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高分子材料可称为聚合物材料,按照其来源可划分为合成高分子材料和天然高分子材料两大类。
下面以合成高分子材料三大主要用途即塑料、橡胶以及纤维为例来进一步介绍一下常用的高分子材料:
人们常用的塑料主要是以合成树脂为基础,在加入塑料辅助剂(如填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、交联剂及其他添加剂)制得的。按照塑料的受热行为和是否具有反复成型加工性,可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者受热时熔融,可进行各种成型加工,冷却时硬化,再受热,又可熔融、加工,即具有多次重复加工性。后者受热熔化成型的同时发生固化反应,形成立体网状结构,再受热不熔融,在溶剂中也不溶解,当温度超过分解温度时将被分解破坏,即不具备重复加工性。按照塑料的使用范围和用途来分,可分为通用塑料和工程塑料。通用塑料的产量大、用途广、价格低、但是性能一般主要用于非结构材料,如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。工程塑料具有较高的力学性能,能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件,并且能在此条件下长时间使用,且可作为结构材料。对于工程塑料而言,人们一般把长期使用温度在100-150℃范围内的塑料称为通用工程塑料,如聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚酯等;把能够在150℃以上使用的塑料称为特种工程塑料,如聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯酯、聚砜、聚醚醚铜、氟塑料等。
橡胶是一类线型柔性高分子聚合物,其分子链柔性好,在外力作用下可产生较大的形变,除去外力后能迅速恢复原状。它的特点是在很宽的温度范围内具有优异的弹性,所以又称为弹性体。橡胶的来源分为天然橡胶和合成橡胶。合成橡胶按其性能和用途又可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。用于代替天然橡胶制造轮胎及其他常用橡胶制品的合成橡胶称为通用合成橡胶,如丁苯橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶等;用于各种耐寒、耐热、耐油、耐臭氧等特种环境的橡胶制品称为特种合成橡胶,如丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶等。橡胶的结构应具有如下特征:(1)大分子链具有足够的柔性;(2)玻璃化温度应该比室温低得多;(3)在使用条件下不结晶或结晶较少,比较理想的情况是在拉伸时可结晶,除去外力之后结晶消失。
纤维是指长度比直径大很多倍并且有一定柔韧性的纤细物质。人类早期使用的纤维主要是天然高分子,如蚕丝、棉花、麻等。合成纤维是由合成的聚合物制得,它种类繁多,已经投入工艺生产的有40余种。合成纤维可分为通用合成纤维、高性能合成纤维和功能合成纤维。涤纶、锦纶、腈纶和丙纶是四大通用合成纤维。高性能合成纤维是指强度大于18 cN/dtex (1cN/dtex=91MPa)、模量大于440cN/dtex的纤维,可由刚性链聚合物(芳香聚酰胺、聚芳酯和芳杂环聚合物)和柔性聚合物(聚烯烃)纺丝制备;功能合成纤维是具有除力学和耐热性能外的特殊性能,如光、电、化学(耐腐蚀、阻燃)、高弹性和生物可降解等性能。现使用较广泛的高性能合成纤维有超高分子量聚乙烯纤维、芳香聚酰胺纤维(芳纶)、聚酰亚胺(PI)纤维;
高分子材料可称为聚合物材料,按照其来源可划分为合成高分子材料和天然高分子材料两大类。天然高分子均由生物体内生成,与人类有着密切的联系,如天然橡胶、纤维素、甲壳素、蚕丝、淀粉等。合成高分子是指用结构和相对分子质量已知的单体为原料,经过一定的聚合反应得到的聚合物。合成高分子采用的化学合成方式即聚合反应包括逐步聚合、自由基聚合、离子型聚合(阴离子聚合、阳离子聚合)、配位聚合、开环聚合以及共聚合。同时,对于一个聚合反应又可根据其聚合机理、所需求产品不同的性能采用不同的聚合方法。以聚合体系的相溶性为标准,可分为均相聚合和非均相聚合,均相聚合包括本体聚合、溶液聚合、熔融缩聚、溶液聚合,非均相聚合包括悬浮聚合、乳液聚合、界面缩聚和固相缩聚。需要指出的是对于同一种合成高分子材料来说,尽管采用的单体和聚合反应机理相同,但采用不同的聚合方法所得的产物的分子结构、相对分子质量、相对分子质量的分别往往会有很大的差别,进而影响到产物最终的性能,在工业生产中,为满足不同的制品性能,一种单体常需要采用不同的聚合方法,如对于常用的聚苯乙烯产品,用于挤塑或注塑成型的通用型聚苯乙烯多采用本体聚合,可发型聚苯乙烯主要采用悬浮聚合,而高抗冲聚苯乙烯则是溶液聚合-本体聚合的联合使用。
合成高分子材料根据材料性能可分为结构材料和功能材料两大类,对于结构材料,主要使用的是它的力学性能,需要了解材料的强度、刚度、变形等特性,其中结构材料主要包括塑料、橡胶和纤维三大合成材料,主要的塑料品种有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。主要的橡胶品种有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶等。主要的化纤品种有尼龙、腈纶、丙纶、涤纶等。对于功能材料,主要使用它的声、光、电、热等性能。功能材料用的高分子化合物一般称为功能高分子,根据功能可分为反应型高分子,如高分子催化剂;光敏型高分子,如光刻胶、感光材料、光致变色材料;电活性高分子,如导电高分子;膜型高分子,如分离膜、缓释膜;吸附型高分子,如离子交换树脂等;此外高分子材料在黏合剂、涂料、聚合物基复合材料、聚合物合金、生物高分子材料领域也有广泛用途。目前合成高分子材料已经广泛渗透到人类生活的各个方面,成为工业、农业、国防和科技等领域的重要组成部分。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的,如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的,已经形...
高分子材料:macromolecular material,以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料,高分子是...
一般而已,在材料行业里面算是很好的,但是材料行业整体低下,所以只能说一般,上海广东那边有不少比较大的高分子类的公司,北京相对少很多。而且现在高分子不管做合成还是成型,都涉及到有毒的中间体,这是个问题,...
土木工程-合成高分子材料
第 7章 合成高分子材料 本章学习指导 本章共 2 个知识点。本章的学习目标是: ⑴ 熟悉合成高分子材料的性能特点及主要的高分子材料品种; ⑵ 熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用,包括塑料型材、管材及胶粘剂。 本章的难点是从合成高分子材料的组成来理解它的性能,正确地根据工程实际选用合适的合 成高分子材料。建议在学习中通过对比来理解不同种类的高分子材料的性能及应用。 历史回顾 铝塑复合板 20 世纪 60年代,为满足对材料轻、薄、表面质量好,以及提高成型性能减少加工成本的要 求,德国技术人员利用工字钢原理发明了铝塑复合板。铝塑复合板是以塑料为芯层,外贴铝板 的三层复合板材,并在表面施加装饰材料或保护性涂层。铝塑复合板以质量轻、装饰性强、施 工方便的特点,在国内外得到广泛应用。 基础知识 7.1 合成高分子材料的分子特征和性能特点 7.1.1 合成高分子材料的分子特征 7.1
合成高分子材料黄变的研究进展
在加工、储存和使用的过程中,高分子材料长期受到光、热等外界因素的作用时,其内部会发生各种物理和化学变化,导致其结构的变化,使其性能劣化,限制其在某些领域的应用,甚至使其完全丧失应用价值。在此过程中,高分子材料常伴随有黄变的发生。黄变是高分子材料结构发生变化的结果,不仅影响其的外观,还是其性能发生劣化的信号。本文综述了合成高分子材料的黄变研究现状,探讨了其黄变的机理,讨论了减轻聚合物黄变的可能措施。
高分子材料按来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。
天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质,可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料,此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所没有的或较为优越的性能--较小的密度、较高的力学、耐磨性、耐腐蚀性、电绝缘性等。
高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。
②纤维分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。
③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。
④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。
⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。
⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。高分子复合材料也称为高分子改性,改性分为分子改性和共混改性。
⑦功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。
高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。但是各类高聚物之间并无严格的界限,同一高聚物,采用不同的合成方法和成型工艺,可以制成塑料,也可制成纤维,比如尼龙就是如此。而聚氨酯一类的高聚物,在室温下既有玻璃态性质,又有很好的弹性,所以很难说它是橡胶还是塑料。
按照材料应用功能分类,高分子材料分为通用高分子材料、特种高分子材料和功能高分子材料三大类。通用高分子材料指能够大规模工业化生产,已普遍应用于建筑、交通运输、农业、电气电子工业等国民经济主要领域和人们日常生活的高分子材料。这其中又分为塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等不同类型。特种高分子材料主要是一类具有优良机械强度和耐热性能的高分子材料,如聚碳酸酯、聚酰亚胺等材料,已广泛应用于工程材料上。功能高分子材料是指具有特定的功能作用,可做功能材料使用的高分子化合物,包括功能性分离膜、导电材料、医用高分子材料、液晶高分子材料等。
①碳链高分子:分子主链由C原子组成,如: PP、PE、PVC
②杂链高聚物:分子主链由C、O、N、P等原子构成。如:聚酰胺、聚酯、硅油
③元素有机高聚物:分子主链不含C原子,仅由一些杂原子组成的高分子。如:硅橡胶
按高分子主链几何形状分类:线型高聚物,支链型高聚物,体型高聚物。
按高分子微观排列情况分类:结晶高聚物,半晶高聚物,非晶高聚物。
(1)植物材料。如木材、竹材、植物纤维及其制品等。
(2)合成高分子材料。如塑料、涂料、胶粘剂等。
(3)沥青材料。如石油沥青及煤沥青、沥青制品。
合成高分子密封材料:以合成高分子材料为主体,加入适量的化学助剂、填充料和着色剂,经过特定的生产工艺加工而成膏状密封材料。