gc09 高分子材料

1、1工程材料及應(yīng)用工程材料及應(yīng)用多媒體教案ENGINEERING MATERIALS五邑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院第九章第九章2第九章 高分子材料3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、高分子材料的基本概念一、高分子材料的基本概念 高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。常稱常稱聚合物聚合物或或高聚物高聚物。 高分子化合物的分子量一般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。工業(yè)高分子化合物有天然的，也有人工合成的。工業(yè)用高分子材料主要是人工合成的。用高分子材料主要是人工合成的。4高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量雖然很大，但其化學(xué)組成一般卻比

2、高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量雖然很大，但其化學(xué)組成一般卻比較簡(jiǎn)單。較簡(jiǎn)單。 例例 聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成：聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成： 單體單體聚合物聚合物聚合度聚合度鏈節(jié)鏈節(jié)簡(jiǎn)寫：簡(jiǎn)寫：CH2CHCH2ClCHCH2ClCHCln CH2 = CHC lnCH2CHCl鏈節(jié)鏈節(jié)單體單體聚合成高分子化合物的低分子化合物聚合成高分子化合物的低分子化合物鏈節(jié)鏈節(jié)組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元聚合度聚合度高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目聚乙烯分子鏈聚乙烯分子鏈51 基本概念 高聚物與具有明確分子量的低分子化合物不同，同一高聚物因其聚合度不同，大

3、分子鏈的長(zhǎng)短各異，其分子量也就各不相同。具有具有“多分散性多分散性”。是多分子。是多分子的混合物。的混合物。通常所說高聚物的分子量是指其分子量的統(tǒng)計(jì)平均值。 如：聚氯乙烯 的分子量為20000160000。 nCHClCH26聚合反應(yīng)聚合反應(yīng) 高分子化合物的合成反應(yīng)加成聚合反應(yīng)（加成聚合反應(yīng)（加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)） 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)由小分子單體合成聚合物的化學(xué)反應(yīng)由小分子單體合成聚合物的化學(xué)反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)（縮合聚合反應(yīng)（縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)）二、高分子化合物的合成方法二、高分子化合物的合成方法7共聚物往往可兼具兩種或兩種以上均聚物的一些優(yōu)異性能，因共聚物往往可兼具兩種或兩種以上均聚物的一些優(yōu)異性能，

4、因此此通過共聚方法可以改善產(chǎn)品的性能通過共聚方法可以改善產(chǎn)品的性能。 加聚反應(yīng)加聚反應(yīng)由一種或多種單體相互加成，或由環(huán)狀化合物開由一種或多種單體相互加成，或由環(huán)狀化合物開環(huán)相互結(jié)合成聚合物的反應(yīng)。環(huán)相互結(jié)合成聚合物的反應(yīng)。1加聚反應(yīng)8縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)由一種或多種單體相互縮合生成高聚物，同時(shí)有由一種或多種單體相互縮合生成高聚物，同時(shí)有低分子物質(zhì)（如水、鹵化氫、氮、醇等）析出的反應(yīng)。低分子物質(zhì)（如水、鹵化氫、氮、醇等）析出的反應(yīng)。例如癸二酸和己二胺合成為尼龍例如癸二酸和己二胺合成為尼龍-610的反應(yīng)：的反應(yīng)： n H2N (CH2)6 NHH+n C (CH2)8 COOHHOONH (CH2)6

5、 NH C (CH2)8 COO+ 2n H2On2縮聚反應(yīng)9（2）按主鏈結(jié)構(gòu)分類按主鏈結(jié)構(gòu)分類（1）按來源分類按來源分類 天然高分子和合成高分子。天然高分子和合成高分子。碳鏈聚合物碳鏈聚合物 主鏈完全由碳原子組成。如聚乙烯：主鏈完全由碳原子組成。如聚乙烯：雜鏈聚合物雜鏈聚合物 主鏈除碳原子外，還含有氧、氮、硫等雜原子。主鏈除碳原子外，還含有氧、氮、硫等雜原子。如聚己二酰己二胺（尼龍如聚己二酰己二胺（尼龍-66）：）：CH2 CH2nC (CH2)4 C NH (CH2)6 NHOOn三、高分子化合物的分類及名稱10元素有機(jī)聚合物元素有機(jī)聚合物 主鏈由硅、硼、鋁與氧、主鏈由硅、硼、鋁與氧、氮、

6、硫、磷等組成，側(cè)鏈?zhǔn)怯袡C(jī)基團(tuán)。如聚二氮、硫、磷等組成，側(cè)鏈?zhǔn)怯袡C(jī)基團(tuán)。如聚二甲基硅氧烷：甲基硅氧烷：（3）按性能和用途分類按性能和用途分類 塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑和塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑和功能高分子六大類。功能高分子六大類。（4）按功能分類按功能分類 通用高分子、工程材料高分子、功能高分通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子等子、仿生高分子等 。元素?zé)o機(jī)聚合物元素?zé)o機(jī)聚合物 主鏈和側(cè)鏈均由無機(jī)元素或主鏈和側(cè)鏈均由無機(jī)元素或基團(tuán)組成。如聚二氯磷腈：基團(tuán)組成。如聚二氯磷腈：Si OCH3CH3nP = NClCln11 成型后再加成型后再加熱重新軟化加工熱重新軟化加工而

7、化學(xué)組成不變而化學(xué)組成不變的一類高分子聚的一類高分子聚合物合物 可溶可熔可溶可熔 如聚氯乙烯如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙、聚乙烯、聚丙烯等。烯等。 成型后不能成型后不能再加熱重新軟化再加熱重新軟化加工的一類高分加工的一類高分子聚合物子聚合物不溶不熔不溶不熔 如酚醛樹脂、如酚醛樹脂、氨基樹脂、不飽氨基樹脂、不飽和聚酯、環(huán)氧樹和聚酯、環(huán)氧樹脂等。脂等。121高分子化合物的命名高分子化合物的命名 （1 1）按原料單體或聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名）按原料單體或聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名 在單體名稱前面冠以在單體名稱前面冠以“聚聚”字：字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯

8、等。二酰己二胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等。 在單體名稱后面加在單體名稱后面加“樹脂樹脂” ” ：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。高分子化合物的命名（2）按商品名命名）按商品名命名* *我國(guó)習(xí)慣以我國(guó)習(xí)慣以“綸綸”作為作為合成纖維商品名的后綴合成纖維商品名的后綴，如滌綸、氯，如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。綸、腈綸、錦綸、丙綸等。有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯。聚甲基丙烯酸甲酯。尼龍或錦綸尼龍或錦綸聚酰胺，如尼龍聚酰胺，如尼龍-610-610。 為解決聚合物讀寫不便，常采用國(guó)際通用的英文縮寫符號(hào)，為解決聚合物讀寫不便，常采用國(guó)際通用的英文縮寫符號(hào)，如如PVC、ABS等。等。13聚合

9、物聚合物 單體單體 名稱名稱 商品名稱商品名稱 符號(hào)符號(hào) 名稱名稱 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式 聚氯乙烯聚氯乙烯 氯綸氯綸 PVC PVC 氯乙烯氯乙烯 聚丙烯聚丙烯 丙綸丙綸 PPPP丙烯丙烯 聚丙烯腈聚丙烯腈 腈綸腈綸 PANPAN丙烯腈丙烯腈 聚己內(nèi)酰胺聚己內(nèi)酰胺 錦綸錦綸6 6 （或尼龍（或尼龍-6-6） PA6PA6己內(nèi)酰胺己內(nèi)酰胺 CH2CHClCH2CHCH3CH2CHCNNHO 表表1 一些聚合物的名稱、商品名稱、符號(hào)及單體一些聚合物的名稱、商品名稱、符號(hào)及單體14聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺 錦綸錦綸66 66 （尼龍（尼龍6666） PA66PA66己二酸己二酸己二胺己二胺 聚對(duì)苯二甲酸

10、乙聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯二醇酯 滌綸滌綸 PETPET對(duì)苯二甲酸對(duì)苯二甲酸乙二醇乙二醇 聚苯乙烯聚苯乙烯 聚苯乙烯樹脂聚苯乙烯樹脂 PSPS苯乙烯苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲聚甲基丙烯酸甲酯酯 有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃 PMMAPMMA甲基丙烯酸甲甲基丙烯酸甲酯酯 聚丙烯腈聚丙烯腈- -丁二丁二烯烯- -苯乙烯苯乙烯 ABSABS樹脂樹脂 ABSABS丙烯腈丙烯腈丁二烯丁二烯 苯乙烯苯乙烯 HOOC(CH2)4COOHNH2(CH2)6NH2HOCH2CH2OHCH2CCOOCH3CH3CH2CHCNCH2CHCHCH2CHCH2HOOCCOOHCHCH215大分子鏈結(jié)構(gòu)大分子鏈結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)聚集態(tài)結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)

11、構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)線型線型支鏈型支鏈型體型體型實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): :分子鏈分子鏈的的鍵接方式鍵接方式結(jié)晶結(jié)晶無定型態(tài)無定型態(tài)玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)重復(fù)單元結(jié)構(gòu)重復(fù)單元結(jié)構(gòu)序列結(jié)構(gòu)序列結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)構(gòu)象構(gòu)象對(duì)映體結(jié)構(gòu)對(duì)映體結(jié)構(gòu)幾何異構(gòu)幾何異構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 高分子化合物的結(jié)構(gòu)高分子化合物的結(jié)構(gòu)( (理解理解) )高分子化合物的結(jié)構(gòu)高分子化合物的結(jié)構(gòu)16二、微觀結(jié)構(gòu)二、微觀結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)單元的元素組成、排列、重復(fù)單元的連接方式、空結(jié)構(gòu)單元的元素組成、排列、重復(fù)單元的連接方式、空間排列等。間排列等。1 、重復(fù)單元結(jié)構(gòu)：重復(fù)單元結(jié)構(gòu)：決定聚合物性能最主要因素決定聚合物性能最主要因素H-N

12、H(CH2)6NH-CO(CH2)4CO-OHn重復(fù)結(jié)構(gòu)單元重復(fù)結(jié)構(gòu)單元多層次的大分子微結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)單元變化有關(guān)，包括多層次的大分子微結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)單元變化有關(guān)，包括結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)單元本身的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)單元相互鏈接的序列方式、結(jié)構(gòu)單元在空間本身的結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)單元相互鏈接的序列方式、結(jié)構(gòu)單元在空間排布的立體異構(gòu)排布的立體異構(gòu)等。等。172 、序列結(jié)構(gòu)、序列結(jié)構(gòu) : 分子鏈中結(jié)構(gòu)單元的連接順序分子鏈中結(jié)構(gòu)單元的連接順序. 例如例如:具有取代基的乙烯基單體可能存在具有取代基的乙烯基單體可能存在頭尾或頭頭或頭尾或頭頭或尾尾連接尾尾連接聚氯乙烯分子中的頭頭結(jié)構(gòu)多達(dá)聚氯乙烯分子中的頭頭結(jié)構(gòu)多達(dá)16. 單體結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條

13、件影響結(jié)構(gòu)單元的連接順序，單體結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件影響結(jié)構(gòu)單元的連接順序，可分為：可分為： 頭尾連接頭尾連接; 頭頭連接頭頭連接; 尾尾連接尾尾連接.CH2CHClClCH CH2CH2CHClCH2CHClCH2CHClCH2CHCl頭尾頭 頭尾尾18 大分子鏈的形狀大分子鏈的形狀 按照大分子鏈的幾何形狀，可將高分子化合物分為按照大分子鏈的幾何形狀，可將高分子化合物分為線型結(jié)構(gòu)、支鏈型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)、支鏈型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)。 線型結(jié)構(gòu)高聚物的彈性、塑性好，硬度低，是熱塑線型結(jié)構(gòu)高聚物的彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性材料。支鏈型結(jié)構(gòu)近于線型結(jié)構(gòu)性材料。支鏈型結(jié)構(gòu)近于線型結(jié)構(gòu) 。體型結(jié)構(gòu)高聚。

14、體型結(jié)構(gòu)高聚物硬度高，脆性大，無彈性和塑性，是熱固性材料。物硬度高，脆性大，無彈性和塑性，是熱固性材料。19線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì)線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì) 分子中有獨(dú)立分子中有獨(dú)立的大分子存在，分子鏈中以單鍵相連的大分子存在，分子鏈中以單鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角而旋轉(zhuǎn)，因此，一個(gè)分子鏈在無鍵角而旋轉(zhuǎn)，因此，一個(gè)分子鏈在無外力作用時(shí)會(huì)有眾多的分子空間形態(tài)，外力作用時(shí)會(huì)有眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為卷曲狀。高分子鏈這種強(qiáng)絕大部分為卷曲狀。高分子鏈這種強(qiáng)烈卷曲的傾向稱為（分子）鏈的烈卷曲的傾向稱為（分子）鏈的柔順柔順性性，它對(duì)高聚物的彈性和塑性等有重，它對(duì)高

15、聚物的彈性和塑性等有重要影響。要影響。鍵角固定的高分子鍵角固定的高分子鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)示意圖鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)示意圖大分子鏈的構(gòu)象C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C112021 5、高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu) 固態(tài)高聚物分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩大類，晶態(tài)為分子固態(tài)高聚物分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩大類，晶態(tài)為分子鏈排列規(guī)則的部分，而排列不規(guī)則的部分為非晶態(tài)。鏈排列規(guī)則的部分，而排列不規(guī)則的部分為非晶態(tài)。l一個(gè)大分子鏈可以穿一個(gè)大分子鏈可以穿過幾個(gè)晶區(qū)和非晶區(qū)。過幾個(gè)晶區(qū)和非晶區(qū)。晶區(qū)熔點(diǎn)、密度、強(qiáng)晶區(qū)熔點(diǎn)、密度、強(qiáng)度、硬度、剛性、耐度、硬度、剛性、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性高，熱性、化學(xué)穩(wěn)定性高，而彈性、塑性

16、、沖擊而彈性、塑性、沖擊強(qiáng)度下降。強(qiáng)度下降。 22第三節(jié)高聚物的物理形態(tài)23玻璃態(tài)玻璃態(tài) 分子鏈節(jié)或整個(gè)分子鏈無分子鏈節(jié)或整個(gè)分子鏈無法產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，高聚物呈現(xiàn)如玻璃體法產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)。例如常溫下的塑料。狀的固態(tài)。例如常溫下的塑料。 高彈態(tài)高彈態(tài) 鏈節(jié)可以較自由地旋轉(zhuǎn)，鏈節(jié)可以較自由地旋轉(zhuǎn)，但整個(gè)分子鏈不能移動(dòng)。例如常溫但整個(gè)分子鏈不能移動(dòng)。例如常溫下的橡膠。高彈態(tài)是高聚物所獨(dú)有下的橡膠。高彈態(tài)是高聚物所獨(dú)有的罕見的一種物理形態(tài)，能產(chǎn)生很的罕見的一種物理形態(tài)，能產(chǎn)生很大形變，除去外力后能可逆恢復(fù)原大形變，除去外力后能可逆恢復(fù)原狀。狀。 粘流態(tài)粘流態(tài) 高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋

17、轉(zhuǎn)，整個(gè)分子鏈也能自由高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋轉(zhuǎn)，整個(gè)分子鏈也能自由移動(dòng)，從而成為能流動(dòng)的粘液，比液態(tài)低分子化合物的粘度要大移動(dòng)，從而成為能流動(dòng)的粘液，比液態(tài)低分子化合物的粘度要大得多，又稱為塑性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。得多，又稱為塑性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。 第三節(jié)高聚物的物理形態(tài)線性非晶態(tài)聚合物的物線性非晶態(tài)聚合物的物理形態(tài)與溫度的關(guān)系理形態(tài)與溫度的關(guān)系24玻璃化溫度玻璃化溫度 由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用Tg 表示。表示。 粘流化溫度粘流化溫度 由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用Tf 表示。表示。 塑料與纖維塑料與纖維: 要求要求T

18、g 高，高， Tf 低（較耐熱，加工成型溫度不高）低（較耐熱，加工成型溫度不高）橡膠：橡膠：要求要求Tg 低，低， Tf 高（耐寒又耐熱）高（耐寒又耐熱）一些非晶態(tài)高聚物的一些非晶態(tài)高聚物的Tg和和Tf值：值：聚氯乙烯聚氯乙烯 Tg =81 Tf =175聚苯乙烯聚苯乙烯 Tg =100 Tf =135聚丁二烯聚丁二烯(順丁橡膠順丁橡膠) Tg =-108 天然橡膠天然橡膠 Tg =-73 Tf =12225三高聚物的基本特性（1）機(jī)械性能 低強(qiáng)度 高彈性和低彈性模量 粘彈性 高耐摩性（2）物理、化學(xué)性能 高絕緣性 低耐熱性 低導(dǎo)熱性 高熱膨脹性 高化學(xué)穩(wěn)定性 老化 26高聚物一般化學(xué)穩(wěn)定性好

19、，耐酸堿腐蝕，但不耐高溫，易老化。高聚物一般化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕，但不耐高溫，易老化。5化學(xué)穩(wěn)定性和老化老化是指高聚物及其材料在加工、貯存和使用過程中，長(zhǎng)期受化學(xué)、物理老化是指高聚物及其材料在加工、貯存和使用過程中，長(zhǎng)期受化學(xué)、物理（熱、光、電、機(jī)械等）以及生物（霉菌）因素的綜合影響，發(fā)生（熱、光、電、機(jī)械等）以及生物（霉菌）因素的綜合影響，發(fā)生裂解裂解或或交交聯(lián)聯(lián)，導(dǎo)致性能變壞的，導(dǎo)致性能變壞的現(xiàn)象現(xiàn)象。例如，塑料制品變脆、橡膠龜裂、纖維泛黃、油。例如，塑料制品變脆、橡膠龜裂、纖維泛黃、油漆發(fā)粘等。漆發(fā)粘等。老化是物理性質(zhì)變壞的不可逆過程。主要有兩種過程：老化是物理性質(zhì)變壞的不可逆過程。

20、主要有兩種過程：降解降解 鏈斷裂，Mr變小 發(fā)粘、變軟、喪失機(jī)械強(qiáng)度交聯(lián)交聯(lián) 線型變體型變硬、變脆、喪失彈性，如天然膠、聚氯乙烯的老化如天然膠、聚氯乙烯的老化（2）老化27防老化的措施： 表面防護(hù)：使其與外界致老化因素隔開。減少大分子鏈結(jié)構(gòu)中的某些薄弱環(huán)節(jié)，提高其穩(wěn)定性，推遲老化過程。加入防老化劑，使大分子鏈中上的活潑基團(tuán)鈍化，變成比較穩(wěn)定的基團(tuán)，以抑制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行。28高分子化合物的回收及再利用的高分子化合物的回收及再利用的基本意義基本意義：v 解決了環(huán)境污染問題解決了環(huán)境污染問題 由于高分子化合物的化學(xué)穩(wěn)定性好，難以分解，日積月累，會(huì)由于高分子化合物的化學(xué)穩(wěn)定性好，難以分解，日積月累，會(huì)

21、污染環(huán)境、危害生態(tài)。污染環(huán)境、危害生態(tài)。v 充分利用自然資源充分利用自然資源 5.3.3 5.3.3 高分子化合物的回收及再利高分子化合物的回收及再利用用高分子化合物的回收、利用包括：高分子化合物的回收、利用包括： v 再生利用和改性利用再生利用和改性利用v 熱分解回收化工原料熱分解回收化工原料 v 焚燒回收熱能焚燒回收熱能 v 掩埋處理掩埋處理 v 光降解和微生物降解光降解和微生物降解 29從上世紀(jì)從上世紀(jì)6060年代開始，塑料年代開始，塑料( (主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯聚苯乙烯) )進(jìn)入廣泛實(shí)用階段。由于塑料具有很多優(yōu)點(diǎn)：它取材進(jìn)入廣泛實(shí)用階

22、段。由于塑料具有很多優(yōu)點(diǎn)：它取材容易，價(jià)格低廉，加工方便，質(zhì)地輕巧，因此塑料一問世，便深容易，價(jià)格低廉，加工方便，質(zhì)地輕巧，因此塑料一問世，便深受歡迎，它迅速滲入到社會(huì)生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、受歡迎，它迅速滲入到社會(huì)生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。塑料被列為袋、盆、桶、管等。創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。塑料被列為2020世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，塑料的普及被譽(yù)為世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，塑料的普及被譽(yù)為白色革命白色革命。隨著塑料產(chǎn)量不斷增大，成本越來隨著塑料產(chǎn)量不斷增大，成本越來越低，我們用過的大量農(nóng)用薄膜、越低，我們用過的大量農(nóng)用薄膜、包裝用

23、的塑料袋和一次性塑料餐具包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被拋棄在環(huán)境中，給景觀在使用后被拋棄在環(huán)境中，給景觀和環(huán)境帶來很大破壞。由于塑料包和環(huán)境帶來很大破壞。由于塑料包裝物大多呈白色，它們?cè)斐傻沫h(huán)境裝物大多呈白色，它們?cè)斐傻沫h(huán)境污染被稱為污染被稱為白色污染白色污染。* 塑料的貢獻(xiàn)與白色污染30第四節(jié)工程高分子材料第四節(jié)工程高分子材料 工程高分子材料工程高分子材料包括塑料、合成包括塑料、合成纖維、橡膠和膠纖維、橡膠和膠粘劑等。粘劑等。本節(jié)主本節(jié)主要介紹工程上常要介紹工程上常用的高分子工程用的高分子工程材料。材料。 31一、工程塑料一、工程塑料 塑料是在玻璃態(tài)下使用的高分子材料。塑料是在玻璃

24、態(tài)下使用的高分子材料。在一定溫度、在一定溫度、壓力下可塑制成型，在常溫下能保持其形狀不變。壓力下可塑制成型，在常溫下能保持其形狀不變。 1、工程塑料概述、工程塑料概述 塑料的組成塑料的組成 l塑料是以樹脂為主要成分，塑料是以樹脂為主要成分，加入各種添加劑。加入各種添加劑。l樹脂是塑料的主要成分，樹脂是塑料的主要成分，對(duì)塑料性能起決定性作用。對(duì)塑料性能起決定性作用。塑料制品塑料制品32 添加劑添加劑是為改善塑料某些性能而加入的物質(zhì)。是為改善塑料某些性能而加入的物質(zhì)。 填料填料主要起增強(qiáng)作用；主要起增強(qiáng)作用； 增塑劑增塑劑用于提高樹脂的可塑性和柔軟性；用于提高樹脂的可塑性和柔軟性； 固化劑固化劑用

25、于使熱固性樹脂由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)；用于使熱固性樹脂由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)； 穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑用于防止塑料老化，延長(zhǎng)其使用壽命；用于防止塑料老化，延長(zhǎng)其使用壽命； 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑用于防止塑料加工時(shí)粘在模具上用于防止塑料加工時(shí)粘在模具上, 使制品光亮；使制品光亮； 著色劑著色劑用于塑料制品著色。用于塑料制品著色。 其他的還有其他的還有發(fā)泡劑、催化發(fā)泡劑、催化 劑、阻燃劑、抗靜電劑劑、阻燃劑、抗靜電劑等。等。 添加劑添加劑33 塑料的分類塑料的分類 按樹脂受熱時(shí)行為按樹脂受熱時(shí)行為可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。 按使用范圍可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。按使用范圍

26、可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。 通用塑料通用塑料產(chǎn)量大、價(jià)格低、用途廣。產(chǎn)量大、價(jià)格低、用途廣。 工程塑料工程塑料力學(xué)性能高，耐熱、耐蝕性能好。力學(xué)性能高，耐熱、耐蝕性能好。l特種塑料特種塑料是指具有某些特殊是指具有某些特殊性能如耐高溫、耐腐蝕的塑性能如耐高溫、耐腐蝕的塑料，這類塑料產(chǎn)量少，價(jià)格料，這類塑料產(chǎn)量少，價(jià)格貴，只用于特殊需要的場(chǎng)合。貴，只用于特殊需要的場(chǎng)合。 熱固性塑料制品熱固性塑料制品34 塑料的性能特點(diǎn)塑料的性能特點(diǎn) 塑料的優(yōu)點(diǎn)：塑料的優(yōu)點(diǎn)： 相對(duì)密度小相對(duì)密度小(一般為一般為0.9 2.3)；耐蝕性、電絕緣耐蝕性、電絕緣性、減摩、耐磨性好；性、減摩、耐磨性好；有消音吸振

27、性能有消音吸振性能 。l塑料的缺點(diǎn)：塑料的缺點(diǎn)：l剛性差剛性差(為鋼鐵材料的為鋼鐵材料的1/1001/10)，強(qiáng)度低；，強(qiáng)度低；耐熱性耐熱性差、熱膨脹系數(shù)大（是鋼鐵的差、熱膨脹系數(shù)大（是鋼鐵的10倍）、導(dǎo)熱系數(shù)小倍）、導(dǎo)熱系數(shù)小(只有金屬的只有金屬的1/2001/600)；蠕變溫度低、易老化。蠕變溫度低、易老化。 35 2、常用工程塑料、常用工程塑料 一般結(jié)構(gòu)用塑料一般結(jié)構(gòu)用塑料 包括聚乙烯包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯聚丙烯(PP)和和ABS塑料等。塑料等。 聚丙烯聚丙烯具有優(yōu)良的綜合性能，可制造各種機(jī)械零件。具有優(yōu)良的綜合性能，可制造各

28、種機(jī)械零件。 ABS塑料塑料 “堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性” ，應(yīng)用廣泛。，應(yīng)用廣泛。 PE波紋管波紋管PP方向盤方向盤ABS閥門閥門PS管管36 聚酰胺聚酰胺又稱尼龍或綿綸，強(qiáng)度較高，耐磨、自潤(rùn)滑性又稱尼龍或綿綸，強(qiáng)度較高，耐磨、自潤(rùn)滑性好，廣泛用作機(jī)械、化工及電氣零件。好，廣泛用作機(jī)械、化工及電氣零件。 聚甲醛聚甲醛具有優(yōu)良的綜合性能，廣泛用于汽車機(jī)床、化具有優(yōu)良的綜合性能，廣泛用于汽車機(jī)床、化工、電氣儀表、農(nóng)機(jī)等工業(yè)工、電氣儀表、農(nóng)機(jī)等工業(yè) 。尼龍管件尼龍管件PC擋風(fēng)板擋風(fēng)板l聚碳酸酯聚碳酸酯具有優(yōu)良的機(jī)械性具有優(yōu)良的機(jī)械性能，透明無毒，應(yīng)用廣泛。能，透明無毒，應(yīng)用廣泛。l 摩擦傳

29、動(dòng)零件用塑料摩擦傳動(dòng)零件用塑料l包括聚酰胺包括聚酰胺(PA)、聚甲醛、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)等。等。37密封件密封件聚四氟乙烯管聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件聚四氟乙烯零件 聚四氟乙烯聚四氟乙烯俗稱俗稱“塑料王塑料王”，具有極優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)，具有極優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性以及優(yōu)越的電性能，幾乎不受任何定性和熱穩(wěn)定性以及優(yōu)越的電性能，幾乎不受任何化學(xué)藥品的腐蝕，摩擦系數(shù)極低，只有化學(xué)藥品的腐蝕，摩擦系數(shù)極低，只有0.04。缺點(diǎn)。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、加工性差。主要用于減摩密封件、化工是強(qiáng)度低、加工性差。主要用于減摩密封件、化工耐蝕件與熱交換器以及高頻或

30、潮濕條件下的絕緣材耐蝕件與熱交換器以及高頻或潮濕條件下的絕緣材料。料。 38 耐蝕用塑料耐蝕用塑料 耐蝕用塑料主要有聚四氟乙耐蝕用塑料主要有聚四氟乙烯、氯化聚醚烯、氯化聚醚(PENTON)、聚丙烯等。聚丙烯等。 氯化聚醚的化學(xué)穩(wěn)定性僅次氯化聚醚的化學(xué)穩(wěn)定性僅次于聚四氟乙烯，但工藝性比于聚四氟乙烯，但工藝性比聚四氟乙烯好，成本低。在聚四氟乙烯好，成本低。在化學(xué)工業(yè)和機(jī)電工業(yè)獲得廣化學(xué)工業(yè)和機(jī)電工業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，如化工設(shè)備零件、泛應(yīng)用，如化工設(shè)備零件、管道、襯里等。管道、襯里等。 氯化聚醚防腐蝶閥氯化聚醚防腐蝶閥 39 耐高溫件用塑料耐高溫件用塑料 有聚砜有聚砜(PSF)、聚苯醚、聚苯醚(PPO)

31、、聚酰亞胺、聚酰亞胺(PI)及氟塑料等。及氟塑料等。 聚砜聚砜的熱穩(wěn)定性高是其的熱穩(wěn)定性高是其聚酰亞胺層壓板聚酰亞胺層壓板 最突出的特點(diǎn)。使用溫度達(dá)最突出的特點(diǎn)。使用溫度達(dá)150174。用于機(jī)械設(shè)。用于機(jī)械設(shè)備等工業(yè)。備等工業(yè)。l聚苯醚聚苯醚具有良好的綜合性能具有良好的綜合性能,用于機(jī)電等方面。用于機(jī)電等方面。l聚酰亞胺聚酰亞胺在在260下可長(zhǎng)期使用。主要用于特殊條件下可長(zhǎng)期使用。主要用于特殊條件下使用的精密零件。下使用的精密零件。 40擠出成型擠出成型注射成型注射成型 壓制成型壓制成型 澆注成型澆注成型 吹塑成型吹塑成型 真空成型真空成型3.塑料成型工藝簡(jiǎn)介412022-7-141注模法注模

32、法 把塑料原料放入料筒中把塑料原料放入料筒中,經(jīng)過加熱熔化經(jīng)過加熱熔化,使之成為高粘使之成為高粘度的流體度的流體稱為稱為“熔體熔體”，用柱塞或螺桿作為加壓工，用柱塞或螺桿作為加壓工具，使熔體通過噴嘴以較高的壓力注入模具型腔中，經(jīng)具，使熔體通過噴嘴以較高的壓力注入模具型腔中，經(jīng)過保壓、冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑過保壓、冷卻、凝固階段，而后從模具中脫出，成為塑料制品。料制品。螺桿式螺桿式塑化系統(tǒng)塑化系統(tǒng)422022-7-142壓模法壓模法將粉狀、粒狀、碎屑狀或?qū)⒎蹱?、粒狀、碎屑狀或纖維狀的熱固性塑料原纖維狀的熱固性塑料原料直接加入敞開的模具料直接加入敞開的模具加料室內(nèi)；然后合模加加料

33、室內(nèi)；然后合模加熱，使塑料熔化，在合熱，使塑料熔化，在合模壓力的作用下，熔融模壓力的作用下，熔融塑料充滿型腔各處；這塑料充滿型腔各處；這時(shí)，型腔中的塑料產(chǎn)生時(shí)，型腔中的塑料產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)熔融塑料化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)熔融塑料逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗鄣挠不鸩睫D(zhuǎn)變?yōu)椴蝗鄣挠不ㄐ偷乃芰现萍?，最后定型的塑料制件，最后脫模將塑件從模取出。脫模將塑件從模取出?3 塑料成形方法：塑料成形方法： （4）擠出成形及擠出模：）擠出成形及擠出模：利用擠出機(jī)的利用擠出機(jī)的螺桿旋轉(zhuǎn)螺桿旋轉(zhuǎn)加壓加壓，連續(xù)地將，連續(xù)地將熔融狀態(tài)的塑料從料筒中擠出熔融狀態(tài)的塑料從料筒中擠出，通，通過過特定截面形狀的機(jī)頭口模特定截面形狀的機(jī)頭口模成形并借

34、助于成形并借助于牽引裝置牽引裝置將擠出的塑料均勻拉出將擠出的塑料均勻拉出，同時(shí)冷卻定型，獲得截面，同時(shí)冷卻定型，獲得截面形狀一致的連續(xù)型材。形狀一致的連續(xù)型材。442022-7-144多層擠出生產(chǎn)線多層擠出生產(chǎn)線45二、合成橡膠二、合成橡膠 橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)的具有高彈性的材料。橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)的具有高彈性的材料。 1、橡膠的組成和性能特點(diǎn)、橡膠的組成和性能特點(diǎn) 工業(yè)用橡膠由工業(yè)用橡膠由生膠生膠和和橡膠配合劑橡膠配合劑組成。生膠無配合組成。生膠無配合劑并未經(jīng)硫化。橡膠配合劑有硫化劑、硫化促進(jìn)劑、劑并未經(jīng)硫化。橡膠配合劑有硫化劑、硫化促進(jìn)劑、防老劑、軟化劑、填充劑、發(fā)泡劑、著色劑等。防老劑、軟化劑、填充劑、發(fā)泡劑、著色劑等。 橡膠最大的特點(diǎn)是高彈性。橡膠有儲(chǔ)能、耐磨、隔橡膠最大的特點(diǎn)是高彈性。橡膠有儲(chǔ)能、耐磨、隔音、絕緣等性能。音、絕緣等性能。 46一、生膠 生膠生膠按其原料來源可分為按其原料來源可分為天然橡膠天然橡膠和和合成橡膠合成橡膠。1. 天然橡膠47天然橡膠結(jié)構(gòu)和組成天然橡膠主要成分是橡膠烴另含7左右的非橡膠成分，如蛋白質(zhì)、丙酮抽出物，灰分等主要成分橡膠烴是順式主要成分橡膠烴是順式1，4聚異戊二烯的線型高分子化合物，結(jié)構(gòu)式：聚異戊二烯的線型高分子化合物，結(jié)構(gòu)式： CH3H CH2CCCH2 n天然橡膠具有良好的物理力學(xué)