第6章有机高分子材料.pptVIP

材料科学与工程导论; 聚合物的分子运动具有以下特点： （1）运动单元的多重性： 聚合物的分子运动可分小尺寸单元运动（即侧基、支链、链节、链段等的运动）和大尺寸单元运动（即整个分子运动）。 （2）聚合物分子的运动是一个松弛过程： 在一定的外力和温度条件下，聚合物从一种平衡状态通过分子热运动达到新的平衡状态过程中，需要克服运动时运动单元所受到的内摩擦力，这个克服内摩擦力的过程称为松弛过程。松弛过程是一个缓慢过程。 （3）聚合物的分子运动与温度有关： 温度升高作用有两个：增加能量；使聚合物体积膨胀，扩大运动空间。 ; 若对某一非晶态聚合物试样施加一恒定外力，观察试样在等速升温过程中发生的形变与温度的关系，便得到该聚合物试样的温度--形变曲线。 非晶态聚合物典型的温度--形变曲线如下图，存在两个斜率突变区，这两个突变区把温度--形变曲线分为三个区域，分别对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运动特征各有不同。; 在区域I，温度低，链段运动被冻结，只有侧基、链节、链长、键角等的局部运动，因此聚合物在外力作用下的形变小，具有虎克弹性行为：形变在瞬间完成，当外力除去后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种力学状态与无机玻璃相似，称为玻璃态。; 随着温度的升高，链段运动逐渐“解冻”，形变逐渐增大，当温度升高到某一程度时，链段运动得以充分发展，形变发生突变，进入区域II，这时即使在较小的外力作用下，也能迅速产生很大的形变，并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变，除去外力后能逐渐恢复原状的性能称高弹性，相应的力学状态称高弹态。; 由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度（glass temperature)，以Tg表示。;聚合物力学三态的分子运动单元各不相同： 玻璃态：温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动，形变小； 高弹态：链段运动充分发展，形变大，可恢复； 粘流态：链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移，形变不可逆。;四、高分子的性能;1．弹性 ;;高聚物通常是很好的绝缘体，可作为绝缘材料。但仍有一部分高分子可以作为半导体，甚至导体。 ;;;;;;;有机高分子材料、无机材料和金属材料并列为三大材料。;塑料;产量大，价格低，日常生活中应用范围广的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。;; ; ; ; ;性能： 一定的强度和硬度，耐磨性好；绝缘性良好（击穿电压不小于10KV）,耐热性较高，耐蚀性良好；性脆，不耐碱。;性能： 其透明性在现有高聚物中是最好的，比无机玻璃还高，透光率达92%，而密度只有后者的一半；力学性能比普通玻璃高得多。缺点是耐磨能差，表面硬度较低；由于导热性差和线膨胀系数大，易在表面或内部产生微裂纹；易溶于有机溶剂等。;性能： 优良的综合性能：坚硬、耐高温；良好的机械性能、冲击韧性突出；透明度高；电绝缘性优良。;性能： 兼有其组成物“硬、韧、刚”的混合特点，综合力学性能良好，- 40℃低温仍有一定的机械强度；尺寸稳定，耐热和耐蚀性较好；容易电镀，易于成型。;橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。 ;（1）分子链的柔顺性较好 ; 生橡胶中混入硫后加热，使硫原子与橡胶的长链状分子产生横向的连结，即交联成网状分子，加强机械性能（强度、硬度）等性能，以及对化学物品的抵抗能力，使其变得更有使用价值。;橡胶结合硫的比率称为加硫系数。 软橡胶：加硫系数为5%左右之橡胶，柔软而有弹性； 硬橡胶：加硫系数30%以上会变得坚硬于缺少弹性。 但大部份的橡胶硫化都不太完全，里面还含有许多未硫化的硫，这些硫会慢慢跟橡胶分子产生键结，时间愈久橡胶的硫化程度就愈高，这也就是为什么橡胶放久了会变硬的原因。 “硫化”一词有其历史性，因最初的天然橡胶制品用硫磺作交联剂进行交联而得名，随着橡胶工业的发展，现在可以用多种非硫磺交联剂进行交联。因此硫化的更科学的意义应是“交联”，即线性高分子通过交联作用而形成的网状高分子的工艺过程。;性能： 耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。缺点是不耐油和有机溶剂，抗撕强度小。 ;性能： 弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；缺点是抗撕裂能力差，易出现裂纹。;其它种类的橡胶;纤维 ; ;六、高分子回收与再利用;高分子回收及再利用的基本意义：; 从上世纪60年代开始，塑料(主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯)进入广泛实用阶段。由于塑料具有??多优点：它取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧，因此塑料一问世，便深受欢迎，它迅速渗入到社会生活的方方面面，塑料被