10第十节高分子材料(POLYMERS)

1、高 分 子 材 料（Polymers） 1一、高分子材料概述 高分子材料的基本概念1、高分子化合物的定义高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物是指分子量很大的有机化合物，常称聚合物或高聚物.高分子化合物的分子量一般104, 以至几十万、几百万.高分子化合物具有一定强度和弹性, 低分子化合物没有. 2高分子化合物有天然的，如松香、淀粉、天然橡胶。有人工合成的，如塑料、合成橡胶。工业用高分子材料主要由人工合成。 割胶松香合成橡胶制品塑料制品3高分子材料的发展过程4塑料发展时间表52、高分子化合物的组成高分子化合物的分子量虽然很大，但其组成一般都比较简单，是由简单的结构单元重复连接

2、而成。如由乙烯合成的聚乙烯： CH2=CH2+CH2=CH2+-CH2-CH2-CH2-CH2，简写成nCH2=CH2 CH2CH2n 再如由氯乙烯合成聚氯乙烯： nCH2 = CH CH2 CH n ClCl6组成聚合物的低分子化合物(如乙烯)称为单体。聚合物的分子为很长的链条，称大分子链。聚乙烯分子链高分子材料则是由大量的大分子链聚集而成。 大分子链中重复的结构单元(如CH2CH2)称为链节。一条大分子链中的链节数目称聚合度(如上式中的n)。大分子链也可以由几种单体聚合而成.7大分子链83、高分子材料的分类 按性能和用途分类塑料：常温下有固定形状, 强度较大，受力后能发生一定变形.塑料橡胶

3、纤维橡胶：常温下具有高弹性，可做弹性与密封材料。纤维：单丝强度高, 多用作纺织材料.有时把聚合后未加工的聚合物称作树脂，如电木未固化前称酚醛树脂。除上述三类外，还有涂料、胶粘剂等。 9 按聚合物反应类型分 加聚物：由加聚反应得到，链节结构与单体结构相同，如前述的乙烯合成为聚乙烯、氯乙烯合成为聚氯乙烯反应。 缩聚物：由缩聚反应得到，聚合过程中有小分子副产物放出。如己二胺与己二酸生成尼龙66的反应： nH2N(CH2) 6NH2 + nHOOC(CH2) 4COOH H NH(CH2) 6NHCO(CH2) 4CO n OH + (2n-1)HO10Nylon66的缩聚反应11Nylon的缩聚反应

4、12 按聚合物的热行为分 热塑性聚合物：热软冷硬，随温度变化可反复进行，如聚乙烯。 热固性聚合物：受热固化，成型后再受热不软化，如环氧树脂。 聚乙烯塑料环氧树脂13 按主链上的化学组成分 碳链聚合物：主链由碳原子一种元素组成，如-C-C-C- 杂链聚合物：主链除碳外还有其他元素，如-C-C-O-C-, -C-C-N-，-C-C-S- 元素有机聚合物：主链由氧和其他元素组成，如-O-Si-O-Si-后两者一般为缩聚物。 聚乙烯硫化橡胶制品有机硅制品144、高分子材料的命名多采用习惯命名。 在原料单体名称前加“聚”字如聚乙烯、聚氯乙烯等。 在原料单体名称后加“树脂”如环氧树脂、酚醛树脂等。 采用商

5、品名称如尼龙、涤纶等。 有时用英文字母缩写如聚乙烯用 PE、聚氯乙烯用PVC等。 酚醛树脂泡沫塑料涤纶线15高分子材料的结构1、大分子链的结构 大分子链的链节排列形式主链：对称单体的连接方式只有一种, 不对称单体全同立构间同立构无规立构 列, 也可头尾尾头头尾排列。 取代基: 是指取代H原子的其他元素原子或原子团(R)。可在主链两侧相间或不规则分布。 Cl 或多种单体聚合物主链排列方式有多种。如CH2=CH可以是头尾头尾排16 大分子链中单键内旋转和链的柔顺性 单键内旋转大分子链的主链都是通过共价键连起接来的，它有一单键的内旋转 定的键长和键角。 C-C 键的键长是0.154nm，键角为109

6、28。在保持键长和键角不变的情况下它们可以任意旋转, 这就是单键的内旋转。17链段的运动18Computer simulation of a polymer brush (大分子链的运动)19 大分子链的柔顺性大分子链中有很多单键，这些单键都可以做内旋转,因而使大分子链卷曲成各种不同形状, 使大分子链对外力有很大的适应性，这种特性称大分子链的柔顺性。大分子链的柔顺性与单键内旋转的难易程度有关, 取代基的相互作用、相邻键的牵制都影响内旋转, 因而影响柔顺性。 20 大分子链的形状线型分子结构：是卷曲成线团状的长链，其弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料。线型支链型体型支链型分子结构：在主链上带有支

7、链，其性能和加工都接近于线型分子结构。 体型分子结构：分子链之间有许多链节互相交连，构成网状，其硬度高，脆性大，无弹性和塑性，是热固性材料。 212、高分子的聚集态结构固态高分子聚合物分为晶态和非晶态两大类。晶态为分子链排列规则的部分。排列不规则的部分为非晶态。大分子链全部规则排列是困难的，因此高聚物中存在晶区和非晶区，一个大分子链可以穿过几个晶区和非晶区。正交结构的聚乙烯22聚合物的结构尼龙的晶体结构聚碳酸酯的非晶结构23聚异丁烯结构In this movie the atoms are showed first as CPK-spheres with their vdW-radius. T

8、he spheres are slowly decreased into a licorice representation while the PIB chain is going through different conformations. The oxygen molecules are the small blue, brown and cyan licorice sticks.24聚合物中晶区所占的重量(或体积)百分数称为结晶度，一般结晶型高聚物如尼龙、聚乙烯等, 其结晶度为5095%.晶区的分子呈紧密聚集状态,分子间作用力大，因而熔点、密度、强度、硬度、刚性、耐热性、化学稳定性

9、高，而与链运动有关的性能如弹性、塑性、冲击强度下降。 聚乙烯球晶的偏光显微照片25非晶聚丙烯部分晶化聚丙烯完全晶化聚丙烯聚丙烯的晶化晶体聚合物球状结构26晶态聚合物的熔化27高分子材料的力学状态1、线型非晶态高聚物的力学状态根据聚合物在恒应力下的温度-变形曲线(热机曲线),可描述不同温度下的力学状态。温度变形玻璃态高弹态粘流态TgTf 玻璃态：低温下分子动能低, 链段不能运动, 外力作用只能使大分子的原子发生微量位移而产生少量弹性变形.高聚物呈玻璃态的最高温度称玻璃化温度, 用Tg表示。在这种状态下使用的材料有塑料和纤维。 28 粘流态由于温度高, 分子活动能力很大, 在外力作用下，大分子链可

10、以相对滑动。粘流态是高分子材料的加工态.大分子链开始粘性流动的温度称粘流温度, 用Tf表示. 高弹态高于Tg, 分子活动能力增加,大分子的链段发生运动, 受力时产生很大的弹性变形，可达1001000%。在这种状态下使用的高聚物是橡胶。292、线型晶态高分子材料的力学状态晶态聚合物的热-机曲线分为一般分子量和很大分子量两种情况。一般分子量的聚合物(曲线1)在低温时,链段不能活动，变形小，因此在Tm以下与非晶态的玻璃相似，高于Tm进入粘流态。分子量很大的晶态聚合物(曲线 2)存在高弹态(Tm-Tf之间)。由于高分子材料只是部分结晶，因而在Tg-Tm之间非晶区柔性好, 晶区刚性好，处于韧性状态, 即

11、皮革态.TmTf温度变形30高分子材料的化学反应1、交联反应：是指大分子由线型结构转变为体型结构的过程。交联反应使聚合物的力学性能、化学稳定性提高。如树脂的固化、橡胶的硫化等。2、裂解反应：大分子链在各种外界因素(光、热、辐射、生物等)作用下, 发生链的断裂, 分子量下降的过程.3、聚合物的老化：高分子材料在长期使用过程中，由于受热、氧、紫外线、微生物等因素作用发生变硬变脆或变软发粘的现象。老化主要原因是大分子的交联或裂解。可通过加防老剂、涂镀保护层等方法防止。 31二、高分子工程材料工程塑料塑料是在玻璃态下使用的高分子材料。是在一定温度、压力下可塑制成型, 并在常温下能保 持其形状不变的材料

12、。塑料和橡胶、纤维的界限并不严格，橡胶在低温下，纤维在定向拉伸前都是塑料.塑料的原料丰富、制取方便、成型加工简单、成本低, 并且不同塑料具有多种性能, 因而应用非常广泛.32从20世纪初第一次得到合成酚醛树脂开始，塑料工业发展迅速，品种和产量飞速增加，其体积产量已超过金属材料。据国际塑料团体理事者协会(CIPAD)的报告，2001年世界塑料产量为1亿8100万t。331、工程塑料概述 塑料的组成实际使用的塑料是以树脂为主要成分,加入各种添加剂并塑制成型。 树脂：是塑料的主要成分，它对塑料的性能起着决定性作用。 34 添加剂：是为改善塑料某些性能而加入的物质。a.填料：起增强作用。如酚醛树脂加入

13、木屑。b.增塑剂：用于提高树脂的可塑性和柔软性。c.固化剂：使热固性树脂由线型结构变为体型结构。如环氧树脂中加乙二胺。d.稳定剂：用于防止老化，延长寿命。e.润滑剂：防止塑料成型加工过程 中粘在模具上，使制品表面光亮。f.着色剂：用于塑料制品的着色。其他还有发泡剂、催化剂、阻燃剂、抗静电剂等。 35 塑料的分类 按树脂受热时的行为可分为热塑性塑料和热固性塑料。 按使用范围可分为工程塑料和通用塑料。 热固性塑料制品36 工程塑料的性能特点 相对密度小(一般为0.92.3)； 耐蚀性好； 电绝缘性好； 减摩、耐磨性好； 有消音吸振性能。缺点是刚性差(为钢铁材料的1/1001/10)、强度低(最高的

14、玻璃纤维强化尼龙也只达到铸铁的强度)；耐热性差(只有少数可用于200以上)、热膨胀系数大、导热系数小；蠕变温度低、易老化。 聚氯乙烯给、排水管材管件37塑料的成型加工不同品种高分子材料的加工成型方法不同。热塑性塑料的成型方法主要有挤出成型、注射成型、压延成型和吹塑成型等工艺方法。热固性塑料主要有模压成型、传递成型、层压成型等工艺方法。其中传递成型、注射成型、层压成型等方法既可用于热塑性塑料，也可用于热固性塑料的成型加工。38塑料成形方法挤出成型 注射模塑成型 压延成型 模压成型 392、 常用工程塑料工程塑料是指能作为结构材料在机械设备和工程结构中使用的材料，产量约占塑料产量的20%。工程塑料

15、种类繁多，常用的有以下几种:40 一般结构用塑料用于制造各种壳体、化工管道等。如低压聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、改性聚苯乙烯(PS)、ABS等。CH2CHnCH3聚丙烯的结构式为CH2CHn 聚苯乙烯的结构式为 取代基大苯环的存在，使内旋转困难，提高刚性,不易结晶。聚乙烯波纹管PS管聚丙烯离子交换器PS制品41ABS塑料出现于40年代，应用很广,具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定、耐化学性和电性能良好，易于成型和机械加工并可电镀等特点。在机 (-CH2-CH-)x-(-CH2-CH=CH-CH2-)y-(-CH2-CH-)z nCNABS塑料是由丙烯腈丁二烯苯乙烯三种单体组成的热塑性塑料，其结

16、构式为：ABS树脂ABS管ABS扣件械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业及化学工业中被广泛应用.42 摩擦传动零件用塑料用于制造轴、齿轮类等。如聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTEE)等。 聚酰胺商用名称为尼龙或绵纶。是最先发现的能承载的热塑性塑料，其品种很多，机械工业常用尼龙6、66、610、 1010、MC等, 其中尼龙1010是我国独创的。这种塑料强度较高,耐磨、自润滑性好, 且耐油、耐蚀、消音、减振, 广泛用作机械、化工及电气零件。尼龙6制品43 聚甲醛是继尼龙之后发展的又一优良品种，1959年开始工业生产。具有优良的综合性能，广泛用于汽车、机床

17、、化工、电气仪表、农机等工业。=O=O其结构式为 CH3-C-O CH2O nC-CH3POM制品POM制品44 和尺寸稳定性为突出，使用温度为-100+130，有良好的电性能和耐气候性，透明无毒。广泛用于机械、仪表、电讯、交通、航空、光学照明、医疗器械等方面。如波音747飞机上有2500个零件用聚碳酸酯制造，总重达两吨。 聚碳酸酯是50年代末、60年代初开始工业生产的一种新型热塑性塑料。具有优良的机械性能，尤以冲击强度其化学结构式为： O- -C- -O-C nCH3CH3=O45聚四氟乙烯俗称塑料王，是用氟石、三氯甲烷等为原料加热裂解、聚合而成。聚四氟乙烯管聚四氟乙烯零件其分子结构式为:

18、CF2-CF2 n具有极优越的化学稳定性和热稳定性以及优越的电性能。几乎不受任何化学药品的腐蚀。摩擦系数极低, 只有0.04。缺点是强度低、刚性差, 冷流性大。在国防、科研及工业中占有重要地位。 46耐蚀用塑料用于化工设备零件、管道、衬里等。如聚四氟乙烯、氯化聚醚(CPS)、聚丙烯等。CH2Cl CH2Cl CH2-C-CH2-O n氯化聚醚防腐蝶阀氯化聚醚投产于60年代。化学稳定性仅次于聚四氟乙烯，但工艺性比聚四氟乙烯好，成本低。在化学工业和机电工业获得广泛应用。其分子结构式为：47 耐高温件用塑料制造高温下工作的各种零件。如聚砜(PSF)、聚苯醚(PPO) 、聚酰亚胺 (PI) 及氟塑料等

19、。 聚砜出现于60年代中期。热稳定性高是其最突出的特点。长期使用温度可达150174, 且蠕变值极低。它具有优良的机械性能和电性能，可进行一般成型加工和机械加工。广泛用于电气、机械设备、医疗器械、交通运输等工业。其结构式为： OO= CH3 CH3 -C- -O- -S- -On48聚苯醚64年试制成功。具有良好的综合性能，蠕变值低，且随温度变化小，使用温度宽(-190190)，耐磨损性能、电性能及耐水、耐蒸汽性能好。广泛用于机电、电器、化工、医疗器械等方面。结构式为： CH3CH3 -O n电动球阀室内呼叫器49聚酰亚胺是60年代出现的新型耐热高强度工程塑料.是最耐高温的塑料之一。其在260

20、下可长期使用，在惰性气体保护下，可在300下长期使用，间歇使用温度可高达480。但加工性差、成本高。主要用OOOO N N- -O- nC-C-C-C= 于特殊条件下使用的精密零件如喷气发动机燃料系统的零件,耐高温、高真空自润滑轴承及电气设备零件等。分子结构式为： 50 热固性增强塑料热固性增强塑料是指以热固性树脂为粘结材料，以玻璃纤维为增强材料制成的一种复合材料。热固性树脂有环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚邻苯二甲酸二丙烯酯(DAP)或聚间苯二甲酸二丙烯酯(DAIP)、聚二苯酸、呋喃、有机硅及聚氨酯等树脂。用玻璃纤维增强的热固性塑料一般称玻璃钢, 它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐热、耐辐射和

21、电性能优越等特点。 玻璃钢压力管道51 合成橡胶橡胶是以高分子化合物为基础的具有高弹性的材料。1、橡胶的组成和性能特点 工业用橡胶由生胶和橡胶配合剂组成。生胶是人工合成用以制胶的高分子聚合物。生胶未加配合剂也未经硫化。橡胶配合剂有硫化剂、硫化促进剂、防老剂、软化剂、填充剂、发泡剂、着色剂等。橡胶最大的特点是高弹性。橡胶有储能、耐磨、隔音、绝缘等性能。 522、常用合成橡胶合成橡胶按用途和用量分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶主要用于制作轮胎、运输带、胶管、胶板、垫片、密封装置等。常用的如丁苯橡胶、顺丁橡胶,氯丁橡胶等。特种橡胶制品主要用于高低温、强腐蚀、强辐射等特殊环境下。常用的如丁腈橡胶、硅橡

22、胶、氟橡胶等.密封圈胶管轮胎53挑战者号航天飞机失事The explosion was blamed on faulty o-rings in the shuttles booster rockets.Richard P. Feynman eloquently demonstrates the brittle behavior of the rubber O-ring in a clamp after submersion in ice water (below Tg!)54合成纤维：合成纤维是长径比大于100的均匀条状或丝状高分子材料。涤纶(的确良): 强度高，耐磨、耐蚀，易洗快干。尼龙(锦

23、纶): 强度高，耐磨，弹性好。耐光性差。腈纶(奥纶、开司米纶): 柔软、轻盈、保暖。维纶: 原料易得，成本低，与棉花性能相似，强度高.丙纶: 轻、牢、耐磨。可染性差，易老化。氯纶: 阻燃、保暖, 耐晒、耐磨。染色性差, 热收缩大.55合成纤维纺丝工艺56胶粘剂1、胶接的特点用胶粘剂把物品连接在一起的方法叫做胶接。其特点为： 连接强度高，应力集中小，耐疲劳性能好； 可连接不同种类材料； 具有密封作用，电绝缘性好； 胶接工艺简单，操作方便。 全金属胶接结构多樯结构胶接共固化翼盒57 极性基团，使其与被粘物表面易产生较强的结合力，因而表现出较高的胶接强度。广泛用于机械零件修补、电子器件、航空、宇航及

24、金属、非金属机械设备材料的胶接. 2、常用胶粘剂 环氧树脂胶粘剂：我国应用最广的是双酚A型，其OH含有脂肪族羟基-CH-, 醚键-C-C-，环氧基-CH-CH-等O58 有机硅胶粘剂：其主链结构为-Si-O-，具有良好的耐热性，使用温度为-60200。可用于高温工作的机电零件、高温玻璃钢、石棉制品、高温金属陶瓷等的胶接。 聚酰亚胺胶粘剂：耐热性好，使用温度为 -60280。可胶接铝合金、钛合金、不锈钢和陶瓷等。 聚苯并咪唑胶粘剂：使用温度为-253538。可胶接不锈钢、45钢、黄铜、铝合金等。 59高分子涂料 涂料是指表面涂覆材料。介绍几种特殊性能的涂料。1、耐热涂料 聚合物的耐热性：关于聚合

25、物的热稳定性, 一种说法是：200长期不降解, 500间歇操作不降解, 而在5001000的高温下可以保持数秒不降解的为热稳定聚合物；另一种说法是: 于惰性气体中, 在175保持3万小时, 在250保持1000小时，在500保持1小时或700保持5分钟，其机械性能没有明显变化的聚合物,便是热稳定聚合物。热稳定性主要决定于分子结构。 60 常见耐热涂料 有机硅涂料：可在200250连续使用，若加入二氧化钛、铝粉等耐热填料，可耐500600，含硅酸盐的有机硅涂料可用于760高温。 有机氟聚合物：分子结构中有氟碳键, 主要是聚四氟乙烯及其共聚物。可在-260260下长期使用.可用作发动机耐磨、耐油、

26、耐热涂料；火箭流体管衬里、导弹发射架、核潜艇阀门及机械部件的润滑涂料；飞机、飞船的绝缘涂料。 612、烧蚀隔热涂料是一种能比耐热涂料在更高温度、更苛刻条件下起保护作用的新型涂料。远程高速飞行器由于和空气剧烈摩擦，产生的气动热已远高出高温合金容忍的程度。如在3048m高空，以6600m/s速度飞行的洲际导弹驻点温度可达7110，有机烧蚀材料在高温下发生物理(熔融、蒸发、挥发等)和化学(分解、解聚、离子化等)等复杂过程，由本身烧蚀而带走热量，从而起到保护基体材料的目的。熔融或溶解耐热聚合物是耐热清漆。 623、示温涂料以颜色变化指示物体表面温度及温度分布的特种涂料.可用于温度计难以测量的场合（如连

27、续运转部件、大面积表面复杂构件等）。但示温涂料受使用条件影响较大，测温精度不如测温工具。一些无机和有机物受热时颜色发生变化, 称热色现象。示温涂料涂覆试样示温涂料主要由变色颜料、基料、稀释剂等组成。分可逆示温涂料和不可逆示温涂料。 63示温涂料显示的温度分布示温涂料显示的飞机发动机汽缸的温度分布示温涂料显示的颜色(温度分布)64三、高分子功能材料 液晶材料1、液晶的基本概念液晶态是介于晶态和液态之间 的一种热力学稳定态。处于这种状态的物质称为液晶.液晶既有晶体的各向异性，又有液体的流动性，因此液晶态又称介晶态。根据分子排列形式和有序性的不同，液晶有四种不同的结构类型：近晶型、向列型、胆甾型和碟

28、型。 65 近晶型结构在近晶型液晶中分子排列成层，层内分子长轴互相平行，垂直于层片平面。分子可在本层内活动，但不能在上下层之间移动，呈二维有序，其规整性近似晶体.近晶型中间相的突出特点是非常粘滞。66 向列型结构在向列型液晶中分子沿轴向平行排列，分子相互之间保持着近晶型的相互平行关系，它能上下、左右、前后活动，呈一维有序，但它们的重心位置无序。这种介晶有很大的流动性，在外力作用下容易沿流动方向取向. 向列型液晶中的相变(各向异性各向同性)67 胆甾型结构胆甾型液晶是向列型液晶的一种特殊形式。分子排列成层，层内分子排列成向列型，其分 子长轴平行于层的平面,但层与层之间分子长轴逐渐偏转，形成螺旋状

29、, 原因是为了适应伸到分子平面外的官能团的空间要求。68由于这些扭转分子层作用，可以使反射的白光发生色散，透射光发生偏振旋转，胆甾型液晶产生各种颜色，具有独特的光学性质。 The following movie presents a view of an actual liquid crystal phase transition. Watch as the material, initially in the nematic state, changes abruptly into the solid crystalline form as the temperature is lowere

30、d.Phase Changes in Liquid Crystals 69 又分为热致液晶、溶致液晶和压致液晶。溶致液晶为多组分体系，在一定临界浓度以上，聚合物溶液呈液晶态。热致液晶在一定临界温度以上，聚合物熔体呈液晶态。压致液晶是由压力引起的，很少见。 碟型结构碟型液晶相中，碟状分子一个个地重叠起来形成圆柱状的分子聚集体，故又称为柱状相。在与圆柱平行的方向上易发生剪切流动.按照液晶形成的条件, 高分子液晶70溶致液晶微团微团微团截面微团形成712、聚合物液晶的结构形成液晶聚合物的单体分子绝大多数是一些几何形状不对称的刚性或半刚性棒状或碟状。还要求分子有适当的长径比。形成介晶还与分子内极性基团

31、的强度、位置及总极化度有密切关系。研究最多的液晶化合物之一是 4.4- 二甲基氧化偶氮O- -N=N- -OCH3CH3苯，其分子式为：长径比为2.6，熔点Tm=116，清晰点为134，在116134间呈液晶态。72液晶中纤维的网状结构及其形成液晶中纤维网状结构73扭转向列液晶演示扭转电场中发生扭转光的路径光的路径743、液晶应用高分子液晶材料作为一种新型材料，已经以纤维、复合材料和注模制件广泛用于航海、航空、 航天和汽车工业中。利用液晶的电磁场效应可制作电子显示器件, 如液晶电子表、电视屏、大型显示牌等.75液晶应用实例76利用胆甾型液晶颜色随温度变化的特性，可用于测温和温度梯度、温度校正，

32、制作光学寄存器和温度传感器。液晶显示热传导象，因此可以用来检查材料内部缺陷和均匀性，已广泛应用于宇航、电子、医学和化学领域。 由于液晶能将温度、电场、磁场、机械应力或化学环境等讯号变成看得见的彩色图77压电高分子材料一些没有对称碳原子的生物大分子(木材、动物骨骼、皮肤等)和合成的结晶聚合物都具有压电性质。与压电陶瓷相比，聚合物压电材料柔韧、冲击韧性好，能制成大面积薄膜传感材料，是具有应用前景的新材料。 压电聚合物膜781、驻极体形压电聚合物极性聚合物如聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、尼龙-11和聚碳酸酯等，在高直流电场和高温下极化并保持在直流电场下冷却，便成为具有半永久极化且有半永久表面电信号测量电荷的

33、介质材料，该聚合物称为驻极体形聚合物，又称电场取向型高分子压电材料.79聚偏氟乙烯(PVDF)是自1969年发现以来研究最多应用最广的聚合物压电材料。其压电电压常数比锆钛酸铅陶瓷高3倍。PVDF含有结晶和非晶两部分，结晶度约为3560%，当PVDF挤压成膜时，主要形成非压电性、非极性的晶相，当高温拉伸或压延时导致一部分转变为压电性的晶相。应力传感器PVDF冲击传感器PVDF802、压电复合材料聚合物压电材料除PVDF等少数品种外，一般压电常数较小，应用受到限制，因而开发了聚合物陶瓷复合压电材料，将具有极高极化强度的压电陶瓷(BaTiO3、PZT)混入压电高分子材料中，极化后得到压电性较强的可挠

34、聚合物复合压电材料。lead zirconate titanate(PZT)/ epoxy resin piezoelectric composites 压电复合材料81复合压电材料制备方法有轧辊法和流延法。轧辊法是使温度控制在软化点附近的聚合物与陶瓷粉一起混炼，然后造粒，压制成型。流延法是先将聚合物溶于适当的溶剂中，然后加入陶瓷粉用球磨等方法使其混合均匀，形成泥浆状复合物，在玻璃板上流延成膜后干燥而成。 Fibre mat preparationLamination of the composite82压电复合材料833、高分子及复合压电材料的应用PVDF及其为基的复合压电材料可用于电声换能

35、器、超声换能器、力敏压电传感器。利用其局部压电性,可制成非接触性压电键盘，这种键盘耐用性高，经1500万次以上按键试验没有发现损坏。压电高分子材料还可用于光开关、大面积显示元件、温度监控器、火灾报警器及红外线静电复印机等。 水声换能器压电致动器84 导电高分子材料 1、概述导电高分子材料出现于70年代，是具有一维或二维金属导电性能的分子化合物晶体。从结构来分，可分为一维链状结构与二维层状结构;从组分来分，可分为电荷转移复合物、共轭高分子及其掺杂体系和层间化合物类。85在对共轭高分子及其掺杂体系的研究中，于1974年发现了由乙炔直接聚合成膜的方法，膜状掺杂的电导很高，随掺杂的碘、溴等卤素及AsF

36、5类电子受体浓度的增加，电导率可增加12个数量级, 从P型半导体变成金属导体。硫酸、高氯酸掺杂后电导率更高. 共轭导电聚合物862、高分子导电机理高分子导电机理可分为离子导电和电子导电两种。离子导电高分子材料是含有某离子的固体(例如聚氧乙烯、聚氧丙烯)能溶解某种无机盐(如LiClO4), 且溶入的盐呈离子状态(Li+、ClO4-)。离子在电场作用下移动, 即产生电流。其电导率随温度升高而增大。聚乙烯拉伸后导电性改善拉伸前拉伸后87电子传导又可分为跳跃式导电和频带式导电。当高分子中某原子因某种原因得失电子变为M+或M-时，在电场作用下M+或M-的电子向邻原子转移或从邻原子夺得，电子得失不断进行的

37、结果即形成电流。电子这种转移现象叫做电子的跳跃式导电。频带式导电是电子相互间共用电子轨道时产生的。 柔性集成电路聚合物发光二极管883、应用导电高分子材料的应用研究主要有作蓄电池的电极、太阳能电池、电能的传送和转接、微波吸收材料、电致变色材料等。 导电聚合物的扫描电镜形貌89形状记忆高分子材料1、高分子材料形状记忆的机理高分子材料形状记忆的机理与金属不同。形状记忆聚合物一般具有两相结构，即固定成品形状的固定相和在一定温度下能可逆发生软化和固化的可逆相。固定相的作用是记忆初始状态，第二次变形和固定是由可逆相来完成的。通常是通过热刺激产生形状记忆效应。90This series of images show how the biodegradable shape memory polymer transforms from the temporary shape (1) to its parent shape (6) in 20 seconds when heated to 41.91以聚降冰片烯为例。聚合物分子量为300，Tg为35, 固定相为大分子链缠结交联，通过玻璃态转变实现第二次变形。在粘流态的高温下进行第一次成型时，分子链间的缠绕决定了各自的相对位置，从而使整个形状固定下来。然后在高于Tg低于Tf的温度条件下施加应力，使聚合物变形，维持变形