高分子材料-分类介绍
广州SGS高分子材料材质成分分析
通标标准技术服务有限公司广州分公司
材料与可靠性实验室
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内容简介
1.概述 1.1 高分子材料分类 1.2 客户需求 1.3 测试分类 1.4 实验室仪器介绍 2.测试能力 2.1 定性分析 2.2 定量分析 2.3 异物与污染物分析
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1.1高分子材料分类（按特性分）
3
高分子材料基本组成
之前产品
在用产品
49
Sample: DONG Size: 5.3200 mg
DSC
File: C:\TA\Data\DSC\1212\12629\Melt.001 Operator: GJ Run Date: 04-Dec-2012 09:47 Instrument: DSC Q200 V24.2 Build 107
Sample: SHMR120504555 Size: 5.6500 mg File: C:\TA\Data\DSC\1205\04555\melt.001 Operator: GJ Run Date: 30-May-2012 11:57 Instrument: DSC Q200 V24.2 Build 107
Universal V4.3A TA Instruments
Temperature (°C)
Deriv. Weight Change (%/°C)
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Weight (%)
二、热重分析（TGA）曲线在定量中的应用
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2.测试能力 2.1 定性分析
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例1： 测试要求:鞋各部分的材质定性，给予买家标签上的材料证明
0.0
Heat Flow (W/g)
-0.2
外推起始温度 玻璃态区 73.21°C 中点温度
高分子材料
2. 高分子材料的机械性能特点 (1)强度低
100 MPa, 比 金属低得多, 但由于其重量轻、密度小， 许多高聚物的比强度还是很高的, 某些 工程塑料的比强度比钢铁和其他金属 还高。对于粘弹性的高聚物，其强度 主要受温度和变形速度的影响。
另一类高分子化合物的分子中虽然也包含了成千上万个结 构单元，但是所有的结构单元都是相同的，是由很多相同的 单元连接在一起的，不少天然的有机高分子材料都有这样的 结构，例如天然橡胶的主要成分是异戊二烯，棉纤维的主要 成分是纤维素。
构成大分子的最小重复结构单元，简称结构单元，或 称链节。构成结构单元的小分子称单体。
随着温度的升高，高聚物的力学
状态发生变化，在脆化温度Tb以下， 高聚物处于硬玻璃态；在Tb～Tg之间 处于软玻璃态；在略高于Tg时处于皮 革态；在高于Tg较多时处于橡胶态； 在接近于粘流温度Tf时处于半固态。
相应地，高聚物的性能由硬脆逐渐变 为强硬、强韧、柔韧高分子材料
高分子材料又称为高分子聚合物(简称高聚物),是以高分子化合 物为主要组分的有机材料。高分子化合物是指相对分子质量很大 的化合物，其相对分子质量一般在5000以上，有的甚至高达几百 万。高分子化合物由低分子化合物通过聚合反应获得。组成高分 子化合物的低分子化合物称作单体。
高分子材料的发展概况 （1）蒙昧期：19世纪中叶以前人们是无意识地使用高分子 材料。 （2）萌芽期：20世纪初期出现化学改性和人工合成的高分 子。 （3）争鸣期：20世纪初期到30年代高分子 （Macromolecule Polymer）概念形 成。 1920年德国学者H.Staudinger发表了他的划时代的文献 “论聚合”，提出异戊二烯构成橡胶，葡萄糖构成淀粉，纤 维素氨基酸构成蛋白质，都是以共价键彼此连接，提出高分 子长链结构的概念。
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用
浅谈：功能高分子材料分类与性能应用功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
通常，人们对特种和功能高分子的划分普遍采用按其性质、功能或实际用途划分的方法，可以将其分为八种类型。
1、反应性高分子材料包括高分子试剂、高分子催化剂、高分子染料，特别是高分子固相合成试剂和固定化酶试剂等。
2、光敏性高分子材料包括各种光稳定剂、光刻胶、感光材料、非线性光学材料、光电材料及光致变色材料等。
3、电性能高分子材料包括导电聚合物、能量转换型聚合物、电致发光和电致变色材料及其他电敏感性材料。
4、高分子分离材料包括各种分离膜、缓释膜和其他半透明膜材料、离子交换树脂、高分子絮凝剂、高分子螯合剂等。
5、高分子吸附材料包括高分子吸附树脂、吸水性高分子等。
6、高分子智能材料包括高分子记忆材料、信息存储材料和光、磁、pH值、压力感应材料等。
7、医用高分子材料包括医用高分子材料、药用高分子材料和医用辅助材料等。
8、高性能工程材料如高分子液晶材料、耐高温高分子材料、高强度高模量高分子材料、阻燃性高分子材料、生物可降解高分子和功能纤维材料等。
常见的几种功能高分子材料离子交换树脂它是最早工业化的功能高分子材料。
经过各种官能化的聚苯乙烯树脂，含有H 离子结构，能交换各种阳离子的称为阳离子交换树脂，含有OH-离子结构能交换各种阴离子的称为阴离子交换树脂。
它们主要用于水的处理。
离子交换膜还可以用于饮用水处理、海水炎化、废水处理、甘露醇、柠檬酸糖液的钝化、牛奶和酱油的脱盐、酸的回收以及作为电解隔膜和电池隔膜。
高分子催化剂催化生物体内多种化学反应的生物酶属于高分子催化剂。
它具有魔法般的催化性能，反应在常温、常压下进行，催化活性极高，几乎不产生副产物。
近十年来，国内外多有研究用人工合成的方法模拟酶，将金属化合物结合在高分子配体上，开发高活性、高选择性的高效催化剂，这种高分子催化剂称为高分子金属催化剂。
功能高分子材料的分类
功能高分子材料的分类功能高分子材料一般指具有传递、转换或贮存物质、能量和信息作用的高分子及其复合材料，或具体地指在原有力学性能的基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。
按照高分子的功能特性，功能高分子材料可分为以下几种：1.分离材料和化学功能材料2.电磁功能高分子材料3.光功能高分子材料4.生物医用高分子材料现对这几种材料进行简单的介绍一下。
分离材料和化学功能材料以化学功能为主的功能高分子材料称为化学功能高分子材料。
化学功能包括生成离子键、配位键、共价键的化学反应，上述价键断裂的分解反应，以及与上述反应有关的催化作用等，包括具有离子交换功能的离子交换树脂，对各种阳离子有络合吸附作用的螯合聚合物，光化学性聚合物，具有氧化还原能力的聚合物，在有机合成反应中使用的高分子试剂和高分子催化剂，降解型高分子等。
化学功能高分子材料的制备主要通过在高分子骨架上引入具有特定化学功能的官能团或者结构片段，也可以将具有类似功能的小分子功能材料高分子化得到化学功能高分子材料。
高分子材料经过功能化或者小分子功能材料经过高分子化以后，材料的溶解度一般均有下降，熔点提高。
对于化学试剂，经过高分子化后稳定性增加，均相反应转变成多相反应，产物与试剂和催化剂的分离过程简化，同时还产生许多小分子材料所不具备的其他性质。
化学功能高分子材料是固相合成的基础。
电磁功能高分子材料电磁功能材料主要指导电聚合物材料。
复合型导电高分子材料是以有机高分子材料为基体,加入一定数量的导电物质(如炭黑、石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维、金属氧化物等)组合而成。
该类材料兼有高分子材料的易加工特性和金属的导电性。
与金属相比较,导电性复合材料具有加工性好、工艺简单、耐腐蚀、电阻率可调范围大、价格低等优点。
与金属和半导体相比较，导电高分子的电学性能具有如下特点：（1）通过控制掺杂度，导电高分子的室温电导率可在绝缘体-半导体-金属态范围内变化。
医用高分子材料概述及分类
Drug controlled release
Tissue engineering
Gene therapy
医用高分子材料概述和分类
此后，一大批人工器官在50年代试用于临床。 如人工尿道（1950年）、人工血管（1951年）、 人工食道（1951年）、人工心脏瓣膜（1952）、 人工心肺（1953年）、人工关节（1954年）、人 工肝（1958年）等。进入60年代，医用高分子材 料开始进入一个崭新的发展时期。
医用高分子材料概述和分类
❖ 1960s 可生物降解聚合物，如： Polylactide(PLA)
❖ 1970-80s 隐形眼镜（Contact lens），药物 控制释放(drug controlled release)
❖ 1990s- 聚合物在生物医用材料中的占有率 超过一半
医用高分子材料概述和分类
医用高分子材料概述和分类
4. 医用高分子材料的要求
（Requirements for biomedical polymers）
❖ Basic requirements ❖ 安全性Biocompatibility/Biostability / Biodegradability ❖ 灭菌性Sterilizability
医用高分子材料概述和分类
聚四氟乙烯
医用高分子材料概述和分类
人工关节
例如： 德国产品 UHMWPE材料
•ISO5834-2
•ASTM F648
•可用为人工关节、 人工骨骼植入人体
•极低的能耗
•……
医用高分子材料概述和分类
人工心脏瓣膜
医用高分子材料概述和分类
组织工程人工骨缺损修复示意图
医用高分子材料概述和分类
高分子材料的分类
高分子材料是由大量分子通过共价键或物理交联所形成的材料。
根据其结构和性质，高分子材料可以分为以下四类：
1. 聚合物：由相同或不同的单体分子经过化学反应通过共价键组成的高分子化合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。
2. 共聚物：由两种或两种以上的单体分子在一起反应而形成的高分子化合物，如丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物等。
3. 天然高分子材料：来源于植物、动物以及微生物等自然界中的高分子化合物，如淀粉、纤维素、丝素、胶原蛋白、天然橡胶等。
4. 合成高分子材料：对天然高分子进行改性和合成得到的高分子材料，如改性淀粉、聚氨酯、酚醛树脂、聚碳酸酯等。
高分子科学导论天然高分子材料课件
壳聚糖
总结词
天然高分子材料中唯一一种阳离子型高 分子，具有良好的生物相容性和可降解 性等优点。
VS
详细描述
壳聚糖是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4糖 苷键连接而成的线性高分子，广泛存在于 甲壳类动物的外壳中。壳聚糖具有良好的 生物相容性和可降解性，可用于药物载体、 组织工程、环境保护等领域。壳聚糖可通 过化学改性等方法进行修饰，提高其性能 和应用范围。
木质素
总结词
天然高分子材料中结构最复杂的一种，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性等。
详细描述
木质素是由苯丙烷结构单元构成的芳香族高分子，广泛存在于植物细胞壁中，主要起到增强细胞壁的 作用。木质素的结构复杂，具有优良的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性，可用于制造塑料、胶粘剂、染料、 香料等产品，也可用于生物医学领域。
蛋白 质
总结词
天然高分子材料中功能最多样化的一种，具有生物活性 和生物相容性等优点。
详细描述
蛋白质是由氨基酸分子通过肽键连接而成的生物大分子， 是生命活动中必不可少的物质。蛋白质具有多种生物功 能，如催化、运输、识别、防御等，同时具有良好的生 物活性和生物相容性，可用于药物传递、组织工程、生 物传感器等领域。蛋白质的来源丰富，可通过动物、植 物和微生物进行提取和制备。
例如，近年来科学家们发现了一些具有特殊性能的天然高分 子材料，如抗菌、防霉、自修复等功能，这些材料在医疗、 环保、食品等领域有着广泛的应用前景。
天然高分子材料的功能化与高性能化
功能化和高性能化是天然高分子材料的另一个重要发展趋 势。通过化学改性、物理改性等方法，可以使天然高分子 材料具有更加优异的性能，满足各种不同的需求。
高分子防水材料的介绍与种类
高分子防水材料一、简介高分子防水材料是化学建材中的一大类, 包括高分子改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、防水密封和堵漏材料。
高分子防水材料具有优良的物理化学性能。
二、类型2.1. 高分子防水卷材高分子防水卷材主要是指以合成树脂和合成橡胶为原料生产的一种防水材料。
它具有拉伸强度高、低温柔性好、延伸率大、耐老化、冷施工等特点。
其与改性沥青防水材料的发展基本同步。
生产主要品种有三元乙丙胶、PVC、氯化聚乙烯、氯丁橡胶、丁基橡胶、再生胶、氯化聚乙烯- 橡胶共混以及聚乙烯土工布等，生产和应用量最大的是综合性能最好的三元乙丙橡胶(EPDM) 和PVC防水卷材。
今后我国高分子防水卷材的发展主要是以EPDM橡胶等防水材料为主。
2.1.1.UFW-C 强力交叉膜反应粘结型防水卷材禹翔公司最新研制的UFW-C强力交叉膜反应粘结卷材是一种由特制的交叉层高密度聚乙烯（HDPE)强力薄膜与优质的高聚物UFW-C反应粘结料经特殊工艺复合而成的高性能、冷施工的反应粘结型防水卷材，具有与混凝土超强的粘结性能，对孔隙的高密封性，优异的尺寸稳定性，抗紫外线性能和耐撕裂性能。
该产品的强力交叉膜为才用交叉层叠压合工艺形成的高强度HDPE膜，采用此种工艺制成的薄膜膜纵横向延伸率一模一样，卷材也不会发送变形，更美观且防水效果更可靠。
采用优质压敏反应粘胶层，能与混凝土基层快速结合，其优异的自愈性能和局部自锁水性能大大减少渗透机率。
卷材胶料中的高分子聚合物与水泥化物发生一系列反应，形成互穿网络结构，最终形成连续的机械粘结，永久地密封于水泥胶凝材料构件上。
普通薄膜为单向拉伸膜，采用该膜在生产的卷材在铺贴之后遇到温度变化时会起皱，而且变形过大时容易造成卷材被扯破。
该强力交叉膜由多层特殊配方的薄膜经交叉、层压等多道工序生产而成，它克服了普通膜诸多缺点，具有拉伸强度很大，抗晒、不起泡等特点，技术指标可达到国标对II型防水卷材的要求，可用作防水卷材的表面材料。
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聚丙烯的应用：
制作某些零部件，如法兰、齿轮、风扇叶 轮、泵叶轮、把手及壳体等，还可制作化工 管道、容器、医疗器械等。
聚丙烯制成电容器外皮
聚丙烯管子
聚氯乙烯(PVC)
由乙炔和氯化氢合成氯乙烯，再聚合而成。 ●硬质聚氯乙烯 具有较高的机械强度和较 好的耐蚀性。 制●软作质化聚工氯、乙纺烯织等增工塑业剂的加废入气30排%污～排4毒0％塔时、， 气制体 得液 软体 质输 聚送 氯管 乙、烯贮，槽伸、长离率心大泵，、制通品风 柔机 软和 ，接 具 头有等 良。 好的耐蚀性和电绝缘性。 制成薄膜，用于工业包装、农业育秧和日用 雨衣、台布等，制作耐酸耐碱软管、导线绝缘 层等。
聚苯乙烯(PS)
由苯乙烯单体聚合而成。 ●刚度大、耐蚀性好、电绝缘性好。 ●缺点是抗冲击性差，易脆裂、耐热性不高。
应用：制造纺织工业中的纱管、纱绽、线轴； 电子工业中的仪表零件、设备外壳； 化工中的储槽、管道、弯头； 车辆上的灯罩、透明窗； 电工绝缘材料等。
ABS塑料
ABS塑料是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元 共聚物。
聚乙烯管
聚丙烯(PP) 由丙烯单体聚合而成。 ●刚性大, 强度、硬度和弹性高于聚乙烯。 ●密度小，仅为0.90 g/cm3～0.91 g/cm3, 常用塑料中最轻。 ●耐热性良好, 长期使用温度为100 ℃～110 ℃。 ●优良的电绝缘性能和耐蚀性能，在常温下 能耐酸、碱。 ●聚丙烯的冲击韧性差，耐低温及抗老化性 也差。
聚碳酸酯的应用： 制造精密齿轮、蜗轮、蜗杆、齿条等。 电绝缘性能高，制造垫圈、垫片、套管、 电容器等绝缘件，仪器仪表的外壳、护罩。
透明性好，制造光盘。
在航空及宇航工业中，
是制造信号灯、挡风玻璃，
座舱罩、帽盔等的重要材
料。
光盘
氟塑料
氟塑料比其它塑料的优越性是： ●耐高、低温; ●耐腐蚀, 耐老化和电绝缘性能很好; ●吸水性和摩擦系数低。 聚四氟乙烯（F-4）俗称塑料王, 具有非常 优良的耐高、低温性能。 缺点是强度低, 冷流性强。
酚醛塑料制品
环氧塑料(EP)
环氧树脂加入固化剂后形成的热固性塑料。 ●强度较高，韧性较好； ●尺寸稳定性高和耐久性好； ●具有优良的绝缘性能；耐热、耐寒； ●化学稳定性很高； ●成形工艺性能好； ●胶粘能力强，对各种材料都有很好的胶粘 能力。
环氧塑料的应用： 用于制作塑料模具、印刷线路板，灌封电 器元件，配制飞机漆、油船漆、罐头涂料、 胶粘剂。
一、塑料
塑料 以有机合成树脂为主要组成的高 分子材料。可在加热、加压条件下塑制 成型，故称塑料。
塑料以有机合成树脂为基础，加入添 加剂所组成。
聚乙烯(PE)
●高压聚乙烯 相对分子质量、结晶度和密度较低，质地柔 软。 制作塑料薄膜、软管和塑料瓶等。
●低压聚乙烯 质地刚硬，耐磨性、耐蚀 性及电绝缘性较好。 制造塑料管、板材、承载 不高的零件，如齿轮、轴承。
●具有"硬、韧、刚" 的特性，综合机械性能 良好，
●尺寸稳定，容易电镀和易于成形。
●耐热性较好，在-40℃的低温下仍有一定
的机械强度。
ABS塑料应用： 制造齿轮、泵叶轮、轴承、把手、管道、储 槽内衬、电机外壳、仪表盘、蓄电池槽、水箱 外壳等。 在汽车零件上的应用发展很快，如作挡泥板、 扶手、热空气调节导管、小轿车车身。 制作纺织器材、电讯器件。
有机玻璃顶棚
酚醛塑料(PF)
由酚类和醛类缩聚合成酚醛树脂,再加入添加剂 而制得。一般为热固性塑料。
●具有一定的机械强度和硬度, 耐磨性好； ●绝缘性良好, 耐热性较高，耐蚀性优良。
●缺点是性脆，不耐碱。
酚醛塑料的应用： 制作插头、开关、电话机、仪表盒 汽车刹车片、内燃机曲轴皮带轮 纺织机和仪表中的无声齿轮 化工用耐酸泵、日常用具
氟塑料的应用： 制作减摩密封零件。 化工耐蚀零件与热交换器。 高频或潮湿条件下的绝缘材料。
氟塑料制隔膜阀
氟塑料制管道补偿器
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 即 有机玻璃。 ●有机玻璃的透明度比无机玻璃还高, 透光率达 92%; ●密度只有无机玻璃的一半, 为1.18 g/cm3。 ●机械性能比普通玻璃高得多(与温度有关)。 制造仪表护罩、外壳、光学元件、透镜等。
尼龙轴套
尼龙拉杆
聚碳酸酯(PC)
聚碳酸酯誉称"透明金属"， ●具有优良的综合性能。冲击韧性和延性突 出，在热塑性塑料中是最好的；弹性模量较高， 不受温度的影响； ●抗蠕变性能好，尺寸稳定性高； ●透明度高，可染成各种颜色； ●吸水性小； ●绝缘性能优良，在10℃～130℃间 介电常 数和介质损耗近于不变。
环氧塑料导弹涂料
环氧塑料地面
二、合成纤维
合成纤维 以石油、天然气、煤和石 灰石等为原料，经过提炼和化学反 应合成高分子化合物，再经过熔融 或溶解后纺丝制得的纤维。
●强度高、密度小、弹性好； ●耐磨、耐酸碱性好 ●不霉烂、不怕虫蛀等特点。 用作衣料等生活用品 用于汽车、飞机轮胎帘子线 渔网、索桥、船缆、降落伞及绝缘布
摩托车挡泥板
聚酰胺(PA)
又称尼龙或锦纶, 二元胺与二元酸缩合而成， 或由氨基酸脱水成内酰胺再聚合而得，有尼龙 610、66、6等多个品种。
●良好的韧性，强度较高； ●具有优异的耐磨性和自润滑性能； ●耐蚀性好，如耐水、油、一般溶剂、许多化 学药剂，抗霉、抗菌，无毒； ●成形性能好。
聚酰胺的应用： 制造耐磨耐蚀零件，如轴承、齿轮、螺 钉、螺母等。
2、涤纶应用 纺织品材料：衣服、床单、窗帘。 广泛用于运输带、传动带、帆布、渔网、绳 索、轮胎帘子线及电器绝缘材料等。
涤纶纤维
锦纶
化学名称为聚酰胺纤维，商品名称为锦纶或 尼龙。由聚酰胺树脂抽丝制成，主要品种有锦 纶6、锦纶66和锦纶1010等。
常用合成纤维
合成纤维主要有： 涤纶 锦纶 腈纶 维纶 丙纶 氯纶
其中最主要的是涤纶、锦纶和腈纶三个品种， 它们的产品占合成纤维总产量的90％以上。
涤纶
化学名称为聚酯纤维，商品名称为涤纶或 的确良，由对苯二甲酸乙二酯抽丝制成。
1、特点 ●弹性好，弹性模量大，不易变形，强度高， 抗冲击性能高， ●耐磨性好，耐光性、化学稳定性和电绝缘 性也较好， ●不发霉，不虫蛀。外套里布 ●缺点:吸水性差、染色性差、不透气、易起 静电，吸附灰尘，不宜暴晒。