工程高分子聚合材料
高分子材料科学与工程专业知识技能
高分子材料科学与工程专业知识技能一、介绍高分子材料科学与工程是一门涉及高分子材料合成、加工、性能表征和应用的综合性学科。
其研究对象涉及聚合物、共聚物、复合材料等高分子材料，以及其在汽车、航空航天、电子、医药、建筑等领域的应用。
本文将围绕高分子材料科学与工程专业的知识和技能展开深入探讨，以帮助读者全面了解这一学科，并为相关专业的学生提供学习和就业指导。
二、高分子材料合成1.聚合反应在高分子材料科学与工程专业中，学生首先需要了解聚合反应的基本概念和原理。
聚合反应是指将单体分子通过化学反应形成具有线性或者支化结构的聚合物的过程。
对于不同种类的高分子材料，其聚合反应的方式和条件也会有所不同。
学生需要熟练掌握不同类型聚合反应的特点和条件，为后续的材料合成奠定基础。
2.聚合物合成方法在聚合物科学与工程专业中，学生还需要学习不同的聚合物合成方法，包括自由基聚合、离子聚合、环氧树脂固化等。
这些方法涉及到催化剂的选择、反应条件的控制、聚合物结构的调控等方面的知识。
掌握这些合成方法，对于学生将来从事高分子材料的研究和工程应用工作都具有重要意义。
三、高分子材料性能表征1.结构表征高分子材料的结构表征是对其分子结构、宏观形貌等特征进行分析和鉴定的过程。
通过使用一系列的仪器和技术，如核磁共振、红外光谱、激光粒度分析仪等，可以对高分子材料的结构进行深入研究。
学生需要学习不同的结构表征方法，并了解它们的适用范围和使用条件。
2.性能测试除了结构表征，高分子材料的性能测试也是学生需要掌握的重要技能之一。
拉伸强度、弯曲模量、热学性能、电学性能等指标都需要通过相应的测试方法进行表征。
学生需要学习这些性能测试方法的原理和操作技巧，为未来从事高分子材料性能评价和改性工作提供技术支持。
四、高分子材料应用1.功能高分子材料随着科技的不断进步，功能高分子材料在各个领域的应用日益广泛。
具有自修复功能的聚合物材料、智能感应材料、生物兼容高分子材料等。
高分子材料与工程专业实验
高分子材料与工程专业实验
高分子材料与工程专业实验是一门非常重要的课程，在高分子材料与工程专业中具有非常重要的地位。
该实验有助于学生对高分子材料的结构、性质和制备工艺等方面有更深入的了解，提高了学生的实验能力和科研素养。
本次实验主要是对高分子材料的物理性能和化学性质进行了研究。
在实验过程中，我们学习了高分子材料的分子结构、热力学性质以及物理性能等方面，并通过实验深入理解高分子材料的化学性质与应用。
首先，我们研究了高分子材料的分子结构。
在实验中，我们掌握了高分子材料中的主要聚合物与结构单元，了解了高分子聚合物的化学结构与功能之间的关系。
同样，我们也学到了高分子材料的聚集态形态，了解了通过聚合反应控制高分子材料聚集态的方法。
其次，我们深入研究了高分子材料的热力学性质。
在实验中，我们发现高分子的玻璃转变温度，了解了高分子材料在不同热力学状态下的特性，如玻璃化转变、熔化和分解等。
对于高分子材料的热力学性质有了更深入的理解，可以帮助我们更好的控制其性能。
最后，我们对高分子材料的物理性能进行了测试。
我们了解了高分子材料的物理性质包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度以及抗冲击性等。
实验过程中，我们通过具体的
实验操作，掌握了如何确定高分子材料的基本力学性能，并掌握了相应的试验方法和测试技巧。
总之，高分子材料与工程专业实验是一门非常重要的课程，在实践中提高了我们的动手能力，培养了学生的探究精神和科研素养。
通过本次实验，我们深入了解了高分子材料的物理化学性质，更加清晰地了解了高分子材料的制备与应用，对我们的专业发展和未来研究具有非常重要的意义。
高分子聚合反应机理和条件
高分子聚合反应机理和条件引言：高分子聚合反应是一种重要的化学反应，其机理和条件对于高分子材料的合成和性能具有关键影响。
本文将探讨高分子聚合反应的机理和条件，并讨论其在材料科学和工程中的应用。
一、高分子聚合反应机理高分子聚合反应的机理主要包括引发剂作用、链增长和链传递三个步骤。
1. 引发剂作用引发剂在高分子聚合反应中起到引发自由基或离子的作用。
自由基引发剂通常通过热解或光解产生活性自由基，而离子引发剂则通过电离产生活性离子。
这些活性物种能够引发单体分子的聚合反应。
2. 链增长在链增长阶段，自由基或离子引发剂与单体分子发生反应，形成一个新的自由基或离子，使聚合链不断延长。
这个过程可以是自由基聚合或离子聚合，取决于引发剂的类型。
3. 链传递链传递是指聚合链上的自由基或离子与其他分子发生反应，导致聚合链的终止或分支。
链传递反应会影响聚合物的分子量分布和结构。
二、高分子聚合反应条件高分子聚合反应的条件包括温度、压力、溶剂和反应时间等。
1. 温度温度是影响高分子聚合反应速率的重要因素。
一般来说，提高反应温度可以加快聚合反应速率，但过高的温度可能导致副反应的发生。
因此，选择适当的反应温度是保证高分子聚合反应高效进行的关键。
2. 压力压力对高分子聚合反应的影响较小，一般情况下可以维持常压条件。
然而，在某些特殊情况下，如乳液聚合反应中，适当的压力可以促进反应物的分散和聚合反应的进行。
3. 溶剂溶剂在高分子聚合反应中起到溶解和传递反应物的作用。
选择合适的溶剂可以调节反应物的浓度、粘度和反应速率。
同时，溶剂的选择还应考虑对聚合物产物的溶解性和纯度的影响。
4. 反应时间反应时间是指高分子聚合反应所需的时间。
反应时间的长短直接影响聚合物的分子量和分子量分布。
在实际应用中，需要根据聚合物的要求和反应物的特性来确定合适的反应时间。
三、高分子聚合反应在材料科学和工程中的应用高分子聚合反应在材料科学和工程中有广泛的应用。
以下是其中几个典型的应用领域：1. 高分子材料合成高分子聚合反应是合成高分子材料的关键步骤。
功能高分子材料有哪些
功能高分子材料有哪些高分子材料是一类由高分子化合物所制备的材料, 具有多种功能和应用。
以下是一些常见的功能高分子材料：1. 强度高的高分子材料：例如聚合物增强纤维（如碳纤维和玻璃纤维增强聚合物），具有出色的机械强度和耐磨损性，可用于制造高强度和轻质的结构材料，如飞机胶皮、船舶构件和汽车零件。
2. 高透明度的高分子材料：聚合物材料中有些具有出色的透明性，可用于制造透明的包装材料、光学元件、显示器和透明塑料器具等。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）是一种常见的高透明度高分子材料。
3. 高温耐受的高分子材料：一些高分子材料能够耐受高温环境，如聚四氟乙烯（PTFE）和聚醚醚酮（PEEK），可用于制造高温耐受的零件和设备，如机械密封件、炉具部件和航空发动机组件。
4. 阻燃的高分子材料：有些高分子材料添加了阻燃剂，使其能够抵御火焰和燃烧。
这些材料广泛应用于建筑、交通和电子领域，如阻燃聚酰亚胺和阻燃聚苯乙烯。
5. 生物降解的高分子材料：这类材料可以在特定的环境条件下被微生物分解，对环境友好。
生物降解塑料在可持续发展和环保领域有着广泛的应用，如聚乳酸（PLA）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）。
6. 吸湿性高分子材料：有些高分子材料具有良好的吸湿性能，如聚乙二醇（PEG）和聚丙烯酰胺（PVA），可用于湿润纸巾、卫生产品和水凝胶等制造。
7. 电学性能优良的高分子材料：聚合物中的某些材料具有良好的电学性能，如聚乳酸酯（PLA）和聚苯硫醚（PES），可用于制造超级电容器、电池隔膜以及电子设备和电气绝缘材料等。
总的来说，高分子材料广泛应用于众多领域，其功能多样，适应性强。
随着科学技术的不断发展，新的功能高分子材料将不断涌现，为各行各业的发展带来更多的机遇和挑战。
【高分子材料】工程塑料PC、POM、PTFE和PPO
工程塑料
＊聚碳酸酯（PC） ＊聚甲醛（POM） ＊聚四氟乙烯（PTFE） ＊聚苯醚（PPO）
一、聚碳酸酯 （polycarbonate ,PC）
PC性能
HDPE PC
• 密度: 0.94 1.2
• 抗拉强度: 21~37 60
• 伸长: 60% 120%
• 压缩强度: 15
80
• 弯曲强度: 25
91
• 冲击强度: 0.08~1 5
• (缺口)
• 透光率: __ 90%
• 阻燃性: 易燃 自熄
GFPC 1.32 110 5% 105
140~170 0.17
•聚苯醚（PPO）应用
• 1.代替青铜，用作无声齿轮（耐磨，耐冲击）； • 2.变电站绝缘支柱（电绝缘）； • 3.防腐零件（耐酸碱）； • 4.医疗热水储槽（耐水解）。 • 5热变形温度高：190℃
• POM • PA6 • PC • HDPE • PTFE
介电常数
3.7 3.4 2.92~2.93 2.25~2.35 2.0
介电损耗 介电强度 kv/mm
0.0048 0.5 0.03 0.01 23 0.0005 <0.00002 60
四、聚苯醚
poly(phenylene oxide) 简称：PPO
• PC=======2.92~2.93========0.01=====
• PA6
3.4
0.03
• PA610
3.5
0.04
高分子材料与工程专业
高分子材料与工程专业高分子材料与工程专业是一门涉及高分子材料的研究与应用的学科，它涉及到高分子材料的结构、性能、加工工艺等方面的知识。
高分子材料是一类具有特殊结构和性能的材料，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域，对于现代工业和生活具有重要意义。
首先，高分子材料与工程专业涉及到高分子材料的结构与性能。
高分子材料是由大量重复单元构成的聚合物，其结构决定了材料的性能。
例如，聚乙烯具有线性结构，导致其具有良好的延展性和柔韧性；而聚丙烯具有分支结构，因此具有较高的熔点和耐热性。
在工程专业中，学生需要学习高分子材料的结构特点，了解不同结构对材料性能的影响，为材料的应用和改性提供理论基础。
其次，高分子材料与工程专业还涉及到高分子材料的加工工艺。
高分子材料的加工工艺包括塑料成型、橡胶加工、纤维制备等多个方面。
在塑料成型中，学生需要学习挤出、注射、吹塑等成型工艺，了解不同成型工艺对塑料制品性能的影响。
在橡胶加工中，学生需要学习硫化、压延、挤出等加工工艺，掌握橡胶制品的加工技术。
在纤维制备中，学生需要了解纺丝、织造、非织造等制备工艺，掌握不同纤维材料的制备方法。
通过学习加工工艺，学生能够掌握高分子材料的加工技术，为工程实践提供技术支持。
最后，高分子材料与工程专业还涉及到高分子材料的应用与改性。
高分子材料在汽车、电子、医疗、建筑等领域有着广泛的应用。
在汽车领域，高分子材料被用于制造车身、内饰、发动机零部件等；在电子领域，高分子材料被用于制造电缆、电子元件封装等；在医疗领域，高分子材料被用于制造医疗器械、医用塑料制品等；在建筑领域，高分子材料被用于制造隔热材料、防水材料等。
同时，高分子材料的改性也是工程专业的重要内容，通过改性可以改善材料的力学性能、耐热性能、耐化学性能等，扩大材料的应用范围。
总之，高分子材料与工程专业是一门涉及高分子材料结构、性能、加工工艺、应用与改性等多个方面知识的学科，它为培养高素质的高分子材料工程技术人才提供了理论基础和实践技能。
高分子材料按应用分类
高分子材料按应用分类高分子材料按应用可以分为以下几类：1.塑料塑料是一种广泛使用的聚合物材料，具有可塑性、可重复利用性、轻便、价格便宜等优点。
根据不同的用途和性能要求，塑料可以分为通用塑料和工程塑料。
通用塑料主要用于包装、家居用品、建筑材料等领域，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等；工程塑料则被广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域，如聚碳酸酯(PC)、尼龙(PA)等。
2.橡胶橡胶是一种具有高弹性、绝缘性、防水性和耐油性的高分子材料。
橡胶主要用于制造轮胎、橡胶管、橡胶鞋等制品，也可用于制造各种工业和家居用品。
根据不同的用途和性能要求，橡胶可以分为天然橡胶和合成橡胶。
天然橡胶来源于橡胶树等植物，具有良好的弹性和透气性；合成橡胶则是由人工合成的，具有更加优异的性能，如耐高温、耐油污等。
3.纤维纤维是一种具有高强度、高弹性、耐高温和耐化学腐蚀等特点的高分子材料。
纤维主要用于制造各种纺织品、复合材料、建筑材料等。
根据不同的用途和性能要求，纤维可以分为天然纤维和合成纤维。
天然纤维来源于植物和动物，如棉花、羊毛等；合成纤维则是由人工合成的，如尼龙(PA)、聚酯纤维(PET)等。
4.高分子粘合剂高分子粘合剂是一种以高分子材料为基础的粘合剂，具有粘合力强、防腐、耐高温、耐化学腐蚀等特点。
高分子粘合剂主要用于粘合各种材料，如金属、玻璃、陶瓷、塑料等，也可用于制造涂料、油漆等制品。
根据不同的用途和性能要求，高分子粘合剂可以分为热固性粘合剂和热塑性粘合剂。
热固性粘合剂在加热时会固化，成为不可逆的形态；热塑性粘合剂则可以反复加热和冷却，具有较好的加工性能和使用性能。
5.高分子涂料高分子涂料是一种以高分子材料为基础的涂料，具有防腐、耐磨、防水、美观等特点。
高分子涂料主要用于涂装各种材料表面，如金属、木材、塑料等，也可用于制造各种工业和家居用品。
根据不同的用途和性能要求，高分子涂料可以分为装饰性涂料和非装饰性涂料。
高分子材料在工程领域的应用
高分子材料在工程领域的应用高分子材料在工程领域中具有广泛的应用。
高分子材料是一类由长链分子组成的材料，包括聚合物、塑料、橡胶等。
由于其独特的物理和化学性质，高分子材料在多个工程领域中发挥着重要的作用。
本文将介绍高分子材料在汽车制造、建筑、航空航天和医疗器械等领域的应用。
汽车制造方面，高分子材料被广泛应用于汽车零件的制造和改良。
例如，聚碳酸酯塑料具有出色的抗冲击性和耐腐蚀性，被用于汽车车身的制作。
聚丙烯是一种轻质且具有高强度的塑料，广泛应用于制造汽车内饰件。
此外，高分子弹性体橡胶也被用于制作汽车轮胎，其具有良好的耐磨性和抗裂性能，能够提高汽车在不同路况下的行驶稳定性。
在建筑领域，高分子材料在建筑材料的生产和改进中发挥着重要的作用。
聚合物改性水泥是一种应用广泛的高分子材料，它可以提高水泥的粘结性和耐久性。
此外，聚合物薄膜涂料被用于建筑表面的保护，能够防止水分和气体的渗透，提高建筑物的防水性能和耐候性。
航空航天领域对材料的要求非常高，而高分子材料正好具备满足这些需求的特性。
例如，聚酰亚胺是一种高性能高分子材料，具有优异的高温稳定性和机械强度，广泛应用于制造航空发动机的叶片和气动外壳。
而聚酰胺酸酯是一种轻质高强度材料，被用于制造航空航天部件，可以提高飞行器的燃油效率和减轻自重。
在医疗器械方面，高分子材料也有着重要的应用。
聚乳酸是一种可降解的高分子材料，被广泛应用于医用缝合线和可吸收缝合材料的制造。
聚乙烯醇是一种生物相容性良好的高分子材料，被用于制造人工器官和药物输送系统。
此外，聚氨酯材料被用于制作人工关节和矫形器件，其具有良好的生物相容性和机械性能。
综上所述，高分子材料在工程领域的应用非常广泛。
从汽车制造到建筑、航空航天和医疗器械，高分子材料都发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断进步，相信高分子材料在工程领域中的应用将会进一步扩大，为各个领域的发展做出更大的贡献。
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缺点
➢轻质高强 ➢加工性能好
➢耐热性差、易燃 ➢易老化
➢导热系数小，绝热性好 ➢热膨胀性大
➢装饰性优异
➢刚度小
➢多功能
➢经济
常用建筑塑料
名称
代号
主要特性
主要用途
聚乙烯 聚氯乙稀 聚苯乙烯
聚丙烯 ABS塑料 酚醛树脂
若软性好，耐低温性能好，加工性能好；刚 防水材料、给排水管、
PE 度差，耐热性能差，耐老化性能差。
劳动创造财富，安全带来幸福。21.2.2 321.2.2 3Tuesd ay , February 23, 2021
上岗安全忘一旁，好比身后藏只狼。1 1:20:21 11:20:2 111:20 2/23/20 21 11:20:21 AM
努力推行QCC，工作不会苦兮兮。21. 2.2311:20:2111 :20Feb -2123-Feb-21
次要成膜物质
是涂料中的各种颜料。 使得涂膜着色，并赋予涂膜良好的遮盖力，增加涂膜 质感，改善涂膜性能，降低涂料成本。
有机溶剂 溶剂（稀释剂）
水
助剂
改善涂料性能，提高涂膜质量的辅助材料
建筑涂料的功能
装饰 保护 其他功能
建筑涂料的分类
一、按主要成膜物质分：
有机涂料
无机涂料
有机－无机涂料
二、按使用部位分：
一、物理力学性能
1.密度较小 2.比强度高（为轻质高强材料） 3.导热性小（保温隔热性能好） 4.电绝缘性能好。
二、物理、化学性能
1具有可燃性，且在燃烧过程中会释放有毒气体.
2.耐腐蚀性能较强
3. 会老化
第二节 建筑塑料
塑料的组成 塑料的主要特点 常用建筑塑料 常用建筑塑料制品
塑料的基本组成
组成
绝缘材料
耐化学腐蚀和电绝缘性能优良，难燃；但耐 是建筑中应用最多的塑
PVC 热性能较差，高温时易降解
料
电绝缘性能好，耐辐射，加工性好；但脆性 主要以泡沫塑料的形式
PS 大，耐冲击和耐热性能差。
作为隔热材料
管材、卫生洁具、模板
PP
等
建筑五金、各种管材、 模板、异型管
电绝缘性能和力学性能良好。坚固耐用、尺生产各种层压板、玻璃
外墙涂料 内墙涂料 顶棚涂料 地面涂料 屋面防水涂料
三、按分散介质和主要成膜物质的溶解情况分：
溶剂型涂料
水溶型涂料
乳液型涂料
有机建筑涂料
溶剂型涂料 水溶型涂料 乳液型涂料
溶剂型建筑涂料
组成
➢ 以合成树脂或油脂为主要成膜物质，以有机溶剂为 稀释剂，再加入适量的颜料、填料及助剂，经研磨 而成的涂料。
合成树脂 填料 增塑剂 固化剂 着色剂
其他助剂
含量
主要作用
30～60％ 起胶粘剂作用
40～70％
可提高塑料的强度、硬度、耐热性、耐老化 性、抗冲击性等
提高塑料加工时的可塑性、流动性，以及塑 料制品的弹性和柔软性
用于热固性树 脂中
染料、颜料 使塑料制品具有鲜艳的色彩和光泽
改善和调节塑料的其他性能
优点
第六章 工程高分子聚合材料
河套大学土木工程学院 霍轶珍
第一节 高 分子化合物的基本知识 一、高 分子化合物的定义及反应类型：
1、定义：是由千万个原子彼此以共价键连接的大分
子化合物。
2、反应类型： 1）加聚反应 2）缩聚反应
二、有机高分子材料的分类
按产源分：
天然有机高分子材料 合成有机高分子材料
木材、天然橡胶、沥青等 塑料、橡胶、化学纤维
只有勇于承担责任，才能承担更大的 责任。1 1:20:21 11:20:2 111:20 Tuesday , February 23, 2021
防水工程材料 防水卷材、防水涂料、密封材料、止水带
隔热材料 泡沫塑料、现场发泡的泡沫塑料
装饰材料
塑料地板、地毯、壁纸、建筑涂料、塑料门窗、 塑料吊顶、塑料隔断等
建筑塑料制品实例
第三节 建筑涂料
涂料的组成 涂料的功能 涂料的分类 有机建筑涂料 无机建筑涂料
涂料的组成
主要成膜物质
将涂料中的其他组分粘结成为一体。 具有独立成膜能力，决定涂料的使用和所形成涂膜的 主要技术性能。 分为树脂和油料两类。
按加热时的性质分
受热时 的特点
性能差 异
热塑性聚合物 受热时软化，冷却后固化。此过程 可以反复进行。
密度、熔点较低；耐热性较差；刚 度小；但抗冲击韧性较好。
热固性聚合物
成型前分子量较低，经加工后固化 成型为制品，再受热则制品破坏。 此过程不可逆。
密度。熔点较高；耐热性较好；刚 度大；但质地硬脆。
三、高分子材料的主要性能及指标
应用：室内、室外
第四节 建筑胶粘剂
一、定义：指具有良好的粘结性能，能在两个物体 表面间形成薄膜并把他们牢固地粘结在 一起的材料。
二、组成： 1、粘结物质 2、固化剂 3、增韧剂 三、分类（自学） 四、选择胶粘结材料的基本原则（自学）
本章小结
本章主要介绍了塑料的定义、基本组成、 分类、特点及其作用 ；
优点
➢ 涂膜细腻、光洁、坚韧，有较好的硬度、光泽，耐 水性、耐候性、耐酸碱性能及气密性较好。
缺点
➢ 易燃，溶剂挥发时对人体有害，施工时要求基层干 燥，涂膜透气性差，价格较贵。
水溶型建筑涂料
优点
➢ 用水作为稀释剂，无毒，环保。成本较低
缺点
➢ 涂膜耐水性差，耐候性不强，耐洗刷性差，一般只 能作为内墙涂料。
乳液型建筑涂料（乳胶漆）
组成
➢ 由合成树脂借助乳化剂的作用，以0.1～0.5μm的极细 微粒分散于水中构成的乳液，并以乳液作为主要成 膜物质，再加入适量颜料、填料等助剂，经研磨而 成的涂料。
特点
➢ 以水稀释剂，价格便宜，无毒、不燃，对人体无害， 涂膜具有一定透气性，涂布时布需要基层很干燥， 涂膜耐水性和耐擦洗的性能较好。
PF 寸稳定、不易变形
钢制品、涂料
常用建筑塑料制品
➢ 玻璃钢（GRP）：以玻璃纤维为增强材料，以合成树 脂为基体，经成型、固化而成的固体材料。
➢ 玻璃钢制品具有良好透光性和装饰性，且强度高， 重量轻，具有良好耐化学腐蚀性能和电绝缘性能， 加之成型工艺简单灵活，在建筑卫生洁具上被广泛 使用。
水暖工程材料 给排水管、各种管件；卫生洁具
主要介绍了以高分子化合物为基础的塑料 建材，以及常用建筑涂料；
由于建筑塑料和涂料的发展速度较快，因 此要求学生时刻关注塑料建材及涂料的 发展动态。
本章小结
本章主要介绍了塑料的定义、基本组成、 分类、特点及其作用 ；
主要介绍了以高分子化合物为基础的塑料 建材，以及常用建筑涂料；
由于建筑塑料和涂料的发展速度较快，因 此要求学生时刻关注塑料建材及涂料的发 展动态。