第八章合成高分子材料

第八章合成高分子材料
第八章合成高分子材料
第一节 合成高分子材料的基本性能
(3)聚合物材料的耐热性能 与无机材料相比，聚合物耐热性一般较差。耐
热性包括两方面，一是保持使用性能的最高温 度，二是分解(化学结构发生破坏的)温度。 (4)聚合物材料的耐腐蚀性能 与无机材料相比，聚合物材料的耐腐蚀性能很 好。
第一节 合成高分子材料的基本性能
3．增塑剂 增塑剂一般是高沸点的液体或低熔点的固体有
机化合物，可提高聚合物在高温加工条件下的 可塑性，增加塑料制品在使用条件下的弹性和 韧性，改善塑料的低温脆性。 增塑剂主要用于聚氯乙烯，可以将聚氯乙烯加 工成半硬质到柔软的制品，例如塑料地板和聚 氯乙烯防水卷材等。
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第一节 合成高分子材料的基本性能
聚合物的粘弹性是指聚合物材料不但具有弹性 材料的一般特性，同时还具有粘性流体的一些 特征。
聚合物的粘弹性表现在它有突出的力学松弛现 象，如应力松弛、蠕变、动态力学损耗行为等。 正是聚合物分子运动的松弛本质及其随温度的 变化才造成了聚合物具有独特的力学状态。因 此，描述聚合物的力学行为时，必须同时考虑 应力、应变、时间和温度4个参数。
第一节 合成高分子材料的基本性能
一、什么是高分子材料？ 例如聚乙烯由乙烯(CH2=CH2，分子量为28)聚合而成，分
子量在10 000～35 000，而超高分子量聚乙烯的分子量可高 达500 000。 聚合反应—由低分子单体合成聚合物的反应。 加聚反应、缩聚反应
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高分子材料的分类
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第一节 合成高分子材料的基本性能
2．聚合物的基本性能 (1) 聚合物的物理状态 在室温下，一般凝聚成固体，随分子结构和排
列规整性不同，可能成为结晶聚合物或无定型 聚合物。 没有明显的熔点，而只有一熔融范围。
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第一节 合成高分子材料的基本性能
(2)聚合物的力学性能 聚合物力学性能的最大特点是高弹性和粘弹性。 高弹性是聚合物大分子长链的柔性和分子链的
缠结在性能上的表现。其弹性变形大，可高达1 000％，而一般金属材料的弹性变形不超过1％。 高弹态聚合物的模量小，只有105～106 MPa， 而一般金属材料的模量高达1010～1011 MPa。
第八章 合成高分子材料
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第一节 合成高分子材料的基本性能
一、什么是高分子？ 二、高分子材料的基本组成 三、高分子材料的基本性能 四、高分子材料的分类 五、建筑上常用的高分子材料 六、高分子材料的建筑特性
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第一节 合成高分子材料的基本性能
一、什么是高分子材料？ 一般把分子量低于1 000或1 500的化合物称作低分子化合物；
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第一节 合成高分子材料的基本性能
4. 填充剂和增强剂 5. 固化剂和固化促进剂 6. 发泡剂和发泡促进剂 7. 阻燃剂 8. 着色剂 9. 抗静电剂 10. 其他助剂
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三、高分子材料的基本性能
1. 聚合物结构 高分子材料是以聚合物为主要成分的材料，而
聚合物是以结构简单的小分子通过化学 键重复 连接而成的。随着重复结构单元增多，分子量 逐渐增大超过某一临界值，材料将表现 出与其 基本结构相同的小分子材料完全不同的性能， 体现了量变到质变基本规律。
密度、熔点较低；耐热性 密度。熔点较高；耐热性
较；刚度小；但抗冲击 较好；刚度大；但质地硬
韧性较好。
脆。
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二、高分子材料的基本组成
1．聚合物 聚合物，或称之为树脂，是高分子材料中最
主要的成分，起着胶结剂的作用，它可将其他 添加剂胶结在一起组成一种性能稳定的材料整 体。在多组分塑料中，合成树脂往往要占到30 ％以上。
按产源分：
天然高分子材料 合成高分子材料
木材、天然橡胶、沥青等 塑料、橡胶、化学纤维
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高分子材料的分类
按加热时的性质分
受热 时的 特点
性能 差异
热塑性聚合物
热固性聚合物
受热时软化，冷却后固化。成型前分子量较低，经加 此过程可以反复进行。 工后固化成型为制品，再
受热则制品破坏。此过程 不可逆。
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第一节 合成高分子材料的基本性能
2、稳定剂 聚合物在加工成型及其制品的使用过程中，由
于受热、光、氧的作用，会过早地发生降解、 交联等现象，造成颜色变深、性能降低。加入 稳定剂可起到提高塑料制品质量、延长使用寿 命的作用。 例如，抗氧剂 、光稳定剂 、热稳定剂 。
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分子量在10 000以上的化合物称作高分子化合物(简称高分 子)；介于其间的是分子量中等的化合物。 高分子一般又称作聚合物(或高聚物)，两词往往相互混用。 因为常用的高分子虽然分子量高达几万到几百万，但它们 绝大多数是由分子结构简单、分子量很小的小分子(通常称 为单体)通过聚合反应而生成的。
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第一节 合成高分子材料的基本性能
拉伸应力一应变试验是评价材料力学行为的重 要手段。
由于聚合物材料品种繁多，它们的应力一应变 曲线表现各异。如果按照拉伸过程中屈服点的 表现、伸长率大小及其断裂情况，大致可以分 为5种类型。
它们是：①软而弱，②硬而脆，③硬而强，④ 软而韧，⑤硬而韧，见图9—3。
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第一节 合成高分子材料的基本性能
(5) 聚合物材料的耐老化性能 聚合物材料受外界条件影响，性能逐渐变坏、质量下降
的过程为老化。光、热、力、氧、臭氧以及其他化学介 质在一定条件下将引起聚合物化学结构的破坏，导致聚 合物的降解，表现为聚合物材料变软发粘，强度降低， 或者变硬发脆，失去弹性。 实际上，许多工程塑料制品(如门窗和管材)的使用寿命 完全可以和其他材料相比，其耐久性甚至高于传统材料， 在德国，最早使用的塑料门窗已经超过了50年。
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四、高分子材料的分类
合成树脂(塑料)、合成橡胶和合成纤维通称为三大 合成材料。
这是根据高分子材料的用途来对它们进行分类的。 塑料通常指常温下表现为坚硬的高分子材料，橡胶 指常温下表现为软而有弹性的高分子材料，而合成 纤维显然是指以纤维形态应用的高分子材料。