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材料科学和工程对聚合物材料的介绍黄 Chengya工艺学的南的中国大学2008.9目录介绍3聚合物的第 1 节分类5实例 1 设计材料选择作为聚合物成分9溶液9第 2 节加成和缩合聚合10起发剂的实例 2 计算必需的11溶液116,6-尼龙的实例 3 缩合聚合13溶液13第 3 节聚合度14实例 4 聚合度作为 6,6-尼龙15溶液15实例 5 数目和重量平均分子量16溶液16第 4 节典型的热成塑性体17第 5 节结构在热成塑性体的财产关系20体温对热塑塑料第 6 节的效应25聚合物的实例 6 设计绝缘材料31溶液31实例 7 抗碰撞的多元乙稀31溶液31热成塑性体的第 7 节机械性32实例 8 比较热成塑性体的机械性34溶液34一个聚合物中的初应力的实例 9 设计35溶液36第 8 节弹性体（橡胶）38第 9 节热硬化性的聚合物44第 10 节胶黏剂47第 11 节聚合物加工和再循环48实例 10 绝缘登船作为房52溶液53摘要53字汇55问题57聚合物的第 1 节分类57第 2 节加成和缩合聚合57设计问题62介绍聚合物，以塑料、橡胶和纤维质的形式，有作为被假装日常生活的本质但不同的角色的许多年：同样电的绝缘，因为轮带，和当做为食包装，除了提到三。没有会为他们代理的材料的其他类别。您曾经想知道以光盘为原物料制造的是什么吗？什么聚合物在口胶中被用？第一个合成纤维质是哪一个曾经制造？为什么是一些塑料 洗碗机保险箱 和一些不？以防弹的背心为原物料制造的是什么？什么聚合物被用作为东西不黏上的厨具？世纪前，聚合物业在它的未成年中。第一个人造的塑料，一个硝化纤维素的形式，在 1862 年在伦敦的棒国际展览会被展现。正表是计划的而且进入 36个类别之内。类别 4(动物和在制造中被用的蔬菜财产）的在切片 C 的这 14000个正表当中是由亚历山大公园从他命名 Parkesine 的一个材料所做的一组小线脚铸型。它当做自然的材料一个抽换在展览小叶中被描述如此的当做象牙制的和变成稀有、高价的玳瑁壳。公园在 1813 年出生而且被做学徒如一个黄铜铸工了。他在青年的橡胶业中和在 1843个有专利权中变成活性一个防水的结构体，一个专利他稍后对查尔斯麦金塔卖了。防水的结构体自然地是在那时从南美洲丛林的树被获得的一种自然橡胶的主要早期使用。早期生产品的不愉快 tackiness 由固特异和硫的加硫效应的这 1840 s 的汉考克用要求告知来除去。自动变速箱第一个硫在表面上只被拂去灰尘，但是这很快是被橡胶和硫的力学混合按照。在婴儿橡胶和塑料业的公园的利息是科学的符号化和工业用关系一直在他们之间存在。对于硝化纤维素 （赛璐珞）的塑性物的制造的首先真正商业的过程是由于纽约州的奥尔巴尼 的约翰 Hyatt了。在 1863 年, 当时的 Hyatt 一二十六年的打印机，试图为一个新合成的材料获胜一个从 Phelan 得到的 10000 战时捕获和 Collander 公司赚撞球的球。他在硝化纤维素上学习了广告而且知道公园火棉胶和樟脑的组合提出展现相似象牙色的一个塑料了的要求告知。Hyatt 构思了观念使用一个溶剂的小数量而且用热和压力补充它。在早期实验在他的招待所的厨房引导了之后，他被驱逐到一个车库了。赛璐珞是纤维素的较下跌的硝酸盐之一较高级的一之一是枪枝棉！Hyatt 完全成功具有他的过程，而且专利在 1870 年是已发行的。Celluloiod 的重要是不只它是第一个塑料而且它四十年，直到电木的发育，唯一的一个。赛璐珞今天仍然是使用的获得撞球的球和桌球球。字组 mer 意谓这上下文中一 单位 个，对一单位群体原子或者给一个聚合物的特性安排下定义的分子的术语 mer 交付。一个聚合物可能是当做一个藉由结合数个的 mers 或单位被做的材料的想法。聚合物是材料有巨物或者 macromoleculars，有平均分子的压重的像链一样的分子从 10,000 到比藉由经过化学共价键结连结许多 mers 或单位被建造的 1,000,000 克莫耳更多。分子量在每个分子中被定义为原子质量的总和。最多聚合物、固体或液体，是以碳为基础的；然而，他们可能是无机的。（举例来说，以矽酮为基础的网络）塑料是材料藉由含有添加剂，像是纤维质、热隔片、色素，更进一步地提高他们的性质的依次类推被主要地聚合物组成。塑料含热成塑性体 （商品和工程）, 热固树脂材料、和弹性体 （天然的或合成的）.在这一个帐本中，我们可互相交换地使用名词塑料和聚合物。聚合作用是有一单位 （已知的当做单体）或者一些单位 （已知的当做寡聚物）的小分子用化学被叁加产生这些庞大的分子过程。聚合作用通常由长链的制造开始在哪一个原子稳定被叁加共有原子价键结。塑料在一个应用包括衣服、玩具的令人惊异数目、家庭电气用具、结构上、装饰的项目、护膜、油漆、胶黏剂中被用，汽车轮箍，生物医学的材料、保险杠和内部、泡沫和包装。聚合物在复合物中时常被用，当做纤维质和一个基材。液晶显示 （LCD）以聚合物为基础。我们也在对光反应变色透镜中使用聚合物。塑料时常被用因为他们的绝缘的能力和低廉的介电常数获得电子元件。最近更常，重大的发育已经在以可用的压电性，半传导性为基础的灵活电子方法的区发生，光学的和被在一些聚合物中预期的电的光学性质。聚合物，像是聚醋酸乙烯酯 （PVA），是水溶性。许多如此的聚合物能在水或者有机溶剂中被解除在加工陶艺和半导体中当做黏合剂、表面活化剂或可塑体被用，和当做对许多消费品来说的添加剂。乙烯聚合物的 butyral（PVB）,一个聚合物，组成被用作为车风遮蔽的层压玻璃的一部份。聚合物或许被用在较多的科技超过材料的任何其他的类别。商业的或标准商品聚合物是轻量级，防腐剂有低廉的强度和刚度的材料，和他们在高温不是适合使用。这些聚合物然而，进入多种形状之内是相对地廉宜的而且不迟疑成形，对力学的齿轮对浴盆排列形式塑料袋。工程聚合物被设计在提高的体温提供改良的强度或较好的表现。这些材料在相对小数量中被提出展现而且时常很高价。一些工程聚合物能在体温执行当做高度地当做 350;其他的通常以一个纤维质形式有比钢棒的强度。聚合物也有许多可用的物理性质。一些聚合物如此的当做压克力的喜欢 PlexiglasTM 和 LuciteTM 是透明而且能代理作为眼镜。虽然最多聚合物是电的绝缘体，但是，特别的聚合物 （像是缩醛）和以聚合物为基础的复合物持有可用的导电度。TeflonTM 有一个低廉的摩擦系数而且是护膜作为非棒厨具。聚合物也抵抗腐蚀和化学侵蚀。聚合物的第 1 节分类聚合物在某些方面被分类；在分子如何被合成之前，藉着他们的分子结构，或由他们的化学族。如果聚合物是一个线型聚合物或一个支聚物 （图 1) ，分类聚合物的单向将陈述。一个线型聚合物有像意大利面条一样分子链。在一个支聚物中，有起源于这些个干管链的较小的链的原发聚合物链和第二分枝。注意，即使我们说 线性的 , 链实际上不是以直线的形式。一个较好的方法描述聚合物用他们的力学的而且热行为话。表 1 比较三个主要的聚合物类目。（一）（b）（c）（d）图 1 Schemetic 成绩线性和支聚物。注意支化能在任何类型的聚合物中发生。（举例来说，热成塑性体、热固树脂和弹性体）（一）线性的不分枝的聚合物：声明链不是直线和不是有关连。不同的聚合物链被显示使用显示的不同罩和设计清楚那么每个链不对另外的被连接。（b）线性的支聚物：链没被连接，然而他们有支链。（c）热固树脂没有支化的聚合物：链被共价键连接到彼此，但是他们没有支链。连结测点与稳固的圈一起标明。（d）热固树脂有支链，而且经由共价键用铁链锁住那的聚合物被互相连接。不同的链和支链在不同的罩被显示作为较好的对比。链实际上用化学化合的广场与供应的圈一起显示。这三个聚合物类目的表 1 比较行为一般的结构实例热塑塑料灵活的直链（直的或分枝的）多元乙稀热凝性硬的三次元的网络（链可能是线性的分枝）聚氨脂弹性体热成塑性体或轻轻的交叉结合热固树脂，有像弹簧一样分子本性橡胶热成塑性体由藉由一起连结单体被提出展现的长链组成；他们以一个塑料、延性的方式典型地举止。链可能或可能没有支链。个别的链是 interwined 。有相对衰弱的用车搬运 der Waals 不同链的原子之間的化学键。这有一些类似至一些一起是复杂的增加的树。树可能或可能没有树枝，每个树靠它自己而且不连接对另外的。在热成塑性体的链能被一个拉应力的应用程序解开纠结。热成塑性体可能是无定形或结晶性的。在供暖之上，热成塑性体软化和溶解。他们藉由对提高的体温加热进入形状之内被处理。热成塑性体容易地被再循环。热凝性聚合物对彼此由稳定是交叉结合的分子的长链 （线性的或者分枝的）组成形成三次元的网状组织。网络或热凝性聚合物像被打结到在数个的广场中的彼此的一束扶梯? 而且不是刚好复杂增加。每个扶梯? 可能对它附上其他边沿扶梯? 。热固树脂通常较强，但是更易碎的，超过热成塑性体。热固树脂一加热不融化但是开始分解。在交链反作用已经发生而且已经因此再循环之后，他们不能够容易地被再处理很困难。弹性体这些即是橡胶。他们有一个柔性变形200%.这些可能是热成塑性体或轻轻的交叉结合热固树脂。聚合物链有能逆地藉由提出申请一个力伸展的像线圈一样分子。热塑塑料弹性体是特别一群聚合物。他们有热成塑性体的加工安逸和弹性体的有柔性行为。代表构成图 2 显示三个路我们会表现一个多元乙稀的弓形，热成塑性体的最简单的。聚合物链有一个碳原子的构架；两个氢原子对链的每个碳原子是化合的。链扭转和转折到处作一定间隔之排列。在图形中，多元乙稀没有支链而且因此是一个线性的热塑塑料。在图 2(c）的普通的二次元的模型含聚合物结构的必需元素而且将会被用描述不同的聚合物。碳原子和碳和氢原子之間的单线 （-) 表现一个共价键。两个平行线 （=) 表现原子之間的两倍共价键。一个聚合物的数目含环结构。如此的当做苯环在聚苯乙烯和其他聚合物 （图 3) 中发现.图五个路表现多元乙稀的结构；（一）一个稳固的三次元的模型 ，(b）一个三次元的 腔隙 做模型，和 （c）一个普通的二次元的模型。在图 2(c）被显示的结构中, 如果我们撤换在 CH2 的氢原子之一与 （CH3), 一个苯环或氯，我们得到聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯 （pvc）的结构,分别地。如果我们以氟 （F）替换在 CH2 组的所有 H ，我们得到 TeflonTM 的聚四氟乙烯的结构。像许多其他要求告知 TeflonTM 也意外地被发现。许多聚合物结构能如此起源于多元乙稀的结构。下列的实例显示聚合物的不同类型如何被用。图五个路表现苯环。在这情况，苯环被显示附加的至一对碳原子，产生苯乙烯。实例 1 设计材料选择作为聚合物成分设计您可能选择作为下列的应用的高分子材料的类型：一个外科医师的手套、一个酒精饮料容器和一个皮带盘。溶液手套一定有能力伸展在外科医师的手之上失足的一个棒的经营级，然而它一定紧紧地遵照手在手术期间准许触觉的最大感觉。一个经受很多柔性应变的材料特别地与相对地少应用的压力可能是适当的：这一个需要描述一个弹性体。酒精饮料容器应该容易地而且经济上提出展现。它应该有一些延性和韧性，以便它不偶然地打碎而且漏目录。如果酒精饮料被变成碳酸盐， CO2 的扩散是一个主要的租让。一个热塑塑料，像是聚对苯二甲酸乙二酯 （阳离子放电断层摄影术），将会有必须的可模锻性和对这一个应用程序的延性需要。皮带盘将会受制于一些压力，而且磨损当做一个皮带在它之上通过。一个相对强劲、硬、以及硬式材料被需要避免磨损，因此一个热硬化性的聚合物可能是最多适当的。第 2 节加成和缩合聚合加聚作用和缩合聚合是引导 聚合作用 的两个主要的路。 (创造一个聚合物）起源于的聚合物这些程序即是加成和冷凝聚合物，分别地。最常见的聚合物的形成，多元乙稀 （PE），从乙烯分子是一个加成或链生长的聚合作用的实例。乙烯，气体，是单体 （单一单位）而且有反应式 C2H 4 。这两个碳原子被叁加两倍共价键。每个碳原子股价有第二个碳原子的它的电子中的二，和两个氢原子对每一个碳原子 （图 4) 是化合的.图 4 加成为了产生乙烯分子的多元乙稀反应。在单体的不饱和双键被打破提出展现然后吸引加添重复组件提出展现一个链的活性部位。当着一个热、压力和催化剂的适当组合面前，碳原子之間的双键与一个共价键一起打破而且撤换。双键是一个不饱和化学键。在对一个化学键变更之后，碳原子仍然被叁加，但是他们成为活性；其他重复组件或 mers 能被增加提出展现聚合物链。我们需要有一个受管制的平均分子量和一个分子量分配的聚合物。因此，聚合作用反作用一定有 OFF 转辙器恐怕最好！链可能被结束两个机构。首先，两个增加链的端可能被叁加。这一个过程，呼叫组合，产生两个较小的链的一个大的链。其次，一个链的活性端可能从即是自身氧化还原的一个过程的第二个链移开一个氢原子。这反作用结束两个链，宁可超过结合两个链变成一个较大的链。有时，知道的化合物因为终端子被增加结束聚合作用反作用。大体上，为热成塑性体，这比较高级的平均分子量较高级的遗嘱是熔解温度，而且较高级的遗嘱是聚合物的杨氏系数。下列的实例说明一个加聚作用反作用。起发剂的实例 2 计算必需的估计大量的过氧化二苯甲醯起发剂必需的 1 公斤用一个 200,000 克莫耳的平均分子量的多元乙稀。聚合度是什么？假定 20% 的起发剂实际上有效而且所有终端根据组合机构发生。溶液对于 100% 效率，我们为每个多元乙稀链需要过氧化二苯甲醯的一个分子。自由基之一会创议一个链，另一个自由基第二个链；然后，这两个链进入一较大的之内结合。乙烯 (2 C）(12) 的分子量 +(4H）(1)=28 克莫耳。因此，聚合度是： 7143个乙烯分子每一平均链组合机构需要 benzoy 的数目 1个过氧化物分子成为：benzoy 的分子量 1个过氧化物是（14 C）(12)+(10 H）(1)+(4 O）(16)=242 克莫耳。因此，大量的起发剂需要形成链的端是：然而，只有 20% 的起发剂实际上是有效的；其余者再结合或者联合企业用其他分子而且不引起一个链的开始。因此，我们需要五次这合计、或每多元乙稀的公斤 6.03 克 benzoy 1个过氧化物。缩合聚合聚合物链也能根据缩合反应，或者踏步生长的聚合作用形成，产生结构和相似加成聚合物的性质。在缩合聚合中，由于聚合作用反作用，一个相对小分子 （像是水、乙醇，甲醇等等）是成形的。这一个机构可能时常包括不同的单体为开动或前身分子。提出展现多元酯的 dimethylterephthalate 和乙二醇的聚合作用是一个重要的实例 （图 5) 。Dimethylterephthalate乙二醇重复单位作为聚对苯二甲酸乙二酯（阳离子放电断层摄影术聚合物）甲醇（副产品）图 5 作为聚对苯二甲酸乙二酯 （阳离子放电断层摄影术）,一个常见的多元酯的缩合反应。这阿 3个组而且从单体移除，准许这两个单体连结而且产生 methy 1个醇为一个副产品。在聚合作用期间，在乙二醇单体的端上的一个氢原子结合与一阿对苯二甲酸二甲酯的 3(含甲氧基的）个组。一个副产品，甲醇 （CH3 哦）, 是 浓缩的 滑落和这两个单体联合企业提出展现一个较大的分子。在这一个实例的每一个单体是 bifunctional ，而且缩合聚合能根据相同的反作用继续。最后，长聚合物链一个多元酯被提出展现。给这一个多元酯的重复组件有两个原来单体：一个乙二醇和一个对苯二甲酸二甲酯。在单体能散播的安逸上的聚合物链依靠的长度为这目的而且经受缩合反应。当没有较多的 monmers 达成链的端继续反作用时，用铁链锁住生长停止。缩合聚合反作用也在陶瓷材料的溶胶凝胶加工中发生。follwing 实例 decribes 尼龙和计算的要求告知有关的对缩合聚合。6,6-尼龙的实例 3 缩合聚合尼龙首先被华莱士 Hume Carothers 公布了，在大约 1934 年杜邦公司,在 1939 年，杜邦公司的查尔斯 Stine 向一群 3000个女性聚集作为纽约万国博览会报告这个第一个合成纤维质的要求告知的事。第一个应用程序是尼龙是强劲的库存盘点。今天尼龙在数以百计的应用中被用。在尼龙之前， Carothers 发现合成塑料 （一个弹性体）。线型聚合物 6,6-尼龙是藉由结合 1000 克环己烷二胺和己二酸被提出展现。一个缩合反应然后提出展现聚合物。显示这反作用如何发生而且决定组成的副产品。多少个己二酸的公分被需要，和多少 6,6-尼龙被提出展现，假定 100% 效率？溶液单体的分子结构被显示低于。当一个氢原子从环己烷二胺结合时，线性的尼龙链被提出展现与一哦从己二酸聚集形成一个水分子。注意反作用能在新分子的两者端继续；结果，长链可能形成。因为两者单体含有六个碳原子，所以这一个聚合物叫做 6,6-尼龙。我们能决定环己烷二胺的分子量是 116 克莫耳，脂肪的是 146 克莫耳，而且水是 18 克莫耳。环己烷二胺的莫尔的数目把是相等的加入（计算低于）己二酸的莫尔的数目：1000 克 8.62个莫尔x g116 克莫耳146 克莫耳己二酸的 x 1259g 必需的不见的水的莫尔的数目也是 8.621:y(8.621个莫尔）(18 克莫耳） =155.2 克 H2O但是每次另外一个单体被附上，另外 H2O 被释放。因此，被提出展现的尼龙的总数是1000 克 1259 克2(155.2 克） =1948.6 克第 3 节聚合度聚合物，不像有机的或无机的化合物，没有一个固定式分子量。经济平均主义，多元乙稀可能有一个排列的分子量从二千五百万到六百万！较平均长度的一个线型聚合物在链中被聚合度，或重复组件的数目表现。聚合度也能被下定义当做：聚合度聚合物的平均分子量重复组件的分子量如果聚合物含有 monmer 的只有一个类型，重复组件的分子量是单体的。如果聚合物含有超过单体的一个类型，重复组件的分子量是单体的分子压重的总和，比较少量副产品的分子量。在一个线型聚合物的链的长度非常地改变。一些可能由于中止相当短；其他的可能格外长。我们能在两个路中给一个平均分子量下定义。重量平均分子量藉由分开链进入尺寸范围而且决定部分的链在那一个范围里面有分子的压重被获得。重量平均分子量 Mw 是Mw fiMi在 Mw 是每个范围的平均分子量而且是重量部分的聚合物在那一个范围里面有链的地方。数目平均分子量 Mn 以数目部份，而非重量部份为基础，链在每个尺寸范围里面。它总是比重量平均分子量小而且有在Mn xiMi在海上保险再次是每个尺寸范围的平均分子量的地方，但是 xi 在每个范围里面是部分的链的总数。Mw 或 Mn 能被用估计聚合度。两个下列的例子说明这些概念。实例 4 聚合度作为 6,6-尼龙如果 6,6-尼龙有一个 120,000 克莫耳的分子量，估计聚合度。溶液反作用藉着被提出展现在实例 3 被描述。环己烷二胺和己二酸联合企业和版本一个水的分子。当一个长链格式，有，按平均计算，分子的一个水解除为每个反应分子。分子的压重是环己烷二胺的 116 克莫耳， 146 克莫耳为己二酸，和 18 克莫耳作为水。给 6,6-尼龙的重复组件是：重复组件的分子量是这两个单体的分子压重的总和，减那在两个水中被发展的分子：Mrepeat 组件 116+146-2(18)个 =226 克莫耳聚合度120,000 531226聚合度在链中提及重复组件的总数。链含有 531个环己烷二胺和 531个己二酸分子。实例 5 数目和重量平均分子量我们有一个多元乙稀样品用分子的压重含有 4000个链在 0之间和 5000 克莫耳， 8000个链用分子的压重在 5000之间和 10,000 克莫耳， 7000个链用分子的压重在 10,000之间和有分子的压重的 15,000 克莫耳、和 2000个链在 15,000之间和 20,000 克莫耳。决定两者的数目和重量平均的分子压重。溶液首先我们需要决定数目部份 xi 和作为每一个这四个范围的重量部份 fi。对于 xi ，我们在 21,000 之前只是分配每个范围的数目, 链的总数。要找 fi ，我们首先乘每个范围的链的平均分子量的链的数目，给予物每个组的 重量 ，然后藉由 192.5 106 的总重量分开找 fi.然后我们能使用反应式 （Mw fiMi ）和 （Mn xiMi ）找分子的压重。链的数目平均 M 每一链xixiMi重量fifiMi400025000.191477.510 1060.0519129.75800075000.3812857.560 1060.31182338.50700012,5000.3334162.587.5 1060.45455681.25200017,5000.0951662.535 1060.18183181.5021,0001.009160192.5 106111,331Mn xiMi 9160 克莫耳Mw fiMi 11,331 克莫耳重量平均分子量比数目平均分子量大。第 4 节典型的热成塑性体典型热成塑性体的一些机械性在表 2 被显示。挑选热成塑性体的表 2 特性拉伸强度（psi）伸长（%)柔性模数（psi）密度（gcm3)Izod 碰撞（ft Ib在)低密度多元乙稀（LDPE）3,00080040,0000.929.0高密度多元乙稀（HDPE）5,500130180,0000.964.0超高的分子量 PE7,000350100,0000.93430.0聚氯乙烯（pvc）9,000100600,0001.40聚丙烯（PP）6,000700220,0000.901.0聚苯乙烯（PS）8,00060450,0001.060.4聚丙烯（盘）9,0004580,0001.154.8聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）12,0005450,0001.220.5Polychlorotrifluoroethylene6,000250300,0002.152.6聚四氟乙烯（teflon）7,00040080,0002.173.0聚甲醛 （Pomerania 种小狗） (缩醛）12,00075520,0001.422.3聚醯胺树脂 （PA） (尼龙）12,000300500,0001.142.1多元酯（阳离子放电断层摄影术）10,500300600,0001.360.6Polycrbonate （个人计算机）11,000130400,0001.2016.0聚醯亚胺（PI）17,00010300,0001.391.5Polyetheretherketone （偷看）10,200150550,0001.311.6Polyphenylene 硫化物（PPS）9,5002480,0001.300.5聚醚砜（足）12,20080350,0001.371.6聚醯胺树脂醯亚胺（PAI）27,00015730,0001.394.0因为在链里面的键结比较强，旋转和链的滑动更困难，导致较高级的强度、较高级的刚度和较高级的熔点得超过较简单的加成聚合物 （表 3) 。在某些情况，好碰撞特性能从这些情结链被得到，藉由特别显着的聚碳酸酯。聚碳酸酯 （LexanTM， MerlonTM）被用获得防弹的视窗，光盘为数据蓄水，和在许多其他应用中。有复杂的结构 A 典型地为特别的应用被用的大量聚合物的热成塑性体而且在相对小数量中，从复杂的单体是成形的，藉着冷凝机构时常。氧、氮、硫和苯环 （或芳基）可能进入链之内被吸收。表 4 显示重复组件和一些这些复杂的聚合物的典型申请。聚甲醛或缩醛，是聚合物链的构架含有更迭的碳普通的实例和氧原子。一个数目表 3 重复单位和应用作为挑选的加成热成塑性体聚合物重复单位应用多元乙稀（PE）填料拍摄，丝线绝缘，压榨瓶，渠道，家庭项目聚氯乙烯（pvc）管、瓣、附件、铺地瓷砖，丝线绝缘，乙稀汽车盖屋顶聚丙烯（PP）池，腐蚀层纤维质、绳索，包装聚苯乙烯（PS）包装和绝缘起泡沫，采光仪表板，用具成分，蛋纸板箱聚丙烯（盘）纺织品纤维质，前身为碳纤，食物容器聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）Windows 、风遮蔽，护膜，硬式隐形眼镜，点燃征兆Polychlorotrifluoroethylene给成分、垫圈、渠道，电的绝缘装阀门聚四氟乙烯（铁弗龙）（聚四氟乙烯）油封、瓣，非棒护膜这些聚合物，包括聚醯亚胺和 polyetheretherketone（偷看）, 是重要的太空材料。表 4 重复单位和应用作为复杂的热成塑性体聚合物重复单位应用聚甲醛（缩醛） (Pomerania 种小狗）卫生设备固定设备、钢笔、方位、齿轮，扇叶聚醯胺树脂（尼龙）（PA）方位、齿轮、纤维质、绳索、汽车成分，电的成分多元酯（阳离子放电断层摄影术）纤维质、照相的薄膜、记录的卷尺，煮在袋容器，酒精饮料容器聚碳酸酯（个人计算机）电的和用具住宅兴建、汽车成分，足球盔饰，可退还的瓶聚醯亚胺（PI）胶黏剂，电路登船，纤维质作为航天飞机Polyetheretherketone （偷看）高温电的绝缘和护膜Polyphenylene 硫化物（PPS）护膜、处理流体的成分、电子元件，？丝烘干机成分聚醚砜（足）电的成分、煮咖啡器、？丝烘干机，微波炉成分Ployamide醯亚胺（PAI）电子元件，太空和汽车应用第 5 节结构在热成塑性体的财产关系聚合度大体上，为给定类型的热塑塑料 （举例来说，多元乙稀）拉伸强度，蠕升抵抗力，碰撞韧性、耐磨性和熔解温度完全地随着递增平均分子量或聚合度增加。这些性质的增加不是线性。如平均分子量增加，熔解温度增加和这让加工变成更困难。事实上，我们能利用 bimodal 分子量聚合物加工中的分配。一个成分有较下跌的分子量而且帮助熔化。在特定的应用 （举例来说，聚苯乙烯作为咖啡杯子）中，确保剩余的单体浓度极端小的 （ 百万分之一）很重要因为毒性关切。多元乙稀中的旁组的效应，当压力被应用，而且没有强烈的两极化学键在链之间是成形的时，直链容易地使旋转而且下滑；因此，多元乙稀有一个低廉的强度。乙稀化合物氢原子之一以一个不同的原子或原子组撤换。当在旁的组的半径是氯，我们提出展现聚氯乙烯 （pvc）;当旁的组是 CH3 ，我们提出展现聚丙烯 （PP）:一个苯环的加成当做一个旁的组给聚苯乙烯 （PS）;而且一个 CN 组提出展现聚丙烯 （盘）.通常，一个楣到聚合物中的椽尾重复组件的安置被获得 （图 6).当氢原子中的二被撤换，单体是一个含亚乙烯的化合物，哪一个含聚偏二氯乙烯 （基作为沙兰绳 WrapTM）和聚甲基丙烯酸甲酯的重要例子。（压克力的如此当做 LuciteTM 和 PlexiglasTM）效应把其他原子或原子组加入碳构架代替氢原子被被屈服表 3 的典型的性质说明。较大的原子如此的当做氯或群体原子如此的当做当一个压力被应用时，甲基 （CH3) 和苯使链更困难根据黏滞流动使旋转，倒卷，松开，而且使之变形或者当体温被增加时。这一个条件导线对较高级的强度、刚度和熔解温度超过那些作为多元乙稀。在盘的 pvc 和碳氮组的氯原子稳定在相邻的链上对氢原子被氢键结吸引。这，经济平均主义，是 pvc 比许多其他聚合物更硬的理由。路传开 pvc 的僵直将加低廉的分子量化合物如此的当做酸酯，已知的当做塑化剂。当 pvc 含有这些化合物，杯体温被下跌。这让 pvc 变成更延性和更能工作而且即是乙稀。（不以被在这里和在其他广场提到的乙烯基感到困扰）pvc 被用获得三环的黏合剂、管，瓷砖，和无罪的 TygonTM 渠道。图 6 楣到诉楣附于其后到楣重复组件的安置。楣到椽尾安置最典型。在聚四氟乙烯 （聚四氟乙烯或 TeflonTM）中，多元乙稀结构的所有的四个氢原子被氟撤换。单体再次是对称，而且聚合物的强度不是比多元乙稀棒许多，然而， CF 化学键准许聚四氟乙烯用低廉磨擦的附加利益有一个高熔点，非棒使方位和厨具的聚合物可用的特性。铁弗龙 TM 意外地被 Roy Plunkett 所发明，他她 正在以四氟乙烯气体工作。他发现一个没有了压力 （而且，因此，似乎空）的四氟乙烯气体汽缸但是沈重的超过平常的。气体内部进入稳固的铁弗龙 TM 之内聚合！支化避免链的密集填料，藉此减少聚合物的密度、刚度和强度。低密度 （LD）多元乙稀，有许多支链，下跌比较高密度 （高密度）多元乙稀，有事实上没有支化 （表 2).因为它感染力学、光学的性质，结晶和变形结晶性在聚合物中很重要。由于温度变化，结晶性在聚合物的加工中发展和应用的压力. （举例来说，阳离子放电断层摄影术瓶的形成）如果结晶性的区域成为太大，他们开始散布光而且让塑料者半透明。当然，在特定的特别聚合物中，局部性区域使为响应结晶一个应用的电场，而且这是液晶显示作工的原理在。之前我们先前讨论的美国标准，怂恿聚合物的结晶也帮助增加密度，对化学侵蚀，和机械性的抗拒甚至在较高级的体温因为链之間的较强的键结。此外，变形弄直而且排齐链，产生一个优先方位。一个聚合物的变形时常在产生有超过许多桥套的和陶艺的纤维质的方向的机械性的纤维质方面被用。这一个组织加固，事实上，担任了尼龙纤维质的要求告知的一个主要的角色。在他们的加工期间，阳离子放电断层摄影术瓶沿着径向和长度方向开发一个双轴的组织和强度。Tacticity 当一个聚合物从非对称的重复组件是成形的，结构和性质被非对称原子的定线或原子组决定。这条件叫做 tacticity 、或立体异构现象。在异位的安置中，原子或原子组二者择一地在直链的反对边沿上占领姿势。原子完全地在定型聚合的聚合物的链的同一边沿上，然而原子的安置是无规聚合物 （图 7) 中的乱砌。图十非对称单体的合理安置：（一）定型聚合的， (b）异位的，和 （c）杂连的。这个共济失调的结构，是没有规则、最少可预期者，容易给不佳的填料，低廉的密度、低廉的强度和刚度和不佳的抗拒热或化学侵蚀。无规聚合物更可能用一个相对比较下跌的玻璃体温有一个无定形结构。一个 tacticity 的重要的重要实例在聚丙烯中发生。杂连的聚丙烯用不佳的机械性是一个像无定形腊一样的聚合物，然而定型聚合的聚丙烯可能使而且结晶是最广泛使用的商业的聚合物之一。（一）（b）（c）（d）图共聚物的十二类型：（一）更迭的单体 ，(b）乱砌单体 ，(c）区块共聚物，而且 （d）接枝了共聚物。不同颜色或尺寸的圈表现不同的单体。对固溶体的概念或复合物的观念的共聚物类似物，由分子的二或较多类型组成的线性的加成链能计划形成共聚物。这是混合不同聚合物的性质的一个很强力的路。在一个共聚物的单体的安置可能拿数个的格式 （图 8) 。这些含更迭的，乱砌，区块，而且接枝了共聚物。防锁煞车系统，由丙稀、丁二烯和苯乙烯组成，是最常见的聚合物材料 （图 9) 之一。苯乙烯和丙稀形成一个视为一个基材的线性的共聚物 （桑河）。苯乙烯和丁二烯也形成一个线性的共聚物， BS 担任热隔片材料的橡胶。这两个共聚物的组合提供防锁煞车系统一个强度、僵直和韧性的优良组合。另外的一个常见的共聚物含有重复乙烯和丙? 的组件。然而多元乙稀和聚丙烯两者都容易地被结晶，共聚物依然无定形。当这一个共聚物是交叉结合，它举止当做一个弹性体。Dylark TM 是一个顺一丁烯二酸酐和苯乙烯的共聚物。苯乙烯提供韧性，而顺一丁烯二酸酐提供高温特性。气黑 （为紫外射线的防护而且提高刚度）、橡胶 （作为韧性）和玻璃纤维 （作为刚度）被增加 Dylark TM 共聚物。它被用为车仪表板获得仪表板。当时的 Dylark TM 塑料被布满提供的乙稀一个光滑、软性粉帅。图 9共聚化合物提出展现真的由一起被接枝的两共聚物、桑河和 BS 组成的聚合物防锁煞车系统。混合而且使我们成合金能藉由混合或成合金改良许多热成塑性体的机械性。在混合之前一个不能相混合的弹性体用热塑塑料，我们提出展现一个二相聚合物，于此我们在防锁煞车系统发现。当一个共聚物除了，改为，帮助吸收能量而且改良韧性时，弹性体不进入结构。聚碳酸酯过去习惯于提出展现透明的飞机雨遮也以这一个方式被 elatomers 变坚固。液体晶体状聚合物一些复杂热塑性链成为强烈，因而他们担任硬的视网膜杆，即使当在熔点上面加热。这些材料是液态的晶体状聚合物 （LCPs）。一些芳香的多元酯和芳香的聚醯胺树脂 （或 aramids）是液态晶体状聚合物的例子而且当做高强度纤维质被用。凯夫拉尔 TM，一个芳香的聚醯胺树脂，是 LCPs 的最熟悉的而且当做太空应用和防弹的背心一个强化纤维质被用。液晶聚合物是，当然，过去习惯于获得电子的展览。体温对热塑塑料第 6 节的效应取决于体温的热成塑性体改变的性质。因为这能帮助我们 （一）较好的设计成分，而且 （b）引导需要被用的加工技巧的类型，所以我们需要知道这些改变如何发生。数个的临界溶液温度和结构，在图 10 和图 11 概述, 可能被遵守。热成塑性体可能是无定形或结晶性的一经他们凉爽的低于熔解温度 ，(图 10).最时常，设计热成塑性体有无定形、结晶性 的区域。在热成塑性体的结晶性能被体温 （缓慢的冷却）或者感应压力的结晶 （能解开纠结链的压力应用程序）引进。类似金属材料的分散加固，一个另外无定形基材中的结晶性 区域的形成帮助增加热成塑性体的强度。在典型的热成塑性体中，链里面的键结是共有原子价，但是被盘绕链的长期的被拿着到彼此在衰弱的之前用车搬运 der Waals 化学键和藉着纠缠。当一个拉应力被应用到热塑塑料，链之間的衰弱的键结能被克服，而且链能关于彼此使旋转而且下滑。链滑动取决于体温和聚合物结构的安逸。图 10 体温对热成塑性体的结构和行为的效应。降解体温在最高温，在原子之间在直链的共价键可能被破坏，而且聚合物可能燃烧或者烧焦。以热成塑性体分解姿态在液态中发生，在热固树脂中，分解在固态中发生。这一体温 Td 是降解 （或分解）体温。当塑料燃烧，他们产生煤烟，而且那是危险的。一些材料 （像是石灰石、滑石，氧化铝等等）增加热成塑性体是热或者加热碳化物安定剂。他们吸收热而且庇护聚合物基。点火阻滞剂添加剂，像是使成水化合物的氧化铝，锑化合物，否则卤素化合物 （举例来说， MgBr2, PCl5) 被增加妨碍聚合物的可燃性。一些添加剂阻碍根据不包括氧点火但是产生危险的气体而且不适合特定的应用。甚至在低温，照射至化学制品或能量 （举例来说，细菌的氧、紫外幅射和化学浸蚀）的其他格式也导致一个聚合物慢慢地降低或者人格老化。气黑 （上扬到3%) 是帮助改良对紫外线的降解塑料的抵抗力的普遍使用添加剂之一。图 11 体温对柔性模数的效应为一无定形热塑塑料。注意 Tg 和 Tm 没被定盘。液体聚合物热成塑性体通常不在一个精确的体温融化。相反地结束通常有多种体温哪一个熔化发生。典型聚合物的接近熔化范围被包含在表 5 之中。在或高于熔解温度 Tm，键结在这之间反常的而且酒链是微弱。如果一个力被应用，链滑动越过彼此和用事实上没有柔性应变的聚合物现金流量。强度和柔性模数几乎零，而且聚合物是合适的作为铸品和许多形成程序。最多热塑性溶解是剪液糖化。（即是，他们的表观黏度减少在不变的剪率增加里面）表 5 熔化、玻璃和加工温差 （) 为挑选的热成塑性体和弹性体聚合物熔解温度（Tm）玻璃体温（Tg）加工温差加成聚合物低密度多元乙稀（LDPE）98-115-90 到 -25149-232高密度多元乙稀（HDPE）130-137-110177-260聚氯乙烯（pvc）175-21287聚丙烯（PP）160-180-25 到 -20190-288聚苯乙烯（PS）24085-125聚丙烯（盘）320107聚四氟乙烯（聚四氟乙烯）327Polychlorotrifluoroethylene220聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）90-102丙稀丁二烯苯乙烯（防锁煞车系统）110-125100177-260冷凝聚合物缩醛181-856,6-尼龙243-26049260-327乙酸纤维素230聚碳酸酯（个人计算机）230149271-300多元酯25575聚对苯二甲酸乙二酯（阳离子放电断层摄影术）212-26566-80227-349弹性体矽树脂-123聚丁二烯（BR）120-90Polychloroprene （中心射线）80-50聚异戊二烯（IR）30-73橡胶似、皮似的美国低于 mealting 体温，聚合物链仍然被拧和 interwined。这些聚合物有一个无定形结构。刚好低于熔解温度，聚合物以一个橡胶似的方式举止。当压力被应用，聚合物的松紧带和塑性变形发生。当压力被移除，柔性变形很快地被复原，但是聚合物由于链的运动永远不成形。大的永远伸长能被达成，准许聚合物进入线脚铸型和挤的可用形状之内变得成形。在比较下跌的体温，链之間的键结比较强，聚合物变得更强烈、更强，而且一个皮似的行为被遵守。许多商业的聚合物，包括多元乙稀，有这条件的一个可使用的强度。玻璃质的状态低于杯体温 Tg，线型无定形聚合物成为硬式、易碎、和像玻璃一样。这再次不是一个固定式体温除了多种体温之外。当聚合物低于杯体温冷却，特定的性质如此的当做密度或柔性模数在一个不同的率 （图 12) 改变。图 12 密度和聚合物的体温之间的关系显示熔化和玻璃体温。注意 Tg 和 Tm 没被定盘；然而，他们是体温的范围。虽然玻璃质的聚合物有不佳的延性和可模锻性，但是，他们确实有好强度、刚度和蠕升抵抗力。一个重要聚合物的数目，包括聚苯乙烯和聚氯乙烯，有在室温 （表 5) 上面的玻璃体温。杯体温典型地是大约 0.5-0.75 次绝对的熔解温度 Tm 。和聚合物相比较，聚合物，像是多元乙稀，没有附着在碳构架的复杂性旁的组，有低廉的玻璃体温 （甚至低于室温） ,像是有的聚苯乙烯更多复杂性边沿聚集。许多热成塑性体在较下跌的体温成为易碎。为一些 O形环被用的聚合物的脆性最后引起了 1986 盘问器灾难。在开始时间期间存在了的较下跌的体温引起了被用作为推进器的橡胶 O形环的脆化。遵守而且部份地测量聚合物许多热成塑性体的结晶性结晶当低于熔解温度冷却，藉由在可感知的距离之上接近地变成排齐的链。密度的急剧增加发生当做这在液体中盘绕而且纠缠链进入一个更有秩序、拥挤不堪的结构 （图 12) 之内被再排列.一个在一个晶体状聚合物中描述链的安置的模型在图 13 被显示。在这折叠链模型，链回车道向后地在他们自己之上，藉由每个回车道大约 100个碳原子长期的。被折叠的链在立体中伸直，生产弄薄板或薄片。晶体能拿不同的格式，藉由在特别常见的图 14(一）被显示的 spherulitic 形状。晶体有一个描述有规则的链包装的单格。给多元乙稀，在图 14(b）被显示, 的晶状结构描述一个如此的单格。给数个的聚合物的晶状结构在表 6 被描述。一些聚合物是多种形式的，有超过一个晶状结构。图 13 作为在两个大小和 （b）立体中（一）被显示的聚合物的结晶性的被折叠的链模型。数个的聚合物的表 6 晶状结构聚合物晶状结构格子叁数（nm）多元乙稀斜方的一 0=0.742 b 0=0.495 c 0=0.255聚丙烯斜方的一 0=1.450 b 0=0.569 c 0=0.740聚氯乙烯斜方的一 0=1.040 b 0=0.530 c 0=0.510聚异戊二烯（顺式）斜方的一 0=1.246 b 0=0.886 c 0=0.810在一个尼龙 （ 200) 的无定形基材中的 spherulitic 晶体的图 14(一）相片.（b）结晶性 多元乙稀的单格。甚至在晶体状聚合物中，总是有薄片之間的交易清淡的区域，连同在球粒之间，那是无定形过渡地带。结晶的结构的重量百分比能从聚合物的密度被计算：结晶性的rc （半径ra） 100半径（rc ra）在半径是聚合物的标准密度的地方， ra 是无定形聚合物的密度，而且 rc 是完全地晶体状聚合物的密度。同样地， x光绕射 （XRD）能被用测量晶格常数的结晶性和测定的水平作为单一水晶的聚合物。美国标准边沿组变得更复杂，它变得比较难使热成塑性体结晶。经济平均主义，多元乙稀 （H 当做旁的聚集）能比聚苯乙烯更容易地被结晶. （苯环当做旁的聚集）高密度多元乙稀 （HDPE）有比较高级度结晶性和，因此，一个较高级的密度 （0.97 克cc）.低密度多元乙稀 （LDPE）有一个 0.92 克cc 的密度。结晶性和，因此， LDPE 中的密度比较下跌，因为聚合物是分枝的。因此，支聚物显示比较下跌度结晶性。一完全地晶体状聚合物不显示一个杯体温；然而，在半结晶性的聚合物的非晶区低于杯体温 （图 12) 换成一个玻璃质材料。聚合物如缩醛、尼龙、 HDPE 和聚丙烯被称为结晶性的即使结晶性的水平可能中等。下列的例子显示塑料的性质如何能在不同的应用中被解释。聚合物的实例 6 设计绝缘材料给液态的氢一个蓄水箱将会利用桥套做成，但是我们想要当做金属制、加添的绝缘层之間的一个中间层用较 3个毫米厚度的一个聚合物外面复盖桥套。中间层的体温可能放到 -80.设计这一个层的材料。溶液我们想要材料有合理的延性。如池的体温改变，压力在是由于热膨胀的差额的护膜中开发，而且我们不想要聚合物由于这些压力失败。一个材料哪一有好延性和或能经受大的柔性应变是不可或缺的。我们因此会给予优先权或一个有一个杯体温的热塑塑料低于 -80或一个弹性体，也以一个杯