材料导论第十三章 高分子材料
合集下载
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教版】
q塑 处高料 状弹所 态态：形变很容橡 处易胶 状，所 态具有高弹性液 所。态 处树 状脂 态
q
粘流态：形变能任意发生，具有流动性。
温度升高
温度降低
一、塑料
1． 定义：是指具有可塑性能的高分子材料。
2. 分类
热塑性塑料
据受热可分为 热固性塑料
通用塑料 据应用可分为
工程塑料
3. 组成
树 脂 （ 主 要 成 份 ）
缺点：弹性和耐寒性比天然橡胶差。
用途：广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐 材料，耐油制品等。
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教 版】优 秀课件 （实用 教材）
《高分子材料》PPT课堂-课件【人教 版】优 秀课件 （实用 教材）
4. 丁腈橡胶
合成：
n C H 2 = C H -C H = C H 2+ n H 2 C C引 H 3 发 5 ℃ 剂
1.顺丁橡胶
合成：
n C H 2 = C H -C H = C H 2
CO 2 N O A i,2 lH (5 )3 C B F 3· (C 2 H 5 )2 O
H 2 C
C2H
CC
H
H
顺 丁 橡 胶 n
优点：弹性好，耐磨性能、耐低温性能 也较好。具有良好的物理机械性能。
缺点：抗斯裂强度、加工性能较差。
5. 硅橡胶 结构：
R
R
O Si O Si
R
Rn
优点：既耐低温，又耐高温。在-65 ~ 250℃保持 弹性。耐油防水，不易老化，绝缘性能也很好。
缺点：机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。
用途：可作高温高压设备的衬垫，油管衬里，火 箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。
高分子材料基础知识讲解分析课件
03
增塑改性
利用纤维、晶须等增强材料，提 高聚合物的强度、模量等力学性 能。
添加增塑剂，降低聚合物的玻璃 化转变温度，改善聚合物的柔韧 性、加工性能和溶解性。
高分子材料的加工成型技术
挤出成型
通过螺杆挤出机将高分子材料 加热熔融，经过口模形成各种
型材。
注射成型
利用注射机将高分子材料加热 熔融，注入模具中冷却固化， 形成各种制品。
详细描述
高分子材料具有许多独特的物理和化学性质，这些性质使其在许多领域中得到了广泛应用。例如，高 分子材料具有良好的绝缘性，可用于制造电线绝缘层和电子元件；质轻、强度高、耐磨、耐腐蚀等特 性使其在汽车、航空航天、建筑、医疗等领域得到广泛应用。
高分子材料的应用领域
总结词
高分子材料在许多领域中都有广泛的应用，如建筑、 汽车、航空航天、电子、医疗等。
高分子材料的性能参数
力学性能
如弹性模量、拉伸强度、断裂伸长率等。
电性能
如电导率、介电常数、介电强度等。
热性能
如热膨胀系数、热导率、玻璃化转变温度等 。
光学性能
如透光率、折射率等。
04
高分子材料的改性与加工
高分子材料的化学改性
共聚改性
通过在高分子链中引入其 他单体，形成共聚物，改 变聚合物的性质，如极性 、韧性、结晶度等。
高分子复合材料
探索高分子与其它材料（如陶瓷、金 属等）的复合方式，以提高材料的综 合性能。
高分子智能材料
研究具有自适应、自修复、刺激响应 等智能特性的高分子材料。
高分子生物材料
开发用于生物医学领域的高分子材料 ，如组织工程、药物传递和生物传感 器等。
高分子材料的发展趋势
绿色环保
高分子材料课件
——轻度硫化的橡胶
➢若交联点密度大，链段不能运动，性能硬而脆
——酚醛塑料
完整编辑ppt
20
2、高分子材料的性能特点
（1）力学性能特点
1） 低强度和较高的比强度
抗拉强度平均为100MPa，比金属材料低得多，但是高分
子材料的密度小，只有钢的1/4～1/8，所以其比强度并不比
某些金属低。
2）高弹性和低弹性模量
n2 C C 2 H H [ C 2 H C 2 ] H n
（2）缩聚反应（缩合聚合反应）-------缩聚物 一种或几种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出 (缩去)某种低分子物质(如水、氨、醇、卤化氢等)的 反应。缩聚物成分与单体不同。
完整编辑ppt
6
二、高分子材料的结构
1. 大分子链的结构
B、S、P等元素组成. 例:氟硅橡胶
完整编辑ppt
8
（2）大分子链的形态
A、线型分子链：各链节以共价键连接成长链分子，直径
小，长度很长，呈卷曲状或线团状。长径比1000:1
B、支化型分子链：在主链的两侧以共价键连接相当数量
的长短不一的支链，其形状有树枝型、梳型、线团型。
C、体型分子链：在线型或支化型分子链之间，沿横向通
橡胶是典型的高弹性材料，其弹性变形率为100%～1000%，
弹性模量仅为2～20MPa左右。
3）塑性好和受迫弹性高
屈服应变达20%以上。在玻璃化温度以下，链节运动由卷
曲变为伸直形，变形不能恢复。
完整编辑ppt
21
4）粘弹性（应变不随作用力即时建立平衡, 而有所滞后） 高聚物的粘弹性表现为蠕变、应力松弛和内耗三种现象。 蠕变是在恒定载荷下，应变随时间而增加的现象，它反
高分子科学导论天然高分子材料课件
例如，利用生物技术制备可降解的天然高分子材料，可以在使用后自然降解，减 少对环境的污染。同时，改进生产工艺也可以降低能耗和减少废弃物的产生，实 现可持续发展。
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
高分子材料课件人教版PPT
[ CH2 —CH ]n
COONa
具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
• b.对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，再在它们的
高分子链上接上含强亲水性原子团的支链．以提高它们的
吸水能力。 ( 结构
功能)
淀粉与丙烯酸钠（CH2＝CH－COONa）在引发剂的
2、功能高分子材料合成方法
（1）、先合成有功能机的单体，然后再由单体聚合成 高分子化合物
光
电
磁
声
……..
……..
热
化学 生物 医学
这一方法出发点：从功能
结构
（2）、先合成高分子主链，然后在主链上引入功能性 基团
光
电
磁
声
热
化学
生物
医学
这一方法出发点：从结构
功能
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
其中一种材料为基体，另一种材料为增强材料，如钢筋混凝土、 轮胎(玻璃纤维织物为增强材料，橡胶为基体)就是复合材料。
2．性能： 强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等，综合性能超过单一材
料，能充分发挥每一种材料的长处，避免其弱点。 广泛应用于宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用
品、人类健康等方面。
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
《时代周刊》评出20世纪最伟大的100项发明，其中 “尿不湿” 榜上有名
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
高分子材料课件人教版PPT（优秀课件）
材料导论-高分子期末复习材料
4.氯乙烯, 4.氯乙烯,苯乙烯的聚合物名称分别是 聚氯乙烯 氯乙烯 PVC),聚苯乙烯. ),聚苯乙烯 (PVC),聚苯乙烯. 5.给出聚合度的定义; 5.给出聚合度的定义;如何计算一个已知聚合度的 给出聚合度的定义 聚合物的分子量? 聚合物的分子量? 聚合物分子链中连续出现的重复单元( 聚合物分子链中连续出现的重复单元(或称 链节)的次数. 链节)的次数.聚合度是衡量高分子大小的一个指 标. 聚合度两种表示法: 聚合度两种表示法: 以大分子链中的结构单元数目表示, 以大分子链中的结构单元数目表示,记作 x n 以大分子链中的重复单元数目表示, 以大分子链中的重复单元数目表示,记作 DP
5.合成橡胶的分类 5.合成橡胶的分类 合 成 橡 胶 通用合成橡胶
按其性 能和用 途
特种合成橡胶
6.天然橡胶的主要成分是( 6.天然橡胶的主要成分是(从自然界含胶植物中 天然橡胶的主要成分是 制取的一种高弹性物质) 制取的一种高弹性物质) 综合性能最好的橡胶是(聚异戊二烯( 综合性能最好的橡胶是(聚异戊二烯(天然橡 CH3 胶))
4.写出自由基聚合的主要步骤及聚合特点 4.写出自由基聚合的主要步骤及聚合特点 自由基聚合: 自由基聚合:链引发 链增长 链终止 (1)链引发 慢 单体自由基 (2)链增长 快 活性高分子链 (3)链终止 速 稳定大分子 自由基聚合反应的特征: 自由基聚合反应的特征: 1.可明显区分出引发 增长,终止, 可明显区分出引发, 1.可明显区分出引发,增长,终止,转移等基元反 慢引发,快增长,速终止. 应.慢引发,快增长,速终止. 2.大分子瞬时形成 聚合物的聚合度无大的变化. 大分子瞬时形成, 2.大分子瞬时形成,聚合物的聚合度无大的变化. 3.聚合过程中 单体浓度逐步降低, 聚合过程中, 3.聚合过程中,单体浓度逐步降低,聚合物转化率 逐步增大. 逐步增大.
最新13-高分子科学导论-天然高分子材料ppt课件
• 纤维素具有一定的 结晶性；
• 纤维素的分子间存 在非常强烈的氢键， 使得其具有更高度 的结构有序性，耐 化学腐蚀性和耐溶 剂性。
Source of the Cellulose
• 棉花：是棉属植物种子的表皮毛， 是自然界纯度最高的纤维。
• 木材：是自然界中纤维素最主要 的来源。
• 草类：包括禾本科和竹科等植物 的茎。
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
• 纤维素通过水解可用于生产微晶纤维素和葡萄糖浆； • 通过接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗酶抗菌材料、
离子交换材料、膜材料、高吸水性材料等； • 通过化学和生物技术，将有可能生产出食品、燃料及多种基本有机合成
• 淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的碳水化合物，是由 D-葡萄糖通过α糖苷键组成的多聚糖。
• 未经改性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构有一定大小和形状，水分 含量高，蛋白质少的淀粉颗粒较大。
• 淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积25% ~ 50%。
Source of the Starch
• 淀粉
Modification of the Cellulose
• 纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工性。 • 酯化
• 无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有机酯包括醋酸酯、磺酸 酯、氨基甲酸酯等。
• 醚化 • 羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、甲基纤维素芳基和芳烷基纤维素等。
• 接枝与交联 • 卤化与氧化
漂白、晾干
虾蟹壳
hydrolysis
Chitin: x << y; Chitosan: x > y
• 纤维素的分子间存 在非常强烈的氢键， 使得其具有更高度 的结构有序性，耐 化学腐蚀性和耐溶 剂性。
Source of the Cellulose
• 棉花：是棉属植物种子的表皮毛， 是自然界纯度最高的纤维。
• 木材：是自然界中纤维素最主要 的来源。
• 草类：包括禾本科和竹科等植物 的茎。
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
Application of the Cellulose
• 纤维素通过水解可用于生产微晶纤维素和葡萄糖浆； • 通过接枝共聚等改性可得到具有各种新功能的材料，如抗酶抗菌材料、
离子交换材料、膜材料、高吸水性材料等； • 通过化学和生物技术，将有可能生产出食品、燃料及多种基本有机合成
• 淀粉是自然界中产量仅次于纤维素的碳水化合物，是由 D-葡萄糖通过α糖苷键组成的多聚糖。
• 未经改性处理的淀粉称为原淀粉，呈颗粒结构有一定大小和形状，水分 含量高，蛋白质少的淀粉颗粒较大。
• 淀粉颗粒具有结晶结构，结晶结构占颗粒体积25% ~ 50%。
Source of the Starch
• 淀粉
Modification of the Cellulose
• 纤维素改性可以使之具有更好的溶解性和加工性。 • 酯化
• 无机酯包括碳酸酯、硝酸酯、磷酸酯等；有机酯包括醋酸酯、磺酸 酯、氨基甲酸酯等。
• 醚化 • 羧甲基纤维素、羟烷基纤维素、甲基纤维素芳基和芳烷基纤维素等。
• 接枝与交联 • 卤化与氧化
漂白、晾干
虾蟹壳
hydrolysis
Chitin: x << y; Chitosan: x > y
高分子材料ppt[完整版本]
![高分子材料ppt[完整版本]](https://img.taocdn.com/s3/m/9fd98da2767f5acfa0c7cdb9.png)
•
1909年 美国人Leo Baekeland用苯酚与甲醛反应制造出第一种完全人工合成的塑料——酚醛树酯。
•
1920年 德国人Hermann Staudinger发表了“关于聚合反应”的论文提出：高分子物质是由具有相同化学结构
的单体经过化学反应（聚合），通过化学键连接在一起的大分子化合物，高分子或聚合物一词即源于此。
• 按高分子排列情况分类：结晶高聚物，非 晶高聚物。
完整编辑ppt
7
4. 性能介绍
• 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 材料独特的结构和易改性、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。 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
子化学作为一门新兴学科建立的标志。
•
1935年 杜邦公司基础化学研究所有机化学部的Wallace H. Carothers合成出聚酰胺66，即尼龙。尼龙在1938年
实现工业化生产。
•
1930年 德国人用金属钠作为催化剂，用丁二烯合成出丁钠橡胶和丁苯橡胶。
•
1940年 英国人T. R. Whinfield合成出聚酯纤维（PET）。
天然橡胶。
•
1956年Szwarc提出活性聚合概念。高分子进入分子设计时代。
•
1971年S. L Wolek 发明可耐300℃高温的Kevlar。
高分子材料概述PPT课件
典型的元素有机聚合物
CH3 [ Si O ]n
CH3
有机硅----聚甲基硅氧烷
33
第二节 高分子材料的分类
粘合剂
复合材料
6
5
塑料 1
三 按用途分
4 涂料
2
橡胶
3
纤维
进正 行把 分高实 类分际 的子上 一材， 种料按 方从用 法材途 。料分
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。 27
第一节 材料和高分子材料
高分子材料的应用
电气工业 ：①绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电高分子； ②电子：通讯光纤、电缆、电线、光盘、手机、电话； ③家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等。
40年代，二次大战促进了高分子材料的发 展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。 丁苯橡胶, 丁腈橡胶, 丁基橡胶, 有机氟材 料, 涤纶树脂, ABS。
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是
Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一种强
度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
OH H2N [ (CH2)6 C N ]n (CH2)6 COOH
HO OCN [ (CH2)6 N C O (CH2)4 ]n OH
HO [
CH3
O
C
O C O ]n OH
CH3
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂）
聚己二酰己二胺（尼龙—66）
聚ω —氨基己酸酯（尼龙—6） 聚氨酯 聚碳酸酯
CH3 [ Si O ]n
CH3
有机硅----聚甲基硅氧烷
33
第二节 高分子材料的分类
粘合剂
复合材料
6
5
塑料 1
三 按用途分
4 涂料
2
橡胶
3
纤维
进正 行把 分高实 类分际 的子上 一材， 种料按 方从用 法材途 。料分
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。 27
第一节 材料和高分子材料
高分子材料的应用
电气工业 ：①绝缘材料（导热性、电阻率）等、导电高分子； ②电子：通讯光纤、电缆、电线、光盘、手机、电话； ③家用电器：外壳、内胆（电视、电脑、空调）等。
40年代，二次大战促进了高分子材料的发 展，一大批重要的橡胶和塑料被合成出来。 丁苯橡胶, 丁腈橡胶, 丁基橡胶, 有机氟材 料, 涤纶树脂, ABS。
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是
Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一种强
度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
OH H2N [ (CH2)6 C N ]n (CH2)6 COOH
HO OCN [ (CH2)6 N C O (CH2)4 ]n OH
HO [
CH3
O
C
O C O ]n OH
CH3
聚对苯二甲酸乙二酯（涤纶树脂）
聚己二酰己二胺（尼龙—66）
聚ω —氨基己酸酯（尼龙—6） 聚氨酯 聚碳酸酯
高分子材料资料课件
根据用途，高分子材料可以分为塑料、橡胶、纤维和复合材料等。塑料是用途最广泛的高分子材料之一，橡胶 则广泛应用于轮胎、密封件和减震器等。
高分子材料的特性
高分子材料的特性与其组成和结构密 切相关。由于高分子链的柔性和可塑 性，高分子材料通常具有优良的加工 性能和力学性能。
高分子材料还具有良好的绝缘性、化 学稳定性和耐腐蚀性，使其在许多领 域中成为金属和其他传统材料的替代 品。
高分子材料的发展趋势
绿色环保
发展环境友好、可循环利用的高 分子材料，减少对环境的污染和
碳排放。
智能高分子材料
研究具有自适应、自修复、刺激响 应等智能功能的高分子材料，拓展 其在传感器、驱动器、执行器等领 域的应用。
纳米高分子材料
利用纳米技术制备具有优异性能的 纳米高分子材料，提高材料的力学、 电学、光学等性能。
05
高分子材料的发展趋势与挑战
高分子材料的研究热点
高性能化
通过改进聚合方法、引入新型单体和活性聚合技术，提高高分子 材料的性能，以满足各种应用需求。
功能化与智能化
在高分子材料中引入特殊功能基团或添加功能填料，实现高分子材 料的特殊功能和智能化。
生物相容性与生物降解性
研究具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料，用于生物医 学领域和环境友好型材料。
通过压延机将高分子材 料加工成薄膜和片材。
利用气压将高分子材料 加工成中空容器和瓶类。
高分子材料的新型加工技 术
3D打印
利用3D打印技术将高分子 材料加工成各种复杂形状 的零部件。
激光切割
利用激光技术将高分子材 料加工成各种形状和尺寸 的薄片和细条。
超声波焊接
利用超声波技术将高分子 材料焊接在一起，实现快 速、高效、高质量的连接。
高分子材料的特性
高分子材料的特性与其组成和结构密 切相关。由于高分子链的柔性和可塑 性，高分子材料通常具有优良的加工 性能和力学性能。
高分子材料还具有良好的绝缘性、化 学稳定性和耐腐蚀性，使其在许多领 域中成为金属和其他传统材料的替代 品。
高分子材料的发展趋势
绿色环保
发展环境友好、可循环利用的高 分子材料，减少对环境的污染和
碳排放。
智能高分子材料
研究具有自适应、自修复、刺激响 应等智能功能的高分子材料，拓展 其在传感器、驱动器、执行器等领 域的应用。
纳米高分子材料
利用纳米技术制备具有优异性能的 纳米高分子材料，提高材料的力学、 电学、光学等性能。
05
高分子材料的发展趋势与挑战
高分子材料的研究热点
高性能化
通过改进聚合方法、引入新型单体和活性聚合技术，提高高分子 材料的性能，以满足各种应用需求。
功能化与智能化
在高分子材料中引入特殊功能基团或添加功能填料，实现高分子材 料的特殊功能和智能化。
生物相容性与生物降解性
研究具有良好生物相容性和生物降解性的高分子材料，用于生物医 学领域和环境友好型材料。
通过压延机将高分子材 料加工成薄膜和片材。
利用气压将高分子材料 加工成中空容器和瓶类。
高分子材料的新型加工技 术
3D打印
利用3D打印技术将高分子 材料加工成各种复杂形状 的零部件。
激光切割
利用激光技术将高分子材 料加工成各种形状和尺寸 的薄片和细条。
超声波焊接
利用超声波技术将高分子 材料焊接在一起，实现快 速、高效、高质量的连接。
《高分子材料》完美课件人教
产品外观
粉红色固体
加热试验 软化（热塑性） 不软化（热固性）
酒精溶解
溶解
不溶解
结构特点 线性结构
网状结构
酚醛树脂 （电木）
反应物：酚类＋醛类
酸催化－线型
苯 酚 ＋ 甲 醛
具热塑性，能溶于一些有机溶
酚 剂中
醛
树 脂
碱催化－网状结构（体型）
具热固性，不溶于任何溶剂
思考与交流：
1．合成线型脲醛树脂的化学反应方程式？
感谢观看，欢迎指导！ 7.阅历之所以会对读书所得产生深浅有别的影响，原因在于阅读并非是对作品的简单再现，而是一个积极主动的再创造过程，人生的经历与生活的经验都会参与进来。
8.少年时 阅历不 够丰富 ，洞察 力、理 解力有 所欠缺 ，所以 在读书 时往往 容易只 看其中 一点或 几点， 对书中 蕴含的 丰富意 义难以 全面把 握。 9.自信让 我们充 满激情 。有了 自信， 我们才 能怀着 坚定的 信心和 希望， 开始伟 大而光 荣的事 业。自 信的人 有勇气 交往与 表达， 有信心 尝试与 坚持， 能够展 现优势 与才华 ，激发 潜能与 活力， 获得更 多的实 践机会 与创造 可能。
2.它由一 系列展 示人物 性格,反 映人物 与人物 、人物 与环境 之间相 互关系 的具体 事件构 成。
3.把握好 故事情 节,是欣 赏小说 的基础 ,也是 整体感 知小说 的起点 。命题 者在为 小说命 题时,也 必定以 情节为 出发点 ,从整 体上设 置理解 小说内 容的试 题。通 常从情 节梳理 、情节 作用两 方面设 题考查 。
橡胶：… 橡胶 代表物：聚二烯（如：聚1，3—丁二烯
）
高分子的结构与性质关系
线型
可反复加工，多次使用
高分子材料导论
高分子材料导论高分子材料是一类具有高分子结构的材料，其分子量较大，通常由重复单元组成。
高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域，对于现代工业和生活起着重要作用。
本文将对高分子材料的基本概念、特点、分类以及应用进行简要介绍。
首先，高分子材料的基本概念是指分子量较大的化合物，由许多重复单元通过共价键相连而成。
这些重复单元可以是相同的，也可以是不同的，形成不同结构和性质的高分子材料。
高分子材料通常具有较高的分子量和较长的链状结构，因此具有良好的延展性、韧性和耐磨损性。
其次，高分子材料的特点主要包括高分子结构、多样性和可塑性。
高分子材料的分子量通常在千到百万之间，具有较高的分子量和链状结构。
由于其分子结构的多样性，高分子材料的性能也具有多样性，可以通过改变单体的种类和比例来调控材料的性能。
同时，高分子材料具有良好的可塑性，可以通过加工成型来制备各种形状的制品。
高分子材料根据其来源和性质可以分为天然高分子和合成高分子两大类。
天然高分子主要包括橡胶、纤维素、蛋白质等，具有天然存在和生物可降解的特点。
合成高分子则是通过化学合成或聚合反应制备而成，包括塑料、合成纤维、合成橡胶等，具有多样性和可定制性的特点。
在应用方面，高分子材料被广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维制品、涂料、胶粘剂、包装材料等领域。
其中，塑料制品是高分子材料的主要应用领域之一，包括塑料薄膜、塑料容器、塑料管材等，广泛应用于日常生活和工业生产中。
另外，橡胶制品也是高分子材料的重要应用领域，包括轮胎、密封件、橡胶管等，对于汽车工业、建筑工程和航空航天等领域起着重要作用。
总的来说，高分子材料作为一类具有重要应用价值的材料，在现代工业和生活中发挥着重要作用。
随着科学技术的不断发展，高分子材料的研究和应用将会更加广泛和深入，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
《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
高分子材料课件
4
材料科学与工程学院
2.非金属材料的发展史：
（1）高分子材料：1920年，确立了“大分子链结构 学说”，合成高分子材料诞生。 发展很快，就体积来说。 1983年：与钢铁材料相当； 1985年：占工程材料54％，金属占38％； 2000年：3.5万吨，体积是金属材料的4倍；
2019/9/21
Anming Li, Dept of MSE,hpu
|
A
B
S
CN
共 聚
[C H 2C H)(C H 2C HC HC H 2)(C H 2C H )z]n
|x
g
C N
2019/9/21
Anming Li, Dept of MSE,hpu
20
材料科学与工程学院 共 聚
ⅰ、共聚反应表达式：n(xAyB) (Ax-By)n
ⅱ、注意：共聚物不能理解为混合物，而是主链中包 含两种或两种以上单体链节的新型聚合物。
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。
2019/9/21
Anming Li, Dept of MSE,hpu
13
材料科学与工程学院
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： Mmn
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
在元素周期表中只有ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA中部分 非金属、亚金属元素（如N、C、B、O、P、S、Si、Se 等）才能形成高分子链。由于高聚物中 常见的C、H、O、N等元素均为轻元素， 所以高分子材料具有密度小的特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
拉拔强化
高分子材料的制备过程
简单流程如下：
石油、天然气、煤炭、 裂解、炼焦
农副产品等
提炼
单体
聚合 高分子聚合物 加工 高分子材料
高分子材料的合成反应
加聚反应：
由不饱和低分子化合物相互加成或由环状 化合物开环连接成大分子的反应。
2013年，世界合成高分子材料产量
塑料 合成橡胶 合成纤维
2.99亿吨， 0.17亿吨， 0.52亿吨。
创立高分子化学的施陶丁格 Hermann Staudinger 1881一1965
The Nobel Prize in Chemistry 1953
“for his discoveries in the field of macromolecular chemistry”
CH n CH3
CH n
Cl
缩聚类、某些共聚类聚合物：
在其低分子原料后加“树脂”二字
如：酚类和醛类的缩聚产物—酚醛树脂。
根据聚合物的结构特征命名
以聚合物链节(结构单元)的化学组成和结构 来命名，要求指出链中的特性基团，前面冠以 “聚”字。
例：对苯二甲酸+乙二醇→聚(对苯二甲酸乙二酯)
聚酯
聚酰胺 聚烯烃
根据商品名和代表符号
例如：聚甲基丙烯酸甲酯-----有机玻璃， 酚醛树脂------胶木。
橡胶类聚合物----加上后缀“橡胶”， 例如：丁二烯和苯乙烯共聚物------丁苯橡胶，
丁二烯和丙烯腈共聚物------丁腈橡胶， 乙烯和丙烯共聚物----------乙丙橡胶。
根据商品名和代表符号
聚合物的典型应力-应变曲线
B
▲弹性形变(开始~A点)
Y
A
Y A
服从虎克定律，具有普弹性能； 应力
B
E
运动单元：键长、键角；
εA为弹性伸长极限。 ▲强迫高弹形变(A点~E点)
A Y
应变
B
A-弹性极限；Y-屈服点；E-断裂点
大形变，加热可使形变恢复；
εY ：高聚物对抗永久形变的能力； 应力 运动单元：链段。
元沿着外力作用方向择优排列
液 晶 既具有液体的流动性，又有晶体的有序排
列和各向异性。
凝聚态结构—非晶态
凝聚态结构——晶态
凝聚态结构——取向结构
凝聚态结构——液晶态
向列型
近晶型
胆甾型
高分子材料的性能特点
✓密度小；具有较高的比强度 ✓ 随聚合度增大，熔融状态时的粘度增大，
固态时的强度增大； ✓有热塑性树脂和热固性树脂之分； ✓优良的耐磨、减摩和自润滑性； ✓能吸振和减小噪声；
相同的组成结构单元 ——重复单元、链节
链节数，n—聚合度，DP
什么是高分子化合物？
单体
乙烯 (CH2=CH2)
高分子化合物
聚乙烯 [-CH2-CH2-]n
链节
-CH2-CH2-
氯乙烯 (CH2=CHCl)
聚氯乙烯
高分子化合物－Polymer
✓ 分子似“一条链”，由许多相同的结构单元组成。 ✓ 主链以共价键的形式重复连接而成。
高分子的命名
根据单体来源或制法命名 根据聚合物的结构特征命名 根据商品名和代表符号命名 IUPAC的系统命名法
根据单体来源或制法命名
加聚类聚合物：
在其链节所对应的单体前加“聚”字
聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯
n CH2 CH2 CH3
CH2
n CH2 CHCl
n CH CH2
CH2
CH CH2 n
高聚物玻璃化转变不象低分子的晶体向液体的转变， 它不是热力学上的相变，它处于非平衡状态。
玻璃化转变温度Tg：大分子链段开始运动的温度。
玻璃化转变温度不象低分子的熔点是一个固定值，由 于高聚物分子的多分散性，它是一个温度范围，且随 外力作用的大小，加热的速度和测量的方法而改变。
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。
Cl
聚二氯一氮化磷
高分子材料发展简史
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，酚醛树脂(苯酚+甲醛) 美 贝克兰德 1920年，Staudinger提出高分子概念 30年代、40年代，飞速发展 尼龙、PVC、有机玻璃 70年代，特种性能的高分子
碳链高分子化合物
主链全部为C原子，以共价键相联结
如 聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚甲基丙 烯酸甲酯，聚丙烯腈
H
H
│
│
C─C
│
│
H
H
聚乙烯
碳链高分子化合物
杂链高分子化合物
主链除C原子外还有其它原子如O、N、P、S等， 并以共价键联接
如：聚对苯二甲酸乙二酯(涤纶)、聚氨酯、 聚甲醛、聚苯醚、聚酚等
The Nobel Prize in Chemistry 2000
发现导电聚合物
A.J.Heeger 黑格(美国)
A.G.Macdiarmid 马克迪尔米德(美
国)
H.ShiraKawa 白川英树(日本)
高分子化合物中的化学键
共价键 氢键 范德华力
高分子化合物的结构
近程结构 远程结构 凝聚态结构
第十三章 高分子材料
什么是高分子材料？
以高分子化合物（亦称聚合物、高聚 物、树脂）为主要组分的材料。
什么是高分子化合物？
有机化合物: C（为主）结合H或/和O 其它：N、S、P、Cl、F、Si等
低分子化合物 分子量<500
聚合
高分子化合物 平均分子量>104
（单体：可以聚合成高分子 化合物的低分子化合物）
一种单体 多种单体
均聚物 共聚物
高分子材料的合成反应
加聚反应：
高分子材料的合成反应
缩聚反应：
由具有两个以上官能团的低分子化合物聚 合成高分子化合物，同时析出某些小分子物质 (如水、氨、醇、氯化氢等)的反应。
一种单体 多种单体
均缩聚 混缩聚、共缩聚
高分子材料的合成反应
缩聚反应：
聚合反应过程：
其平衡位置附近做小范围振动 。
高弹态（橡胶态Tg<T<Tf）
弹性变形,在较小应力下，即可迅速发生很大的形变， 柔软而富有弹性，外力除去后形变可迅速恢复。
链段运动已充分发展。
粘流态（T>Tf）
粘性流动，不可逆变形 整个分子链的移动
高分子的玻璃化转变
玻璃化转变：从玻璃态到高弹态之间的转变。
▲应变硬化
纤维 硬塑料
软塑料
分子链取向排列，强度提高
橡胶
运动单元：链段、大分子链。
应变
力学状态—晶态高聚物
一般分子量的晶态高聚物
<熔点Tm：晶态， >熔点Tm ：液体，粘流态 Tm——粘流温度。
分子量较大的晶态高聚物
<熔点Tm：晶态； >Tm：分子无规排列，高弹态； >Tf时：粘流态。
非完全晶态的高聚物
高分子材料分类
按材料来源分类
天然高分子材料
天然纤维 天然树脂 天然橡胶 生物胶
合成高分子材料
高分子材料分类
按材料性能和用途分类
➢塑料 ➢合成橡胶 ➢合成纤维 ➢涂料 ➢胶粘剂 ➢功能高分子
三大合成高分子材料
高分子材料分类
按主链所包含原子的种类分类
碳链高分子化合物 杂链高分子化合物 元素有机高分子化合物 无机高分子化合物
CH3
│
Si ─ O
│
CH3