高分子材料合成

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高分子合成材料

高分子合成材料

高分子合成材料高分子合成材料是指由高分子化合物合成的材料,是当今材料科学领域中最为重要的研究方向之一。

高分子合成材料具有许多优异的性能,例如高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等,广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗、建筑等领域。

高分子合成材料的制备主要有两种方法:一种是通过聚合反应将单体聚合成高分子化合物,另一种是通过化学反应将不同的高分子化合物交联在一起形成网络结构。

在聚合反应中,单体分子通过共价键连接在一起形成高分子链。

聚合反应的方式有自由基聚合、离子聚合、羧酸聚合、缩聚聚合等。

其中,自由基聚合是最常用的方法之一,因为它具有反应速度快、反应条件温和、适用范围广等优点。

在交联反应中,不同的高分子化合物通过化学键连接在一起形成网络结构。

交联反应的方式有热交联、紫外交联、电子束交联等。

其中,热交联是最常用的方法之一,因为它具有反应速度快、反应条件温和、适用范围广等优点。

高分子合成材料的性能与结构密切相关。

高分子化合物的结构可以通过调整单体的结构、改变聚合反应条件、添加交联剂等方法来控制。

例如,通过改变单体的结构可以调节高分子材料的玻璃化转变温度、热稳定性、晶化程度等;通过添加交联剂可以增强高分子材料的强度、硬度、耐热性等。

高分子合成材料的应用范围非常广泛。

在航空航天领域,高分子合成材料被广泛应用于飞机、卫星、火箭等的结构材料、燃料和润滑剂等方面;在汽车领域,高分子合成材料被广泛应用于轮胎、密封件、悬挂系统等方面;在电子领域,高分子合成材料被广泛应用于半导体封装材料、光学材料等方面;在医疗领域,高分子合成材料被广泛应用于人工器官、药物输送系统等方面;在建筑领域,高分子合成材料被广泛应用于隔热材料、防水材料等方面。

总之,高分子合成材料是一种非常重要的材料,具有许多优异的性能和广泛的应用前景。

未来,随着材料科学的不断发展和技术的不断创新,高分子合成材料将会更加完善和多样化,为人类创造更加美好的生活。

合成高分子材料

合成高分子材料
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2.高弹态
当温度升高到玻璃化转变温度Tg以上(在Tg和Tf之间) 时,分子热运动旳能量增高,链段能运动,但大分 子链仍被冻结,聚合物受到外力作用时,因为链段 能自由运动,产生旳变形较大,弹性模量较小,外 力除去后又会逐渐恢复原状,而且变形是可逆旳, 这种状态称为高弹态。例如许多橡胶能近乎完全可 恢复地被拉伸到500%甚至更多。使聚合物保持高弹 态旳上限温度,称为粘流温度(Tf)。高弹态是橡胶 旳使用状态,凡室温下处于高弹态旳聚合物均可用 作橡胶,所以,高弹态也叫橡胶态。
不同聚合物可能处于
不同旳物理状态,所
以,体现出不同旳力
学性能。某一恒定室
温下,多种聚合物旳
应力-应变曲线可归纳
为如图6-4所示旳五种
类型。
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线槽为何不用橡胶
请观察橡胶与塑料旳变形与温度关系图6-5,讨论线 槽为何用塑料而不用橡胶。
橡胶
塑料
图6-5 橡胶与塑料旳变形与温度关系图
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7.1.4 合成高分子材料旳性能特点
第 14页
完全结晶旳聚合物旳温度-形变曲线有所不同,在熔 点Tm此前不出现高弹态,而是保持结晶态;当温度 升高到熔点以上时,若分子量足够大,则出现高弹 态,若分子量很小,则直接进入粘流态。
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在室温下,聚合物总
是处于玻璃态、高弹
态和粘流态三种状态
之一,其中,高弹态
是聚合物所特有旳状
态。当温度一定时,
高分子材料一般属于可燃旳材料,但可燃性受其构成和构 造旳影响有很大差别。
③耐热性差
高分子材料旳耐热性能一般较差,如使用温度偏高会增进 其老化,甚至分解;塑料受热会发生变形,在使用中要注 意其使用温度旳限制。

高分子材料制备方法

高分子材料制备方法

高分子材料制备方法
高分子材料制备方法有很多种,以下是常见的几种方法:
1. 添加聚合法:通过将单体加入反应体系中,在适当的温度和反应条件下进行聚合反应,来制备高分子材料。

常见的添加聚合法有自由基聚合法、阴离子聚合法、阳离子聚合法、共聚法等。

2. 缩聚法:通过合成可溶性低聚物和聚合物,然后通过化学反应或物理处理将其聚合成高分子材料。

常见的缩聚法有聚酯缩聚法、聚酰胺缩聚法、聚酰胺缩聚法等。

3. 乳液聚合法:将单体与表面活性剂、乳化剂等混合形成乳液,并通过反应引发剂或共聚催化剂进行聚合反应,得到乳液聚合物。

乳液聚合法具有操作简便、能够得到高纯度、高分子量聚合物等优点。

4. 溶液聚合法:将单体溶解在溶剂中,添加引发剂或催化剂,然后通过聚合反应得到高分子溶液。

常见的溶液聚合法有溶液聚合法、聚合溶胶-凝胶法等。

5. 辐射聚合法:通过辐射源(如光、电子束、离子束等)照射单体或预聚合体,使其发生聚合反应。

辐射聚合法具有反应速度快、操作简单等优点。

6. 其他方法:还有一些其他制备方法,如发泡法、交联法、剪切聚合法、纺丝
法等。

需要根据具体的高分子材料的性质和用途来选择适合的制备方法。

高分子材料合成方法

高分子材料合成方法

高分子材料合成方法高分子材料是一种重要的功能材料,广泛应用于塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等领域。

高分子材料的合成方法多种多样,本文将介绍几种常见的高分子材料合成方法。

一、聚合反应法。

聚合反应法是一种常见的高分子材料合成方法,其原理是通过将单体分子进行聚合反应,形成高分子链。

聚合反应法包括自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子聚合等多种类型,其中自由基聚合是最为常见的一种。

在自由基聚合过程中,单体分子中的双键被引发剂或光引发剂引发,产生自由基,自由基不断地进行加成反应,最终形成高分子链。

聚合反应法具有操作简单、反应条件温和、产率高等优点,因此被广泛应用于高分子材料的合成中。

二、缩聚反应法。

缩聚反应法是另一种常见的高分子材料合成方法,其原理是通过两个或多个分子中的官能团之间的结合反应,形成高分子链。

缩聚反应法包括酯化缩聚、醚化缩聚、酰胺化缩聚等多种类型,其中酯化缩聚是应用最为广泛的一种。

在酯化缩聚过程中,两个羧酸分子经过脱水反应形成酯键,不断地进行重复反应,最终形成高分子链。

缩聚反应法具有原料易得、反应条件温和、产率高等优点,因此也被广泛应用于高分子材料的合成中。

三、环氧树脂固化法。

环氧树脂固化法是一种特殊的高分子材料合成方法,其原理是通过环氧树脂与固化剂之间的反应,形成三维网络结构的高分子材料。

环氧树脂固化法具有操作简单、成型方便、性能优异等优点,因此被广泛应用于复合材料、粘接剂、涂料等领域。

四、离子交换法。

离子交换法是一种特殊的高分子材料合成方法,其原理是通过高分子材料中的官能团与离子交换树脂中的离子进行交换反应,形成新的高分子材料。

离子交换法具有选择性强、反应速度快、操作简便等优点,因此被广泛应用于高分子材料的改性和功能化中。

综上所述,高分子材料合成方法多种多样,包括聚合反应法、缩聚反应法、环氧树脂固化法、离子交换法等多种类型。

不同的合成方法适用于不同的高分子材料,选择合适的合成方法对于高分子材料的性能和应用具有重要意义。

高分子材料的合成与改性方法

高分子材料的合成与改性方法

高分子材料的合成与改性方法高分子材料是一类具有长链结构的大分子化合物,广泛应用于塑料、橡胶、纤维等各个领域。

为了提高高分子材料的性能和应用范围,人们经过长期研究,发展了多种合成和改性方法。

本文将介绍一些常见的高分子材料的合成与改性方法。

一、高分子材料的合成方法1. 缩聚聚合法缩聚聚合法是一种常用的高分子材料合成方法。

它通过将两个或多个小分子单体,在适当的条件下,通过缩聚反应或聚合反应连接成长链高分子化合物。

常见的缩聚聚合法包括:(1)酯交换聚合法:如聚酯的合成。

该方法以酯类单体为原料,通过酯交换反应,合成具有酯键的长链高分子。

(2)醚化聚合法:如聚醚的合成。

该方法以含有醚键的单体为原料,通过醚化反应,将多个单体连接成长链高分子。

(3)胺缩合聚合法:如聚酰胺的合成。

该方法以胺类和酸酐为原料,通过胺缩合反应,生成酰胺键,形成长链高分子。

2. 聚合反应法聚合反应法是指通过单体的自由基聚合、离子聚合或开环聚合等反应,将单体聚合成高分子链的方法。

常见的聚合反应法包括:(1)自由基聚合法:如聚丙烯的合成。

该方法以丙烯单体为原料,通过自由基引发剂引发聚合反应,形成聚合度较高的聚丙烯。

(2)阴离子聚合法:如聚乙烯的合成。

该方法以乙烯单体为原料,通过阴离子引发剂引发聚合反应,生成聚合度较高的聚乙烯。

3. 交联聚合法交联聚合法是指通过交联剂将线性高分子材料进行交联,形成具有空间网络结构的材料。

该方法可以提高高分子材料的力学性能和热稳定性,常见的交联聚合法包括:(1)辐射交联法:如交联聚乙烯的合成。

该方法以聚乙烯为原料,通过辐射照射,引发聚乙烯链的交联,形成具有交联结构的聚乙烯材料。

(2)化学交联法:如交联聚氨酯的合成。

该方法以含有多官能团的单体为原料,通过化学反应引发交联反应,形成交联结构的聚氨酯材料。

二、高分子材料的改性方法1. 加入填料加入填料是一种常用的高分子材料改性方法。

填料可以提高高分子材料的强度、硬度、耐磨性和导热性等性能,常见的填料有纤维素、硅酸盐、碳黑等。

高分子材料中的合成方法

高分子材料中的合成方法

高分子材料中的合成方法高分子材料在日常生活中随处可见,从日用品到科技产品,都离不开这种材料。

高分子材料的重要性不仅在于它们可以被制成各种形状和尺寸的产品,还在于它们具有多种性质,如强度、韧性、耐化学性、导电性、耐高温等。

这些性质使高分子材料在各个领域中得到了广泛的应用。

那么,高分子材料是如何合成的呢?高分子材料的合成方法可以分为自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合、离子交联、共聚、交联等多种类型。

下面将对这些方法逐一进行介绍。

1. 自由基聚合自由基聚合是一种重要的高分子材料合成方法,是指通过自由基引发剂将单体分子中的双键打开,使它们相互连接而形成的高分子分子链。

自由基聚合是最常见的高分子合成方法之一,因为它易于操作、能够得到高分子产量,并且可以用于制备各种类型的高分子材料。

自由基聚合方法主要包括以下几种:(1)自由基聚合反应基本的自由基聚合反应可以用如下简单的化学式来表示:CH2=CHCl + H2C=CH2 → -CH2-CHCl-CH2-CH2-(n)其中,CH2=CHCl为单体单元,H2C=CH2为自由基引发剂。

该反应通过引发剂引发,自由基从引发剂释放出来,开始引发单体中的自由基聚合。

反应产物是一种链状高分子分子链,单体分子中的双键形成了高分子分子链。

(2)表面聚合法表面聚合法是一种通过化学反应在物体表面生成高分子层的方法。

很多高分子材料都可以使用表面聚合法进行合成。

该方法常用于制备具有特殊性质的高分子薄膜,如亲水、亲油、导电等。

2. 阴离子聚合阴离子聚合是一种用阴离子引发剂引发的合成方法。

该方法是通过在单体中加入含阴离子的引发剂,使单体中的自由基转化成阴离子聚合,从而合成高分子材料。

阴离子聚合方法通常用于制备阴离子型高分子材料,如氯丁橡胶、氯丁橡胶、聚乙烯醇等。

3. 阳离子聚合阳离子聚合是一种通过阳离子引发剂引发的合成方法。

该方法是通过加入含阳离子的引发剂,使单体中的自由基转化成阳离子聚合,从而合成高分子材料。

高分子合成材料

高分子合成材料

高分子合成材料高分子合成材料是指通过化学反应将一种或多种单体聚合成链状或网络状的大分子化合物的材料。

它是一种重要的工程材料,广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。

高分子合成材料的基本特征之一是分子量较大,通常在几千到几百万之间。

这使得它们具有较高的强度和刚度,能够承受较大的荷载。

同时,高分子合成材料还具有良好的耐热性、耐化学品腐蚀性和耐候性,能够在恶劣环境下长时间使用。

高分子合成材料的结构种类繁多,可以通过选择不同的单体和反应条件来得到不同的材料性能。

例如,聚乙烯是由乙烯单体聚合而成的,具有良好的韧性和延展性;聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的,具有良好的耐化学品腐蚀性;聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成的,具有较高的硬度和强度。

高分子合成材料还可以通过掺入不同的添加剂来改变其性能。

例如,添加增塑剂可以提高塑料的柔韧性和延展性;添加填料可以提高材料的强度和刚度;添加稳定剂可以提高材料的耐热性和耐候性。

高分子合成材料的应用广泛。

在建筑领域,高分子合成材料可以制作各种型号的塑料管道、塑料板材等,用于给水、排水、电力等系统;在汽车制造领域,高分子合成材料可以用于制作轮胎、密封件、悬挂系统等,提高汽车的安全性和舒适性;在纺织领域,高分子合成材料可以制作各种类型的合成纤维,如涤纶纤维、尼龙纤维等,用于制作衣物和家居用品。

然而,高分子合成材料也存在一些问题。

首先是环境问题,高分子合成材料通常无法自然降解,造成环境污染。

其次是安全问题,某些高分子合成材料可能会释放有害物质,对人体健康造成潜在威胁。

因此,研发环保、安全、可再生材料是当前高分子合成材料研究的重要方向。

综上所述,高分子合成材料具有较高的强度、刚度和耐性能,广泛应用于塑料、橡胶、纤维等领域。

但其环境影响和安全问题也需要引起重视,需要不断研发更环保、安全的材料。

合成高分子材料的方法与应用

合成高分子材料的方法与应用

合成高分子材料的方法与应用高分子材料是一个重要的材料类别,广泛应用于各个领域,如塑料制品、纤维、涂料、橡胶等。

本文将介绍几种常见的合成高分子材料的方法以及它们的应用。

一、聚合法聚合法是目前合成高分子材料的主要方法之一。

在聚合法中,通常通过引发剂或催化剂引发单体分子的共聚反应,形成高分子链。

这种方法可以通过控制反应条件和原料比例来调节材料的分子量、结构和性能。

聚合法广泛应用于合成各类高分子材料。

例如,通过聚合法合成的聚乙烯、聚丙烯等塑料材料被广泛用于包装、建筑等领域。

同时,聚合法还可用于制备高分子纤维材料,如聚酰胺纤维、聚酯纤维等。

二、缩聚法缩聚法是一种将低分子化合物通过化学反应形成高分子材料的方法。

在缩聚法中,通过合适的反应条件和催化剂,使分子中的官能团发生缩合反应,生成高分子链结构。

缩聚法可用于合成多种高分子材料。

例如,通过缩聚法合成的聚醚酮材料具有良好的热稳定性和耐腐蚀性,广泛应用于航空航天、电子等领域。

此外,缩聚法还可用于制备聚酰亚胺材料、聚酰胺酯材料等。

三、共聚法共聚法是指两种或两种以上的单体通过共同反应生成高分子材料的方法。

在共聚法中,通过合适的反应条件和催化剂,使多种单体发生共聚反应,形成高分子链。

共聚法可以合成多样化的高分子材料。

例如,通过共聚法合成的苯乙烯-丁二烯共聚物即为常见的橡胶材料,被广泛应用于轮胎、密封制品等领域。

同时,共聚法还可用于合成丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸甲酯共聚物等。

四、接枝法接枝法是指将一种或多种单体接枝到已有高分子链上,形成分支结构的高分子材料的方法。

通过接枝法可以调节高分子材料的分子结构和性能。

接枝法广泛应用于合成高吸水性树脂、弹性体、共聚物等材料。

例如,将丙烯酸接枝到聚乙烯醇上,制备高吸水性树脂,可用于卫生用品、农业保水等领域。

此外,接枝法还可用于合成聚氨酯弹性体、聚苯乙烯共聚物等。

总结合成高分子材料的方法多种多样,每种方法都具有独特的优势和适用范围。

通过聚合法、缩聚法、共聚法和接枝法等不同的合成方法,可以得到具有不同结构和性能的高分子材料,并广泛应用于各个领域。

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第7章合成高分子材料学习目标与要求1. 了解合成高分子聚合物的基本组成结构特点和分类。

2. 了解聚合物的分子结构与其性能之间的关系。

3. 熟悉聚合物的基本性能特点和常用聚合物的品种。

4. 熟悉土木工程中常用的建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等产品的基本组成、性能及应用。

学习重点1.聚合物的基本组成结构特点和分类。

2.聚合物的分子结构与其性能之间的关系。

3.土木工程中常用的合成高分子材料制品的性能和应用。

学习难点1.如何理解合成高分子材料的结构与性能的关系。

这里既有聚合物的分子结构与其性能之间的关系,还有具体产品(塑料、涂料、胶粘剂等)的组成与性能的关系。

2.土木工程中如何正确选择使用合成高分子材料制品。

合成高分子材料是指其基本组成物质为人工合成高分子化合物的各种材料。

合成高分子材料主要包括合成树脂、合成橡胶和合成纤维三大类。

在土木工程中,合成树脂主要用于制备建筑塑料、建筑涂料和胶粘剂等,是用量最大的合成高分子材料。

合成橡胶主要用于防水密封材料、桥梁支座和沥青改性材料等,用量仅次于合成树脂。

合成纤维主要用于土工织物、纤维增强水泥、纤维增强塑料和膜结构用膜材料等,用量也在不断增加。

7.1高分子化合物概述7.1.1基本知识1. 基本概念高分子化合物又称高聚物或聚合物,其分子量很大,一般为104 ~ 106。

其分子往往由许多相同的、简单的结构单元,通过共价键重复连接而成。

例如,聚氯乙烯分子是由许多氯乙烯结构单元重复连接而成:简写为:式中:是重复结构单元,称为“链节”。

结构单元的重复数目n称为“聚合度”。

聚合度可由几百至几千,聚合物的分子量为重复结构单元的分子量与聚合度的乘积。

2. 聚合物的分类聚合物的分类方法很多,按聚合物的来源,分为天然聚合物和合成聚合物;按分子结构,分为线型聚合物和体型聚合物;按聚合物受热的行为,分为热塑性聚合物和热固性聚合物等。

热塑性聚合物具有受热时软化、遇冷时凝固且无明显化学变化的性质。

通常热塑性聚合物可反复进行加热软化、熔融和冷却硬化。

所以热塑性聚合物具有可再生重复使用的特性。

热固性聚合物仅在第一次加热(或加入固化剂前)时能发生软比、熔融,并在此条件下产生化学交联而固化,以后再加热时再不会软化或熔融,也不会被溶解,若温度过高则会导致分子结构破坏。

目前尚不能以通常的方式对热固性聚合物再生利用。

聚合物还常按用途分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂等几大类。

这种分类方法最为常用,但不很严格。

事实上,同一种聚合物可以有多种用途。

例如.聚氨酯可制成具有橡胶的性能,也可发泡制成硬度不同的泡沫塑料,还可拉丝制成高强度高弹性的纤维、制作涂料和胶粘剂。

这种能够适应多用途需要的特点,是高分子材料得以广泛应用的重要原因。

3. 聚合物的命名聚合物的命名有系统命名法和习惯命名法。

系统命名法命名比较复杂,实际很少使用。

在习惯命名法中,天然聚合物用专有名称,加纤维素、淀粉、蛋白质等;合成聚合物,则在单体名称前加上“聚”字,例如聚氯乙烯、聚苯乙烯等;也可在原料名称后加“树脂”、“橡胶”、“纤维”等来命名,这种命名能反映聚合物的结构和用途,是常用的命名法。

4. 聚合反应由低分子单体合成聚合物的反应叫做聚合反应。

聚合反应按单体和聚合物在组成和结构上发生的变化,分为加聚反应和缩聚反应两大类。

以单体通过加成的方式,聚合形成聚合物的反应称为加聚反应。

加聚反应是链式反应。

其特点是单体分子具有能够聚合的双键、三键、环状结构等;其中,含双健结构的单体最为广泛,如乙烯、氯乙烯、苯乙烯、丁二烯等。

加聚反应是按参加反应的单体种类数目,可分为均聚反应和共聚反应。

均聚反应是只有一种单体进行的聚合反应,其产物称为均聚物,如聚乙烯、聚氯乙烯等。

共聚反应是由两种或两种以上的单体进行的聚合反应,其产物称为共聚物。

缩聚反应是含有两个以上官能团的单体,通过官能团间的反应生成聚合物的反应。

缩聚反应与加聚反应不同,其聚合物分子链增长过程是逐步反应,同时伴有低分子副产物如水、氨、甲醇等的生成。

缩聚反应按照生成产物的结构可分为线型缩聚反应与体型缩聚反应两类。

当缩聚反应只在一种单体间进行时,称为均缩聚反应。

如果缩聚反应在两种单体之间进行,则称作混缩聚反应。

如果在均缩聚反应中加入第二单体或在混缩聚反应中加入第三单体,则称为共缩聚反应。

加聚反应生成的共聚物和缩聚反应生成的共缩聚物统称为共聚物。

共聚物的性能与不同种类单体的相对数量和排列方式有密切关系。

共聚物根据链节排列方式的不同可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物四种。

7.1.2聚合物的结构与性质1. 聚合物的分子结构聚合物按其分子结构可分为线型聚合物和体型聚合物。

(1)线型聚合物线型聚合物的大分子链排列成线状主链(如图7—1a)。

有时带有支链(如图7—1b),且线状大分子间以分子间力结合在一起。

具有线型结构的聚合物包括全部加聚树脂和部分缩聚树脂,一般来说,具有线型结构的树脂,强度较低,弹性模量较小,变形较大,耐热、耐腐蚀性较差,且可溶可熔。

支链型聚合物因分子排列较松,分子间作用力较弱,因而密度、熔点及强度等低于线型聚合物。

线形聚合物树脂均为热塑性树脂。

(2)体型聚合物线型大分子间通过化学键交联作用而形成的三维网状结构,又称网状或体型结构(如图7—1c)。

部分缩合树脂具有体型结构(交联或固化前也为线型或支链型分子)。

由于化学键的结合力强,且交联形成一个“巨大分子”,因此,—般来说缩合树脂的强度高,弹性模量较大,变形较小,较硬脆,且塑性小,耐热性、耐腐蚀性较好,不溶不熔。

体型聚合物树脂均为热固性树脂。

图7—1 聚合物大分子链的结构示意图(a)线型;(b)支链型;(c)体型2. 聚合物的聚集态结构固态聚合物是由大分子链以分子间作用力聚集在一起的。

聚集态结构就是指分子链间的排列、堆砌方式和规律。

可分为晶态结构、非晶态结构、取向态结构和织态结构等聚集状态。

晶态结构的聚合物与低分子量晶体有很大的不同。

由于线型高分子难免有弯曲,故聚合物的结晶为部分结晶,即在结晶聚合物中存在“晶区”和“非晶区”。

且大分子链可以同时跨越几个晶区和非晶区。

晶区所占的百分比称为结晶度。

一般来说,结晶度越高,则聚合物的密度、弹性模量、强度、耐热性、折光系数等越高,而冲击韧性、粘附力、断裂伸长率、溶解度等越低。

晶态聚合物一般为不透明或半透明状,非晶态聚合物则一般为透明状。

体型聚合物只有非晶态结构。

取向态结构是指聚合物在一维或二维方向的有序排列结构。

事实上.线型高分子链充分伸展时,其长度为其宽度的几百、几千其至几万倍;在—定条件下,使线型聚合物的分子链沿着特定方向排列称为取向。

取向在工业生产中得到了广泛应用。

例如,在合成纤维生产中.采用热牵引工艺,使分子链取向,可提高纤维的强度和弹性模量。

聚乙烯纤维未取向时的抗拉强度约为60 ~ 80 MPa,而取向后的强度可达800 MPa。

织态结构是指将两种或两种以上的聚合物或不同分子量的同种聚合物混合而得到的材料结构,属非均相体系结构。

其中,由一个分散相和一个连续相组成的两相共混物应用最多。

例如,分散相软、连续相硬的橡胶增韧塑料和分散相硬、连续相软的热塑性弹性体等。

3. 聚合物的物理状态和特点聚合物的物理状态可根据温度—变形曲线划分,线型非晶态聚合物分为玻璃态、高弹态和粘流态三种物理状态(如图7—2)。

图7—2 线型非晶态聚合物的变形与温度的关系线型非晶态聚合物在低于某一温度时,分子动能很低,大分子链的运动和分子链段的旋转都被冻结,聚合物在外力作用下,产生的变形较小,弹性模量较大。

此时,聚合物所处的状态称为玻璃态。

聚合物保持玻璃态的温度上限称为玻璃化转变温度(Tg)。

当温度升高到Tg上以后,分子动能增加,分子链段能运动,但大分子链的运动仍被冻结,聚合物弹性模量较小,在外力作用下,产生较大的变形。

且变形是可恢复的,这种状态称为高弹态。

聚合物保持高弹态的上限温度,称为粘流温度(T f)。

当温度升高到T f上以后,分子动能增加到链段和整个大分子链都可以运动,聚合物成为可以流动的粘稠液体,此时,聚合物在外力作用下,分子间相互滑动,产生粘性流动,外力除去后保持变形,即变形不可逆。

玻璃化转变温度和粘流温度是高分子材料的重要性质指标。

可以确定高分子材料的使用温度范围、材料的加工温度范围等。

玻璃化转变温度低于室温的称为橡胶,高于室温的称为塑料。

玻璃化转变温度是塑料的最高使用温度,但却是橡胶的最低使用温度。

粘流温度在室温以下的高聚物可作胶粘剂或涂料使用。

4.聚合物的主要性质(1)密度:聚合物的密度较小,一般在0.9 ~ 2.2g/cm3之间,平均约为铝的1/2,钢的1/5,混凝土的1/3。

(2)比强度:聚合物有较高的强度,密度小,所以比强度远远超过传统的建筑材料,是极好的轻质高强材料。

但聚合物的刚度比较差,容易变形。

(3)导热性:聚合物的导热性较小,约为金属的1/500 ~ 1/600。

其泡沫塑料的导热性接近空气,是一种良好的轻质保温隔热材料。

(4)化学稳定性:一般聚合物对侵蚀性化学物质(酸、碱、盐溶液)及蒸汽的作用具有较高的稳定性。

但有些聚合物在有机溶剂中会溶解或溶胀,使用时应予以注意。

(5)防水密封性:大多数聚合物具有很强的憎水性,防水、防潮及密封性能突出。

(6)电绝缘性:聚合物通常都具有极高的电绝缘性和击穿电压,是非常好的电绝缘材料。

(7)减震、消音性:聚合物具有突出的粘弹性,在受外力冲击时,其大分子的粘滞性能吸收大量的振动波和声波,具有良好的减震消声作用。

(8)与其他材料的复合型:聚合物对其他类型的材料通常都具有很强的润湿及粘附性,因而可制成性能优良的复合材料。

(9)耐热性:作为有机化合物的聚合物,热稳定性能较差。

热塑性聚合物的耐热温度一般为50 ~90℃;热固性聚合物的耐热温度一般在100 ~ 200℃。

高温下易燃烧和分解,并释放出有害气体。

5. 聚合物的老化在使用过程中,聚合物会由于光、热、空气(氧和臭氧)等的作用而发生结构或组成的变化,从而出现各种性能劣化现象。

如出现变色、变硬、龟裂、发粘、发软、变形、斑点、机械强度降低,称为聚合物的老化。

聚合物的老化是一个复杂的过程,一般可将其分为聚合物分子的交联与降解两种。

交联是指聚合物的分子从线型结构变为体型结构的过程。

当发生这种老化作用时,表现为聚合物失去弹性、变硬、变脆,并出现龟裂现象。

降解是指聚合物的分子链发生断裂,其分子量降低,但其化学组成并不发生变化。

当老化过程以降解为主时,聚合物会出现失去刚性、变软、发粘、出现蠕变等现象。

根据老化原因的不同聚合物的老化分为热老化和光老化两类。

光老化是指聚合物在阳光(特别是紫外线)的照射下部分分子(或原子)被激活而处于高能的不稳定状态,并与其他分子发生光敏氧化作用,致使聚合物的结构和组成发生变化,性能逐渐恶化的现象。

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