工程材料高分子材料课件.pptx

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工程材料高分子材料课件

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目录

壹

高分子材料概述

陆

高分子材料的测试与表征

贰

高分子材料的合成

叁

高分子材料的加工

肆

高分子材料的性能

伍

高分子材料的改性

高分子材料概述

壹

定义与分类

高分子材料是由大量重复的小分子单元通过聚合反应形成的长链分子物质。

高分子材料的定义

合成高分子如聚苯乙烯是人工合成的，而天然高分子如蛋白质和橡胶存在于自然界中。

合成与天然高分子

热塑性高分子如聚乙烯可反复加热塑形，热固性高分子如环氧树脂一旦固化则不可重塑。

热塑性与热固性高分子

01

02

03

基本性质

机械性能

热性能

高分子材料的热性能决定了其在不同温度下的应用范围，如耐热性、热稳定性等。

包括高分子材料的强度、硬度、韧性等，这些性能决定了材料的承载能力和抗冲击能力。

电性能

高分子材料的电绝缘性、导电性等电性能对于电子器件和绝缘材料的选择至关重要。

应用领域

高分子材料在医疗领域广泛应用，如人工器官、药物载体和生物传感器等。

医疗保健

在电子行业，高分子材料用于制造电路板、绝缘材料和导电聚合物等。

电子与通信

汽车工业利用高分子材料制造轻质部件，如保险杠、仪表盘和内饰等。

汽车制造

高分子材料因其良好的可塑性和成本效益，在食品和商品包装中得到广泛应用。

包装行业

高分子材料的合成

贰

聚合反应原理

加成聚合反应是通过单体分子间相互作用形成聚合物链，如聚乙烯的生产过程。

加成聚合反应

缩合聚合反应涉及小分子副产物的释放，例如聚酯和聚酰胺的合成。

缩合聚合反应

自由基聚合反应是通过自由基引发剂启动，广泛应用于塑料和橡胶的生产。

自由基聚合反应

离子聚合反应包括阳离子和阴离子聚合，常用于合成具有特定结构的聚合物。

离子聚合反应

合成方法

通过缩聚反应，单体分子间脱去小分子（如水、醇等），形成聚合物链，如聚酯和聚酰胺的合成。

缩聚反应

01

加聚反应是单体分子直接结合成聚合物，不产生副产物，例如聚乙烯和聚苯乙烯的生产过程。

加聚反应

02

开环聚合涉及环状单体的开环，形成线性或支链状聚合物，如环氧树脂的合成。

开环聚合

03

自由基聚合通过引发剂产生自由基，引发单体进行链增长反应，广泛应用于塑料和橡胶的生产。

自由基聚合

04

常见聚合物

聚乙烯是最常见的塑料之一，广泛用于制造塑料袋、瓶子和管材，因其良好的化学稳定性和绝缘性。

聚乙烯（PE）

01

PVC是一种广泛使用的塑料，因其耐腐蚀性和成本效益，在建筑行业用于管道和电线绝缘。

聚氯乙烯（PVC）

02

PET是制造合成纤维和塑料瓶的主要材料，因其透明度高和强度好而被广泛应用。

聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）

03

常见聚合物

聚丙烯以其耐热性和轻质特性被用于汽车部件、食品容器和纺织品，是高性能塑料的代表。

聚丙烯（PP）

PTFE，俗称特氟龙，因其极低的摩擦系数和耐高温特性，常用于不粘锅和密封材料。

聚四氟乙烯（PTFE）

高分子材料的加工

叁

加工技术

注塑成型是高分子材料加工中常用的技术，通过加热融化塑料后注入模具成型。

注塑成型

吹塑成型用于制造空心塑料制品，如瓶子和容器，通过吹入空气使塑料膨胀成型。

吹塑成型

挤出成型适用于连续生产管材、薄膜等，通过加热并挤压材料通过特定形状的模具。

挤出成型

设备与工艺

挤出成型技术

挤出成型是高分子材料加工中常见的工艺，通过加热和压力将材料挤出成型，广泛应用于管材、薄膜生产。

01

02

注塑成型工艺

注塑成型适用于生产复杂形状的塑料部件，通过将熔融塑料注入模具中冷却固化成型。

03

吹塑成型方法

吹塑成型用于制造中空的塑料容器，如瓶子和玩具，通过吹入空气使塑料薄膜膨胀成型。

加工中的问题

在加工过程中，高分子材料可能因受热不均导致热稳定性差，影响产品质量和性能。

热稳定性问题

高分子材料的硬度和粘度可能导致加工设备磨损加剧，增加维护成本和生产停机时间。

加工设备磨损

高分子材料在冷却固化过程中会发生收缩，不均匀的收缩率会导致制品变形或尺寸不准确。

成型收缩率

高分子材料的性能

肆

力学性能

高分子材料如聚乙烯在承受拉力时表现出的抗断裂能力，决定了其在制造绳索和薄膜中的应用。

抗拉强度

聚碳酸酯等材料在受到冲击时不易破裂，广泛应用于防弹玻璃和头盔等安全产品。

冲击强度

尼龙等材料的弹性模量高，表明其在受力时变形小，常用于制作齿轮和轴承等精密零件。

弹性模量

热性能

高分子材料在高温环境下保持物理和化学性质的能力，如聚四氟乙烯在260°C下仍稳定。

热稳定性

01

02

描述材料传导热能的效率，例如聚苯乙烯泡沫具有很低的热导率，常用于保温材料。

热导率

03

材料受热时体积或长度变化的度量，如聚乙烯的热膨胀系数较大，影响其尺寸稳定性。

热膨胀系数

电性能

绝缘性

01

高分子材料如聚乙烯具有良