高分子材料學(xué)

第一章緒論

學(xué)時：1

要點：材料的基本概念，闡明一些容易混淆的名詞，涉及到陶瓷材料、納米材料時作一個簡介，

拓展同學(xué)們的知識面。有復(fù)習(xí)性質(zhì)，本章課堂提問較多，啟發(fā)性較強。

1、材料的定義：具有一定形態(tài)、一定物理化學(xué)性能、能滿足某種用途的物質(zhì)。

材料的重要性：材料是構(gòu)成物品整體（人體、機器、商品等）的第一要素，材料與能源、

信息構(gòu)成現(xiàn)代文明的三大要素，三者的完美統(tǒng)一才能構(gòu)成一個完整的物品。如動物、機器等。

舉例說明：漢武帝到月氏國獲得煉鋼技術(shù)。十周年國慶50輛仿華沙小汽車，檢閱前每輛車配1

名司機、兩名修理工，檢閱完就報廢，吉利自制發(fā)動機與日本豐田8Al.342升發(fā)動機的比較。

航天器熱融保護涂層。等等。飛機、坦克、艦船之外型結(jié)構(gòu)等好仿，但是其材料的耐擊穿、耐

久性、耐高溫、耐低溫、沙漠地面高溫，1萬米以上高空低溫。等極端惡劣環(huán)境的等難仿。

2、材料的分類：

按化學(xué)組成分類有金屬材料、無機材料、有機材料；按狀態(tài)分有氣體、液體、固體；按作

用分類有結(jié)構(gòu)材料、功能材料。按使用領(lǐng)域分有建筑材料、耐火材料、醫(yī)藥用材料、化工材料、

電子材料、含能材料……

金屬材料：強度高、延展性好、加工性好、可回收性最好、資源豐富、耐高低溫、易銹蝕

耐腐蝕性差、比重大、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好。

黑色金屬：以鐵為基礎(chǔ)的合金，分碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鑄鐵等。

有色金屬：鐵以外的金屬，單質(zhì)或合金，如鋁、鎂、銅、鈦、鍍、鉆、銀。

無機材料（陶瓷材料）：由無機元素、金屬氧化物、鹽等構(gòu)成的材.料。如碳纖維、單晶硅（電

子材料）、碳化硅（耐高溫）、氧化鋁、氧化硅（石英砂）、瓷土（氧化鋁氧化硅的復(fù)合鹽）、硅

酸鹽水泥。這類材料的通性是硬度高、脆性大、耐壓強度高、耐大氣腐蝕、耐磨、耐高溫、半

導(dǎo)體或絕緣體、傳熱慢、難加工、難回收…?…

有機高分子材料：以聚合物（樹脂）為基礎(chǔ)的材料。

特點：原料豐富（石油、天然氣、煤炭、農(nóng)副漁業(yè)產(chǎn)品）；密度低（是鋼的1/6）,比強度

高；耐腐蝕性好，不會生銹；加工性好，加工方式多，生產(chǎn)費用低，投資少，周期短。

分類：按來源分包括天然、人工、合成高分子材料（碳鏈、雜鏈、元素有機高分子材料）;

按用途分有塑料、橡膠、纖維、黏合劑、涂料、功能材料。

天然高分子材料：來源于動植物機體的材料，如木、棉、麻、骨膠、樹膠、纖維素、蛋白

質(zhì)、氨基酸。

人造高分子材料：由天然高分子經(jīng)物理或化學(xué)加工改性而得。如粘膠纖維、人造絲、硝化

棉。

合成高分子材料：以石油和煤炭工業(yè)為主要來源的有機材料?，是本課程主要研究的對象.

復(fù)合材料：由兩種或兩種以上的物化性能不同的材料，用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒ńM合起來，獲得復(fù)合

效應(yīng)的多相固體材料。如鋼筋混凝土、復(fù)合鋼板、玻璃鋼、橡膠輪胎、鈣塑材料…

結(jié)構(gòu)復(fù)合材料（力學(xué)復(fù)合材料）：以提高力學(xué)性能為目的的復(fù)合材料。

功能復(fù)合材料：以產(chǎn)生特殊功能為目的的復(fù)合材料。如以鉆鈦酸鉛粉末與高分子樹脂復(fù)合制成

壓電復(fù)合材料，成型加工性好，而且壓電系數(shù)提高。

3、材料科學(xué)研究的范疇和任務(wù)：略

材料科學(xué)是以材料為研究對象，介于基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用科學(xué)之間、不同學(xué)科之間的邊緣學(xué)科,

其范疇是研究材料的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；闡述材料的組成原子、分子、及其運動狀

態(tài)與各種物質(zhì)之間的關(guān)系；為材料的合成、加工、應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù).

材料科學(xué)恰如一座橋梁將各門基礎(chǔ)科學(xué)的結(jié)果與工程實際聯(lián)系起來，其任務(wù)是以現(xiàn)代物理

學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)為基礎(chǔ)，從電子、原子、分子、晶體、非晶體、顯微組織、結(jié)構(gòu)缺陷等觀

點研究材料的性能及制造和使用過程中的行為，了解結(jié)構(gòu)一工藝一性能一應(yīng)用間的規(guī)律。

4、材料的性能：略

熱學(xué)性能：熱容、熱膨脹、熱導(dǎo)率、熔化熱、熔點、蒸發(fā)熱、沸點....

力學(xué)性能：拉伸強度、彈性模量、壓縮強度、沖擊強度、屈服強度、疲勞強度

化學(xué)性能：反應(yīng)性、耐腐蝕性、耐老化性等

電學(xué)性能：電導(dǎo)率、電阻率、介電性、擊穿電壓。

磁學(xué)性能：順磁、反磁、鐵磁

光學(xué)性能：反射、折射、吸收、透過、發(fā)光、熒光

5、工藝、結(jié)構(gòu)、性能的關(guān)系

從原料到成品需要經(jīng)過一定的工藝過程，工藝包括合成工藝與加工工藝，前者涉及化學(xué)反

應(yīng)，后者涉及物理過程。

合成或加工工藝不同將顯著影響材料的組織結(jié)構(gòu)，因而影響材料性能。如采用定向催化劑

制備的聚丙烯是一種強度較高的硬塑料，而用過氧化物引發(fā)的自由基聚合的聚丙烯是粘稠狀液

體。PP可制成管材、棒材、機械零件，也可拉伸成薄膜BOPP,拉伸成丙綸絲，紡織成布裁剪縫

制成服裝；可制得泡沫塑料，可加入玻璃纖維制成玻璃鋼。

材料的強化機制：材料學(xué)的一個重要課題是要提高其力學(xué)性能，如用橡膠與塑料共混可以

提高抗沖強度，橡膠中加入碳黑可以提高耐磨性、耐侯性、拉伸強度、撕裂強度。聚合物經(jīng)過

拉伸制得薄膜或纖維使強度提高。

6、高分子材料的名詞解釋：

塑料：在常溫下（使用溫度范圍內(nèi)）其力學(xué)行為符合虎克定律（普彈形變）、在高溫下具有流動性

的高分子材料。

橡膠：在常溫下具有高彈形變能力的高分子材料。

纖維：具有較大的長徑比，較大的一維強度的高分子制品。

涂料：能以?定方式涂復(fù)于物體表面，形成連續(xù)均勻膜狀物，對被涂材料具有保護、裝飾或特

殊功能的（高分子）材料。

黏合劑：起化學(xué)連接作用的高分子材料。

樹脂：構(gòu)成高分子材料的基料-。高分子材料或制品一般是混合體系，山樹脂、顏料、填料、助

劑……等混合復(fù)配而成。

上述基本概念在很多文獻中都不清楚，不正確，在不同的行業(yè)有不同的定義。請同學(xué)們注意。

如涂料行業(yè)有丙烯酸乳液與丙烯酸樹脂的區(qū)別；熱塑性酚醛樹脂與熱固性酚醛樹脂；幾乎由純

PE樹脂直接制備成塑料制品或纖維。

附一：陶瓷材料

學(xué)時：1,

要點：從傳統(tǒng)古代陶瓷發(fā)展到現(xiàn)代精細陶瓷、功能陶瓷，介紹基本組成、制作工藝、性能、用

途等，側(cè)重知識性、趣味性。

傳統(tǒng)陶瓷：以黏土、硅酸鹽礦物與水混合、捏合、研磨成可塑性漿料，經(jīng)成型、干燥、焙燒，

獲得具有一定形狀、化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度的制品。

精細陶瓷、高性能陶瓷、先進陶瓷：超純或超細的無機原料經(jīng)特殊工藝成型、燒結(jié)而成，具有

特殊結(jié)構(gòu)、性能的材料，結(jié)構(gòu)陶瓷以力學(xué)、化學(xué)、熱學(xué)性能為主，功能陶驍以電、磁、光等為

主。

精細陶瓷主要包括：氧化鋁、鈦酸鹽、氧化鉆、炭化硅、鐵氧體、氧化被、氮化硅等。

結(jié)構(gòu)陶瓷的應(yīng)用：

電子工業(yè)：硅片支架、電子封套、電容器、感應(yīng)器、電阻、絕緣瓷瓶、汽車磁鐵、火花塞。

先進結(jié)構(gòu)材料：切削刀具、耐磨件、發(fā)動機部件、阻抗涂層、軸承、燈具、噴嘴。

化工：離子交換、催化劑載體、過濾器、容器、管道、泵、反應(yīng)釜。

耐火材料：爐襯材料、窯具、地?zé)煛l(fā)熱元件。

功能陶瓷的應(yīng)用：

絕緣體：a-氧化鋁、氧化鎂

鐵電體：BaTi。3、SrTi

壓電體：PbZro.isTio.3O3；

快離子導(dǎo)體：B一氧化鋁，摻雜ZrOz；

超導(dǎo)體：Ba2YCu30

軟鐵氧體：Mno.jZno.oFezO

硬鐵氧體：BaFe120,9.SrFe12019;

核燃料：UO-PuO2

核包覆，屏蔽：SiC,B.tC；

透明燈管：a—氧化鋁，MgA120,

光存儲：摻雜PbZra.sTi0.503

耐火，耐磨，切削結(jié)構(gòu)：a—氧化鋁，氧化鎂，氧化倍，TiC,B』C,SiC,Si,

N4

透明電極：氧化錮錫

陶瓷材料的制備工藝：

氧化鋁：

鋁鋼土加苛性鈉、高溫、高壓、過濾、水解一氫氧化鋁一焙燒一氧化鋁

炭化硅：石英砂（si。2）+焦碳fSiC+CO2

成型工藝：

干壓成型：將粉末狀料加入模具中，加壓，加溫。適合于圓柱形等簡單形狀，高度/直徑

>1.5,粒子圓滑，流動性好。

冷等靜壓：用橡膠套包封粉體材料，將其浸入非壓縮性液體，用高壓泵對液體施加壓力，

壓力可均勻的傳遞到每一個角落，優(yōu)點是素壞密度高，均勻性好，缺陷少，焙燒時收縮率低。

泥漿澆注：將陶憑粒子粉體用水調(diào)制而成，還有燒結(jié)助劑、黏結(jié)劑、懸浮劑、表面活性劑

等。主要生產(chǎn)藝術(shù)品、餐具、潔具、卅堪、復(fù)雜形狀。

燒結(jié)：使陶瓷坯體致密化、形成強固體材料的過程?？斩磁懦噜徆腆w粒子熔融、連結(jié)、生

長。粒子越細，比表面積越大，毛細管壓力越大，越易燒結(jié)。氧化鋁中添加氧化鎂可降低燒結(jié)

溫度，控制微晶結(jié)構(gòu)，提高強度。

常壓燒結(jié)：在大氣壓狀態(tài)下，自山燒結(jié)。溫度需達到熔點的0.5~0.8。

熱壓燒結(jié)：燒結(jié)的同時施加一定壓力。100-400大氣壓。比常壓燒結(jié)可降低100C左

右。制品的密度高，性能優(yōu)良，成本高。

反應(yīng)燒結(jié)碳化硅：由C或C+SiC構(gòu)成基體，通蒸汽Si,反應(yīng)生成炭化硅。

燒結(jié)溫度低，工藝簡單，適合于薄壁空隙率較大的產(chǎn)品。

氮化硅（Si3N.）：以硅粉為基體，通氮氣，只有理論密度的85%。

A12O3氧化燒結(jié)：以鋁粉為基體，通氧氣反應(yīng)，生成A12O3-A1復(fù)合陶瓷。

微波燒結(jié)：均勻、快速，溫度高達1650~2100℃。

電弧等離子燒結(jié)：在壓具的兩端施加高脈沖電壓，材料同時被加熱、加壓、極化?？焖佟⒓毦?/p>

高致密結(jié)構(gòu)，對納米陶瓷材料更適合。

氧化鋁陶瓷：高熔點，高硬度，耐腐蝕，電絕緣。

高純氧化鋁：將金屬鋁粉加入純水中，將電極插入其中，進行高頻火花放電，生成氫氧化鋁,

再燃燒成氧化鋁。熔點2050℃,密度3.98,燒結(jié)溫度1650~1950℃,具有透光性，耐堿金屬

離子蒸汽腐蝕可做鈉燈管，集成電路基板，高頻絕緣材料。

高純莫來石：氧化鋁氧化硅的復(fù)合鹽，1300℃時的強度和模量高于常溫，非常罕見。

氧化被陶瓷：無色晶體，熔點2500℃,密度2.69,在無氧條件下可于1800?2000℃

長期使用，在水氣氛中，1500℃即大量揮發(fā)，最大的特點是導(dǎo)熱系數(shù)大，與金屬相近。高

溫絕緣性良好。

氧化錯陶瓷：突出性能：韌性最好的陶瓷，作為熱機，耐磨機械部件受到廣泛關(guān)注。熔點2

500?2600°C,密度5.6?6.1,通過改性可進一步提高韌性，再加上低熱導(dǎo)性、

與鑄鐵相近的膨脹系數(shù)，可望成為柴油機的活塞頂，汽缸蓋，內(nèi)襯等。

氮化硅：具有優(yōu)異的室溫和高溫強度，高硬度，耐磨性，抗氧化性，抗熱沖擊性，抗機械沖

擊性，是最有希望替代銀基合金的新材料。密度3.19,硬度僅次于碳化硅，摩擦系數(shù)小，具

有自潤滑性，韌性抗沖擊性優(yōu)于氧化鋁、炭化硅。

碳纖維-苯基硅樹脂-氮化硅復(fù)合材料：其斷裂強度雖然有所降低，但斷裂韌性明顯提高。用

作電熱塞，預(yù)熱燃燒室鑲塊，透平轉(zhuǎn)子，噴射器連桿，航空發(fā)動機高溫高速軸承。

氮化鋁A1N：半導(dǎo)體基板，透明性，紅外線和雷達波透明材料，熔煉稀有金屬用煙。

氮化硼陶瓷：結(jié)構(gòu)與性能與石墨相似，稱為白石墨。優(yōu)良的電絕緣性，導(dǎo)熱性，耐化學(xué)腐蝕,

可機械加工，能吸收中子，透微波、紅外波，軟性材料，莫氏硬度僅為2,自潤滑性好。

碳化物陶瓷：耐高溫，高硬度，如碳化硼硬度僅次于金剛石。碳化鈦TiC熔點：3460℃;碳

化鴇WC：2720℃；碳化錯ZrC：3540C；碳化硅SiC：2600℃o良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、化學(xué)

穩(wěn)定性，有些品種甚至能耐硝酸與氫氟酸混合酸的腐蝕。

碳化硅：1890年，在碳中加硅作為催化劑，企圖合成金剛石，結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳化硅，現(xiàn)大量用于

砂輪、砂布、砂紙，還可作為煉鋼的還原劑。碳化硅及其復(fù)合材料用作高溫燃氣輪機的燃燒室,

渦輪葉片，高溫噴嘴，活塞與汽缸套用于無潤滑油無冷卻的柴油機，還可減少摩擦減少噪音.

大規(guī)模集成電路的基片和封裝材料。機械密封材料，滑動軸承，耐腐蝕管道，閥們，風(fēng)機葉片,

高功率激光反射鏡，火箭噴管。

碳化鈦：刀具切削材料，高溫日煙，碳化鈦-氮化鈦表面涂層為金黃色裝飾材料。

壓電陶瓷：有些晶體受到應(yīng)力作用時，晶體的極化改變，出現(xiàn)電位差；反之有些晶體在電場作

用下，內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。完成電一力一形變的轉(zhuǎn)換。實際上這是動物肌肉動作的基本原理。

有壓電效應(yīng)的晶體有：電氣石，石英，酒石酸鉀鈉，鋸酸鋰LiNbOs,LiTaO3,BaTiO3,錯

鈦酸鉛

熱釋電陶瓷：極性晶體山于溫度變化而導(dǎo)致自發(fā)極化強度發(fā)生變化的現(xiàn)象。與壓電陶瓷一樣需

要結(jié)構(gòu)上具有不對稱中心，并具有自發(fā)極化，不導(dǎo)電。如鈦酸鋼，鋸酸鋰。目前主要用于探測

紅外輻射，如輻射計、光譜儀、紅外激光，熱成像。其優(yōu)點是高靈敏，快響應(yīng)，寬光譜，不需

制冷，成本低。醫(yī)療診斷，防火防盜，夜視儀。

氣敏陶瓷：一種半導(dǎo)體材*斗，其電阻值隨周圍氣氛的變化而變化，不同類型的半導(dǎo)體陶瓷，對

某一類或某幾種氣體特別敏感，檢測靈敏度可達IPPMo如氧化鋁為離子型半導(dǎo)體，在感測氧氣

分壓的過程中能自身產(chǎn)生電動勢，而不只是改變電阻，因此屬于電動勢型氣敏陶瓷。

多孔氧化鈦對氧氣和濕度同時具有敏感性；

氧化錫用于檢測還原性氣體和可燃性氣體，如甲烷，丙烷，一氧化碳，氫，酒精，硫化氫,

家用煤氣，氧化氮等。

智能雨刷：鈦酸鋼陶瓷具有壓-阻效應(yīng)，可以自動感覺雨量的大小，從而調(diào)節(jié)雨刷的速度。

高檔轎車智能減振：利用正反壓電效應(yīng)，振動給陶瓷產(chǎn)生壓力，轉(zhuǎn)化成電信號，反饋回相反的

放大的電信號，產(chǎn)生相反的運動，提高乘坐的舒適性，調(diào)節(jié)時間20微秒。

光電轉(zhuǎn)換材料：

太陽賦予大地的能量是巨大的，平均在600~1000瓦/平方米左右，對于一個小康之家若

其房頂面積為200平方米，則每天上帝賦予的能量約為600W/M2X200M2X8h=960度電，按

0.8元/度計算，合768元。目前單晶硅太陽能電池的光點轉(zhuǎn)換率最高能達到30%左右，即每天

能發(fā)電288度，價值230元/天，即69000元/年，10年為69萬元。若建立此套裝置需要69萬

元，使用壽命為20年，則剩余的20年就是上帝賜予的。

硅半導(dǎo)體材料制備的光電池成本很高，具體介紹以下其結(jié)構(gòu)、原理、工藝等。

高分子導(dǎo)電材料也可以構(gòu)成P-N結(jié)，也具有光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，其優(yōu)點是加工簡單.，可以連續(xù)

化生產(chǎn)，可以將其涂復(fù)于膜片匕構(gòu)成柔性膜，由用戶任意裁剪黏貼，成本很低，但目前的轉(zhuǎn)

換效率只有1%左右。但其低廉的成本已經(jīng)引起廣泛的關(guān)注。

附二：納米材料

介于宏觀與微觀之間還存在一種介觀體系，從廣義上講，凡是出現(xiàn)量子相干現(xiàn)象的體系統(tǒng)

稱為介觀體系，包括微米、亞微米、納米到團簇尺寸的范圍。

1990年7月在巴爾地莫召開了第一屆納米科學(xué)技術(shù)會議，掀起了世界性的納米熱潮，對我

國科學(xué)界和工業(yè)界產(chǎn)生了極大的影響，特別是在工業(yè)界產(chǎn)生了許多偽納米產(chǎn)品，敗壞了名聲。

納米材料的定義：是指晶粒尺寸小于100nm的單晶體或多晶體，由于晶體粒子細小使其表

面的原子數(shù)目多于內(nèi)部，使其出現(xiàn)許多特殊性能，如強度、硬度增大或降低，密度、彈性模量、

電阻、熱阻的變化等等。

納米：nanometer只是--個長度單位，ImulO'nm,lnm=10A,1納米相當(dāng)于10個氫原子

排成一隊的長度。

納米材料是晶體粒子中原子的長程有序排列和無序界面成分的組合，納米材料具有大界

面，表面原子數(shù)達15~50%。

納米粒子的特性

當(dāng)材料由100納米以下的粒子構(gòu)成時，表現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料不同的特殊性能，表面效應(yīng)、體

積效應(yīng)和KUBO效應(yīng)。

表面效應(yīng)：當(dāng)粒子直徑逐漸接近于原子直徑時，粒子的比表面積、表面能、表面結(jié)合能發(fā)

生很大的變化。人們把由此引起的種種特殊效應(yīng)稱為表面效應(yīng)。粒子直徑為10納米時，比表面

積為90M2/g,5納米時為180,2納米時為450,這時表面能迅速增加，表面原子具有很高的活

性，極不穩(wěn)定，很容易與其它原子結(jié)合，如常規(guī)金屬鈦是很穩(wěn)定的材料，而納米鈦遇空氣就會

發(fā)生劇烈的燃燒、爆炸。納米氧化鈦具有強烈吸收紫外光的能力，納米碳黑具有吸附性和補強

性，納米氧化硅具有補強性。納米CaF2具有電導(dǎo)性。納米陶瓷在室溫下可發(fā)生塑性變形，其

應(yīng)變速率接近軟金屬鉛。

體積效應(yīng)：納米粒子構(gòu)成的材料存在較大的空隙，在受到壓縮時，體積收縮，導(dǎo)致界面原

子距離變化，因而發(fā)生許多特殊效應(yīng)。

量子尺寸效應(yīng)：

能級間距S=4E/3NN為宏觀物體中包含的原子數(shù)，當(dāng)N很大時，6趨近于0,而一個納

米晶體中N為有限值，這時3有一定值，即能級間距發(fā)生分裂，納米材料的磁、光、聲、熱、

電、超導(dǎo)性有顯著不同。

如納米半導(dǎo)體硅、錯具有可見光發(fā)光現(xiàn)象，粒子直徑越小，發(fā)光強度越大，光譜越藍移。

常規(guī)下為鐵磁性的材料，達到納米尺寸時進入超順磁狀態(tài)。

金屬材料達到納米級時，完全轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊^緣體。而硬度和強度增大。如6納米的銅的硬度

提高5倍。

納米材料的熔點大大降低，如金的熔點為1064C,2納米時為327C,普通銀為900℃而

納米銀為100℃。

宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢壘的能力，稱為隧道效應(yīng).近年來人們發(fā)現(xiàn)一些

宏觀物理量有著類似效應(yīng)。

納米陶瓷如氮化硅具有導(dǎo)電性。

納米金屬柏（鉗黑）具有極強的化學(xué)活性，可作為催化劑、吸附劑。

納米鐵比普通鐵拉伸強度提高12倍，納米銅的比熱容提高2倍，納米鉛熱膨脹提高1倍,

納米銀具有廣譜長效的殺菌防霉作用。

納米陶瓷具有很好的柔韌性和延展性，可制得摔不碎的瓷瓶。

納米金屬-陶瓷復(fù)合材料可在更大范圍內(nèi)改變材料的力學(xué)性能，在軍用和民用上有廣闊的

前景。

納米氧化倍在1100℃焙燒18小時，模量提高6倍。

磁性：鴿子、蝴蝶、蜜蜂體內(nèi)存在超微磁性顆粒，大小為20nm的磁性氧化物，20nm的純

鐵粒子的矯頑力是大塊鐵的1000倍，而降低到6nm時矯頑力為零，利用高矯頑力的性質(zhì)可做成

高儲存密度的磁記錄粉。

常規(guī)氧化鋁燒結(jié)溫度為1900℃左右，納米氧化鋁可降低到1100℃。常規(guī)氮化硅為2000℃,

納米氮化硅為400℃。常規(guī)氧化鈦1300C,納米氧化鈦為500℃。

光學(xué)性能：

寬頻帶強吸收：納米金屬粒子都是黑色；納米氮化硅、碳化硅、氧化鋁對紅外有強吸收；

納米氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅對紫外有強吸收。

化學(xué)性能：納米鐵、銀、與a-FezOa燒結(jié)可作為汽車尾氣凈化劑；納米銀粉可作為乙烯

氧化的催化劑：納米鐵粉可催化苯氣相裂解生成碳纖維；

納米材料的制備舉例：

氣相氧化法：蒸汽鋅在氧氣中氧化成納米氧化鋅。

四氯化鈦以氮氣、氮氣為載體（稀釋劑），與氧氣反應(yīng)生成納米氧化鈦。

鈦酸酯水解法

ZnS0,+（NH4）C03=ZnC0；1+2NH.1S0,1

ZnC0a=Zn0+C02

溶膠凝膠法：

微乳液法：納米丙烯酸乳液簡介。。。。。。。

納米氧化物的應(yīng)用：

納米氧化硅：復(fù)合材料樹脂基的改性：提高強度和延伸率，高耐磨性，改善材料表面光潔

度，提高耐紫外光性。

AI2O3陶瓷中加入少量納米SiO?，可提高致密性，冷熱疲勞強度等。

納米氧化硅加入纖維中，可屏蔽人體發(fā)出的紅外線，具有軍用價值。

納米氧化硅代替白碳黑，作為橡膠的補強劑，可使強度，彈性，耐磨性提高1~2倍。

納米氧化硅加入有機玻璃中、或聚酯薄膜中，可提高耐紫外光性能，而不影響透明性。

納米氧化硅改性的PVC薄膜水、氣密閉性提高。

納米氧化鈦：

電阻型TiO2半導(dǎo)體氧傳感器可測定汽車尾氣中氧氣的含量，借此可了解發(fā)動機的燃燒效

率。

Ru的有機化合物作染料附載在納米TiO?薄膜上，制備太陽能電池，光電轉(zhuǎn)化率達7.1%,

價格低，制作簡單。

木器清漆中加0.5~4%的納米氧化鈦可防止木器氧化變色。

納米氧化鋅：

紫外光吸收劑、防曬劑：對皮膚無毒無刺激不分解不變質(zhì)。

抗菌除臭：它在紫外光作用下，在水和氧中，能分解出自由電子，留下帶正電的孔穴，這

種孔穴可以激活空氣中的氧為活性氧，具有極強的化學(xué)活性一殺菌性。如1%的納米ZnO在5

分鐘內(nèi)大腸桿菌殺滅率99.93%,

將納米氧化鋅加入纖維中，可制防曬、抗菌、消毒、除臭的紡織品，醫(yī)護服裝、防臭襪子、

鞋墊、內(nèi)衣等。

無機抗菌涂料：納米ZnO-Ca(OH)2-AgNCh加入25%的磷酸氧鋁溶液中，制成涂料?，具

有優(yōu)良的耐磨性，抗菌性。

納米氧化鋅對乙快、液化石油氣有較高的靈敏度，可用于泄露報警。

隱身材料?：納米氧化鋅等具有質(zhì)量輕、厚度薄、顏色淺、吸波能力強等優(yōu)點，是目前雷達

波吸收材料的研究熱點。

導(dǎo)電氧化鋅：顏色淺，強度高，涂料表面平整光滑。

納米氧化銀：

催化劑：

陶瓷添加劑和玻璃染色劑：

氧化錯-氧化鈕陶瓷具有高的抗彎曲強度、斷裂柔韌性，抗磨性，與鐵相近的熱膨脹系數(shù)，

熱反射率高，化學(xué)穩(wěn)定性好，與基材的結(jié)合力高，抗熱震性能優(yōu)，是目前最理想的熱障涂層材

料，用于航空航天發(fā)動機的隔熱涂層、潛艇柴油發(fā)動機。

納米氧化倍加入潤滑油中能改善耐磨性能。

納米氧化鋁加入普通氧化鋁制得陶瓷，其致密性、耐高低溫交變性提高，燒結(jié)溫度降低。

將納米氧化鋁粉體噴涂于金屬、陶瓷、塑料、及硬質(zhì)合金表面，可提高硬度、耐腐蝕性、

耐磨性。

納米氧化錫：是研究最早的氣敏材料，廣泛應(yīng)用于可燃氣體(酒精、氫氣、一氧化碳、甲

烷、丁烷、硫化氫)的檢測與報警。6nm時靈敏度提高30倍。

納米氧化鐵：保持了氧化鐵的光、熱穩(wěn)定性，并具有透明性的顏料，無毒，可以代替有機

染料。用于木器漆、金屬閃光漆等。

納米銀的應(yīng)用：用納米銀可以在100℃熔化，因此將其涂布于塑料表面，在100℃下烘烤

就可以形成連續(xù)涂膜，可以作為鍍銀裝飾品。

練習(xí)題：

1、分別寫出高分子材料、樹脂、塑料、橡膠、纖維、涂料黏合劑的定義。

2、論述高分子材料、金屬、陶瓷的一般性特點。

3、論述材料的重要性。

4、收集本教材以外的納米材料的資料，寫一篇1000字的綜述報告。

第二章高分子材料性能表征

學(xué)時數(shù)：1

對力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、化學(xué)等性能表征方法作?個簡介。

2.1力學(xué)性能

應(yīng)力與應(yīng)變：

當(dāng)材料受到對等外力作用時，不發(fā)生慣性位移，而兒何形狀和尺寸會發(fā)生變化，叫形變或

應(yīng)變。這時材料內(nèi)部微觀粒子之間會發(fā)生位移，產(chǎn)生對抗外力的內(nèi)力，叫應(yīng)力。這種內(nèi)應(yīng)力的

總和，其大小等于外力，其方向與外力相反。應(yīng)力分布于材料內(nèi)部的每一個質(zhì)點，但并不是平

均分布的。

張應(yīng)力：材料受到一對方向相反、力圖使材料分離、并作用于同一直線上的外力時所產(chǎn)生的應(yīng)

力叫張應(yīng)力，此時所產(chǎn)生的形變叫張應(yīng)變。

抗張強度（拉伸強度）：材料所能承受的最大張應(yīng)力。對于小分子材料來說就是分子間相互吸

引力，對于聚合物來說是分子間力和鍵和力的合力。

在規(guī)定的溫度、濕度、加載速度下，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上沿軸向施加拉伸力直到試樣被拉斷為止試樣

能承受的最大載荷。

剪切應(yīng)力：與截面平行、大小相等、方向相反、不在同一直線上。

壓縮應(yīng)力：材料受外界壓力作用體積有縮小的趨勢。

模量：單位應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力。是材料剛性的表征。

拉伸（楊氏）模量：E=O/E

剪切模量：G=。3/Y

體積模量（本體模量）：B=P/Yv

三種模量的關(guān)系為：E=2G（l+u）=3B（1-2u）

硬度：是材料抵抗壓力產(chǎn)生形變的一種量度，是體積模量的另一種表現(xiàn)形式。

疲勞強度：剛性材料在交變應(yīng)力的長期作用下，會在低于靜態(tài)強度下發(fā)生破壞。疲勞現(xiàn)象是由

于微裂紋的發(fā)展而引起的。對許多聚合物存在疲勞極限，若該材料在其疲勞極限以下的環(huán)境中

使用，則其使用壽命等于老化壽命。

對于熱塑性聚合物，疲勞極限為其靜強度的1/4,對于聚甲醛和聚四氟乙烯可達到1/2。

2.2熱性能

熱導(dǎo)率：熱量沿化學(xué)鍵的傳遞速度快于分子間次價鍵的，固體聚合物的熱導(dǎo)率變化范圍不大，

為0.22W/m.K,結(jié)晶聚合物的熱導(dǎo)率稍大點，加入低分子增塑劑會降低熱導(dǎo)率，纖維的

軸向熱導(dǎo)率比橫向大一倍多。微孔聚合物的熱導(dǎo)率很低。

比熱：聚合物的比熱高于金屬和無機材料。

熔融熱：聚合物的熔融熱高于金屬和無機材料。

由于上述兩特點，聚合物可作為太空艙的有機消融涂料。

2.3電性能：聚合物大多為良好的電絕緣體。

用來隔離電容器極板的物質(zhì)叫電介質(zhì)，這時的電容值與真空電容值之比為該材料的介電常

數(shù)，非極性聚合物為2左右,高極性不合物為:?9

聚合物~PEPPPMMAPVCPTFEPU~PA-66~PS~~PF~

介電常數(shù)2.32.33.83?82.196.12.56

介電損耗：電介質(zhì)在交變電場作用下，內(nèi)部質(zhì)點會隨之發(fā)生極化響應(yīng)，并產(chǎn)生熱量，由此

消耗的電能叫介電損耗。

在交變電場中，介電常數(shù)可用復(fù)數(shù)形式表示：

E=e,一ig，，

e'為與電容電流相關(guān)的介電常數(shù)，實數(shù)部分，實測介電常數(shù)；e''為與電阻電流相關(guān)的

分量，虛數(shù)部分，介電損耗因子。e''/￡'=tg6即為介電損耗。

當(dāng)電場頻率與分子極化運動單元松弛時間的倒數(shù)相等時，相位差最大，產(chǎn)生共振吸收峰即

介電損耗峰。聚合物在不同溫度下的介電損耗叫介電譜。從介電損耗峰的位置和形狀可推斷所

對應(yīng)的偶極運動單元的歸屬。

在一般電場的頻率范圍內(nèi)，只有取向極化和界面極化才可能對電場變化有明顯的響應(yīng)，在

通常情況下只有極性聚合物才有明顯的介電損耗。非極性聚合物如PE因末端談基而產(chǎn)生微小

的響應(yīng)，介電損耗一般小于1非晶極性聚合物介電譜上一般均出現(xiàn)兩個介電損耗峰，極

性聚合物的介電損耗一般在10一'-1之間。

介電強度：當(dāng)電場強度超過某一臨界值時電介質(zhì)就喪失絕緣性能，稱為電擊穿。此時的電

壓為擊穿電壓。擊穿電壓與電介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場強度，簡稱介電強度。

聚合物的介電強度一般為1MV/mm。

靜電現(xiàn)象：兩種物體互相摩擦?xí)须娮拥霓D(zhuǎn)移，使一個帶正電，另一個帶負電，此為靜電

現(xiàn)象。介電常數(shù)大的聚合物帶正電，小的帶負電。

+PU、PA66,羊毛、蠶絲，皮膚、纖維素、PMMA、PVA、PET,PAN、PV

C、PC、PE、PP、PTFE、-

2.4光學(xué)性能：

折射：當(dāng)光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時由于傳播速度的不同而產(chǎn)生折射現(xiàn)象。設(shè)入射角

為a,折射角為B,折射率定義為

n=sina/sinB

通常以物質(zhì)對真空的折射率作為該物質(zhì)的折射率叫折光指數(shù)。聚合物的折光指數(shù)一般在1.5

左右。

結(jié)構(gòu)上各向同性的材料，如無應(yīng)力的非晶態(tài)聚合物，在光學(xué)上是各向同性的，只有一個折

光指數(shù)。結(jié)晶的和各向異性的材料-，折光指數(shù)沿不同的主軸方向有不同的數(shù)值，為雙折射現(xiàn)象。

如非晶態(tài)聚合物分子取向后即有雙折射，因此雙折射是研究形變微觀機理的有效方法。

反射和內(nèi)反射：對透明材料，當(dāng)光垂直射入時，透過光強與入射光強之比為

T=l—(n—1)z/(n+1)2,

大多數(shù)聚合物n為1.5,丁約為92%,反射光約占8%,

光從聚合物射入空氣的入射角為a,若sina與l/n,即發(fā)生內(nèi)反射;光線不能射入空氣

中，而全折回聚合物內(nèi)部。若n=1.5,則a=42°左右，這就是光導(dǎo)纖維的原理。sina

=(Y-d)/Y,只要使曲率半徑丫小于3d,光線就不會在拐彎處損失。

練習(xí)題：

1、論述材料的透明與否與材料結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

2、論述分子極性、介電常數(shù)、介電損耗的關(guān)系。

3、論述雙折射現(xiàn)象，光導(dǎo)纖維原理，

4、為什么高分子材料作為有機消融熱保護材料時比金屬和陶瓷材料更優(yōu)越？

第三章、樹脂

學(xué)時數(shù)：4

教學(xué)目的：復(fù)習(xí)性的、啟發(fā)性的回顧，深化和鞏固已學(xué)知識，強調(diào)重點和難點。

樹脂：是塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑等高分子材料的基本原料，以樹脂為基，加入

各種添加劑、助劑，才構(gòu)成材料。

通用樹脂

3.1聚乙烯：

合成工藝：

高壓聚合法：在150~300MPa、180~200℃,以氧氣或過氧化物為引發(fā)劑，自由基聚合制得

聚乙烯，其支化度較大，密度較低(0.91?0.93),結(jié)晶度55?65%。

中壓法(菲利浦法)：1.5?8Mpa,130?270℃,過渡金屬氧化物催化、烷燒溶劑，離子聚

合得中密度PE(密度0.926?0.94)和高密度PE(0.941-0.965),結(jié)晶度90%。

低壓法(齊格勒):Al(C2Hs)3+TiCL在汽油中1.3MPa,100。。,支化度小,結(jié)晶度高法0%),

密度大(0.941?0.965)。還可得到超高分子量聚乙烯UHMWPE。

性能：

白色蠟狀半透明固體，柔韌性好，無毒，耐水性好，吸濕性小，耐化學(xué)腐蝕性好，絕緣性

好，易燃燒，火焰上部呈黃色，下部呈蘭色，有熔融滴落，透水率低，但有機蒸汽透過率高，

透明度隨分子量增加而提高、隨降溫速度提高而增加。

線形高密度PE熔點為132?135℃,支化低密度為H2℃熔限寬。

聚乙烯不能配制成穩(wěn)定的溶液，礦物油、凡士林、植物油脂等能不同程度的溶脹，70℃以

上可溶于甲苯、醋酸戊酯、三氯乙烯、松節(jié)油、氯代燒、四氫化秦、石油酸、石蠟中。

在室溫下耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、過氧化氫、氫氧化鈉、稀硫酸、稀硝酸。

易被光氧化、熱氧化、臭氧化。

拉伸強度13~40MPA。

3.2聚丙烯PP：

合成：用齊格勒-納塔催化劑制得的PP含有6%的無規(guī)PP,可用己烷或庚烷萃取制得高結(jié)晶度

PP。

性能：白色蠟狀固體，密度比PE小，透明度比PE大，軟化點165℃,脆點一10?-20C,拉

伸強度(30Mpa)、表面硬度大于PE、PS、ABS,柔韌性低于PE,

耐硫酸、鹽酸、氫氧化鈉優(yōu)于PE,可耐80%的硫酸100℃,耐熱水，耐光、熱、氧等老化性差,

氧指數(shù)與PE同。

3.3聚苯乙烯PS：

非結(jié)晶無定型透明固體(通過特殊方法也可制得等規(guī)PS),透光率90%,玻璃化溫度100℃,

熱變形溫度60~80℃,300℃以上解聚，易燃，易溶于苯類、酯類、酮類溶劑中，耐堿性好，耐

水性好，耐光性差，易發(fā)黃，變脆，產(chǎn)生銀紋。剛性大，價廉，染色性印刷性好。

改性共聚物：

ABS：聚丁二烯溶解在苯乙烯和丙烯睛單體中，的聚合產(chǎn)物。

AAS：丙烯臘-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物耐候性比ABS提高10倍。

ACS：AN-氯化PE-St共聚物，極性，阻燃性。

EPSAN：三元乙丙橡膠用St、AN共聚，耐熱性好于ABS。

MBS：甲基丙烯酸酯-聚丁二烯-苯乙烯：俗稱透明ABS。

AS：或SAN。

3.4聚氯乙烯PVC：

用BPO引發(fā)聚合的PVC具有一定含量的頭-頭結(jié)構(gòu)，脆化溫度一50℃,軟化點75?80℃,

玻璃化溫度：80?105℃（與聚合方法有關(guān)），結(jié)晶度5臨100℃以上有輕微分解，170℃分解明

顯，放出HC1,變色，

阻燃，離火即滅。

硬質(zhì)：PVC加溫下還沒有達到足夠流動性時就有明顯分解，可加入增塑劑或/和穩(wěn)定劑。

外增塑劑：向PVC中加入小分子化合物，如鄰苯二甲酸二丁酯，它進入大分子間隙，拉大

了高分子間距離，減小了分子間作用力，改善了流動性，降低了加工溫度，提高了制品的柔韌

性，降低了拉伸強度和模量。

小分子增塑的耐久性不好，易被水或油抽提，甚至出汗（滲油），如果用橡膠（如丁懵膠）

與其共混，可以改善這些問題，這仍屬于外增塑。

內(nèi)增塑：增塑劑以化學(xué)的方式與高分子鏈結(jié)合，（如接枝或主鏈共聚），來達到增塑的H的。

具有優(yōu)異的耐久性，不會被抽提或析出。

如氯化聚氯乙烯CPVC：打破了結(jié)晶規(guī)整性，脆性降低。

用乙烯、丙烯、丁二烯、丙烯酸丁酯等軟單體與氯乙烯共聚。

3.5聚丙烯酸酯類共聚物：

通性：耐光老化性能優(yōu)異，附著力強，有一定回粘性（高溫粘低溫脆），耐堿性差，耐溶劑

性差。

聚甲基丙烯酸甲酯PMMA：有機玻璃，可見光透過率99%,紫外光透過率73%,耐光性優(yōu)

異，耐熱性和耐磨性差，耐溶劑性差.

丙烯酸：強有機酸，具有類似醋酸的強烈刺激性氣味，聚合物TglOOC,冰點13℃。

丙烯酸甲酯：Tg：8℃

丙烯酸乙酯：Tg：-22℃

丙烯酸丁酯：Tg：-56℃

丙烯酸2-乙基己酯（辛酯）：Tg：-70℃

丙烯酸羥乙酯：Tg：-60℃

N-羥甲基丙烯酰胺：水溶性，無色透明結(jié)晶體，自交聯(lián)單體。

甲基丙烯酸甲酯MMA：Tg：105℃,熱變形溫度95℃,

MMA（80%）與甲基丙烯酸多環(huán)降冰片烯酯NMA（20%）共聚，Tg可達125℃,若再引入交聯(lián)單體

共聚而得的MMA-PhMI-NMA（60：20：20）熱變形溫度高達126℃,Tgl70℃,照相機、復(fù)印機、

攝影機透鏡，光盤，發(fā)光二極管，汽車燈具，光導(dǎo)纖維，眼鏡框架。

MMA-MA（92：8）共聚物：手表透明面蓋，耐擦傷性提高。

MBS樹脂：「二烯與苯乙烯先進行乳液聚合，再加入苯乙烯接枝聚合，再加入MMA二次接枝聚

合。它的折射率與PVC很相近（1.52）,溶解度參數(shù)也接近，MBS/PVC（10/90）的共混物抗沖強

度提高1。倍，透光度由PVC的83%降到80%,熱變形溫度由650c降至64℃,脆化溫度由T5℃

降至-35℃,

高抗沖型PMMA：BA-MMA共聚制得彈性核殼樹脂，再與MMA-PhMI樹脂混合，熱變形溫度117℃,

汽車涂料用丙烯酸樹脂：BMA：46；HPMA：15.2;MAA:0.24;St:36.6；過氧化氫異丙苯:2份，溶

液聚合。

硫酸慶大霉素珠鏈：惰性物質(zhì)、硫酸慶大霉素、丙烯酸共聚物粉末在MMA中溶脹成糊狀，入模

具加熱聚合成珠狀，用鋼索穿連，埋植于體內(nèi)在周圍組織產(chǎn)生局部高藥物濃度和長期緩釋藥物

的作用，治療骨髓炎、骨感染、軟組織感染。

3.6聚酯：

飽和聚酯：由飽和多元酸和飽和多元醇經(jīng)酯化縮合而得的聚合物，如聚對苯二甲酸乙二醇

酯PET、PBT。芳香族飽和聚酯：屬于液晶高分子。飽和含端羥基或端竣基聚酯，可與異氟酸

酯構(gòu)成聚酯型聚氨酉自。

不飽和聚酯：在常規(guī)聚酯配方基礎(chǔ)上，引入部分不飽和二元酸，如順丁烯二酸酎。酯化反

應(yīng)時加入阻聚劑保護雙鍵，反應(yīng)結(jié)束后，加入苯乙烯作為活性稀釋劑，使用時加入過氧化物引

發(fā)劑、有機胺促進劑，可在室溫下交聯(lián)固化。

如原子灰、玻璃鋼瓦棱板等。

端雙鍵不飽和聚酯樹脂：首先合成兩端含羥基的飽和或不飽和聚酯，然后加入丙烯酸繼續(xù)

酯化，即得丙烯酸化聚酯。由于雙鍵位于兩端，其性能比位于鏈中無規(guī)分布的有所提高。

醇酸樹脂：用含雙鍵的油酸參與聚酯化反應(yīng)，油酸中含有卜3個雙鍵，一個竣基屬于一元

酸。在催干劑作用下可與空氣中的氧氣反應(yīng)而固化。

3.7環(huán)氧樹脂：

含有兩個或兩個以上的環(huán)氧基的一類熱固性合成樹脂，在固化劑作用下能生成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)。常用主要品種是雙酚A縮水甘油酸型，是由雙酚A與環(huán)氧氯丙烷在堿催化下縮合而制得的

粘稠液體或固體樹脂。隨著分子量的遞增，環(huán)氧值遞減，粘度遞增。

環(huán)氧樹脂中每個分子鏈兩端實際含有L8?1.9個環(huán)氧基，可與許多物質(zhì)（胺類、酸類、酸

醉類等）反應(yīng)交聯(lián)；分子中還含有不同數(shù)量的側(cè)羥基，一方面提供附著力，另一方面也可成為

交聯(lián)基團，如與異氟酸酯配合可制備雙組分室溫固化環(huán)氧一聚氨酯防腐涂料，與氨基樹脂配合

可制備環(huán)氧氨基烤漆。但這兩類涂料體系實際上只是與羥基反應(yīng)，所用的環(huán)氧樹脂必須是高分

子量的，因為只有在每個分子中含有兩個以上的羥基時才能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

環(huán)氧樹脂固化時產(chǎn)生的收縮率在熱固性樹脂中是最低的，因此內(nèi)應(yīng)力低，附著力高，表面

不易起皺紋，光澤豐滿平整。漆膜致密封閉性好，耐弱酸、耐中強堿。電絕緣。但雙酚A型環(huán)

氧樹脂中的苯環(huán)在光作用下易發(fā)生氧化、共規(guī)化，產(chǎn)生發(fā)色基團，因此戶外耐候性較差。一般

作為底漆和防腐漆使用，若必須用作戶外面漆，應(yīng)加入能屏蔽紫外線的顏料（鋁粉、碳黑、云

母氧化鐵、石墨）和紫外線吸收劑。環(huán)氧漆老化的主要表現(xiàn)為逐漸粉化，使漆膜減薄，而不是

開裂，這有利于維修重涂。

環(huán)氧樹脂的性能與采用的固化劑有很大關(guān)系。固化劑包括：

脂肪族胺類：乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺。它

們屬于低黏度液體，與樹脂的混合性好，可室溫固化，固化物性能較好。但有毒，在低溫高濕

環(huán)境卜表面易發(fā)白。此時應(yīng)將物料混合后陳化30分鐘。

芳香胺類：間苯二胺、間苯二甲胺、二胺基苯基甲烷。耐熱性好、耐腐蝕性好，需加熱固

化。

脂環(huán)族胺：異佛爾酮二胺、二胺基二環(huán)己基甲烷、雙（4-氨基-3-甲基環(huán)己烷基）甲烷。低

黏度液體，揮發(fā)性較小，適用于高固體分和無溶劑涂料；顏色淺、光澤度高、保色性好；比聚

酰胺的防腐性高，在促進劑作用下可室溫固化。

叔胺：三乙胺、三乙醇胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基革胺、2,4,6-三（二甲胺甲

基）苯酚DMP-30。作為固化促進劑使用。

590固化劑：間苯二胺與環(huán)氧丙烷苯基酸的加成物。

591固化劑：二乙烯三胺與丙烯氟的加成物。

593固化劑：二乙烯三胺與環(huán)氧丙烷丁基酸的加成物。

酮亞胺潛伏性固化劑：甲乙酮與己二胺的反應(yīng)物，與環(huán)氧樹脂混合后能長期密封保存，涂

飾后在空氣中水的作用下釋放出二胺，使樹脂在室溫下固化。

T31固化劑：屬于曼尼其堿，由苯酚、甲醛、乙二胺縮合而成，可在低溫、潮濕甚至水下

固化。毒性低，脆性較大。

低分子量聚酰胺（650、651）：不飽和脂肪酸（亞麻油酸、桐油酸）的二聚體與多元胺縮合

而成。柔韌性好，配比要求不嚴格，需一定的陳化期（誘導(dǎo)期），漆膜柔韌性好，附著力強，耐

水性較好，耐化學(xué)性耐溶劑性較差。

多異系酸酯固化劑：異氟酸酯可與環(huán)氧值20.2eq/100g的環(huán)氧樹脂配套制造雙組分環(huán)氧一

聚氨酯防腐涂料。但低分子量環(huán)氧樹脂每分子羥基數(shù)不足2個，不能直接使用，這時可采用二

乙醇胺與環(huán)氧樹脂反應(yīng)后提高羥基值，可用異氟酸酯固化。

環(huán)氧聚氨酯涂料固化溫度低，可在0℃左右固化，耐化學(xué)腐蝕性好，可用作化工重防腐涂

料。

環(huán)氧樹脂易溶于酯、酮、醇、酸、和鹵代燃中，苯類溶劑能起稀釋作用，但注意環(huán)氧一聚

氨酯涂料中不得含有醉、醉酸類溶劑，而環(huán)氧一聚酰胺體系中不宜使用酯類溶劑。

改性環(huán)氧樹脂包括下列品種：

環(huán)氧酯樹脂：不飽和脂肪酸與環(huán)氧樹脂的高溫縮合物，利用催干劑，使脂肪酸中的雙鍵與

空氣中的氧氣交聯(lián)固化。單組分，施工方便，漆膜堅韌耐久，附著力高，。

酚醛環(huán)氧樹脂：環(huán)氧氯丙烷與酚醛樹脂中的酚羥基縮合的產(chǎn)物。平均每分子有2.6?3.9

個環(huán)氧基。固化物結(jié)構(gòu)緊密，耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)于環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂，抗?jié)B透，可中溫常壓固

化（60?80℃）.主要用于化工防腐材料。

雙酚F樹脂：由4,4'-二羥基苯甲烷與環(huán)氧氯丙烷在堿性介質(zhì)中縮聚而成，黏度較低，

只有雙酚A型的三分之」易于制備無溶劑或高固含防腐蝕涂料，耐腐蝕性與酚醛樹脂相近。

雙酚S型：4,4'一二羥基二苯網(wǎng)與過量環(huán)氧氯烷在堿催化下合成，熱穩(wěn)定性好，耐腐蝕

性好，對玻璃纖維的潤濕性好，制品尺寸穩(wěn)定性好。

間苯二酚型：間苯二酚與甲醛在草酸催化下成低分子量酚醛樹脂，再在堿催化下與環(huán)氧氯

丙烷反應(yīng)而成?；钚愿撸破烦叽绶€(wěn)定性好，耐熱性高。

液晶環(huán)氧樹脂：在液晶單元兩端接上環(huán)氧基團。如聯(lián)苯基元、苯甲酸苯酯、偶氮液晶基元。

含有液晶基元的小分子環(huán)氧化合物不一定表現(xiàn)出液晶性，因為介晶單元受末端柔順鏈和極性環(huán)

氧基團的影響不能定向排列，削弱了棒狀分子形成液晶的趨勢。液晶環(huán)氧在合適的固化條件下，

能獲得各向異性的網(wǎng)絡(luò)。

納米二氧化硅/環(huán)氧樹脂復(fù)合體系：經(jīng)烘干脫水的納米Si02粒子加入到溶有偶聯(lián)劑的溶劑

中，用超聲波處理幾十分鐘，在攪拌下加入環(huán)氧樹脂，脫除溶劑，升溫至130℃,使偶聯(lián)劑與

環(huán)氧樹脂反應(yīng)1小時，冷卻后加入化學(xué)計量的固化劑。

有機硅改性環(huán)氧樹脂：硅上的烷氧基能與環(huán)氧樹脂的仲羥基反應(yīng)；硅羥基能與環(huán)氧基反應(yīng)；

氨基硅樹脂能與環(huán)氧基反應(yīng)；

等摩爾比的4,4，一二氯二苯颯,、4,41一二氟二苯酮，適量的4-（4-羥基苯基）-2,3-

二氮雜蔡-1-酮，進行親核取代逐步聚合，生成二氮雜秦酮結(jié)構(gòu)的聚芳酸碉，再與過量環(huán)氧氯丙

烷反應(yīng)，沉淀、過濾、精制真空干燥，制得白色粉末狀樹脂，可用二氨基二苯甲烷為固化劑：

丙烯酸環(huán)氧樹脂：向四口燒瓶中加入100?120克環(huán)氧樹脂，加熱到110℃左右，加入35?

40克溶有阻聚劑的丙烯酸，保溫3?4小時，測定酸值，當(dāng)酸值小于5mgK0H/g時，降溫到70℃,

加入50?60克苯乙烯，降溫出料。

水分散性環(huán)氧樹脂：低分子量環(huán)氧樹脂在乳化劑幫助下制得的乳液，可與水性聚酰胺固化

劑配成雙組分涂料，可室溫固化。

水溶性環(huán)氧酯：環(huán)氧樹脂與胺反應(yīng)生成陰離子型環(huán)氧酯，用作陽極電泳涂料；與酸反應(yīng)生

成陽離子型環(huán)氧酯，用作陰極電泳涂料。

粉末涂料用環(huán)氧樹脂：由軟化點在100℃左右的固體環(huán)氧樹脂、固化劑、流平劑、顏填料

組成，采用流化床或靜電噴涂方法，一次成膜厚，不含有機溶劑屬環(huán)保型涂料，用于化工管道、

設(shè)備、輕工產(chǎn)品、車輛、兒童玩具等。

無溶劑環(huán)氧樹脂涂料：由低分子量環(huán)氧樹脂、活性稀釋劑、顏填料構(gòu)成甲組分，由低黏度

胺類固化劑構(gòu)成乙組分制得的雙組分自干型涂料?；钚韵♂寗┛蓞⑴c固化反應(yīng)，很少揮發(fā)進入

大氣，屬于環(huán)保型涂料。

耐溫高性能環(huán)氧樹脂：兩種途徑：一是通過環(huán)氧樹脂或固化劑導(dǎo)入新結(jié)構(gòu)，二是共聚-共混

法如互穿網(wǎng)絡(luò)、化學(xué)共聚、液晶增韌、納米粒子增韌等。

蘇州樹脂廠開發(fā)的HBE淡化環(huán)氧樹脂達到日本YDB2400技術(shù)水平，水解氯小于5OPPM,

色相小于2”,具有優(yōu)異的阻燃性，用于覆銅板。

生產(chǎn)廠商：無錫市石化公司環(huán)氧樹脂廠，無錫市石化總廠，廣州東風(fēng)化工廠，上海樹脂廠,

濟南樹脂廠，天津津東化工廠，長沙樹脂廠，洛陽化工三廠，保定化工四廠，南通二化，沈陽

樹脂廠，

3.8酚醛樹脂

由苯酚或取代苯酚與甲醛在酸或堿催化下縮聚而制得的一類樹脂。

熱塑性酚醛樹脂：線型不含羥甲基的酚醛樹脂，可溶于醇類溶劑、可反復(fù)加熱熔融而不焦

化，必須外加交聯(lián)劑才能固化成不溶不熔體。

熱固性酚醛樹脂：支鏈型含羥甲基的樹脂，溶于醇、只要加熱（不需外加固化劑）就能固

化成不溶不熔體。

酚醛樹脂具有很好的剛性、硬度、耐熱性、防腐性、耐水性、防潮性、耐酸性，較好的光

澤度，但顏色較深，不耐老化，脆性大，酚羥基受苯環(huán)的共轉(zhuǎn)效應(yīng)，具有酸性，易與堿成鹽，

因此耐堿性差。

提高耐堿性的方法有：與硼酸反應(yīng)生成硼酚醛樹脂，或與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)，制備環(huán)氧改性

酚醛樹脂。

羊基醛酚醛樹脂：含二羊基醒鍵，使樹脂在室溫下貯存穩(wěn)定，高溫下迅速固化，固化條件

150'C/l~2min,與環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂并用，提高附著力、硬度、柔韌性，用作防腐涂料。

叔丁基苯酚甲醛樹脂：可溶于甲苯、二甲苯、200#溶劑、桐油、亞麻油中，柔韌性好，固

化慢。

苯基酚甲醛樹脂：可溶于甲苯、二甲苯、200#溶劑、桐油、亞麻油中，硬度高、附著力強、

耐水、耐酸堿。

3.9氨基樹脂

分子中含有氨基或酰氨基的一類樹脂。

山三聚系胺與甲醛縮合制得含有活性羥基的三聚系氨甲醛樹脂中間體，它在室溫下不穩(wěn)定,

會凝固，因此需再用醇與羥甲基進行縮合醛化，使之具有儲存穩(wěn)定性和對不同溶劑和樹脂體系

的溶解性。氨基樹脂一般不能單獨使用，它作為涂料中的一個組分可與含有羥基的醇酸樹脂、

丙烯酸樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂或氟碳樹脂等配合制備烤漆。

丁醇酸化三聚氟胺甲醛樹脂：油溶性

甲醇酸化三聚鼠胺甲醛樹脂：即可與油溶性樹脂也可與水性樹脂配漆，硬度、光澤度、豐

滿度、耐化學(xué)、耐水性、耐候性均優(yōu)于丁酸化樹脂。

異丁醇酸化三聚氟胺甲醛樹脂：干燥速度、耐水性、耐濕熱、耐鹽霧、耐候性均優(yōu)于丁酸

化樹脂。

苯代三聚鼠胺甲醛樹脂：與油溶性樹脂的相溶性提高，提高了光澤度、柔韌性和附著力，

價格較高，耐候性較差，適合作室內(nèi)高檔面漆。

胭醛樹脂：由尿素與甲醛合成的氨基樹脂?？膳c醇酸樹脂或環(huán)氧樹脂配漆，價格便宜、附

著力好、在催化劑存在下可室溫固化，柔韌性較好，但耐候性、耐水性、保光性較差，儲存穩(wěn)

定性差。

3.11聚乙烯醇、聚醋酸乙烯

聚醋酸乙烯酯水解而得PVA,水溶性，與甲醛部分縮合為聚乙烯醇縮甲醛即107膠，縮合

度較高時水溶性降低，是制造維尼綸的原料，

聚乙烯醇縮丁醛PVB：透明、韌性。可作為涂料、黏合劑使用，汽車安全玻璃夾層，

3.12聚氨酯樹脂：

多異氟酸酯與含羥基的組分的加成產(chǎn)物稱為聚氨基甲酸酯，簡稱聚氨酯樹脂。

異氟酸酯具有高度的反應(yīng)活性，可在室溫下與多種官能團反應(yīng)，極性強，內(nèi)聚力強，致密,

封閉性好，柔韌、堅硬，耐磨，附著力強，耐腐蝕性好。

常用的異系酸酯是甲苯二異氟酸酯（TDI）和己二異素酸酯（IIDI）o前者為芳香族，帶有苯

環(huán)，在光照下易變黃，通常與環(huán)氧、醉酸、聚酯樹脂等配合制造室內(nèi)防銹、防腐漆或室外底漆:

后者屬于脂肪族，耐光性極好，不變黃，通常與丙烯酸樹脂、耐候型聚酯、羥基氟碳樹脂等配

合制造戶外面漆。但異氟酸酯單體有很強的毒性和揮發(fā)性，不宜直接使用，必須將其制成低聚

物以減小揮發(fā)性和毒性。如7110甲（上海新華樹脂廠）或750（江蘇三木公司）是用3moiTDI

與Imol三羥甲基丙烷（TMP）在80℃下反應(yīng)1小時的加成物。而德國Bayer公司生產(chǎn)的縮二胭

N75是用3moiHDI與lmol水的縮合反應(yīng)物，固含量為75樂無色透明粘稠液體，用于制造戶外

耐候型涂料。

濕固型聚氨酯：由過量的TDI與羥基化合物（如蔑麻油、聚酯、聚酸、環(huán)氧樹脂等）制得

預(yù)聚物，靠分子中多余的異氟酸酯與空氣中的水分反應(yīng)而固化。這類涂料在生產(chǎn)和儲存過程中

要求嚴格密封，隔絕外界空氣進入，因而產(chǎn)品儲存期較短。漆膜的耐磨性、耐腐蝕性、抗污染

性優(yōu)良。能在潮濕環(huán)境下施工?？捎糜诘叵略O(shè)施，金屬、磚石、防輻射涂料。

封閉型聚氨酯：TDI與苯酚加成生成預(yù)聚物，它在受熱下分解放出TDI和苯酚，利用這一

原理將該預(yù)聚物與含羥基的樹脂混合可制得烤漆，這種涂料儲存穩(wěn)定性好，毒性小，固化速度

快，但放出的苯酚仍有一定污染?？捎米髌岚€涂料。

雙組分聚氨酯涂料：以異氟酸酯預(yù)聚物為A組分，以含羥基的聚酯、聚醍、丙烯酸酯、環(huán)

氧樹脂等為B組分，使用時按比例現(xiàn)用現(xiàn)配。為加速固化速度，也可加入辛酸鋅、二月桂酸二

「基錫等催化劑。聚酯型聚氨酯豐滿度光亮度最好；丙烯酸聚氨酯耐候性好；聚酸型聚氨酯耐

候性差，但耐水性和耐堿性好；環(huán)氧聚氨酯耐腐蝕性好，但耐候性差；氟碳（FEVE）聚氨酯耐

候性最好，耐腐蝕性最好，各項物化性能也非常優(yōu)異，但價格很高。

水性聚氨酯：一種是用TDI與過量的聚酸多元醇反應(yīng)，分子鏈端只有羥基，加乳化劑、加

水高速分散乳化而成，在使用施工過程中無交聯(lián)反應(yīng)。另一種是具有親水性的異氟酸酯，使用

時加入羥基樹脂乳液中，它與水的反應(yīng)速度較慢，水分揮發(fā)過程中，只有很少量的異氟酸酯與

水反應(yīng)，對性能影響不大。

聚氨酯泡沫材料：TDI預(yù)聚物與水在催化劑的作用下可快速反應(yīng)并放出二氧化碳氣體，生

成海綿。分軟泡和硬泡。

聚氨酯皮革：將PU原料涂刮于具有一定紋理的離型紙上，進入水浴，與水接觸的一面反

應(yīng)速度快，空隙大疏松，很象皮革的內(nèi)面，而緊貼離型紙的面最后與水反應(yīng)，因此致密，有

皮革的紋理。

辨別人造革與真皮的方法：火燒是否有蛋白質(zhì)的焦糊味。

3.13烯是樹脂：

過氯乙烯樹脂：由聚氯乙烯經(jīng)氯化制得的熱塑性樹脂。氯含量61?65%,具有優(yōu)良的耐化

學(xué)藥品性，耐90%硫酸、50%硝酸、各種濃度的鹽酸、燒堿、鹽類、海水、汽油、礦物油、醇

類，潤滑油，阻燃，耐寒性好，干性快，施工方便，三防性好，在防腐涂料中占有重要地位。

但附著力差，不耐熱，90℃開始緩慢分解放出氯化氫氣體。制造常溫船舶防腐涂料。

氯醛樹脂：氯乙烯(75%)一乙烯異丁基酸(25%)共聚物，氯含量45%。優(yōu)良的防腐性，

內(nèi)增塑，溶于芳煌、酯類、酮、醇酸。與其它樹脂相容性好，對各種基材的附著力好，阻燃，

耐候性好，對顏料有較好的潤濕性。制造溶劑揮發(fā)型單組分室溫快干涂料。

3.14橡膠類：

氯化橡膠：天然橡膠在四氯化碳溶劑中通入氯氣制得的氯化產(chǎn)物，分子中不含雙鍵，但有

環(huán)狀結(jié)構(gòu)。含氯量62?67%,白色粉末，吸水率0.1~0.3%,透水率0.25mg/m2.s,分解溫度125℃,

防霉、阻燃、耐一般酸、堿、鹽、水、氯氣、硫化氫、二氧化硫。不耐濃硝酸和濃氨水。硬度

高、脆性大、透氣率低，耐水防潮，涂膜中殘留四氯化碳有致癌性。氯化橡膠涂料一般要加入

酚醛樹脂、醇酸樹脂、氯化石蠟、穩(wěn)定劑和顏料等。用于鋼結(jié)構(gòu)、船底防污漆、防火涂料、游

泳池、電泳槽、交通標(biāo)志、馬路畫線漆等。

氯丁橡膠：由乙烘和氯化氫反應(yīng)制得的氯丁二烯的a-聚合物，玻璃化溫度一50℃,分解溫

度230℃,溶于苯類和氯芳燒溶劑，耐水，耐油，阻燃，耐臭氧，耐酸堿，強度高，氣密性好,

耐溫變，耐光性差，貯存穩(wěn)定性差。用金屬氧化物作交聯(lián)劑制造防腐涂料，用于地下、水下、

管道、貯罐、船舶鋁合金化學(xué)銃切時的可剝保護層。

氯磺化聚乙烯：由聚乙烯、氯氣、二硫化碳、偶氮二異丁懵、在四氯化碳中反應(yīng)制得的白

色固體，堿金屬氧化物可作為其固化劑。含硫量1.2口.5%,含氯量26~29%,相對密度1.12,

分子結(jié)構(gòu)中的氯原子增強涂料的耐油性、阻燃性、耐溶劑性，氯磺酰基在鉛或其它金屬氧化物

的作用下發(fā)生交聯(lián)。具有良好的化學(xué)穩(wěn)