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高分子材料的分类
按照不同的分类原则可以将高分子进行不同的分类 按主链结构和化学组成分类
碳链
主链完全由碳原子组成
杂链
主链由碳原子和氧、 主链由碳原子和氧、氮、硫、硅等两种以上元素组成 元素有机聚合物 主链上除碳、 主链上除碳、氧、氮、硫元素外还有其它元素原子参与
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按大分子链的几何形状分类 可以分为线型和体形 按高分子的热行为和成型工艺来分类 热塑型高分子： 复进行， 热塑型高分子：加热软化和冷却凝固过程可以反 复进行， 多为线型高分子 热固型高分子：一旦成型后不能重新软化， 热固型高分子：一旦成型后不能重新软化，多为体型结构
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从农业地膜到不粘锅 塑料薄膜在农业上得到广泛应用， 已成为现代农业的重要生产资料 醋酸纤维素制成的反渗透中空纤维膜可用于海水淡化， 是解决沿海地区及岛屿用淡水问题的有效途径 被用于制造“尿不湿” 被用于制造“尿不湿”等卫生用品的高 分子材料的吸水能力可达自重的上百倍 吸水性高分子材料进行农田保湿已获得成功 用于日常食品的包装、储存和运输、保鲜等 “不粘锅” 是在锅的表面镀上 一层光滑耐温的聚四氟乙稀膜
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从家具到活动房屋 高分子材料在人类居住方面也有广泛的应用 塑料家具、塑料管材、门窗、洁具、灯具、装饰用品等 已被人们所熟悉，用塑料制造的便于拆装运输的活动房屋， 为施工现场用房、野外考察、抢险救灾提供了极大的方便。
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从自行车到汽车轮船 碳纤维增强复合材料以其比强度、比模量高的优势在结构材料中 占有重要地位，由碳纤维复合材料制造的飞机零件已达上千种 玻璃纤维复合材料已其质轻、高强、 玻璃纤维复合材料已其质轻、高强、耐腐蚀 等优点已被广泛用于制造气艇、 等优点已被广泛用于制造气艇、游艇等船只 塑料制造的汽车零件可以使汽车的重量大幅度下降从而节 省了能量，而橡胶则广泛用于制造自行车、汽车的轮胎
已经由几十年前单一的“的确良”等发展到了目前的上百种， 2000年合成纤维的产量达到3500万吨，占全部纤维的45%。 合成纤维：自然界不存在的通过化学方法合成出来的纤维 人造纤维：将天然纤维进行二次加工，经物理与化学方法 处理后得到的纤维
主要特点：
足够高的强度
很好的染色性 很好的亲水性
手感好 不起静电 阻燃
特点
万吨， 到2000年，世界工程塑料的年产量已超过 年 世界工程塑料的年产量已超过2000万吨，在航 万吨 空航天、汽车、机械电子工业等多方面获得了广泛的应用。 空航天、汽车、机械电子工业等多方面获得了广泛的应用。 其中典型的代表包括： 树脂、 ）、聚酰 其中典型的代表包括：ABS树脂、聚碳酸酯（PC）、聚酰 树脂 聚碳酸酯（ ）、 聚甲醛、聚酯（ ）、聚四氟乙稀等 胺、聚甲醛、聚酯（PET、PBT）、聚四氟乙稀等。 、 ）、聚四氟乙稀等。
nHOCH2CH2OH+HOOC H ( OCH2CH2O C = O O
涤纶的缩聚反应
COOH→ C O )n O O
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OH
=
高分子材料的性能
粘弹性和高弹性是高分 子材料最大的特征 粘弹性： 粘弹性：变形特点与时 间有关， 间有关，快速变形时表 现为弹性固体， 现为弹性固体，慢速变 形时表现为塑性变形。 形时表现为塑性变形。 不同温度下变形规律不同 结晶程度与模量的变化 有关，结晶程度越高， 有关，结晶程度越高， 模量在温度升高时下降 得越慢。 得越慢。
1、只加入引发剂，由单体直接聚合成高分子的本体聚合法 2、利用水等介质，将不溶于水的单体与引发剂悬浮在介质中 再发生反应的悬浮聚合法 3、将单体和引发剂溶解在溶液中的溶液聚合法
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聚丙稀
聚苯乙稀
聚甲基丙稀酸甲酯 （有机玻璃）
缩合聚合反应 在生成高分子的同时还生成氯化氢、水等小分子的聚合反应 可以合成一大类高分子化合物 涤纶
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高分子材料的制造
绝大部分高分子材料都是以树脂（未经加工的各种高聚物）为主 要成分进行加工而得到的，因此，高分子材料的制造关键是获得其基 材聚合物，即高分子树脂。虽然所合成的高分子材料种类繁多，但它 们都是从化学结构基本相同的小分子单体开始，通过加聚反应和缩聚 反应，将单体连接成分子量巨大的线性或网状高分子而成的。
尼龙
粘胶剂
各种泡沫塑料 缩聚反应的特点
环氧树脂
链增长过程按逐步方式进行。在有些反应中虽然没有小分子产生， 但只要其链的增长是按逐步方式进行的，也属于缩聚反应
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工业生产中缩聚反应的方法 1、在较高温度下（200-300℃）使单体原料生成聚合 物的熔融缩聚反应，涤纶制造即以这种方式进行 2、将反应的单体分别溶解在不同的溶剂中而这两种溶 剂之间不互溶，反应只在溶剂的界面处发生，用这种 反应可以合成如聚酰胺、聚碳酸酯、聚芳酰胺等 3、在低于单体熔点下进行的固相缩聚反应，可以 避免高温下的一系列副反应
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从体育用品到宇宙飞船 高分子材料在能源、通讯、以及体育、文娱等多方面有着广泛的应用
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工程塑料
工程塑料一般是指在工程上作为结构材料使 用的塑料，它要求在一定温度下（100℃） 具有一定的强度（>50MPa）和刚度 与通用塑料相比，性能优异但价格偏贵，与 金属材料相比易于成型，可一次制成所需要 的形状，其比强度和比模量超过钢铁，有良 好的耐磨、耐热、吸振和自润滑性，具有优 良的电绝缘性、化学稳定性和耐腐蚀性。
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压电高分子
压电高分子可作为音频换能器材料应用于各种麦克风、扬 声器、呼机和电话发送器等，作为电机械换能器用于广泛 使用的电脑键盘、按触式电话盘、光学快关位移传感器等
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具有分离功能的高分子 典型代表是离子交换树脂，在化学化工上用于各种有机与无机 物的分离，水的制纯、天然物质的提纯及环抱中的废水处理等
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高分子材料介绍
山东理工大学 谷万里
千姿百态的高分子材料
物 质
无机物
{
有机物
{
低分子(CH4、C2H5OH等) 低分子 等 高分子（塑料、橡胶等） 高分子（塑料、橡胶等）
高分子一般是由如乙稀、氯乙稀等低分子经 高分子一般是由如乙稀、 加成聚合反应或缩合聚合反应而形成的 而形成的。 加成聚合反应或缩合聚合反应而形成的。其分子 量一般在几万到几百万之间，一般包括塑料、 量一般在几万到几百万之间，一般包括塑料、橡 胶和合成纤维三大类。 胶和合成纤维三大类。 二十世纪三十年代后开始发展起来， 二十世纪三十年代后开始发展起来， 目前已成为材料家族中的重要成员
加成聚合反应
由含有不饱和键的烯烃出发，通过链式加成作用， 由含有不饱和键的烯烃出发，通过链式加成作用，将碳碳 双键打开，使一个个单体连接成高分子化合物。 双键打开，使一个个单体连接成高分子化合物。
nCH2=CH→ ( CH2 CH )n X X
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加聚反应的常见产品 聚乙稀 聚氯乙稀 加成聚合反应的特点 具有不可逆性和连锁性,链增长可以在很短的时间内 完成，甚至一秒就可以使聚合度达到1000以上 加聚反应的方法
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高弹性：在一定温度下表现为弹性变形大、弹性模良小。 高弹性：在一定温度下表现为弹性变形大、弹性模良小。 变形时分子链被拉直， 变形时分子链被拉直，外力除去后恢复卷曲状态
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应力松弛
高分子材料由于其熔点低， 高分子材料由于其熔点低，在室温下即可发生应力松弛现象
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高分子材料的应用
人造纤维与合成纤维
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既可以作为结构材料也可以作为功能材料使用
主要性能特点 绝缘性好 质量轻 低的导热性 化学稳定性 透光性 减振阻尼性能
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隔热保温性
历史回顾
天然高分子是生命起源和进化的基础
蚕丝 棉花 麻
19世纪 年代开始对天然高分子进行化学改性 世纪30年代开始对天然高分子进行化学改性 世纪 橡胶进行硫化处理 纤维素进行硝化处理 1907年，第一种合成高分子——酚醛树脂诞生，随后， 年 第一种合成高分子 酚醛树脂诞生，随后， 酚醛树脂诞生 各种高分子如丁钠橡胶和尼龙等诞生， 各种高分子如丁钠橡胶和尼龙等诞生，合成高分子材 料正式成为材料家族中的重要一员。 料正式成为材料家族中的重要一员。
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聚酰胺(尼龙 聚酰胺 尼龙) 尼龙
ABS树脂 树脂
聚碳酸酯（ ） 聚碳酸酯（PC）
聚甲醛
聚四氟乙稀
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缝纫机外壳切片机外壳浴缸扶手21工程塑料正逐步取代金属、陶瓷、木材、玻璃等传统的 结构材料，在人类的生活中扮演越来越重要的角色
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功能高分子材料 所谓功能材料是指输入信号后物质产生某种 质或量的变化，例如压力致电、光致变色等 感光高分子 在光的作用下能迅速发生化学反应，产生物理或化学变化 的高聚物称为感光高分子。它已广泛应用于印刷、电子、 涂料等工业，如在印刷中使用的光刻胶，当用电子束嚗光 时分辨率可达0.01微米，是精密印刷所依赖的重要材料。