第一章 高分子材料学精品PPT课件
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交联使性能提高：表1-7（P21）
影响交联密度的因素：温度、时间、反应官能度、应力、 交联剂用量 表1-8（P22）
五、基团与端基
分子链中的活性基团影响加工和使用性能 例1：对加工方法的影响 无活性基团——热塑性塑料：可反复多次成型 有活性基团——橡胶和热固性塑料：只可一次成型
例2：对使用性能的影响
3、结晶性：PC、PVC有微晶
4、加工性：相关因素 熔体强度、吸水率、
成型收缩率
5、加工温度与使用温度：
PVC：加工温度：150～190℃，使用温度：15～60℃
第二节 影响高分子材料性能的化学因素
高分子材料的化学结构影响
高分子材料制品性能
成型加工性能
（如：热塑性、热固性）
选择聚合物时必须考虑其分子结构 另外，加工时还会发生化学变化，引起结构改变。
第三节 影响高分子材料性能的物理因素
高分子材料本身的分子结构（大分子结构）影响 其加工性能和制品性能。
在成型加工中，高分子材料又会发生一系列物 理变化，如微观形态结构的变化，进而影响其使用 性能。
一、分子量及分子量分布
1、分子量与使用性能和加工性能
对材料的力学性能、热性能和加工性能有很大影响。 一般，分子量下降 流动性上升，易形变，易混合，但 产品强度下降。
P
1500 1300 1150 1000 900 <600
M
用途
120000
50000 3～6×104
高级 膜、 软管、 硬板、 唱片、 过氯乙烯、
电器 电线、 薄膜 硬片 硬板 涂料
材料 电缆
3、分子量选择
分 子 量： 低
高
熔体流动速率： 大
顺丁胶： CH2 CH CH CH2 n
氯丁胶： CH2 CH C CH2 n 含Cl，极性，双键不易活动，耐
CI
老化、 耐油，但耐低温性下降
利用端基可进行改性和功能化 例：PPgMAH与PA的NH2端基反应
六、支链
影响加工性能、力学性能、结晶度、应力开裂等。 例：HDPE、LDPE、LLDPE
包括支链数、支链的长度、分布
1、单体比例：例：丁腈橡胶（NBR18、24、40）
丁二烯 聚丁二烯
丁腈橡胶
（NBR）
顺丁橡胶 弹性好
（BR） 低温性好
强度高、硬度高 耐温性好
丙烯腈 聚丙烯腈
腈纶纤维
（PAN）
无规共聚物 2、序列分布 嵌段共聚物
接枝共聚物 表1-6（P20）
四、交联
橡胶：二维网状结构 热固性塑料：三维体型结构 （复合材料） 热塑性塑料：PE（提高性能）、PVC（不正常交联）
分子结构 聚合物的 聚合方法
主要特征及其原理
（结构与性能的关系）
1、生胶
生胶
天然胶 NR 合成胶 CR
通用合成胶：SBR、BR、CR、 IIR EPR (EPDM)、IR
特种合成胶：NBR、MQ、FPM、 UR、CPE、·······
结构－特性－应用的关系
2、合成树脂
分类依据
类
别
化学结构 聚烯烃类(PE、PP、PS、EVA)、聚酰胺类(PA)、 氯乙烯基类(PVC、CPVC、PVDC)、丙烯酸酯类(PMMA) 聚苯醚酯类(PET、PBT、PC、PPO)
第一章 高分子材料学
高分子材料制品的性能 高分子材料成型加工性能
高分子材料本身性能
聚合物的结构与性能
（会在加工过程中改变）
第一节 高分子化合物（聚合物）
聚合物是高分子材料的主体，它通过 粘接各种配合剂使之成为一整体，使其具 有一定的力学性能，具有良好的加工性能。
一、聚合物种类
聚合物的选择：（1）根据制品的性能要求 （2）根据制品形状——加工工艺 要求
分子量对加工性能的影响
2、反映聚合物分子量的指标
生胶——门尼粘度 树脂（聚烯烃）——熔体流动速率（MFR） PVC——绝对粘度、聚合度 热固性树脂：以其聚合程度来表示分子量
测量——滴点温度和落球粘度
PVC型号 SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6
[η]/cp >2.1 1.9-2.1 1.8-1.9 1.7-1.8 1.6-1.7 1.5-1.6
低
35 ℃
Tg —— 玻璃化转变温度 87 ℃ 20～130℃ 10～15 ℃
Tf —— 粘流温度
Tm——熔融温度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
136 ℃
～
～
～ LDPE：105～115 ℃ 164～175 ℃
HDPE：115～135 ℃
Td —— 分解温度
140 ℃
～
300 ℃
2、流变特性
多数为非牛顿型流体，表观粘度ηa与剪切速率 ŕ 有关。 PA、PC近牛顿型，PC有较大ηa 。
所以，应根据用途和加工方法，选择适当的分子量。
例：超高分子量PE与普通PE PVC的聚合度与Tg的关系
表1-15（P28） 表1-16（P28）
拉伸强度
指
标
冲击强度
增
加
伸长率
蠕变 抗弯强度 热变形温度
分子量增加
分子量对使用性能的影响
Tf 指 标 增 加
流动性 加工效应 离模膨胀效应
成型收缩率
分子量增加
一、聚合物分子构成
1、共价键的形式
键能不同，成型时的稳定性、使用时的耐候性和降解性 也不同。 表1－2
2、元素
即主链的构成元素。CC：碳链高分子；CO、CN、 CS：杂链高分子；主链含Si、P、B等：元素有机高分子。
例：主链上CO、CN、CS，易无规逐步降解，加工时要干 燥，H2O % < 0.05%。
3、侧基（取代基）
虽然主链为主要影响因素，但侧基也影响Tg、Tm、降解、 老化、水解、耐热性、力学性能。
二、键接次序和构型
1、键接次序
聚合单体相同，但结构单元的键接次序可能不同。同样 的分子式，若分子结构不一样，则性能也不一样。
例：聚丁二烯
CH2 CH CH CH2 n CH2 CH n
CH CH2
热 效 应 热塑性、热固性：表0－1
结晶能力 结晶性、无定形：
用途性能
通用型(PE、 PP、PS、PVC、PF、UF)： 工程型(>50MPa、>6KJ/m2)、耐高温(氟、硅树脂)、 功能型(离子交换树脂、环氧树脂)
二、聚合物的主要成型工艺性能
1、温度热效应
PVC
PE
PP
Tb —— 脆化温度
61 ℃
1、4聚丁二烯，弹性好，耐磨 1、2聚丁二烯，强度低，弹性差
2、构型：
等规立构：表1-4（P20） 高分子化合物空间构型 间规立构：表1-5（P20）
无规立构
几何位置：分子链中各原子的几何位置不一样，性能不一样。 例：1、4聚丁二烯：顺式、反式性能不一样。
聚集态结构：分子排列规整性。
三、共聚物组成
影响交联密度的因素：温度、时间、反应官能度、应力、 交联剂用量 表1-8（P22）
五、基团与端基
分子链中的活性基团影响加工和使用性能 例1：对加工方法的影响 无活性基团——热塑性塑料：可反复多次成型 有活性基团——橡胶和热固性塑料：只可一次成型
例2：对使用性能的影响
3、结晶性：PC、PVC有微晶
4、加工性：相关因素 熔体强度、吸水率、
成型收缩率
5、加工温度与使用温度：
PVC：加工温度：150～190℃，使用温度：15～60℃
第二节 影响高分子材料性能的化学因素
高分子材料的化学结构影响
高分子材料制品性能
成型加工性能
（如：热塑性、热固性）
选择聚合物时必须考虑其分子结构 另外，加工时还会发生化学变化，引起结构改变。
第三节 影响高分子材料性能的物理因素
高分子材料本身的分子结构（大分子结构）影响 其加工性能和制品性能。
在成型加工中，高分子材料又会发生一系列物 理变化，如微观形态结构的变化，进而影响其使用 性能。
一、分子量及分子量分布
1、分子量与使用性能和加工性能
对材料的力学性能、热性能和加工性能有很大影响。 一般，分子量下降 流动性上升，易形变，易混合，但 产品强度下降。
P
1500 1300 1150 1000 900 <600
M
用途
120000
50000 3～6×104
高级 膜、 软管、 硬板、 唱片、 过氯乙烯、
电器 电线、 薄膜 硬片 硬板 涂料
材料 电缆
3、分子量选择
分 子 量： 低
高
熔体流动速率： 大
顺丁胶： CH2 CH CH CH2 n
氯丁胶： CH2 CH C CH2 n 含Cl，极性，双键不易活动，耐
CI
老化、 耐油，但耐低温性下降
利用端基可进行改性和功能化 例：PPgMAH与PA的NH2端基反应
六、支链
影响加工性能、力学性能、结晶度、应力开裂等。 例：HDPE、LDPE、LLDPE
包括支链数、支链的长度、分布
1、单体比例：例：丁腈橡胶（NBR18、24、40）
丁二烯 聚丁二烯
丁腈橡胶
（NBR）
顺丁橡胶 弹性好
（BR） 低温性好
强度高、硬度高 耐温性好
丙烯腈 聚丙烯腈
腈纶纤维
（PAN）
无规共聚物 2、序列分布 嵌段共聚物
接枝共聚物 表1-6（P20）
四、交联
橡胶：二维网状结构 热固性塑料：三维体型结构 （复合材料） 热塑性塑料：PE（提高性能）、PVC（不正常交联）
分子结构 聚合物的 聚合方法
主要特征及其原理
（结构与性能的关系）
1、生胶
生胶
天然胶 NR 合成胶 CR
通用合成胶：SBR、BR、CR、 IIR EPR (EPDM)、IR
特种合成胶：NBR、MQ、FPM、 UR、CPE、·······
结构－特性－应用的关系
2、合成树脂
分类依据
类
别
化学结构 聚烯烃类(PE、PP、PS、EVA)、聚酰胺类(PA)、 氯乙烯基类(PVC、CPVC、PVDC)、丙烯酸酯类(PMMA) 聚苯醚酯类(PET、PBT、PC、PPO)
第一章 高分子材料学
高分子材料制品的性能 高分子材料成型加工性能
高分子材料本身性能
聚合物的结构与性能
（会在加工过程中改变）
第一节 高分子化合物（聚合物）
聚合物是高分子材料的主体，它通过 粘接各种配合剂使之成为一整体，使其具 有一定的力学性能，具有良好的加工性能。
一、聚合物种类
聚合物的选择：（1）根据制品的性能要求 （2）根据制品形状——加工工艺 要求
分子量对加工性能的影响
2、反映聚合物分子量的指标
生胶——门尼粘度 树脂（聚烯烃）——熔体流动速率（MFR） PVC——绝对粘度、聚合度 热固性树脂：以其聚合程度来表示分子量
测量——滴点温度和落球粘度
PVC型号 SG1 SG2 SG3 SG4 SG5 SG6
[η]/cp >2.1 1.9-2.1 1.8-1.9 1.7-1.8 1.6-1.7 1.5-1.6
低
35 ℃
Tg —— 玻璃化转变温度 87 ℃ 20～130℃ 10～15 ℃
Tf —— 粘流温度
Tm——熔融温度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
136 ℃
～
～
～ LDPE：105～115 ℃ 164～175 ℃
HDPE：115～135 ℃
Td —— 分解温度
140 ℃
～
300 ℃
2、流变特性
多数为非牛顿型流体，表观粘度ηa与剪切速率 ŕ 有关。 PA、PC近牛顿型，PC有较大ηa 。
所以，应根据用途和加工方法，选择适当的分子量。
例：超高分子量PE与普通PE PVC的聚合度与Tg的关系
表1-15（P28） 表1-16（P28）
拉伸强度
指
标
冲击强度
增
加
伸长率
蠕变 抗弯强度 热变形温度
分子量增加
分子量对使用性能的影响
Tf 指 标 增 加
流动性 加工效应 离模膨胀效应
成型收缩率
分子量增加
一、聚合物分子构成
1、共价键的形式
键能不同，成型时的稳定性、使用时的耐候性和降解性 也不同。 表1－2
2、元素
即主链的构成元素。CC：碳链高分子；CO、CN、 CS：杂链高分子；主链含Si、P、B等：元素有机高分子。
例：主链上CO、CN、CS，易无规逐步降解，加工时要干 燥，H2O % < 0.05%。
3、侧基（取代基）
虽然主链为主要影响因素，但侧基也影响Tg、Tm、降解、 老化、水解、耐热性、力学性能。
二、键接次序和构型
1、键接次序
聚合单体相同，但结构单元的键接次序可能不同。同样 的分子式，若分子结构不一样，则性能也不一样。
例：聚丁二烯
CH2 CH CH CH2 n CH2 CH n
CH CH2
热 效 应 热塑性、热固性：表0－1
结晶能力 结晶性、无定形：
用途性能
通用型(PE、 PP、PS、PVC、PF、UF)： 工程型(>50MPa、>6KJ/m2)、耐高温(氟、硅树脂)、 功能型(离子交换树脂、环氧树脂)
二、聚合物的主要成型工艺性能
1、温度热效应
PVC
PE
PP
Tb —— 脆化温度
61 ℃
1、4聚丁二烯，弹性好，耐磨 1、2聚丁二烯，强度低，弹性差
2、构型：
等规立构：表1-4（P20） 高分子化合物空间构型 间规立构：表1-5（P20）
无规立构
几何位置：分子链中各原子的几何位置不一样，性能不一样。 例：1、4聚丁二烯：顺式、反式性能不一样。
聚集态结构：分子排列规整性。
三、共聚物组成