高分子材料的类型与特征.ppt

高分子材料的类型与特征 按照高分子材料的物理形态和用途划分按照高分子材料的物理形态和用途划分： 塑料 橡胶 纤维 胶粘剂 涂料 聚合物基复合材料 聚合物合金 功能高分子材料 三大合成三大合成 材料材料 1 塑 料 塑料是以树脂为主要成分，加入各种添加剂，在一定温度 和压力下塑造成一定形状，并在玻璃态下使用的高分子材 料。 2 塑料的组成 树脂是未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物，是塑料的主要成 分，对塑料性能起决定性作用。 添加剂是为改善塑料某些性能而加入的物质。 (1)填料主要起增强作用； (2)增塑剂用于提高树脂的可塑性和柔软性； (3)固化剂用于使热固性树脂由线型结构转变为体型结构； (4)稳定剂用于防止塑料老化，延长其使用寿命； (5)润滑剂用于防止塑料加工时粘模具上, 使制品光亮 (6)着色剂用于塑料制品着色。 (7)其他的还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。 添加剂 塑料树脂添加剂塑料树脂添加剂 3 塑料分类 1按塑料用途分： 通用塑料(Universal Plastics)：一般指产量大、用途广、成型 性好、价廉，但性能一般，主要用于非结构材料。 工程塑料(Engineering Plastics)：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，长期使用温度在100 以上，可以作为工程结构件的塑料。 特种塑料：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。如氟塑料、有机硅等。 4 通用塑料(Universal Plastics) 聚乙烯（PE）环氧树脂（EP） 聚丙烯（PP）酚醛树脂（PF） 聚苯乙烯（PS）聚氨酯（PU） 聚氯乙烯（PVC）不饱和聚脂（UP） 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 电讯器材和电木制电讯器材和电木制 品（如插座、开关品（如插座、开关 等），耐热绝缘部等），耐热绝缘部 件及各种结构件。件及各种结构件。 最好的透明材料，最好的透明材料， 透光率达到透光率达到92%92%以以 上，比普通玻璃好上，比普通玻璃好 。 环氧树脂电器配件 5 工程塑料(Engineering Plastics) 聚砜（PSU）聚酰胺（PA） 聚醚砜（PES）聚碳酸酯（PC） 聚醚醚酮（PEEK）聚甲醛（POM） 聚苯硫醚（PPS）聚对苯二甲酸丁二醇酯（ PBT） 聚四氟乙烯 （PTFE） 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ ABS） 又称尼龙。强度较又称尼龙。强度较 高，耐磨、自润滑高，耐磨、自润滑 性好，广泛用作机性好，广泛用作机 械、化工及电气零械、化工及电气零 件。件。 热稳定性高是其热稳定性高是其 最最 突出的特点。使突出的特点。使 用温度用温度150174150174 。 用于机械设备等用于机械设备等 工工业。 PC挡风板 优良的机械性能优良的机械性能 ，透明无毒，应，透明无毒，应 用广泛。用广泛。 6 塑料分类 2按树脂受热性能分 热塑性塑料： 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化,具有多次重复 加工性的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯塑料等。 热固性塑料： 因受热发生固化反应，形成不熔不溶性物料，不具有多次重复加 工性的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。 7 塑料的特点 塑料的优点： 塑料比较轻，这是相对于金属和有机玻璃而言的，轻的原因不是因为 它是高分子化合物，而是因为它们是有机化合物，即由碳、氢、氧、 氮等较轻的元素组成的。 塑料易于加工。塑料具有可塑性，即在加热或加压后变形，在降温或 压力消失后维持原形不变。可以通过挤出，注射等方式加工成各自形 状的产品。 塑料绝缘性好，耐腐蚀。可作为电器、电线的绝缘包覆物。 塑料不易腐烂。大量的塑料废弃无法被自然界吸收、分解，从而造成 一定程度的环境污染。 8 塑料的缺点： 刚性差(为钢铁材料的1/100-1/10)，强度低；耐热性 差、热膨胀系数大（是钢铁的10倍）、导热系数小(只 有金属的1/200-1/600)；蠕变温度低、易老化。 塑料的特点 9 橡 胶 橡胶(Rubber)是一种在使用温度范围内处于高弹态的 高分子化合物。其分子链柔性好，在外力作用下可产 生较大变形，除去外力后能迅速恢复原状。 10 橡胶的组组成 1. 生胶 2. 配合剂 主要有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂 、着色剂等。 硫化剂硫化剂 天然橡胶（生胶）天然橡胶（生胶） 线型线型 橡胶橡胶 网状体型网状体型 11 橡胶分类 天然橡胶天然橡胶NRNR 橡胶橡胶 合成橡胶合成橡胶 通用合成橡胶通用合成橡胶 特种合成橡胶特种合成橡胶 丁苯橡胶丁苯橡胶SBRSBR 顺丁橡胶顺丁橡胶BRBR 异戊橡胶异戊橡胶IRIR 氯丁橡胶氯丁橡胶CRCR 乙丙橡胶乙丙橡胶EPDMEPDM 丁腈橡胶丁腈橡胶NBRNBR 硅橡胶硅橡胶 12 常用橡胶 天然橡胶(NR)： 为异戊二烯聚合物。具有优良的回弹性，拉伸强度、伸长率、耐磨 性、抗撕裂和耐压缩永久变形件能都优于大多数合成橡胶。 适用范围：制作轮胎、减震零件、缓冲绳和密封零件。不耐油，耐 天候、臭氧、氧的性能较差。 使用温度范围：-60120 丁苯橡胶(SBR): 为丁二烯与苯乙烯的共聚物。含10苯乙烯的丁苯-10具有优良的 耐寒性，含30苯乙烯的丁苯-30耐磨性优良。 适用范围：制作轮胎和密封零件。制品不耐油，老化性能较差。 使用温度范围：-60120 丁苯橡胶丁苯橡胶 天然橡胶天然橡胶 13 顺丁橡胶BR 为顺丁二烯聚合物。耐寒、耐磨及回弹性能较好。 适用范围： 制作轮胎、密封零件、减震零件、胶带和胶管等制品。制品不 耐油，不耐老化。 使用温度范围：-70100。 常用橡胶 14 氯丁橡胶(CR) 为氯丁二烯聚合物。耐天候，耐臭氧老化，有自熄性，耐 油性能仅次于丁腈橡胶，拉伸强度、伸长率、回弹性优良，与金 属和织物粘结性能好。 适用范围：制作密封圈及其他密封型材、胶管、涂层、电线 绝缘层、胶布及配制胶粘剂。制品不耐合成双脂润滑油及磷酸脂 液压油。 使用温度范围：-35130。 氯丁橡胶氯丁橡胶 常用橡胶 15 硅橡胶 为聚硅氧烷。具有极佳的耐热、耐寒、耐老化性能，绝缘 电阻、介电特性优异，导热性好，但强度和抗撕裂性较差，不耐 油，价格较贵。 适用范围：密封圈、密封型材、氧气波纹管、膜片、绝缘材 料。 使用温度范围：-70280。 硅橡胶硅橡胶 常用橡胶 16 橡胶特点 高弹性 橡胶的弹性模量小，一般在19.8MPa。伸长变形大， 伸长率可高达1000%，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温 度（-50150）范围内保持有弹性。 粘弹性 橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡 胶受外力作用。产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有 明显的应力松驰和蠕变现象。 缓冲减震作用 橡胶对声音及振动和传播有缓和作用，可利用 这一特点来防除噪音和振动。 电绝缘性 橡胶和塑料一样是电绝缘材料，天然橡胶和丁基橡 胶和体积电阻率可达到1015cm以上。 17 温度依赖性 高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻 璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃 烧。 具有老化现象 如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也 会因环境条件的变化而发生老化，使性能变坏，使寿命缩短。 必须硫化 橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化（或称交联）的 物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的 橡胶制品，但是，热塑性橡胶可不必硫化。 橡胶密度低，属于轻质材料，硬度低，柔软性好；透气性较差，可做 气密性材料；还是较好的防水性材料等等。 橡胶特点 18 纤 维 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。 19 纤维的分类 纤维纤维 天然纤维天然纤维 化学纤维化学纤维 棉花棉花 羊毛羊毛 蚕丝蚕丝 麻麻 合成纤维合成纤维 人造纤维人造纤维 涤纶涤纶 的确良的确良 锦纶锦纶 尼龙尼龙 腈纶腈纶 人造羊毛人造羊毛 丙纶丙纶 轻、耐磨轻、耐磨 维纶维纶 成本低成本低 六大纶六大纶 氯纶氯纶 保暖、弹性好保暖、弹性好 醋酸纤维醋酸纤维 粘胶纤维粘胶纤维 20 主要合成纤维品种 学名 商品名 聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维 (PET) 涤纶 、 Terylene、Dacron 聚己内酰胺纤维 (PA6) 锦纶 6、尼龙6、Kapron、 聚己二酰己二胺纤维 (PA66) 锦纶 66、尼龙66、Nylon 聚对苯二甲酰对 苯二胺纤维 芳纶、Kelvar 丙烯腈 -丙烯酸酯共聚物 腈纶 、Cashmilan、 聚丙烯纤维 (PP) 丙纶、Pylen、Meraklon 超高分子量聚乙烯纤维 (UHMW-PE) Spectra 900、Dyneema 聚乙烯醇缩甲醛 维纶 、维尼纶、KuralonMewlon 聚氯乙烯纤维 (PVC) 氯纶 、Leavil、Rhovyl 聚氨酯弹 性纤维 (PU) 氨纶、Lycra、Dorlustan、 聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维 (PTT) PTT纤维 , Corterra 21 胶 粘 剂 胶粘剂(Adhesive)是靠界面间作用使各种材料牢固地 粘接在一起的物质。 胶粘剂的组成 除了基料外(一种或几种高聚物)，还有固化剂、填料 、增塑剂、增韧剂、稀释剂、促进剂及着色剂等。 22 胶粘剂的分类 胶粘剂胶粘剂 天然胶粘剂天然胶粘剂合成胶粘剂合成胶粘剂 淀粉系、蛋白质系、天然树脂系、淀粉系、蛋白质系、天然树脂系、 天然橡胶系天然橡胶系 树脂型树脂型 橡胶型橡胶型 热塑性热塑性 热固性热固性 聚醋酸乙烯聚醋酸乙烯 聚乙烯醇聚乙烯醇 聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯 饱和聚酯饱和聚酯 聚氨酯聚氨酯 脲醛树脂、酚醛树脲醛树脂、酚醛树 脂、环氧树脂、不脂、环氧树脂、不 饱和聚酯等饱和聚酯等 氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡 胶、丁基橡胶、有机硅橡胶、胶、丁基橡胶、有机硅橡胶、 热塑性橡胶热塑性橡胶 产量最大的热塑性胶粘剂 ，主要品种有 PVAc 溶液 粘合剂、PVAc乳液粘合剂 等。 线型聚合物为 粘料，可溶。 用于非结构件 的胶粘，粘接 力不高。 价格低、无毒、主 要用于纸品的粘接 和办公用品中的浆 液。 加热下，聚 合物发生交 联，形成不 溶不熔胶层 。粘接力强 。 23 特殊胶粘剂 有两类胶粘剂产量不很大，但其某些性能非常突出，且增长速度很快 ，是目前胶粘剂工业发展的关键。 结构胶粘剂（Structural adhensive)，主要用于航空和宇航 及其他工业中受力构件的粘接，目前结构胶主要品种是改 性的热固性胶粘剂。如用尼龙、羧酸丁腈、聚砜改性的环 氧胶或聚乙烯醇缩醛、丁腈改性的酚醛胶，都具有很高的 强度和韧性及优良的耐湿、热老化（除环氧尼龙外）氧 等性能。 24 特殊胶粘剂 特种胶粘剂，除一般性能外还有某些特殊功能如耐超 高温低温、导电、医用品种配方多达数万种， 附加价值高。与此相似，一些特殊工艺胶粘剂如热熔 胶(Hot melt adhesive)、厌氧胶(Anaerobic adhesive)、压敏胶(Pressure adhesive)等发展迅速 ，年增长率在15%以上。 25 涂 料 涂料是指涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作 用膜层的材料。 涂料的组成 （1）粘结剂：与物体表面和颜料具有良好的结合力，可分为转化型和非 转化型两种类型。 （2）颜料：起装饰作用，并对物体表面起抗腐蚀的保护作用 （3）溶剂：溶解成膜物质的易挥发性液体 （4）其他添加剂：增塑剂、催干剂、增稠剂、稀释剂、杀菌剂，颜料分 散剂，阻聚剂，防结皮剂等 26 涂料的分类 施工层次：腻子、底漆、面漆、罩光漆 稀释介质：溶剂型、水溶型、水乳型 漆膜光泽：无光漆、半光漆、有光漆 施工方法：喷漆、烘漆、电泳漆 成膜物质：油性涂料(油基树脂漆)、合成树脂 类漆 27 常用涂料 醇酸树脂涂料 具有附着力强、光泽好、硬度大、保光性和耐候 性好等特点，可制成清漆、磁漆、底漆和腻子。 氨基树脂涂料 主要有三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂等涂料。 聚氨酯涂料 具有耐磨性优异、附着力强、耐化学腐蚀，广泛用 作地板漆甲板漆、纱管漆等。 酚醛树脂涂料 有机硅涂料 28 功能高分子材料 功能高分子材料是具有特殊的功能，如光敏性、 导电性、磁性、化学活性、生物相容性，高分子液晶 等。它们除了具有一定的机械性能外，还具有其他的 物理性能和化学性能。 医用高分子材料 导电高分子材料 光敏性高分子材料 29 医用高分子材料是指用于修复或替代已损坏或患病的组织、医疗用及 用于生物环境中的高分子材料。主要包括人工脏器，可降解医用缝合 线，骨钉、骨板，药物缓释，药物活性等高分子材料。医用高分子材 料是目前发展非常迅速的一个领域，高分子药物、高分子人工组织器 官在定向给药、器官替代、整形外科和拓展治疗范围方面做出了相当 大的贡献。 医用高分子材料的性能 生物相容性好； 耐生物老化； 物理和力学性能好； 隐形眼镜隐形眼镜 （聚甲基丙烯酸羟乙酯）（聚甲基丙烯酸羟乙酯） 高分子人造血管高分子人造血管 医用高分子材料 30 医用高分子材料 医用高分