有机高分子材料汇总课件.ppt

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1、第十章第十章 有机高分子材料有机高分子材料及其成形及其成形河海大学机电工程学院确立目标的方法确立目标的方法.10.1 有机高分子材料概述有机高分子材料概述 本课的主要内容本课的主要内容n有机高分子材料概述有机高分子材料概述分类、性能分类、性能n塑料概述塑料概述分类、特性分类、特性2023/1/122第三章 有机高分子材料及其成形问题：问题：n1.什么是高分子材料？什么是高分子材料？n2.高分子材料有什么特点？高分子材料有什么特点？n3.高分子材料分哪几类？高分子材料分哪几类？2023/1/123第三章 有机高分子材料及其成形这些产品是什么材料制做的？这些产品是什么材料制做的？2023/1/12

2、第三章 有机高分子材料及其成形410.1.1有机高分子材料的类别有机高分子材料的类别有机高分子-聚合物材料：l定义：定义：以有机高分子化合物（以有机高分子化合物（树脂树脂）为基体，）为基体，再配有其他添加剂（增塑剂、填充剂、润滑剂、再配有其他添加剂（增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等）所构成的材料。着色剂等）所构成的材料。l分类：分类：天然高分子材料天然高分子材料合成高分子材料合成高分子材料高分子复合材料高分子复合材料2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形510.1.1有机高分子材料的类别有机高分子材料的类别n按聚合物的性能和用途分类：(1)塑料：塑料：在一定条件下具有流动性、可塑性，

3、在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成形，当恢复平常条件是仍可保持加工并能加工成形，当恢复平常条件是仍可保持加工时形状的高分子材料。时形状的高分子材料。热塑性塑料热塑性塑料：可溶、可熔可溶、可熔一定条件下可反复加工成形一定条件下可反复加工成形热固性塑料：热固性塑料：不溶、不熔不溶、不熔一定温度和压力下加工时，组织结构会发生变化，一定温度和压力下加工时，组织结构会发生变化，不能再次加热、加压反复加工不能再次加热、加压反复加工2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形610.1.1有机高分子材料的类别有机高分子材料的类别n按聚合物的性能和用途分类：(2)纤维：纤维：长度远大于直径（长度远

4、大于直径（1000倍），且具有倍），且具有一定强度的线条或者丝状高分子材料。一定强度的线条或者丝状高分子材料。天然纤维天然纤维：可溶、可熔可溶、可熔化学纤维：化学纤维：改性纤维素纤维改性纤维素纤维合成纤维合成纤维（尼龙、涤纶、腈纶、丙纶等）（尼龙、涤纶、腈纶、丙纶等）2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形710.1.1有机高分子材料的类别有机高分子材料的类别n按聚合物的性能和用途分类：(3)橡胶：橡胶：室温下具有高弹性的高分子材料。室温下具有高弹性的高分子材料。如：聚丁二烯、聚异戊二烯如：聚丁二烯、聚异戊二烯三类聚合物之间没有严格的界限。三类聚合物之间没有严格的界限。如：聚氯乙烯如：

5、聚氯乙烯 塑料；塑料；-氯纶；氯纶；+增塑剂增塑剂=橡胶橡胶2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形810.1.1有机高分子材料的类别有机高分子材料的类别n按聚合物的热行为分类：(1)热塑性高分子材料：热塑性高分子材料：成形后，分子呈线成形后，分子呈线性结构，在一定条件下可反复加热软化、冷却固性结构，在一定条件下可反复加热软化、冷却固化。化。如：如：聚乙烯聚乙烯、聚丙烯聚丙烯等等(2)热固性高分子材料：热固性高分子材料：成形后，分子呈网成形后，分子呈网状的体型结构，不熔不溶，受热后只能分解不能状的体型结构，不熔不溶，受热后只能分解不能软化。软化。如：如：酚醛树脂酚醛树脂、环氧树脂环氧树

6、脂等等2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形910.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能n取决于高分子化合物的组成、分子量、分取决于高分子化合物的组成、分子量、分子结构和物理状态等，同时还受成形和工子结构和物理状态等，同时还受成形和工艺条件的影响。艺条件的影响。n1.密度一般在一般在11.5g/cm3，仅为钢铁的，仅为钢铁的1/81/4。如聚丙烯的密度仅为如聚丙烯的密度仅为0.9 g/cm3，比水的密度小，比水的密度小塑料的特点：塑料的特点：轻质轻质2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形1010.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能n2.耐腐蚀性大多数塑

7、料对酸、碱等化学品具有良好的抗腐蚀大多数塑料对酸、碱等化学品具有良好的抗腐蚀性能。性能。如聚四氟乙烯能承受各种酸碱的侵蚀，甚至可以如聚四氟乙烯能承受各种酸碱的侵蚀，甚至可以在在“王水王水”中煮沸。中煮沸。n3.韧性各类高聚物的冲击韧度相差较大，大多数较小。各类高聚物的冲击韧度相差较大，大多数较小。降碳酸脂的降碳酸脂的ak为为67J/cm2，而木粉填料的酚醛，而木粉填料的酚醛塑料仅为塑料仅为0.40.6 J/cm22023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形1110.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能n4.强度强度低，一般强度低，一般b100MPa。钢，一般钢，一般300400M

8、Pa。n5.比强度（抗拉强度（抗拉强度/密度）密度）一般比金属高。一般比金属高。如：聚苯乙烯的比强度是如：聚苯乙烯的比强度是394cm，铝的比强度为，铝的比强度为232cm；低碳钢低碳钢45cm；玻璃钢玻璃钢225cm；松木；松木（顺纹顺纹抗拉）抗拉）200cm2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形1210.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形13n应力-应变行为刚而脆刚而脆 -如：酚醛树脂、聚如：酚醛树脂、聚苯乙烯；苯乙烯；刚而强刚而强 -如：聚酯塑料、硬如：聚酯塑料、硬聚氯乙烯、增强环氧塑料聚氯乙烯、增强环氧塑料软而韧软而

9、韧 -如：加入增塑剂的如：加入增塑剂的聚氯乙烯聚氯乙烯刚而韧刚而韧 -如：聚碳酸脂、聚如：聚碳酸脂、聚甲醛甲醛10.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能n6.高弹性轻度交联的高聚物具有典型的高弹性。轻度交联的高聚物具有典型的高弹性。变形大、弹性模量变形大、弹性模量E小。小。n7.粘弹性受力的同时发生高弹性变形和粘性流动，。受力的同时发生高弹性变形和粘性流动，。如：蠕变和应力松弛、滞后和内耗如：蠕变和应力松弛、滞后和内耗n8.断裂内部结构不均匀，含有许多微裂纹，易应力集中内部结构不均匀，含有许多微裂纹，易应力集中2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形1410.1.2有机高分子

10、材料的性能有机高分子材料的性能n9.电绝缘性能原子间以共价键相连，没有自由电子或者离子原子间以共价键相连，没有自由电子或者离子不论低频低压还是高频高压，塑料的不论低频低压还是高频高压，塑料的绝缘能力强绝缘能力强n10.耐磨性硬度低，但硬度低，但耐磨性好耐磨性好。塑料的摩擦系数小，有自润滑性能塑料的摩擦系数小，有自润滑性能如：聚四氟乙烯、尼龙等具有自润滑的能力，常如：聚四氟乙烯、尼龙等具有自润滑的能力，常制作轴承、凸轮等制作轴承、凸轮等2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形1510.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能n11.耐热性马丁温度：将标准尺寸的试样一端固定，另一端马

11、丁温度：将标准尺寸的试样一端固定，另一端在一定载荷作用下慢慢升温，当试样末端弯曲到在一定载荷作用下慢慢升温，当试样末端弯曲到规定的变形量时的温度。规定的变形量时的温度。热塑性塑料的马丁温度热塑性塑料的马丁温度100；热固性塑料的；热固性塑料的马丁温度较高些。马丁温度较高些。n12.导热性塑料的导热系数塑料的导热系数0.230.70W/(mK)，而钢的，而钢的导热系数为导热系数为52 W/(mK)2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形1610.1.2有机高分子材料的性能有机高分子材料的性能n13.膨胀系数塑料的线膨胀系数较大，一般为金属的塑料的线膨胀系数较大，一般为金属的310倍倍p性

12、能综述性能综述塑料具有很多优点，但也有各种缺点。如强度、硬塑料具有很多优点，但也有各种缺点。如强度、硬度不如钢铁等金属；导热性差，使用温度受限，高度不如钢铁等金属；导热性差，使用温度受限，高温下性能显著下降，甚至易熔化、易燃烧；在紫外温下性能显著下降，甚至易熔化、易燃烧；在紫外线等作用下会发生变色、老化，甚至开裂；还有些线等作用下会发生变色、老化，甚至开裂；还有些塑料不耐某些溶剂等等。塑料不耐某些溶剂等等。2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形17小结小结n什么是有机高分子材料？什么是有机高分子材料？n按性能与用途，有机高分子材料分哪三类？按性能与用途，有机高分子材料分哪三类？n按热

13、行为，有机高分子材料分哪两类？按热行为，有机高分子材料分哪两类？n与金属相比，有机高分子材料有什么优点？与金属相比，有机高分子材料有什么优点？n与金属相比，有机高分子材料有什么缺点？与金属相比，有机高分子材料有什么缺点？2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形18第十章第十章 有机高分子材料有机高分子材料及其成形及其成形河海大学机电工程学院千里之行始于足下千里之行始于足下.10.1 塑料概述塑料概述2023/1/12塑料塑料 树脂树脂添加剂添加剂1.1.树脂树脂作用：作用：作用：作用：塑料的主要成分塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能决定塑料的类型和基本性能胶粘其它成分材料胶粘其它成

14、分材料 赋予塑料可塑性和流动性赋予塑料可塑性和流动性20第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外指受热时通常有转化或熔融范围，转化时受外力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或力作用具有流动性，常温下呈固态或半固态或液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是液态的有机聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分。最重要的成分。树脂的概念2023/1/1221第三章 有机高分子材料及其成形2023/1/12 是指由自然界中动植物分泌物所是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶

15、等。是指由简单有机物经化学合成或是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。天然树脂天然树脂天然树脂天然树脂合成树脂合成树脂合成树脂合成树脂22第三章 有机高分子材料及其成形(1)(1)树脂的分类树脂的分类2023/1/12链节链节：高分子化合物中重复出：高分子化合物中重复出现现的的结结构构单单元，如聚乙元，如聚乙烯烯的的结结构构单单元元是是CH2CH2。nCH2CH2CH2CH2n 乙烯乙烯聚乙烯聚乙烯23第三章 有机高分子材料及其成形(2)(2)树脂的结构及其特点树脂的结构及其特点2023/1/1224第三章 有机高分子材料及

16、其成形(3)(3)树脂的合成方法树脂的合成方法1.加聚反应加聚反应：加聚反应特点：加聚反应特点：加聚反应特点：加聚反应特点：反应前后分子数相同反应前后分子数相同由单体变成聚合物是化学键作用由单体变成聚合物是化学键作用反应中分子没有附属产物产生反应中分子没有附属产物产生加聚反应可得的是加聚反应可得的是线形线形高聚物高聚物2023/1/1225第三章 有机高分子材料及其成形(3)(3)树脂的合成方法树脂的合成方法2.缩聚反应缩聚反应：缩聚反应特点：缩聚反应特点：缩聚反应特点：缩聚反应特点：反应前后分子个数不同反应前后分子个数不同由单体变为聚合物是由于官能团的作用由单体变为聚合物是由于官能团的作用反

17、应中分子有附属产物产生反应中分子有附属产物产生缩聚反应既可能得缩聚反应既可能得线型线型高聚物也可能得高聚物也可能得网型网型或或体型体型高聚物高聚物=C2H5OC2H5 +H2O 2023/1/122.2.添加剂添加剂 填充剂填充剂填充剂填充剂（填料）（填料）（填料）（填料）重要的但非必不可少的成分重要的但非必不可少的成分作用：作用：作用：作用：减少树脂用量，降低塑料成本；减少树脂用量，降低塑料成本；改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。26第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分除后面将提到的添加剂外，还有除后面将提到的添加剂外，还有阻燃

18、剂阻燃剂、抗静电剂抗静电剂、发泡剂发泡剂、防腐剂防腐剂和和加工助剂加工助剂等等。等等。2023/1/12 填充剂填充剂填充剂填充剂（填料）（填料）（填料）（填料）27第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分分类：分类：分类：分类：按化学性能可分为按化学性能可分为有机填料有机填料无机填料无机填料按形状可分为：按形状可分为：粉状粉状纤维状纤维状 层状（片状）层状（片状）2.2.添加剂添加剂2023/1/1228第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分 增塑剂增塑剂增塑剂增塑剂 能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀能够增加塑料的可加工性、延展性和膨胀性的物质；它是

19、能与树脂相溶的、不易挥发性的物质；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。的高沸点有机化合物。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物。主要有主要有甲酸脂类甲酸脂类、磷酸酯类磷酸酯类和和氯化石蜡氯化石蜡等。等。2.2.添加剂添加剂2023/1/1229第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分 增塑剂增塑剂增塑剂增塑剂作用：作用：作用：作用：提高塑性、流动性和柔软性；提高塑性、流动性和柔软性；降低刚性和脆性；降低刚性和脆性；改善塑料的工艺性能和使用性能。改善塑料的工艺性能和使用性能。2.2.添加剂添加剂2023/1/1230第三章 有机

20、高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分 稳定剂稳定剂稳定剂稳定剂 凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。可分为以下三种：可分为以下三种：它的主要作用就是抑制或防止树脂它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。在加工或使用过程中受热而降解。它的主要作用是阻止树脂在光的作它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。延缓或抑制塑料氧化速度。延缓或抑制塑料氧化速度。热稳定剂热稳定剂热稳定剂热稳定剂：光稳定剂光稳定剂光稳定剂光稳定剂：抗氧化剂抗氧化剂抗氧化剂抗氧化剂：2.2.添加剂添

21、加剂2023/1/1231第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分 润滑剂润滑剂润滑剂润滑剂 为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。表面的光泽度而加入的添加剂。2.2.添加剂添加剂2023/1/1232第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分 着色剂着色剂着色剂着色剂 起起装饰美观装饰美观的作用，某些着色剂还能提的作用，某些着色剂还能提高塑料的高塑料的光稳定性光稳定性、热稳定性热稳定性和和耐候性耐候性。分类分类颜料颜料

22、染料染料有机颜料有机颜料无机颜料无机颜料2.2.添加剂添加剂2023/1/1233第三章 有机高分子材料及其成形一、一、塑料的成分塑料的成分 着色剂着色剂着色剂着色剂2.2.添加剂添加剂特点：特点：无机颜料无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。染料染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。好。性能与无机颜料相反。有机颜料有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间：的特性介于无机颜料和染料之间：2023/1/1234第三

23、章 有机高分子材料及其成形二、二、塑料的分类塑料的分类 在受热或其它条件下能固化在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料成不熔不溶性物质的塑料，其分子结构最终为，其分子结构最终为体型体型结构。（结构。（变化过程不可逆变化过程不可逆变化过程不可逆变化过程不可逆）1按塑料的物理化学性能分：指在特定温度范围内能反指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是复加热软化和冷却硬化的塑料，其分子结构是线型线型或或支链型支链型结构。结构。(变化过程可逆变化过程可逆变化过程可逆变化过程可逆)热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料热固性塑料热固性塑料热塑性和热固性塑

24、料的比较热塑性和热固性塑料的比较分类高分子结构加热高温回收热热塑性塑料塑性塑料线线型和支型和支链链型型 可可软软化流化流动动或熔化或熔化分解分解可回收可回收热热固性塑料固性塑料体型（网状）体型（网状）不不软软化化焦化分解焦化分解不可回收不可回收2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形352023/1/1236第三章 有机高分子材料及其成形二、二、塑料的分类塑料的分类 一般指具有特种功能（如耐热、自润一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等）应用于特殊要求的塑料。滑等）应用于特殊要求的塑料。一般指能承受一定的外力作用，并有一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温

25、下仍能保良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。一般指产量大、用途广、成型性好、一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。价廉的塑料。2按塑料的用途分：特种塑料特种塑料特种塑料特种塑料工程塑料工程塑料工程塑料工程塑料通用塑料通用塑料通用塑料通用塑料2023/1/121.易成形、成本低易成形、成本低2.质轻、比强度高。质轻、比强度高。3.耐蚀性稳定，优良的化学稳定性能。耐蚀性稳定，优良的化学稳定性能。4.减摩、耐磨性能好。减摩、耐磨性能好。5.透光及防护性能。透光及防护性能。6.减震消音、透光保温性能优良。减震消音、透光保温性能优良。37第三章 有机高分子材料及其成形三、三、塑料的特性塑料的特性7.优异的电绝缘性能。优异的电绝缘性能。三、塑料的缺陷三、塑料的缺陷n耐热性差耐热性差n易变形易变形n有有“老化老化”现象现象2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形38小结小结n塑料的成分塑料的成分n塑料的分类塑料的分类n塑料的特性塑料的特性2023/1/12第三章 有机高分子材料及其成形39