1、工程材料 高分子材料的結構與性能第1頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三 （一）、高分子化合物的組成由簡單的結構單元重復連接而成。如由乙烯合成聚乙烯: CH2=CH2+CH2=CH2+-CH2-CH2-CH2-CH2- , CH2CH2 n可簡寫成 n CH2=CH2 。 組成聚合物的低分子化合物稱為單體。聚合物的分子為很長的鏈條，稱為大分子鏈。 CH2CH2 n大分子鏈中重復結構單元(如聚乙烯中 )稱為鏈節(jié)。 聚乙烯分子鏈第2頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三（二）高分子化合物的聚合1 加聚反應 由一種或多種單體相互加成，或由環(huán)狀 化合物開環(huán)相互結合成聚

2、合物的反應。2 縮聚反應 由一種或多種單體互相縮合生成聚合物，同時析出其他低分子化合物(如水、氨、醇、鹵化氫等)的反應。第3頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三（三）高分子化合物的分類及命名1、高分子材料的分類 按用途分塑料、橡膠、纖維、膠粘劑、涂料等。 按聚合物反應類型分為加聚物和縮聚物。 按聚合物的熱行為分為熱塑性聚合物和熱固性聚合物 按主鏈上的化學組成分為碳鏈聚合物、雜鏈聚合物和元素有機聚合物 第4頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三2. 高分子化合物的命名 大多數采用習慣命名法，在單體前面加“聚”字；或在原料名稱后加“樹脂”二字，如酚醛樹脂等。第5頁

3、，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三二、高分子材料的結構（一）、高分子鏈的結構 (分子內結構)1. 高分子鏈結構單元的化學組成 在元素周期表中只有A、A、A、A中部分非金屬、亞金屬元素才能形成高分子鏈。第6頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三2. 高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線型結構、支鏈型結構和體型結構。線型結構高聚物的彈性、塑性好，硬度低，是熱塑性材料。支鏈型結構近于線型結構 。體型結構高聚物硬度高，脆性大，無彈性和塑性，是熱固性材料。第7頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三（二）高分子的聚集態(tài)結構 (分子間

4、結構)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)。一個大分子鏈可以穿過幾個晶區(qū)和非晶區(qū)。晶區(qū)熔點、密度、強度、硬度、剛性、耐熱性、化學穩(wěn)定性高，而彈性、塑性、沖擊強度下降。 第8頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三三、高分子材料的力學狀態(tài) （一）線型非晶態(tài)高分子材料的力學狀態(tài) 1 玻璃態(tài)：低溫下，鏈段不能運動。在外力作用下，只發(fā)生大分子原子的微量位移，產生少量彈性變形。高聚物呈玻璃態(tài)的最高溫度稱玻璃化溫度，用Tg表示。用于這種狀態(tài)的材料有塑料和纖維。 線型非晶態(tài)高聚物的溫度-變形曲線 第9頁，共14頁，2022年，5月20日，4點

5、7分，星期三2 高彈態(tài)：溫度高于Tg，分子活動能力增加，受力時產生很大彈性變形。用于這種狀態(tài)高聚物是橡膠。3 粘流態(tài)：由于溫度高，分子活動能力很大，在外力作用下，大分子鏈可以相對滑動。粘流態(tài)是高分子材料的加工態(tài)，大分子鏈開始發(fā)生粘性流動的溫度稱粘流溫度，用Tf表示。 線型非晶態(tài)高聚物的溫度-變形曲線 第10頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三（二）其它類型高聚物的力學狀態(tài)分為一般分子量和很大分子量兩種情況。一般分子量的高聚物在低溫時，鏈段不能活動，變形小，在 Tm 以下與非晶態(tài)的玻璃相似，高于Tm 則進入粘流態(tài)。分子量很大的晶態(tài)存高聚物在高彈態(tài)。部分結晶高聚物在非晶區(qū)Tg與晶

6、區(qū)T m 間,非晶區(qū)柔性好,晶區(qū)剛性好,處于韌性狀態(tài),即皮革態(tài)。 線型晶態(tài)高聚物的溫度-變形曲線 第11頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三四、 高分子材料的性能特點（一）高分子材料的力學性能特點1. 低強度和較高的比強度2. 高彈性和低彈性模量3. 粘彈性4. 高耐磨性第12頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三（二）高分子材料的物化性能特點1. 高的絕緣性2. 低耐熱性3. 低導熱性4. 高熱膨脹性5. 高化學穩(wěn)定性第13頁，共14頁，2022年，5月20日，4點7分，星期三（三）高分子材料的老化及防止老化現象高分子材料在長期儲存和使用過程中，由于受氧、光、熱、機械力、水蒸氣及微生物