第七章 高分子材料.ppt

第七章高分子材料
了解高分子材料的含义及合成方法
了解高分子链与高分子材料的性能的关系
熟悉高分子材料的性能特点
熟悉高分子材料的分类及其典型应用
一高分子材料的定义、合成与结构
1 高分子材料:以相对分子质量大于5000的高分子化合物为主要组成的材料。
低分子化合物→大分子链→高分子化合物→高分子材料
3 高分子链对性能的影响
(1)高分子链形态(按几何形态分)
线型高分子链
支化型高分子链
体型(网型、交联型)
高分子化合物的合成:
加成聚合(加聚)
缩和聚合(缩聚)
高分子链形态与高分子化合物的性能
线型、支化型分子链构成的聚合物称为线性聚合物,一般具有高弹性和热塑性;
体型分子链构成的聚合物称为体型聚合物,具有较高的强度和热固性。
体形(交联)使聚合物产生老化,使聚合物丧失弹性,变硬变脆。
(2)高分子链的结构:高分子链中原子或者原子团在空间的排列形式。
(3)高分子链的运动:单键内旋转
4 高分子化合物(高聚物)的聚集状态和物理状态
(1)高聚物的结合力
高分子链上各原子之间是共价键结合,为主价力;
高分子链之间是相互作用力范特瓦儿力和氢键。
(2)高聚物的聚集态
高分子化合物中大分子的排列和堆砌方式称为高聚物的聚集态。
高分子链规则排列:晶态
高分子链不规则排列:非晶态
部分高分子链规则排列:部分晶态
(3)高聚物的物理状态(以线型非晶态高分子化合物为例)
在不同的温度下有三种物理状态:
1)玻璃态:T < Tg
温度低,分子热运动能力很弱,高分子链处于“冻结”状态。
受力后弹性变形小,力学性能好。
2)高弹态:Tg<T<Tf:
温度较高,高分子链段动运动;
受力后产生较大的弹性变形
3)粘流态:T>Tf;
高分子链段、整个分子链都运动。
稍加外力就产生明显的塑性变形。
室温下处于玻璃态的高聚物称为塑料。
室温下处于高弹态的高聚物称为橡胶。
室温下处于粘流态的高聚物称为流动树脂。
1、力学性能:
低强度,比强度较高(和一些金属材料相当)
低弹性模量,高弹性;
高耐磨性;(摩擦系数低自润滑性)
高分子材料的性能(综合)
2、物理化学性能
高绝缘性; 高热膨胀性;
高化学稳定性; 低耐热性; 低导热性;
3、高分子材料老化
老化的根本原因:高分子链的交联和裂解。
性能恶化的表现:失去弹性、出现龟裂、变应、变软、变粘、变色等;
4 降解困难,对环境不友好。
常用的高分子材料
塑料:以合成树脂为主要成分的合成材料。
(1)成分: 合成树脂+ 添加剂(填充剂、增塑剂、稳定剂等)
(2)分类:
按应用范围分类:通用塑料和工程塑料
按塑料按树脂性质分:热塑性塑料; 热固性塑料;
(3)工程塑料
1) 聚酰胺:商品名称为尼龙或锦纶(代号:PA),
树脂:以线性晶态聚酰胺为基体
特点:强度高、韧性好,摩擦系数低,有自润滑性。
应用:在机械行业中应用广泛,如轴承、涡轮、齿轮、凸轮、导板等(应用温度T<1000C)
2)ABS塑料
基体:丙烯腈A-丁二烯B-苯乙烯S三种单体共聚而成的聚合体
性能:高强度和高硬度,耐油和耐蚀,“质坚、性韧、刚性大”。
应用:各种电器的外壳,汽车方向盘、仪表盘,飞机舱内装饰板、窗框、隔音板。
3)氟塑料:聚四氟乙烯(F-4),聚三氟乙烯,聚全氟乙丙烯。
性能:极优越的化学稳定性,良好的热稳定性;良好的绝缘性,摩擦系数小,有自润滑性,不易老化。
缺点:在390C以上分解放出有毒气体,强度较低,加工成型性较差。
应用:主要用于制造减磨密封零件、密封圈、垫圈等;
化工工业中耐腐蚀零件、管道、内衬材料、过滤器,盛放氢氟酸容器;电工中的绝缘材料;医疗中的代用血管、人工心肺等
4)聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)(代号为PMMA)
性能特点:透光率高,高强度、韧性,不易破碎,耐紫外线和大气老化,易成型加工。
应用:飞机座舱盖,仪表外壳,光学镜片等。