分子材料还被广泛应用于汽车制造、航空航天、纺织、包装和环保等领域。
总而言之，高分子材料作为一种特殊的大分子化合物，具有独特的结构和性质，广泛应用于各个领域。
它们不仅能够满足不同领域的需求，还可以通过改变其化学结构和聚合度来调节其性能，为人类社会的发展做出了重要贡献。
高分子材料的结构和性能关系
高分子材料的结构和性能关系高分子材料是指由多个重复单元通过共价键或者物理吸附的方式连接成为大分子的材料。
在现代工业生产和科技领域，高分子材料的应用非常广泛，包括塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂、化妆品、医疗器械等领域。
高分子材料的结构和性能关系是理解其基本特性和优化设计的基础，而这对于高分子材料的应用和开发具有非常重要的意义。
一、高分子材料的结构类型高分子材料的结构类型非常多样，但是大致可以分为线性高分子、支化高分子和网络高分子三类。
线性高分子通常是由同一种或者不同的单体经过简单的共价键反应而形成的，具有连续的单一结构，因此具有较好的可加工性和柔性。
典型的线性高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。
支化高分子则是通过在主链上引入支链或者侧链而形成的，这样可以加强材料的分子间相互作用和扭曲程度，从而提高其力学性能和热稳定性。
典型的支化高分子材料包括聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺等。
网络高分子则是由主链和侧链网络交错而形成的，因此具有较强的物理交联和结构稳定性。
典型的网络高分子材料包括硅橡胶、聚氨酯、环氧树脂等。
二、高分子材料的分子结构高分子材料的分子结构是其性质和性能的基础，主要由单体结构、分子量、分子分布等因素决定。
单体结构不同会影响高分子材料的晶型、链转动性等性质，因此单体的选择非常重要。
分子量则是高分子材料物理和化学性质的主要影响因素之一，通常使用分子量分布曲线来描述高分子材料的分子量分布。
分子量分布是指在一定分子量范围内分子的数量分布情况。
例如，单峰分子量分布通常用于制备聚合物的纯度高、分子结构均一的情况，而宽分子量分布（如双峰、多峰分布）则用于调节材料性质、改善加工性能等情况下的制备。
分子分布则是指不同分子链端的单体分布情况，例如，可控/不可控聚合等方式制备的高分子材料其分子分布情况往往不同。
三、高分子材料的物理性质高分子材料的物理性质主要由材料分子间的相互作用和分子结构影响决定的。
各种分子间相互作用方式包括范德华力、电性相互作用、氢键等，其中电性相互作用对高分子材料的物理性质影响最大。
高分子材料在生活中的应用
高分子材料在生活中的应用高分子材料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。
按其来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。
天然高分子是生命的起源和进化的基础，我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成，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、毛制成织物，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、传递和存储等特殊功能。
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。
高分子它是生命存在的形式。
所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。
在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。
从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。
火化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。
进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。
首先是在1907年，Leo Bakeland发明了酚醛塑料。
1920年Hermann Staudinger提出了高分子的概念并且创造了Makromolekule这个词。
二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。
二十世纪三十年代初，聚苯乙烯开始大规模生产。
高分子材料
高分子材料高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。
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。
树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。
在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。
从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。
硫化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。
航空非金属材料主要包括塑料、橡胶与密封剂、胶粘剂、纺织品、绝缘材料、航空油料与润滑剂、涂料等，期中塑料又可分为工程塑料、透明塑料、玻璃纤维增强塑料和树脂复合材料等。
这些材料是航空工业发展历史中随着高分子材料工业的发展而形成的新体系。
合成高分子材料主要分为塑料、橡胶或弹性体及纤维三大类。
高分子材料的物理性能：●兼有固态和液态物质的性质；●溶解成溶液后粘度特别大；●在溶剂中会溶胀；●能形成纤维或薄膜。
高分子材料的力学性能：●像胶的弹性✓在受到拉伸时可以产生很大变化，在拉伸时放热，热量很小。
✓在完全拉伸时具有较高的拉伸强度，而拉伸弹性模量较小。
✓当外力释去时拉伸的橡胶会很快收缩到原来的形状，永久变形小。
●高分子材料的粘弹性。
(高分子物在受交变力作用时，其作出的形变速度跟不上应力变化速度，则产生滞后的现象) 固态高分子材料最特殊的是其力学性能随着时间而有显著变化。
●高分子材料的断裂与疲劳破坏虽然一般认为高分子材料具有韧性、可变形性，可是在一定的温度、应变速率和应力条件下，也常常产生脆性断裂，有时也会在没有显著的塑性变形或尺寸变化时，发生局部的断裂现象。
这种断裂的产生多半是由于温度低，受高的载荷速率(如冲击) 或是长期受加载而产生的疲劳破坏。
高分子材料的热学性能：●耐热性材料的耐热性常常是在高温下测定变形—热变形或在高温下测定力学性能来表示之。
生物医用材料 医用高分子材料
➢ 纤维： 细而长的且有一定的柔韧性的线条或丝状高分子材料。
其长径比应在1000：1左右。 特点：
纤维的直径一般是很小的，受力后形变较小(一般为百 分之几到百分之二十),在较宽的温度范围内(-50 - 150℃) 机械性能变化不大。
纤维分为天然纤维和化学纤维
化学纤维又分为改性纤维素纤维（人造纤维，如粘胶纤 维）与合成纤维。
• 生物可降解高分子材料包括所有的天然高分子 材料和部分合成的高分子材料（聚乳酸PLA） 等
6.2 高分子材料的结构及力学性能
6.2.1高分子材料的基本概念 1).高分子化合物(macromolecule compound)
是指那些由众多原子或原子 团主要以共价键结合而成的 相对分子质量在一万以上的 化合物。又叫高分子(大分 子），高聚物，聚合物 (polymer) 一般表示为：
高分子的晶体结构（图示PE的晶体结构）
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结晶度对聚合物性能的影响：
• 聚合物内晶体的存在一般会提高力学性能、独 特的热性能及抗疲劳强度。这些性能使半结晶 聚合物（常常简单地称为结晶聚合物）称为用 于生物医学的合适材料，如聚乙烯（PE）、聚 丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）
➢塑料和纤维希望有一定的结晶度，橡胶则不太希望结晶。
3） 高聚物的取向
取向造成各向异性
❖ 取向现象： 取向——高分子链或链段沿某一特定方向作占优势的排列 取向态——一维（单轴如纤维）或二维（双轴如薄膜）有序 结晶态——三维空间有序
❖ 取向态结构 无定形 取向未结晶 结晶未取向 结晶取向
6.2.3 高分子材料的力学性能
一．聚合物力学性能特点 1. 力学性能可变范围宽。 橡胶—塑料—纤维，为不同的应用提供了广阔的选择余地。 2. 强度低、模量低。但比强度高（强度/密度）。 3.力学性能与各种结构因素有关。 除化学结构外，包括：分子量及其分布、支化和交联、结晶度和 结晶形态、共聚方式、分子取向、增塑及填料等。 也受加工条件及使用环境的影响。 4.高弹性和粘弹性。 高聚物极大的分子量以及分子链构象变化所导致的柔性，使其具有高弹性。 5.具有明显的松弛特性 对于高聚物来说，存在多种运动单元，尤其分子链由一种构象过渡到 另一种构象所需时间很长，因此其力学性能强烈地依赖于温度和受力时间
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热塑性工程塑料（一） ——芳香族聚酰胺
在聚酰胺的主链中引入苯环，可增加热稳定性， 此类高分子成为芳香族聚酰胺
这是一大类液晶高分子，它的硫酸溶液为液晶 性流体，挤出可纺制纤维，硫酸脱出后，纤维 中大分子仍为高度有序排列，其有序度比常规 纤维拉伸后还高，因此它的抗拉强度高于钢材 的抗拉强度，但密度仅为钢材的1/8
相对分子量不确定但通常较高，常温下呈固态、中固 态、假固态，有时也可以是液态的有机物质。
具有软化或熔融温度范围，在外力作用下有流动倾向， 破裂时常呈贝壳状。
塑料
塑料：是在玻璃态下使用的，具有可塑性的高分子材 料，以合成树脂为主要成分
成分： 合成树脂 + 添加剂 （填充剂、增塑剂、稳定 剂等）
热塑性工程塑料（三） ——氟塑料
含氟塑料：聚四氟乙烯(F-4），聚三氟氯乙烯（F-3），聚全氟乙 丙烯（F-46）等
性能：极优越的化学稳定性，良好的热稳定性；良好的绝缘性， 摩擦系数小，有自润滑性，不易老化
聚四氟乙烯(F-4）——塑料王 线型晶态高聚物，其结晶度为55~57%，熔点为327ºC，具有优 异的耐化学腐蚀性，不受任何化学试剂的侵蚀，即使在高温下及 强酸、强碱、强氧化剂中也不受腐蚀
橡胶
生产过程：生胶的熔炼、胶料的混炼、压延、压出、制品的 硫化 橡胶的硫化（Curing）就是通过橡胶分子间的化学交联作用 将基本上呈塑性的生胶转化成弹性的和尺寸稳定的产品，硫 化后的橡胶的物性稳定，使用温度范围扩大。“硫化过程” 在橡胶化学中占有重要地位。
性能特点： 具有高弹性；优良的伸缩性和可贵的积储能量的能力；良好 的耐磨性、绝缘性、隔音性
第五章 有机高分子材料
第一节 概述
第二节 典型的高分子材料
高分子材料
高分子化合物的分类 按性能及用途, 可分为塑料、橡胶、纤维 以及胶粘剂和涂料
室温下处于玻璃态的高聚物称为塑料。 室温下处于高弹态的高聚物称为橡胶。
塑料
塑料：是在玻璃态下使用的，具有可塑性的高 分子材料，以合成树脂为主要成分
缺点：在390C以上分解放出有毒气体，强度较低，冷流行强， 加工成型性较差
应用：主要用于制造减磨密封零件、密封圈、垫圈等；化工工业 中耐腐蚀零件、管道、内衬材料、过滤器，盛放氢氟酸容器；电 工中的绝缘材料；医疗中的代用血管、人工心肺等
热塑性工程塑料（四）
——聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，有机玻璃）
缺点 刚性差，强度低，耐热性低，膨胀系数 大，导热系数小，蠕变温度低（“冷 流”），有老化现象
热塑性工程塑料（一） ——脂肪族聚酰胺（尼龙，绵纶)
树脂：以线性晶态聚酰胺为基体
特点：强度高、韧性好，摩擦系数低，耐磨， 有自润滑性
应用：在机械行业中应用广泛，可用于制造要 求耐磨、耐蚀的某些承载和传动零件，如轴承、 齿轮、螺钉、螺母以及其他小型零件（应用温 度T<100ºC）
树脂：缩聚树脂，体型高分子链 加热发生化学反应，固化为坚硬制品；不溶解，加热 时不再融化，不能循环使用
塑料的成型与加工
塑料成型工艺形式多样：浇铸成型、 工 塑料的连接 表面处理
压制成型
注射成型
塑料的性能特点
优点 相对密度低，耐腐蚀性能好，电绝缘性 好，减磨、耐磨性能好，有消音吸震性
应用： 弹性材料、密封材料、减震防震材料、传动材料、绝缘材料
胶粘剂（粘结剂、胶合剂或胶水）
胶接（粘接）：用胶粘剂把物品连接在一起的 方法。
可用于轮胎帘子线和特种服装（宇宙服）等
热塑性工程塑料（二）
——ABS塑料
基体：丙烯腈A-丁二烯B-苯乙烯S三种单体共聚而成的 聚合体
聚丙烯腈的高化学稳定性和高硬度 聚丁二烯的橡胶态韧性和弹性 聚苯乙烯的良好成型性
性能：高强度和高硬度，耐油和耐蚀，“质坚、性韧、 刚性大”
应用：各种电器的外壳，仪表盘，飞机舱内装饰板、 窗框、隔音板。汽车零件：汽车方向盘，挡泥板，扶 手以及小型轿车的车身等
成分： 合成树脂 + 添加剂 （填充剂、增塑剂、 稳定剂等）
分类： 按应用范围分类：通用塑料和工程塑料 按塑料按树脂性质分：热塑性塑料； 热固性
塑料
树脂（resin）
广义上是指用作塑料基材的聚合物或预聚物。一般不 溶于水，能溶于有机溶剂。
按来源可分为天然树脂和合成树脂；按其加工行为不 同的特点又有热塑性树脂和热固性树脂之分。
分类： 按应用范围分类：通用塑料、工程塑料和特种塑料 按塑料按树脂性质（受热时的行为）分：热塑性塑料；
热固性塑料
塑料
热塑性塑料（thermoplastic polymer， thermoplasts）
树脂：聚合树脂，线型高分子链 高温软化，冷却硬化，可反复进行，可以循环使用
热固性塑料（thermosetting polymer， thermosets）
橡胶
橡胶是以高分子化合物为基础的具有显著高弹性的材 料。它是以生胶为原料加入适量的配合剂形成的高分 子弹性体
生胶：是橡胶制品的主要组成部分。在橡胶制备过程 中不但起粘结其他配合剂的作用，而且决定橡胶制品 的性能。
配合剂：是为了提高和改善橡胶制品的各种性能而加 入的物质，主要有硫化剂、硫化促进剂，防老剂，软 化剂，填充剂，着色剂等
典型的线型无定形结构，分子链上带有极性基团
性能特点： 目前最好的透明材料，透光率高； 高强度、韧性 ，不易破碎，耐紫外线和大气老化，易 成型加工 缺点： 表面硬度不高，易擦伤；导热性差和线膨胀系数大， 易在表面产生微裂纹（“银纹”），因而较脆
应用：用于航空、汽车、仪表、光学等工业，制造电 视和雷达的屏幕，仪表外壳，光学镜片等；亦可用作
防弹玻璃
热固性塑料 ——酚醛塑料（PF）
酚醛塑料（以非晶态酚醛树脂为基体）＋ 填料（木粉、 布、石棉、纸等） 通过固化反应形成交联型热固性塑料
性能特点：有一定的机械强度和硬度，耐热性好；具 有较高的耐腐蚀性、耐磨性、良好的绝缘性 缺点： 脆性大，易碎；不耐碱；阳光下易变色，多是黑色、 墨绿色
应用：电器开关、插头等绝缘器件；汽车刹车片；机 械行业中的齿轮、凸轮、手柄等，化工中的耐酸泵