聚乙烯 聚氯乙烯
酚醛树脂 通用塑料 氨基树脂
热 塑 性
聚丙烯 聚苯乙烯 有机玻璃
氟塑料
特种塑料
不饱和聚酯 聚氨酯 DNP树脂
有机硅树脂
热增 固强 性塑 塑料 料
塑
聚酰亚胺
环氧树脂
料
聚甲醛
聚碳酸酯
聚酰胺（尼龙） 工程塑料 ABS塑料
聚砜 聚苯醚
一、高分子的基本概念
高分子的主要用途举例
通用塑料
• 包装材料、农膜 • 容器、管材 • 建材（门、窗等） • 家电、日用品、家具 • 电气绝缘材料 • 医疗器械
漆
（木汁如水滴而下，形象表现割漆的情形。）
主成分是具有双键侧链的漆酚，经氧化后聚合 成高分子链。
高分子科学的历史
近代 19世纪：天然高分子的改性
1832年--天然橡胶硫化改性（交联），使橡胶 不发粘、有高弹性，成为重要的材料； 1868年--制成硝化纤维塑料（赛璐珞）； 20世纪初--开始生产醋酸纤维素（玻璃纸）；
有机硅橡胶、聚乙烯 醋酸纤维素、聚酯纤维
有机硅橡胶、聚乙烯 聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯
聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛树脂 硅橡胶和涤纶织物 硅橡胶、聚多肽
一、高分子的基本概念
3) 可降解高分子
生物降解塑料、化学降解塑料和光照降解塑料，这类可 降解高分子将在解决环境污染方面起到重要的作用。
4) 高分子吸附剂
吸附树脂又称聚合物吸附剂，它是一类以吸附为特点， 对有机物有浓缩分离作用的高分子聚合物。
5) 感光高分子
分子中的官能团能吸收光能,并在光的作用下能够发生 某些化学或物理变化,从而导致材料的种种物性变化的高 分子材料。
一、高分子的基本概念
• 合成高分子的用途十分广泛，在经济、社会生活、 国防等各方面有不可替代的作用
(a) 线型链状不带支链
螺旋形
片状
(b) 线型链状带支链
(c) 体型网状
特性：
1. 线型分子属于热塑性，加热可以塑化变型，冷 却可以凝固，并能反复进行，有利于成型加工。 2. 体型高分子属于热固性。一旦加工成型后，不 能通过加热重新回到原来的状态。 3. 高分子材料相对密度小，但强度高，有的工程 塑料的强度超过钢铁和其他金属材料。
优良的电绝缘性和很高的耐 热性、耐寒性和耐氧化性。 但机械强度低，耐油性差
具有高度的热稳定性和化 学稳定性，使用范围宽，耐 高真空，但耐寒性差，加工 性能不好
制造特殊耐油制品、汽车轮 胎，工业垫圈、运输带及耐热 橡胶制品
制造电绝缘材料及衬垫密封、 耐高温、低温和耐臭氧制品
制造飞机零件，高真空设备及 宇宙飞行器中最重要的橡胶部 件等
• 合成高分子的发展远快于其它材料，其重要性日益 增大
• 合成高分子的应用领域仍在扩大中，尤其是功能高 分子、仿生高分子的前景十分广阔
一、高分子的基本概念
3. 高分子的分子结构概念
1930年Staudinger首次提出：高分子是由大量原子按一 定顺序连接成的长链形分子
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
高分子科学的历史 古代 1、纤维素的利用——造纸
东汉（公元105年）蔡伦造纸
纤维素是世界上蕴藏量 最大的可再生资源，估计自然界每年产1000亿吨。
高分子科学的历史
2、蛋白质的利用——练丝、鞣革
豆腐：西汉淮南王刘安发明了豆腐。实质是用
Ca, Mg等离子使大豆球蛋白的水溶液沉淀。而 冻豆腐是蛋白质冷冻变性的过程。
合成纤维是由合成高分子为原料，通过拉丝工艺获得的纤 维。最重要的品种是聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙、锦纶）、 聚丙烯腈（腈纶），它们占世界合成纤维总产量的90％以上。
一、高分子的基本概念
精细高分子
• 涂料、油漆、油墨 • 粘合剂 • 表面活性剂，化妆品 • 油田化学品（降凝剂，
驱油剂，减阻剂等） • 絮凝剂，造纸化学品等 • 吸水树脂
• 塑料、橡胶、纤维、涂料、粘胶剂…
高分子的主要用途举例 1. 塑料
塑料是指在加热、加压下可塑制成型、而在 通常条件下能保持固定形状的合成高分子材料。
热塑性塑料：如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂。
热固性塑料：如环氧树脂、聚氨脂等。
塑料按性能和用途来分类，可分为通用塑料、 工程塑料、特种塑料和增强塑料。
一、高分子的基本概念
一、高分子的基本概念
合成纤维
• 服装用纺织品 • 装饰用纺织品 • 工业用纺织品 • 医用纤维 • 特种纤维（过滤、增强等）
一、高分子的基本概念
天然纤维：棉、麻、毛等
纤维
人造纤维
化学纤维 合成纤维
人造纤维是以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经 过化学改性而制成的，如粘胶纤维（人造棉）、醋酸纤维 （人造丝）、再生蛋白质纤维等。
功能高分子 ：在合成高分子的主链或支链上接上 带有显示某种功能的官能团，使高分子具有特殊的 功能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面 的功能要求。
1) 导电高分子
聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑、聚苯硫醚等都具有导电性 导电塑料做成的塑料电池已进入市场。塑料电池具
有体积小，工作寿命长的特点。据报道美国以把导电聚 合物用到隐形飞机上。
制造轮胎、传输带、密封配件、 电绝缘材料、胶管等
CH2 CH=C CH2 n Cl
耐油、耐气候、耐臭氧的性 能好，机械性能与天然橡胶 相似，但弹性、耐寒性较差
制造耐油制品，海底电缆，胶 管等
CH2CH=CHCH2CHCH2 n CN
CH3 Si O n CH3
分子结构中含有氟原子的 橡胶的总称
耐油、耐磨、耐热、耐酸、 耐碱，气密性好。但弹性、 耐寒性、电绝缘性较差
Natta)分别发明金属络合催化剂合成低压聚乙烯 与聚丙烯的方法。
1963年诺贝尔化学奖
高分子科学的历史 1980-2000年：功能高分子进入发展期，可
控聚合反应进一步发展，通用高分子高性 能化
G. MacDiarmid H.Shirakawa J.Heeger
高分子材料结构和性能
一、高分子的基本概念 二、聚合物的分类 三、聚合物化学结构的描述与命名 四、聚合反应 五、分子量与分子量分布 六、高分子的三级结构 七、高分子化学的未来
• 高分子化学--研究高分子化合物的合成、反应的科
学。 化学的重要分支学科
天然高分子
一、高分子的基本概念
• 合成高分子材料在20世纪以来得到广泛应用，成为与 金属材料、无机材料并列的三大类材料之一
表1-1 高分子三大合成材料世界年产量 （单位：百万吨）
年份 塑料 合成纤维 合成橡胶 总计
1970 27 4.9 5.5 38
CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2 CH
CH2
CH2
CH CH2 CH CH2 CH CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2 CH CH CH2 CH CH2 CH2
CH2
一、高分子的基本概念
高分子化合物的结构和特性
无规线图
直线图
一、高分子的基本概念
感光树脂 光敏高分子 光致色变高分子
光导电高分子
高分子半导体 导电高分子 高分子导体
超导高分子
功 高分子催化剂与试剂
能 微生物降解高分子
高 分 子
离子交换树脂 交换型高分子 电子交换树脂
高分子药物 生物医药高分子 医用高分子
仿生高分子 高分子吸附剂
高分子膜
一、高分子的基本概念
聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯
一、高分子的基本概念
一、高分子的基本概念
工程塑料与特种高分子
• 汽车车体与内部结构材料 • 机械零部件，工具 • 仪器外壳、支架 • 电路板，电子封装等 • 航空、航天等要求高强度、
耐高温、耐腐蚀的特种材料
ABS 、聚酰亚胺、聚芳砜、聚芳酯、聚四氟乙烯等
酚醛树脂的合成
高分子科学的历史 1920-1930年：提出高分子的概念及理论初创
1920年德国化学家史道丁格(Staudinger)发表了划 时代的文献“论聚合”。他提出了“高分子”、“长链 大分子”的概念。从而确立了高分子学说。
1953年获得诺贝尔化学奖
高分子科学的历史
1930-1950年：合成高分子工业的初创期， 高分子理论走向成熟
练丝：一根蚕丝由两根丝纤合并组成，外围包
着丝胶，“练”就是用浓碱去掉丝胶，才成为可 染色的熟丝。
鞣革：兽皮的主要成分是动物蛋白质纤维。鞣
革剂与蛋白质中的氨基交联反应。最原始的方 法是烟薰法，烟中的醛为鞣革剂。
高分子科学的历史
3、最早的涂料——生漆 （国漆、大漆、土漆）
漆树在秦汉时期主要分布在黄河流域，后来由 于中原气候变冷，漆树现主要分布在四川盆地。
一、高分子的基本概念
一、高分子的基本概念
合成橡胶
• 轮胎 • 防水材料 • 绝缘材料 • 密封材料（圈、垫等） • 日用橡胶制品 • 其它特种橡胶制品
名称
丁苯橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶
硅橡胶
氟橡胶
一、高分子的基本概念
一些合成橡胶的结构、性能和用途
结构
性能
用途
CH2CH=CHCH2CHCH2 n
耐油、耐磨、电绝缘性比天 然橡胶好，但弹性、抗拉强 度和粘着力不如天然橡胶
《材料化学基础》
杨洲 北京科技大学材料科学和工程学院
第二章 材料的结构与性能
• 材料的内部结构包括四个层次： ①原子结构；②结合键；③原子的排列方 式；④显微组织
• 材料性能：电、磁、光、热、声、力学、 化学和生物等性能。
第二章 材料的结体材料的结构和性能（自学） 2．3 高分子材料的结构和性能