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高分子材料的基本概念

5)润滑剂: 提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模 能力,同时可使制品光亮美观。
常用润滑剂有硬酯酸、盐类等。
6)抗静电剂: 通过降低电阻来减少摩擦电荷,从而减少 或消除制品表面静电荷的形成。
抗静电剂一般是有机氮化物或具有醚结构的化合物 7)阻燃剂:用以减缓塑料些有机染料和无机颜料。有时也
➢ 1.1塑料的组成:
1)树脂: 塑料的主要组分。它胶粘着塑料中的其它一切 组成部分,并使其具有成型性能。绝大多数塑料就是以 所用树脂命名的。
2)填充剂(填料): 提高塑料的力学、电学性能或降低 成本等。它在塑料占有相当大的比例。如加入铝粉可提 高光反射能力和防老化;加入二硫化钼可提高润滑性。
常用填充剂有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化铝粉、 木屑、玻璃纤维、碳纤维等。
2)按塑料的功能和用途分类: 通用塑料:产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙
烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料 等,产量占塑料总产量的75%以上。
工程塑料:具有较高性能,能替代金属制造机械零件和 工程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚 砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。
线型结构高聚物的弹性、塑性好,硬度低,是热塑 性材料。支链型结构近于线型结构 。体型结构高聚 物硬度高,脆性大,无弹性和塑性,是热固性材料。
2、高分子的聚集态结构 固态高聚物分为晶态和非晶态两大类,晶态为分子
链排列规则的部分,而排列不规则的部分为非晶态。 一个大分子链可以穿
过几个晶区和非晶区。 晶区熔点、密度、强 度、硬度、刚性、耐 热性、化学稳定性高, 而弹性、塑性、冲击 强度下降。
部分结晶高聚物在非 晶区Tg与晶区T m 间, 非晶区柔性好,晶区 刚性好,处于韧性状 态,即皮革态。
线型晶态高聚物 的温度-变形曲线
第二节 高分子工程材料
高分子工程材料 包括塑料、合成 纤维、橡胶和胶 粘剂等。本节主 要介绍工程上常 用的高分子工程 材料。
一、 塑 料
1. 概 述
塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材 料。它以树脂为主要组分,加入各种添加剂,能在一定 温度和压力下加工成形的各种材料的总称。
链节。
聚乙烯分子链
2 、高分子材料的分类 ⑴ 按用途分塑料、橡胶、纤维、胶
粘剂、涂料等。 ⑵ 按聚合物反应类型分为加聚物和
缩聚物。 ⑶ 按聚合物的热行为分为热塑性聚
合物和热固性聚合物 ⑷ 按主链上的化学组成分为碳链聚
合物、杂链聚合物和元素有机聚合物
二、高分子材料的结构
1、大分子链的结构 ⑴ 大分子链的柔顺性 大分子链主链共价键有一
⑶ 粘流态:由于温度高,分子活动能力很大,在外 力作用下,大分子链可以相对滑动。粘流态是高分
子材料的加工态, 大分子链开始发 生粘性流动的温 度称粘流温度, 用Tf表示。
线型非晶态高聚物的温度-变形曲线
2、线型晶态高分子材料的力学状态
分为一般分子量和很大分子量两种情况。一般分子 量的高聚物在低温时,链段不能活动,变形小,在 Tm 以下与非晶态的玻璃相似,高于Tm 则进入粘流 态。分子量很大的晶态存高聚物在高弹态。
功能塑料:导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。
➢ 1.3 塑料的成型加工方法
3)增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性。常用熔点低的 低分子化合物来增加大分子链间距离,从而达到增加大 分子链的柔顺性的目的。
常用增塑剂有甲酸酯类、磷酸酯类、氯化石蜡等。
4)稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性,延长使 用寿命。
常用热稳定剂有硬酯酸盐、环氧化合物和铅的化合 物等。光稳定剂有炭黑、氧化锌等遮光剂。
三、高分子材料的力学状态
1、线型非晶态高分子材料的力学状态
⑴ 玻璃态:低温下,链段不能运动。在外力作用下, 只发生大分子原子的微量位移,产生少量弹性变形。
高聚物呈玻璃态的 最高温度称玻璃化
线型非晶态高聚物的温度-变形曲线
温度,用Tg表示。 用于这种状态的材
料有塑料和纤维。
⑵ 高弹态:温度高于Tg,分子活动能力增加,受力 时产生很大弹性变形。用于这种状态高聚物是橡胶。
采用能产生荧光或磷光的颜料。
9)发泡剂: 是一类受热时会分解放出气体的有机化合物, 它是制备泡沫塑料的助剂。
10)偶联剂:增强剂或填料用偶联剂处理后可提高其效 能,改善塑料制品的性能。
常用的偶联剂有有机硅、有机钛酸酯等。
11)固化剂: 与树脂发生交联反应,使受热可塑的线型结 构变成热稳定好的体型结构。
定键长和键角,保持键长 和键角不变时单键可任意 旋转,称单键的内旋转。 内旋转使大分子链卷曲成各种不同形状,对外力有很 大的适应性,这种特性称为大分子链的柔顺性。 柔顺性与单键内旋转的难易程度有关。
⑵ 大分子链的形状 按照大分子链的几何形状,可将高分子化合物分为
线型结构、支链型结构和体型结构。
第一节 概述
一、高分子材料的基本概念
高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。 常称聚合物或高聚物。
高分子化合物的分子量一般>104 。 高分子化合物有天然的,也有人工合成的。工业
用高分子材料主要是人工合成的。
1、高分子化合物的组成 由简单的结构单元重复连接而成。如由乙烯合成聚乙
烯: CH2=CH2+CH2=CH2+→-CH2-CH2-CH2-CH2- , 可简写成 n CH2=CH2→ [ CH2–CH2 ]n 。 组成聚合物的低分子化合物称为单体。 聚合物的分子为很长的链条,称为大分子链。 大分子链中重复结构单元(如聚乙烯中 [ CH2–C)称H2为]n
常用的固化剂如六次甲基四胺、过氧化二苯甲酰等。
➢ 1.2塑料的分类:
1)按塑料热性质分类: 热塑性塑料:受热时软化或熔融、冷却后硬化,韧性
好,可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、 聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。
热固性塑料:在加热、加压并经过一定时间后即固化 为不溶、不熔的坚硬制品,不可再生。具有更好耐热性 和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、 氨基树脂、有机硅树脂等。
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