化學與新材料

1、李侃社 趙世永西安科技大學 化學化工學院2022-5-172主要內容1. 化學與材料科學技術2. 金屬材料3. 無機非金屬材料4. 有機高分子材料5. 復合材料6. 納米材料與納米科技2022-5-173 現(xiàn)代高科技現(xiàn)代高科技(modern high-tech) 信息、材料、能源、生物技術信息、材料、能源、生物技術： 社會文明支柱，科技創(chuàng)新的重要標志社會文明支柱，科技創(chuàng)新的重要標志 材料材料人類社會發(fā)展的里程碑！人類社會發(fā)展的里程碑！ 新材料新材料現(xiàn)代科學技術和社會發(fā)展的現(xiàn)代科學技術和社會發(fā)展的基礎和支柱！基礎和支柱！ 化學化學材料科學技術的理論基礎材料科學技術的理論基礎.2022-5-174

2、1. 材料科學與工程(materials science and engineering)研究材料的合成與制備、組成與結構、性能及使用效能各組元本身及四者之間的相互依賴關系的規(guī)律材料科學. 研究如何利用這些規(guī)律性的研究成果以新的或更有效的方式開發(fā)并生產出材料,提高材料的使用效能, 以滿足社會的需要, 設汁與制造材料制備與表征所需的儀器、設備材料工程科學與工程彼此密切結合, 構成個學科整體.2022-5-175性能性能(properties)使用效能使用效能(performance)合成與制備合成與制備(synthesis and processing)組成與結構組成與結構(components

3、 and structure) 構成材料科學與工程的四組元四面體關系構成材料科學與工程的四組元四面體關系2022-5-176合成與制備合成與制備 合成主要指促使原子、分子結合而構成材料的化學與合成主要指促使原子、分子結合而構成材料的化學與物理過程物理過程. 既包括有關尋找新合成方法的科學可題、也既包括有關尋找新合成方法的科學可題、也包括以適用的數量和形態(tài)合成材料的技術問題；既包括包括以適用的數量和形態(tài)合成材料的技術問題；既包括新材料的合成新材料的合成, 也應包括已有材料的新合成方法也應包括已有材料的新合成方法(加溶加溶膠膠凝被法凝被法)及其新形態(tài)及其新形態(tài)(如纖維、薄膜如纖維、薄膜)的合成的合

4、成. 制備主要指材料在宏觀遲到上加工、處理、裝配和制制備主要指材料在宏觀遲到上加工、處理、裝配和制造等一系列過程，使之具有所需的性質和使用效能造等一系列過程，使之具有所需的性質和使用效能. 合成與制備是提高材料質量、降低牛產成本和提高經合成與制備是提高材料質量、降低牛產成本和提高經濟效益的關鍵濟效益的關鍵, 也是開發(fā)新材料、新器件的小心環(huán)節(jié)也是開發(fā)新材料、新器件的小心環(huán)節(jié).2022-5-177組成和結構組成和結構 組成組成指構成材料物質的原子、分子及其分布指構成材料物質的原子、分子及其分布; 除主要組除主要組成以外成以外, 雜質及對材料結構與性能有重要影響的微量添加雜質及對材料結構與性能有重要

5、影響的微量添加物亦不能忽略物亦不能忽略. 結構結構則指組成原干、分子在不同層次上彼此結合的形式、則指組成原干、分子在不同層次上彼此結合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結構、分子結構、晶體狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結構、分子結構、晶體結構、相結構、晶粒結構、表面與品界結構、缺陷結構等；結構、相結構、晶粒結構、表面與品界結構、缺陷結構等；在尺度上則包括納米以下、紋米、微米、色米及更宏觀的在尺度上則包括納米以下、紋米、微米、色米及更宏觀的結構層次結構層次. 材料的組成與結構是材料科學與工程的基本研究內容材料的組成與結構是材料科學與工程的基本研究內容, 它們指導材料的合成與制備它們指導材料的

6、合成與制備, 決定材料的性能和使用效能決定材料的性能和使用效能.2022-5-178性能性能 性能性能指材料固有的物理、化學特性指材料固有的物理、化學特性, 也是確也是確定材料用途的依據定材料用途的依據. 廣義地說廣義地說, 性能是材料在一性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應的定量表述定的條件下對外部作用的反應的定量表述. 例例如如, 對外力作用的反應為力學性能對外力作用的反應為力學性能, 對外電場作對外電場作用的反應為電學性能用的反應為電學性能, 對光波作用的反應為光對光波作用的反應為光學性能等等學性能等等.2022-5-179使用效能使用效能 使用效能使用效能是材料以持定產品形式在使用

7、條件下所表現(xiàn)的效能是材料以持定產品形式在使用條件下所表現(xiàn)的效能. 它是材料的固有性能、產品設計、工程持性、使用環(huán)境和效益它是材料的固有性能、產品設計、工程持性、使用環(huán)境和效益的綜合表現(xiàn)的綜合表現(xiàn), 通常以壽命、效率、可靠性、效益及成本等指標通常以壽命、效率、可靠性、效益及成本等指標衡量衡量. 因此因此, 與工程設計及生產制造過程密切相關與工程設計及生產制造過程密切相關, 不僅有宏觀不僅有宏觀的工程問題的工程問題, 還包括復雜的材料科學問題還包括復雜的材料科學問題. 例如例如, 材料部件的損材料部件的損毀過程和可靠性往往涉及在特定的溫度、氣氛、應力和疲勞環(huán)毀過程和可靠性往往涉及在特定的溫度、氣氛

8、、應力和疲勞環(huán)境廠材料中的缺陷形成和裂紋擴展的微觀機理境廠材料中的缺陷形成和裂紋擴展的微觀機理. 材料的使用效能是材料科學與工程所追求的最終目標、而材料的使用效能是材料科學與工程所追求的最終目標、而且在很大程度上代表這一學科的發(fā)展水平且在很大程度上代表這一學科的發(fā)展水平.2022-5-1710 材料科學與工程是多學科交叉材料科學與工程是多學科交叉2022-5-1711材料的選擇材料的選擇( materials selection)n性質機械性能機械性能 + + 物理性能物理性能n失效性環(huán)境因素環(huán)境因素: : 氧化氧化 & & 腐蝕腐蝕n經濟性價格價格 & & 可用性可用性2022-5-1712

9、材料的性質材料的性質(properties of materials)n機械性質機械性質(應力應力應變應變) 強度強度延展性延展性斷裂韌性斷裂韌性抗沖擊強度抗沖擊強度蠕變性蠕變性疲勞性疲勞性磨損磨損n物理性質物理性質熱性能熱性能磁性能磁性能光學性能光學性能失效性能失效性能2022-5-1713材料的分類材料的分類 (classification of materials)n基本分類基本分類 (按照組成)金屬材料金屬材料無機非金屬材料無機非金屬材料有機高分子材料有機高分子材料復合材料復合材料n其他其他 ( (按照用途按照用途) )結構材料結構材料功能材料功能材料光光電、磁電、磁熱熱生物材料生物材

10、料2022-5-17142. 金屬材料（金屬材料（metals & alloys)n金屬材料是以金屬元素為基礎的材料金屬材料是以金屬元素為基礎的材料. 金屬單質一般有金屬單質一般有良好的塑性良好的塑性, 但其機械性能往往很難滿足工程技術等多但其機械性能往往很難滿足工程技術等多方面的需要方面的需要, 因此因此, 金屬材料更多以合金的形式使用金屬材料更多以合金的形式使用. n由于價電子的高度離域性由于價電子的高度離域性, 決定了它們具有良好的導電、決定了它們具有良好的導電、導熱性能和易氧化腐蝕的性能導熱性能和易氧化腐蝕的性能.n高密度高密度n可塑性形變可塑性形變, 加工成各種復雜形狀加工成各種復雜

11、形狀.n高延展性高延展性,決定了具有高沖擊和斷裂韌性決定了具有高沖擊和斷裂韌性.2022-5-1715 合金的基本結構類型合金的基本結構類型 (alloys) P291297n合金是由兩種或兩種以上的金屬元素合金是由兩種或兩種以上的金屬元素(或金屬與非金屬或金屬與非金屬元素元素)組成組成, 具有金屬特征和更優(yōu)異性能與使用效能的具有金屬特征和更優(yōu)異性能與使用效能的材料材料. 包括三種結構類型包括三種結構類型.n相互溶解而形成金屬相互溶解而形成金屬固熔體固熔體強度提高強度提高, 延展性和導延展性和導電導熱性能下降電導熱性能下降.n相互起化學作用而相互起化學作用而形成化合物形成化合物性能隨化合物組成

12、、性能隨化合物組成、結構與性能而變化結構與性能而變化n無化學相互作用的無化學相互作用的機械混合物機械混合物性能平均、熔點下降性能平均、熔點下降.2022-5-1716 輕質合金輕質合金 (alloys)n輕質合金是由輕金屬輕質合金是由輕金屬(Al, Mg, Ti, Li等等)形成的合金材料形成的合金材料.n鋁合金鋁合金: 金屬鋁的密度僅金屬鋁的密度僅2.7g/cm3, 導電導熱導電導熱, 但強度、硬度和耐但強度、硬度和耐磨性能差磨性能差, 若與若與Mg、Cu、Zn、Mn、Si等形成合金等形成合金, 機械性能機械性能會大幅度改善會大幅度改善. 經熱處理提高強度的變形鋁合金為經熱處理提高強度的變形

13、鋁合金為硬鋁合金硬鋁合金, 其制品的強度和鋼其制品的強度和鋼相近相近, 而質量僅為鋼的而質量僅為鋼的14左右左右, 但耐腐蝕性較差但耐腐蝕性較差.如如Al-Cu-Mg, Al-Cu-Mg-Zn等等. 用壓力加工法提高強度的變形鋁合金稱為用壓力加工法提高強度的變形鋁合金稱為防銹鋁合金防銹鋁合金, 可耐海水可耐海水腐蝕腐蝕, 可用于造船工業(yè)等可用于造船工業(yè)等. 如如Al-Mn, Al-Mg等等 高強高模鋁鋰合金高強高模鋁鋰合金: 鋰是最輕金屬鋰是最輕金屬,其密度為其密度為0.534g/cm3，是鋁的，是鋁的1/5, 鋼的鋼的1/15. 飛機上改用鋁鋰合金后飛機上改用鋁鋰合金后, 重量可減輕重量可減

14、輕816. 如如 B737可減重可減重 2178kg, B747SP可減重可減重4200kg.2022-5-1717 輕質合金輕質合金 (light alloys)n鈦合金鈦合金 鈦與鈦與Al, V, Cr, Mo, Mn和和Fe可形可形成置換固熔體或金屬間化合物而使其強成置換固熔體或金屬間化合物而使其強度提高度提高. 具有具有強度高強度高, 密度小密度小, 抗磁性抗磁性, 耐耐高溫高溫, 抗腐蝕抗腐蝕等優(yōu)點等優(yōu)點, 是宇航工業(yè)的重要是宇航工業(yè)的重要結構材料結構材料. 可助人可助人上天入海上天入海.2022-5-1718 形狀記憶合金形狀記憶合金 (shape memory alloy)n所謂

15、形狀記憶效應所謂形狀記憶效應是指合金材料在一定條件下是指合金材料在一定條件下, 變形后變形后仍能恢復到變形前原始形狀的能力仍能恢復到變形前原始形狀的能力. 這類合金存在著一這類合金存在著一對可逆轉變的晶體結構對可逆轉變的晶體結構, 在某一轉變溫度發(fā)生相轉變在某一轉變溫度發(fā)生相轉變. 1951年美國人在一次試驗中首先發(fā)現(xiàn)年美國人在一次試驗中首先發(fā)現(xiàn)Au-Cd合金有記合金有記憶形狀的特性憶形狀的特性. 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有多種合金系統(tǒng)都存在形狀記現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)有多種合金系統(tǒng)都存在形狀記憶效應憶效應, In-Tl、Ni-Ti、Ti-Ni-Cu、Ti-Ni-Nb合金等合金等. n形狀記憶合金具有傳感和驅動雙重功能形狀

16、記憶合金具有傳感和驅動雙重功能, 是一種智能材是一種智能材料料, 可廣泛應用于宇航可廣泛應用于宇航, 自控自控, 醫(yī)療和生活等領域醫(yī)療和生活等領域.2022-5-1719貯氫合金貯氫合金 (hydrogen storage alloy)v 某些過渡金屬、合金和金屬間化合物某些過渡金屬、合金和金屬間化合物, 由于其特殊的晶體結構由于其特殊的晶體結構, 使氫使氫原子容易進入其晶格的間隙中并形成金屬氫化物原子容易進入其晶格的間隙中并形成金屬氫化物, 氫與這些金屬的結氫與這些金屬的結合力很弱合力很弱, 但貯氫量很大但貯氫量很大, 可以貯存比其本身體積大可以貯存比其本身體積大1000 1300倍的氫倍的

17、氫, 加熱時氫又能從金屬中釋放出來加熱時氫又能從金屬中釋放出來. v 1968年美國布魯海文國家實驗室首先發(fā)現(xiàn)年美國布魯海文國家實驗室首先發(fā)現(xiàn)鎂鎂-鎳合金鎳合金具有吸氫特性具有吸氫特性, 1969年荷蘭菲利普實驗室發(fā)現(xiàn)年荷蘭菲利普實驗室發(fā)現(xiàn)釤鈷（釤鈷（SmCo5）合金）合金, 隨后又發(fā)現(xiàn)鑭隨后又發(fā)現(xiàn)鑭-鎳鎳（LaNi5）合金）合金在常溫下具有良好的可逆吸放氫性能在常溫下具有良好的可逆吸放氫性能, 從此引起了人們從此引起了人們極大的關注極大的關注. 已經成功開發(fā)了已經成功開發(fā)了鎂系鎂系,稀土系稀土系,鈦系鈦系,鍺系貯氫合金鍺系貯氫合金, 正向多正向多元化發(fā)展元化發(fā)展.v 貯氫合金貯運氫氣貯氫合金

18、貯運氫氣, 既輕便又安全既輕便又安全, 作為一種新型貯能材料具有極為作為一種新型貯能材料具有極為廣泛的應用前景廣泛的應用前景. 2022-5-1720耐熱合金耐熱合金 (heat resistant alloy) 一般金屬材料的長期使用溫度一般金屬材料的長期使用溫度500600 , 能在高于能在高于700 條件下工作的金屬合金稱為條件下工作的金屬合金稱為耐熱合金耐熱合金. “耐熱耐熱”是指材料是指材料在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性. 耐熱合金耐熱合金通常是由第通常是由第BB和和族高熔點金屬形成的合金族高熔點金屬形成的合金. 廣泛應用于制造渦輪發(fā)電機

19、廣泛應用于制造渦輪發(fā)電機, 各種燃氣輪機熱端部件等各種燃氣輪機熱端部件等. 包括鐵基包括鐵基, 鎳基鎳基, 鈷基鈷基,鈮基和鎢基等合金鈮基和鎢基等合金. 提高鋼鐵耐熱性的途徑提高鋼鐵耐熱性的途徑: 設法提高金屬鍵的強度設法提高金屬鍵的強度. 金屬鍵的強度與原子中成單電子金屬鍵的強度與原子中成單電子數有關數有關, 所以與所以與Cr,Mo,W等形成合金等形成合金可提高耐熱性可提高耐熱性. 加入可形成加入可形成耐高溫化合物如碳化物耐高溫化合物如碳化物的金屬的金屬, 形成合金形成合金.2022-5-1721低熔點合金低熔點合金( low melting alloy) 低熔點合金低熔點合金是指由低熔點金

20、屬是指由低熔點金屬Hg, Sn, Pb和和Bi形成的合金形成的合金. Wood合金合金: 組成為組成為: 質量分數質量分數50%Bi-25%Pb-13%Sn-12%Cd, 熔點僅熔點僅71, 應用于自動滅火設備應用于自動滅火設備, 鍋爐安全鍋爐安全裝置以及信號儀表等裝置以及信號儀表等. 焊錫焊錫: 組成為質量分數組成為質量分數37%Pb-63%Sn, 熔點熔點183. 液體合金液體合金: 組成質量分數組成質量分數77.2%K-22.8%Na, 熔點熔點 -12.3, 應用于原子能反應堆的冷卻劑應用于原子能反應堆的冷卻劑. 2022-5-1722耐腐蝕合金耐腐蝕合金(corrosion-resi

21、stant alloy) 耐腐蝕金屬耐腐蝕金屬: 通常具備下述條件之一通常具備下述條件之一熱力學穩(wěn)定性高熱力學穩(wěn)定性高: 一般是貴金屬一般是貴金屬Pt, Pd, Au,Ag,Cu等等. 易于鈍化的金屬易于鈍化的金屬: Al, Nb,Ta,Ti,Zr,Cr等等. 表面能生成難溶的和保護性良好的腐蝕產物膜的金屬表面能生成難溶的和保護性良好的腐蝕產物膜的金屬. 通過特定腐蝕介質來實現(xiàn)通過特定腐蝕介質來實現(xiàn). 耐腐蝕合金耐腐蝕合金: 抵抗介質侵蝕能力比一般金屬材料更高抵抗介質侵蝕能力比一般金屬材料更高.與熱穩(wěn)定性高的貴金屬形成合金與熱穩(wěn)定性高的貴金屬形成合金. 與易鈍化金屬形成合金與易鈍化金屬形成合金

22、. 在合金表面形成致密保護膜在合金表面形成致密保護膜.2022-5-1723磁性材料磁性材料 (magnetic materials)v 磁性體磁性體是由電磁作用而產生磁化的物質是由電磁作用而產生磁化的物質. 凡是能磁化到較大凡是能磁化到較大磁化強度并在實際中可利用其磁性的強磁性體稱為磁化強度并在實際中可利用其磁性的強磁性體稱為磁性材料磁性材料.v 磁性材料主要有兩大類磁性材料主要有兩大類 矯頑力極大矯頑力極大, 并且以剩余磁通密度很高為特征并且以剩余磁通密度很高為特征, 稱為稱為硬磁硬磁材料或永磁材料材料或永磁材料, 在發(fā)電機、電氣儀表等方面大量應用；在發(fā)電機、電氣儀表等方面大量應用； 矯頑

23、力小矯頑力小, 外部磁場的微小變化即可引起磁化的很大變化外部磁場的微小變化即可引起磁化的很大變化,為磁損失小的高導磁率材料為磁損失小的高導磁率材料, 稱為軟磁材料稱為軟磁材料, 主要用于電動主要用于電動機及變壓器的磁芯以及各種磁頭材料、磁性密封材料和微機及變壓器的磁芯以及各種磁頭材料、磁性密封材料和微波材料等波材料等. 此外還有利用磁滯曲線非線性部分的磁記錄材料此外還有利用磁滯曲線非線性部分的磁記錄材料和磁存儲材料以及磁致伸縮材料和磁光材料等和磁存儲材料以及磁致伸縮材料和磁光材料等. 2022-5-1724永磁合金永磁合金 (permanent magnet alloy)v 矯頑力極大矯頑力極

24、大, 并且以剩余磁通密度很高為特征并且以剩余磁通密度很高為特征, 稱為稱為硬磁材料硬磁材料或永磁材料或永磁材料. v 最早的永磁合金是具有鐵磁性的最早的永磁合金是具有鐵磁性的Fe, Co, Ni的合金的合金.v 稀土永磁合金稀土永磁合金 SmCo5 Sm2Co17 Nd-Fe-B Sm2Fe17N2 Pr-Fe-B-Cu 2022-5-1725巨磁阻效應巨磁阻效應 (gigantic reluctance effect)v 在一定磁場下材料電阻改變的現(xiàn)象稱在一定磁場下材料電阻改變的現(xiàn)象稱磁電阻磁電阻. 巨磁阻巨磁阻是指在一是指在一定磁場下電阻急劇減小的現(xiàn)象定磁場下電阻急劇減小的現(xiàn)象. 比一般磁

25、性合金強比一般磁性合金強10多倍多倍.v 1988年巴黎大學肯特教授首次在年巴黎大學肯特教授首次在Fe/Cr多層膜中發(fā)現(xiàn)巨磁阻效多層膜中發(fā)現(xiàn)巨磁阻效應應. 隨后在隨后在Fe/Cu, Fe/Al, Fe/Au, Co/Cu, Co/Ag和和Co/Au等納米結構等納米結構的多層膜中發(fā)現(xiàn)了顯著的巨磁阻效應的多層膜中發(fā)現(xiàn)了顯著的巨磁阻效應.v 巨磁阻效應巨磁阻效應在高密度讀出磁頭在高密度讀出磁頭, 磁存儲元件等高技術領域有廣磁存儲元件等高技術領域有廣泛用途泛用途.v 1994年年IBM公司研制成功巨磁阻效應的讀出磁頭公司研制成功巨磁阻效應的讀出磁頭, 磁記錄密度磁記錄密度提高提高17倍倍, 達達5Gb

26、it/in2, 現(xiàn)衣超過現(xiàn)衣超過11 Gbit/in2. v 巨磁阻效應巨磁阻效應還可用于制備無電源隨機存儲器還可用于制備無電源隨機存儲器, 微弱磁場探測器微弱磁場探測器. 2022-5-1726非晶態(tài)金屬非晶態(tài)金屬(amorphous metal)v 將某些金屬熔體將某些金屬熔體, 以極快的速度急劇冷卻以極快的速度急劇冷卻, 如如106K/s,無序的原子無序的原子被迅速被迅速“凍結凍結”而形成無定型的固體而形成無定型的固體,稱稱非晶態(tài)金屬非晶態(tài)金屬, 亦稱亦稱金屬玻金屬玻璃璃.v 能形成非晶態(tài)的合金有兩類能形成非晶態(tài)的合金有兩類: 金屬之間的合金金屬之間的合金: 如如Cu60Zr40, La

27、76Au24, U70Cr30等等. 金屬與非金屬形成的合金金屬與非金屬形成的合金: 如如Fe80B20, Fe40Ni40P14O6和和 Fe5Co70Si15B10等等.v 制備非晶態(tài)合金的技術制備非晶態(tài)合金的技術: 氣相沉積法氣相沉積法, 激光表層熔化法激光表層熔化法, 離子注離子注入法入法, 化學沉積法和電沉積法等化學沉積法和電沉積法等.v 性能特點性能特點: 強度韌性兼具強度韌性兼具; 耐蝕性優(yōu)異耐蝕性優(yōu)異; 低損耗低損耗, 高磁導高磁導; 一定的一定的催化性能和貯氫能力催化性能和貯氫能力.2022-5-17273. 無機非金屬材料 (inorganic nonmetal mater

28、ials)除金屬以外的無機材料統(tǒng)稱除金屬以外的無機材料統(tǒng)稱無機非金屬材料無機非金屬材料. 傳統(tǒng)的無機非金屬材料主要有傳統(tǒng)的無機非金屬材料主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四種火材料四種, 化學組成均為硅酸鹽類化學組成均為硅酸鹽類, 因此無機非金屬因此無機非金屬材料亦稱材料亦稱硅酸鹽材料硅酸鹽材料; 又因其中陶瓷材料歷史最悠久又因其中陶瓷材料歷史最悠久,應用甚為廣泛應用甚為廣泛, 故國際上常稱之為故國際上常稱之為陶瓷材料陶瓷材料.先進無機非金屬材料先進無機非金屬材料, 亦稱無機新材料亦稱無機新材料. 包括結構陶瓷包括結構陶瓷, 復合材料復合材料, 功能陶瓷功能陶瓷, 半導體半導

29、體, 新型玻璃新型玻璃, 非晶態(tài)材料和非晶態(tài)材料和人工晶體等人工晶體等.2022-5-1728無機非金屬材料的特點晶體結構: 結合力主要為離子健、共價鍵或離子結合力主要為離子健、共價鍵或離子-共價混合鍵共價混合鍵. 賦于賦于這類材料以高熔點、高強度、耐磨損、高硬度、耐腐蝕和抗氧化這類材料以高熔點、高強度、耐磨損、高硬度、耐腐蝕和抗氧化的基本屬性的基本屬性, 以及新近發(fā)現(xiàn)的寬廣的導電、導熱性和透光性以及良以及新近發(fā)現(xiàn)的寬廣的導電、導熱性和透光性以及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性好的鐵電性、鐵磁性和壓電性, 高溫超導性等高溫超導性等.化學組成: 無機非金屬材料已不局限于硅酸鹽無機非金屬材料已不局限于

30、硅酸鹽, 還包括其他含氧酸還包括其他含氧酸鹽、氧化物、氯化物、碳與碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合鹽、氧化物、氯化物、碳與碳化物、硼化物、氟化物、硫系化合物、硅、鍺、物、硅、鍺、IIIV族及族及IIVI族化合物等族化合物等. 其形態(tài)初形狀也趨于多其形態(tài)初形狀也趨于多樣化樣化, 復合材料、薄膜、纖維、單晶和非晶材料占有越來越重要的復合材料、薄膜、纖維、單晶和非晶材料占有越來越重要的地應地應. 制備: 高純度、高細度的原料高純度、高細度的原料, 并精確控制化學組成、添加物的數并精確控制化學組成、添加物的數量和分布、晶體結構和材料微觀結構等量和分布、晶體結構和材料微觀結構等.2022-5-1729傳

31、統(tǒng)的無機非金屬材料傳統(tǒng)的無機非金屬材料n天然硅酸鹽天然硅酸鹽: 其基本結構單元為硅氧四面體 (SiO4)4-, 即硅位于四面體的中心, 四個氧原子位于四面體的四個頂點. (SiO4)4-四面體相互結合, 或與金屬離子形成: 具有單個陰離子, 鏈狀和層狀陰離子以及骨架狀結構等四大類硅酸鹽. 2022-5-1730硅氧骨架結構硅氧骨架結構島狀島狀三方環(huán)三方環(huán)四方環(huán)四方環(huán)六方環(huán)六方環(huán)2022-5-1731硅氧骨架結構硅氧骨架結構單鏈單鏈雙鏈雙鏈2022-5-1732硅氧骨架結構硅氧骨架結構長石架狀長石架狀 石英架狀石英架狀 層狀層狀2022-5-1733層狀硅酸鹽礦物層狀硅酸鹽礦物滑石滑石高嶺土高嶺

32、土白云母白云母蛇紋石蛇紋石2022-5-1734架狀硅酸鹽礦物架狀硅酸鹽礦物長石長石沸石沸石2022-5-1735鏈狀、環(huán)狀硅酸鹽礦物鏈狀、環(huán)狀硅酸鹽礦物碌簾碌簾石石電氣石電氣石輝石輝石硅灰石硅灰石硅線石硅線石2022-5-1736水泥水泥 (cement)v水泥: 是一種水硬性膠凝材料, 加入適量水后稱為塑性漿體, 可將砂、石纖維等材料黏結起來, 硬化后形成一個整體. v 硅酸鹽水泥: 以粘土和石灰石(有時加入少量氧化鐵粉)為原料, 經煅燒成熟料, 磨細后混入適量石膏而成. v 組成為質量分數組成為質量分數: 6267%CaO+2024%SiO2+47%Al2O3+25%Fe2O3.v 水泥

33、標號水泥標號: 標準試樣在標準條件下標準試樣在標準條件下, 28天后的強度天后的強度kg/cm2.v 特種水泥特種水泥: 礬土水泥礬土水泥, 快凝快硬快凝快硬“雙快水泥雙快水泥”, 防裂防滲的防裂防滲的“低溫水泥低溫水泥”, 能耐能耐1250的的“耐火水泥耐火水泥”, 用于化工生產和用于化工生產和特殊場合的特殊場合的“耐酸水泥耐酸水泥”.2022-5-1737玻璃（玻璃（glass)n廣義上說廣義上說, 凡熔體通過一定方式冷卻，因粘度逐漸增大而具有固體性質和結凡熔體通過一定方式冷卻，因粘度逐漸增大而具有固體性質和結構特征的非晶態(tài)物質都稱為構特征的非晶態(tài)物質都稱為玻璃玻璃. n 普通硅酸鹽玻璃:

34、 主要成分是SiO2, Na2O和CaO等, 硬而脆.n 硅酸鹽玻璃中的Na2O被B2O3取代, 可得到硬而耐熱的硅硼酸鹽玻璃, 最高耐溫可達1600 , 稱為稱為耐熱玻璃耐熱玻璃.n 硅酸鹽玻璃中加入硅酸鹽玻璃中加入Li2O等成核劑等成核劑, 紫外線照射或特殊熱處理紫外線照射或特殊熱處理, 在體系中形成在體系中形成SiO2和和Li2O微晶微晶, 得到得到微晶玻璃微晶玻璃. 強度提高強度提高6倍倍, 比高碳鋼硬比高碳鋼硬, 比鋁輕比鋁輕, 900 入冷水而不碎入冷水而不碎.n 石英玻璃石英玻璃: 熱膨脹系數極小熱膨脹系數極小, 11001200 可長期使用可長期使用.n 鋼化玻璃鋼化玻璃: 高

35、強而安全高強而安全, 碎塊不尖碎塊不尖, 不傷人不傷人.n 新玻璃品種新玻璃品種: 半導體玻璃半導體玻璃, 激光玻璃激光玻璃, 電光玻璃電光玻璃, 透紅外線玻璃等透紅外線玻璃等.2022-5-1738陶瓷陶瓷 (ceramics) 陶瓷: 指以粘土為原料, 調制成型, 經高溫燒結而制得的硬而脆, 耐水的人工硅酸鹽材料. 以粘土為原料, 調制成型, 低于1000燒結得到的多孔燒結體燒結得到的多孔燒結體, 稱稱陶; 以更純粘土與幾乎等量的石英和長石, 調制成型后, 1200煅燒煅燒, 在經涂釉在經涂釉, 升至升至1400煅燒煅燒, 得到帶有細釉的得到帶有細釉的“瓷器瓷器”. 傳統(tǒng)的陶瓷材料是復雜的

36、多晶體傳統(tǒng)的陶瓷材料是復雜的多晶體, 是晶粒、晶界、氣孔和玻璃是晶粒、晶界、氣孔和玻璃包裹物的集合體包裹物的集合體. 細化晶粒細化晶粒, 提高致密程度提高致密程度, 減小氣孔率減小氣孔率, 增加附增加附加能量消耗材料相加能量消耗材料相, 可提高陶瓷的強度和韌性可提高陶瓷的強度和韌性.2022-5-1739精細陶瓷精細陶瓷 (advanced ceramics) 結構陶瓷結構陶瓷: 指具有高硬、高強、耐磨耐蝕、耐高溫和潤滑性好等性能, 用做機械結構零部件的陶瓷材料. 氧化鋁氧化鋁: 高純超細氧化鋁經高溫燒結而得高純超細氧化鋁經高溫燒結而得. 使用溫度高達使用溫度高達1980,用途用途極廣極廣.

37、高純氧化鋁加入少量高純氧化鋁加入少量Y2O3和和MgO等等, 特殊燒結特殊燒結, 可得可得透明陶瓷透明陶瓷. 少少量量Cr2O3與與Al2O3形成固溶體形成固溶體, 稱稱紅寶石紅寶石, 是激光材料是激光材料. 氧化鋯氧化鋯: 離子鍵結合離子鍵結合, 性脆性脆. 加入少量加入少量Y2O3和和CaO等可實現(xiàn)增韌等可實現(xiàn)增韌, 得到得到“陶瓷綱陶瓷綱”. 氮化硅氮化硅: 硬度為硬度為9. 低膨脹低膨脹, 高熱導高熱導, 可適應溫度的急劇變化可適應溫度的急劇變化. Si3N4可與可與Al2O3形成固溶體形成固溶體, 制得新材料制得新材料“塞龍塞龍(sialon)”. 碳化硅碳化硅: SiC, 俗稱俗稱

38、“金剛砂金剛砂”, 原子晶體原子晶體. 高溫強度極高高溫強度極高, 摻雜可制得摻雜可制得半導體材料半導體材料, 制作發(fā)熱元件制作發(fā)熱元件. 已用于制造無冷卻式陶瓷發(fā)動機已用于制造無冷卻式陶瓷發(fā)動機.2022-5-1740精細陶瓷精細陶瓷 (advanced ceramics) 功能陶瓷功能陶瓷: 指以其固有的特性或通過各種物理因素作用而顯示某種新性能的陶瓷材料. 壓電陶瓷壓電陶瓷: 具有壓電效應的陶瓷材料具有壓電效應的陶瓷材料. 主要有主要有: 鈦酸鋇系、鈦酸鉛系和鋯鈦酸鋇系、鈦酸鉛系和鋯鈦酸鉛系鈦酸鉛系. 用于制造各種換能器和傳感器用于制造各種換能器和傳感器. 晶體受外力作用而形變晶體受外力

39、作用而形變, 同時在對同時在對應兩個面上產生電荷應兩個面上產生電荷, 晶體帶電的大小與外力成正比晶體帶電的大小與外力成正比; 相反相反, 在外加電場作用在外加電場作用下下, 在晶體相應面上會產生形變在晶體相應面上會產生形變, 該現(xiàn)象稱該現(xiàn)象稱“壓電效應壓電效應”. 光導纖維光導纖維: 光通信的關鍵光通信的關鍵. SiO2和和LaF3已實用化已實用化. 固體電解質固體電解質: AgI離子晶體離子晶體,Y2O3和和CaO穩(wěn)定的穩(wěn)定的ZrO2,Na-b-b-Al2O3等等. 傳感材料傳感材料2022-5-1741半導體材料半導體材料 (semiconducting material) 半導體材料半導

40、體材料:室溫電阻率為室溫電阻率為10-41010 cm, 依靠電子和孔穴這兩類載流依靠電子和孔穴這兩類載流子的遷移實現(xiàn)導電的材料子的遷移實現(xiàn)導電的材料. 半導體材料類型半導體材料類型: 元素半導體：包括元素半導體：包括Si,Ge,Sn,P,As,Se等等, 但實用的純單質只有但實用的純單質只有Si和和Ge. 均使均使用其高純單質用其高純單質, 如大規(guī)模集成電路使用的硅純度超過如大規(guī)模集成電路使用的硅純度超過99.9999999, 現(xiàn)已能制得現(xiàn)已能制得14個個9的單晶硅的單晶硅. 摻雜半導體摻雜半導體: 適當摻雜大幅度提高電導率適當摻雜大幅度提高電導率, 通過調整雜質含量控制電導率通過調整雜質含

41、量控制電導率, 包括包括p-型如型如Si(B,Al), Ge(Ga)和和n-型半導體如型半導體如Si(P,As), Ge(As). 化合物半導體化合物半導體: AxB8-x(x=1,2,3), 即即I-VII, II-VI, III-V族元素的組合族元素的組合, 具有金具有金剛石型或剛石型或ZnS型晶體結構型晶體結構, 以共價鍵為主以共價鍵為主. 實用化最多的是實用化最多的是III-V型型, 性能最好性能最好的是的是GaAs, 亮灰亮灰, 硬而脆硬而脆, 摻摻Te, 得得n-型型, 摻摻Zn或或Cd得得p-型型. 缺陷半導體缺陷半導體: 氧化物和硫化物氧化物和硫化物, 結構中存在陰離子或陽離子

42、空位結構中存在陰離子或陽離子空位.2022-5-1742超導材料超導材料 (superconducting materials) 超導電性超導電性: 某些材料隨溫度降低, 電阻率下降, 在某一特定溫度附近, 電阻突然消失的現(xiàn)象. 具有超導電性的材料稱超導材料. 荷蘭物理學家荷蘭物理學家H.K.Onnes:1911年首次發(fā)現(xiàn)年首次發(fā)現(xiàn)Hg在在4.15K時出現(xiàn)時出現(xiàn)0電阻電阻.1973年得到年得到Tc為為23.2K的的Nb3Ge超導體超導體.20世紀世紀80年代中期年代中期, 世界超導研究出現(xiàn)高潮世界超導研究出現(xiàn)高潮, 取得巨大突破取得巨大突破: 1986年瑞士貝德諾茲和繆勒發(fā)現(xiàn)了年瑞士貝德諾茲和

43、繆勒發(fā)現(xiàn)了Tc=35K的的La-Ba-Cu-O混合氧化物混合氧化物. 1987年美籍華人朱經武發(fā)現(xiàn)了年美籍華人朱經武發(fā)現(xiàn)了Tc=90K的超導氧化物的超導氧化物. 我國趙中賢研究組制得了我國趙中賢研究組制得了Tc=93K的的Y-Ba-Cu-O混合氧化物混合氧化物, 并測定了晶體結構并測定了晶體結構. 超導溫度已高于液氮沸點超導溫度已高于液氮沸點77K, 進進入實用化階段入實用化階段. 科大研究組已制得了科大研究組已制得了Tc=132K的的Bi-Pb-Sb-Sr-Ca-Cu-O超導體超導體.以以C60為基礎的有機超導體研究也取得了突破性進展為基礎的有機超導體研究也取得了突破性進展. 超導材料在能源

44、輸送超導材料在能源輸送, 磁懸浮列車磁懸浮列車, 醫(yī)療衛(wèi)生等領域有廣闊應用前景醫(yī)療衛(wèi)生等領域有廣闊應用前景.2022-5-1743高分子材料學科的基本任務是：研究高分子材料的的基本任務是：研究高分子材料的合成、合成、結構和組成與材料的性質、性能之間的相互關系結構和組成與材料的性質、性能之間的相互關系; 探索探索加工工藝和各種環(huán)境因素加工工藝和各種環(huán)境因素對高分子材料性能的影響對高分子材料性能的影響; 為為改進工藝改進工藝, 提高高分子材料的質量提高高分子材料的質量, 合理使用高分子材料合理使用高分子材料, 開發(fā)新材料、新工藝和新的應用領域提供理論依據和基開發(fā)新材料、新工藝和新的應用領域提供理論

45、依據和基礎數據礎數據. 高分子材料學科是一門年輕而新興的學科高分子材料學科是一門年輕而新興的學科, 它的它的發(fā)展要求科學和工程技術最為密切的配合發(fā)展要求科學和工程技術最為密切的配合, 它的進步需它的進步需要要跨部門、多學科的最佳協(xié)調和共同參與跨部門、多學科的最佳協(xié)調和共同參與.2022-5-1744（Nomenclatures ）Macromolecule (大分子大分子): 由大量原子組成由大量原子組成, 具有高的具有高的相對分子質量或分子重量相對分子質量或分子重量.Polymer molecule (聚合物分子聚合物分子, 簡稱簡稱高分子高分子): 由許多由許多(poly)部分部分(mer

46、, 單體單元或鏈節(jié)單體單元或鏈節(jié))組成的多重重復的分組成的多重重復的分子子. 一個高分子總是一個大分子一個高分子總是一個大分子, 但一個大分子不一定是高分子但一個大分子不一定是高分子.Polymer (聚合物聚合物): 是由許多聚合物分子組成的一種物是由許多聚合物分子組成的一種物質質, 它是一種聚合的物質它是一種聚合的物質.2022-5-17452022-5-1746結構決定性能，性能反映結構結構決定性能，性能反映結構.根據需要選擇性能，根據性能設計結構，進根據需要選擇性能，根據性能設計結構，進而合成高分子材料，改性高分子材料而合成高分子材料，改性高分子材料.高分子結構與性能的關系及其變化規(guī)律

47、高分子結構與性能的關系及其變化規(guī)律,是是高分子分子設計的基礎高分子分子設計的基礎,同時也是確定高分同時也是確定高分子加工成型工藝的依據子加工成型工藝的依據.2022-5-1747聚合物結構的主要特點 鏈式結構鏈式結構鏈的柔性鏈的柔性多分散性多分散性 凝聚態(tài)結構的復雜性凝聚態(tài)結構的復雜性 高分子鏈依靠分子內和分子間的范德華力相互作用高分子鏈依靠分子內和分子間的范德華力相互作用培砌在一起，可呈現(xiàn)為培砌在一起，可呈現(xiàn)為晶態(tài)和非晶態(tài)晶態(tài)和非晶態(tài)交聯(lián)網狀結構交聯(lián)網狀結構2022-5-1748線形非晶態(tài)聚合物的物理形態(tài)線形非晶態(tài)聚合物的物理形態(tài) 線形非晶態(tài)聚合物無一定的熔點無一定的熔點, 隨溫度的變化,

48、呈現(xiàn)三種物理形態(tài)三種物理形態(tài): 當TTf時, 聚合物呈粘流態(tài)粘流態(tài) (能能流動的粘稠液體流動的粘稠液體), 如常溫下的膠如常溫下的膠粘劑或涂料粘劑或涂料; 當TTg時, 聚合物呈玻璃態(tài)玻璃態(tài) (玻玻璃狀堅硬固體璃狀堅硬固體), 如常溫下的塑料塑料; 當TgTTf時, 聚合物呈高彈態(tài)高彈態(tài) (受力形變, 除力回復的高彈體),如常溫下的橡膠橡膠.玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)TgTf玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)TgTf2022-5-1749 物質的結構物質的結構是指物質的組成單元是指物質的組成單元(原于或分子原于或分子)之間在相互吸引和排斥作用之間在相互吸引和排斥作用達到平衡時的空間

49、誹布因此為了認識高聚物的結構，首先應了解存在于高聚達到平衡時的空間誹布因此為了認識高聚物的結構，首先應了解存在于高聚物分子內和分子間的相互作用物分子內和分子間的相互作用 化學鍵化學鍵 構成分子的原子間的作用力有吸引力和斥力，吸引力是原子形成分于的結合力，構成分子的原子間的作用力有吸引力和斥力，吸引力是原子形成分于的結合力，叫作主價力，或稱鍵合力斥力是各原子的電子之間的相互排斥力當吸引力叫作主價力，或稱鍵合力斥力是各原子的電子之間的相互排斥力當吸引力和斥力達到平衡時，便形成穩(wěn)定的化學鍵和斥力達到平衡時，便形成穩(wěn)定的化學鍵共價鍵共價鍵: 離子鍵離子鍵: ( CH2CH )n COO- H+ ( C

50、H2CH )n NH+ OH-聚丙烯酸聚丙烯酸聚丙烯胺聚丙烯胺2022-5-1750 離子型聚合物離子型聚合物(ionomer)中也有離子鍵存在，例如以乙烯和中也有離子鍵存在，例如以乙烯和10%左左右的丙烯酸的共聚物為主鏈，以金屬離子右的丙烯酸的共聚物為主鏈，以金屬離子Mg2+為交聯(lián)劑的高聚物：為交聯(lián)劑的高聚物：常溫下成鍵常溫下成鍵, 高溫下解離高溫下解離.高溫加工高溫加工, 冷卻交聯(lián)冷卻交聯(lián).結晶度低結晶度低, 透明性好透明性好, 沖擊和拉伸強度高沖擊和拉伸強度高. 金屬鍵金屬鍵 是由金屬原子的價電子和金屬離子晶格之間的相互是由金屬原子的價電子和金屬離子晶格之間的相互作用而形成的，無方向性和

51、飽和性，賦予高導電性在所謂的作用而形成的，無方向性和飽和性，賦予高導電性在所謂的“金屬螯合高聚金屬螯合高聚”(metallocene po1ymer)中可以說存在金屬中可以說存在金屬鍵鍵2022-5-1751 作用能作用能: 28kJ/mol是存在于分子間或分子內非鍵合原于間的相互作用力兩分子間的是存在于分子間或分子內非鍵合原于間的相互作用力兩分子間的范德華力范德華力F(r)及相互作用能及相互作用能E(r)是分子之間距離是分子之間距離r的函數如圖所示的函數如圖所示. drrdErF- 0drrdE當當r=r0時時, F(r) =0靜電力靜電力: 極性分子之間極性分子之間, 溫度溫度T成反比成反

52、比, 與距離的與距離的7次方成反比次方成反比;誘導力誘導力: 極性分子與非極性分子之間極性分子與非極性分子之間, 與溫度有關與溫度有關, 與距離的與距離的7次方成反比次方成反比;色散力色散力: 非極性分子之間非極性分子之間, 與溫度無關與溫度無關,與距離的與距離的7次方成反比次方成反比;r2022-5-1752 氫鍵氫鍵是與電負性較強的原子相結合的氫原子是與電負性較強的原子相結合的氫原子(如如XH)同時與另同時與另一個電負性較強的原子一個電負性較強的原子(如如Y)之間的相互作用，即之間的相互作用，即(XHY)這這些電負性鉸強的原子一般是氮、氧或鹵素原子一般認為在氫鍵些電負性鉸強的原子一般是氮、

53、氧或鹵素原子一般認為在氫鍵中，中，XH基本上是共價鍵，而基本上是共價鍵，而HY則是一種強而有方向性的范則是一種強而有方向性的范德華力這里把氫鍵歸入范德華力是因為氫鍵本質上是帶有部分德華力這里把氫鍵歸入范德華力是因為氫鍵本質上是帶有部分負電荷的負電荷的Y與電偶極矩很大的極性鍵與電偶極矩很大的極性鍵XH間的靜電吸引相互作用間的靜電吸引相互作用. 氫鍵的鍵能氫鍵的鍵能: 1329 kJ/mol. 氫鍵鍵長氫鍵鍵長: 0.240.32 nm. 氫鍵氫鍵可以存在于分子內和分子問，在聚酰胺、聚氨酯和生物大分可以存在于分子內和分子問，在聚酰胺、聚氨酯和生物大分子中起著重要的作用子中起著重要的作用2022-5

54、-1753聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯CH=CH-CH=CHn 聚乙炔聚乙炔鏈結構單元鏈結構單元: :2022-5-1754CF2CF2n 聚四氟乙烯聚四氟乙烯CH2CH=CHCH2n 聚丁二烯聚丁二烯CH2CH=CCH2n 聚異戊二烯聚異戊二烯 CH3尼龍尼龍-6,6聚丙烯氰聚丙烯氰聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酰亞胺聚酰亞胺2022-5-1755聚合物分子單體聚合物分子單體必須是雙官能團必須是雙官能團的小分子的小分子具有兩個具有兩個(或多個或多個)官能的末端基團官能的末端基團. 二元醇二元醇, 二元酸二元酸, 二元胺二

55、元胺 羥基羧酸羥基羧酸, 氨基酸氨基酸 硫化鈉硫化鈉Na2S 三元胺三元胺, 四羧酸等四羧酸等.具有重鍵的單體具有重鍵的單體: 碳碳雙鍵碳碳雙鍵, 碳碳三鍵碳碳三鍵; 碳氮三鍵和碳氧碳氮三鍵和碳氧雙鍵等雙鍵等.在環(huán)中含有雜原子的環(huán)狀單體在環(huán)中含有雜原子的環(huán)狀單體: 如如環(huán)氧乙烷環(huán)氧乙烷, 四氫呋喃四氫呋喃, 六甲基環(huán)三硅氧烷六甲基環(huán)三硅氧烷, 己內酰胺等己內酰胺等. 2022-5-1756 均鏈高分子均鏈高分子(homochain polymer） 一種鏈原子一種鏈原子. 元素高分子元素高分子: 主鏈中含有主鏈中含有: Si, S, P, Al, Sb等等 雜鏈高分子雜鏈高分子: 如如PEO,

56、 POM, PA等等2022-5-1757 鏈結構單元的鍵接方式鏈結構單元的鍵接方式 頭-頭 尾-尾 頭-尾 通過裂解方法檢測鏈結構單元鍵接方式.2022-5-1758 交聯(lián)和枝化交聯(lián)和枝化HDPELDPELLDPE 高分于鏈之間通過化學鍵鍵接而形成三維網狀結構，稱為交聯(lián)高分于鏈之間通過化學鍵鍵接而形成三維網狀結構，稱為交聯(lián)熱固性塑熱固性塑料、硫化橡皮，羊毛、頭發(fā)等都是交聯(lián)結構的聚合物它們具有不溶不熔的料、硫化橡皮，羊毛、頭發(fā)等都是交聯(lián)結構的聚合物它們具有不溶不熔的特點，因此，可交聯(lián)的高聚物的成型只能在形成交聯(lián)結構以前，一經形成交特點，因此，可交聯(lián)的高聚物的成型只能在形成交聯(lián)結構以前，一經形成

57、交聯(lián)結構，形狀就不能再改變交聯(lián)結構的高聚吻具有更優(yōu)越的性能，例如耐聯(lián)結構，形狀就不能再改變交聯(lián)結構的高聚吻具有更優(yōu)越的性能，例如耐熱、耐溶劑、尺寸穩(wěn)定等交聯(lián)聚乙烯的性能相對線形和支化聚乙烯具有更熱、耐溶劑、尺寸穩(wěn)定等交聯(lián)聚乙烯的性能相對線形和支化聚乙烯具有更高的抗張強度和耐熱性橡膠只有經過硫化才能形成真正的彈性體高的抗張強度和耐熱性橡膠只有經過硫化才能形成真正的彈性體橡皮橡皮2022-5-1759Important Properties of Polymersw 低密度低密度 (Density: Low lightweight)w 良好絕緣良好絕緣 (Good electrical & the

58、rmal insulators )w 易變形和加工易變形和加工 (Flexible & subject to deformation)w 耐熱溫度低耐熱溫度低 (Thermal Transitions: 100oC )w 機械強度機械強度 (mechanical strength) 隨結構不同而變化隨結構不同而變化w 化學穩(wěn)定性好化學穩(wěn)定性好, 不腐蝕不腐蝕, 但可氧化燃燒但可氧化燃燒, 空氣中易老化空氣中易老化.2022-5-1760聚合物直接應用于精細高分子領域聚合物直接應用于精細高分子領域（如涂料、黏合劑、油墨、各種助劑等）（如涂料、黏合劑、油墨、各種助劑等）原料準備和精制配料聚合聚合反

59、應反應合成聚合物：合成聚合物：聚合物溶液、聚合物溶液、聚合物乳液等聚合物乳液等第一層次第一層次聚合物聚合物分離分離干燥的粉狀、粒干燥的粉狀、粒狀或塊狀聚合物狀或塊狀聚合物第二層次第二層次聚合物后處理：聚合物后處理：洗滌、干燥、造粒洗滌、干燥、造?；驂簤K、包裝等或壓塊、包裝等聚合物成型加工聚合物成型加工助劑成型的聚合物：塑料、橡膠或纖維成型的聚合物：塑料、橡膠或纖維第三層次第三層次2022-5-1761加聚反應加聚反應 由若干單體經加成反應而聚合生成聚合物由若干單體經加成反應而聚合生成聚合物的過程的過程. 由一種單體的聚合稱由一種單體的聚合稱均聚. 產物稱產物稱均聚物,如乙烯聚合得聚乙如乙烯聚合

60、得聚乙烯烯. 由兩種或多種單體的加聚反應由兩種或多種單體的加聚反應, 稱稱共聚. 產物稱產物稱共聚物, 與均與均聚物相比有更高的性能聚物相比有更高的性能,如苯乙烯如苯乙烯(S)與丁二烯與丁二烯(B)共聚共聚,得嵌段得嵌段共聚物共聚物SBS. 加聚反應的加聚反應的單體必須具有不飽和碳單體必須具有不飽和碳-碳重鍵碳重鍵. 如如: CH2=CH2, CHCH , CH2=C-CH3 COOCH3 絕大多數是不可逆反應; 延長反應時間不增加Mr, 但可提高單體轉化率.2022-5-1762 縮聚反應縮聚反應: 低分子單體通過縮合反應形成聚合物的過程低分子單體通過縮合反應形成聚合物的過程, 產物產物稱縮