高分子材料概论复习概括
《高分子材料概论》
第1章绪论
1.2.1 塑料
塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。
它是以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。
塑料的组成：
1）树脂: 塑料的主要组分。
2）填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。
3）增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性
4）稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。
5）增色剂: 赋予塑料制品各种色彩。
6）润滑剂: 提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。7）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。
8）其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。
塑料的分类(注意分类举例)
1）按塑料热性质分类：
热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成型加工。聚乙烯、聚氯乙烯
热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，立体网状结构，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。酚醛树脂、环氧树脂
2）按塑料的功能和用途分类：
通用塑料：产量大、用途广、价格低的塑料，但性能一般，主要用于非结构材料。聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯
工程塑料：具有较高力学性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。具有较宽的温度适用范围，能在苛刻条件下长时间使用。
通用工程塑料:长期在100~150℃范围内应用的塑料聚酰胺、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯特种工程塑料:在150 ℃以上长期使用的塑料。聚砜、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚芳酯功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等
1.2.2 橡胶
橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。线形柔性高分子聚合物，以生胶为原料，加入适量配合剂而形成。
橡胶的结构特征：（1）分子链具有足够的柔性；
（2）玻璃化温度比室温低得多：
（3）在使用条件下不结晶或结晶较小，理想情况是在拉伸时可结晶，除去外力后结晶又消失，网状结构
橡胶的组成：橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。
按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。
1）生胶: 生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。橡胶的主要成分
2）配合剂: 用来改善橡胶的某些性能。常用配合剂有硫化剂、硫化促进剂、活化剂、填充剂、增塑剂、防老化剂、着色剂等。
①硫化剂: 用来使生胶的结构由线型转变为交联体型结构，从而具有一定强度、韧性、高弹性。
②硫化促进剂: 缩短硫化时间，降低硫化温度，改善橡胶性能。
③活化剂：用来提高促进剂的作用。
④填充剂：用来提高橡胶的强度、改善工艺性能和降低成本。
⑤增塑剂：用来增加橡胶的塑性和柔韧性。
⑥防老剂：用来防止或延缓橡胶老化。
橡胶的制备及成形
（一）硫化
（二）混合
生胶流动温度高、粘度大，它与各种配合剂的混合，需要通过塑炼和混炼来实现。
1）塑炼：强迫生胶反复通过两个转速不同的滚筒之间的间隙，使之在强剪切力作用下长分子链被切断，相对分子量减小，从而流动性增加（即塑性增加）的工艺过程。
2）混炼：将塑炼后的生胶和配合剂混合均匀的过程
混炼的加料顺序是：塑炼胶、防老剂、填充剂、增塑剂、硫化剂及硫化促进剂等。
混炼时要注意严格控制温度和时间。
（三）成形
大多数橡胶制品都是被加热到硫化温度以上，在模具中成形。
1）模压法：2）注射法：
1.2.3 纤维
凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。
天然纤维（棉花、麻、蚕丝等）
人造纤维
化学纤维
合成纤维
人造纤维是用自然界的纤维加工制成，如：“人造丝”、“人造棉”。
合成纤维是由合成的聚合物制成的。
1）涤纶：即聚酯纤维，又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐蚀，易洗快干等优点，是很好的衣料纤维。
2）尼龙：即聚酰胺，又称棉纶，其强度大、耐磨性好、弹性较好，主要缺点是耐光性差。3）腈纶：即聚丙烯腈，有人造羊毛之称。
4）维纶：即聚乙烯醇缩醛纤维，性能与棉花相似，且强度高，缺点是弹性差，织物易皱。5）丙纶：即聚丙烯，以轻、牢、耐磨著称，缺点是可染性较差，且晒易老化。
6）氯纶：即聚氯乙烯，难燃、保暖、耐晒、耐磨、弹性好，但染色性差，热收缩大，限制了它的应用。
1.2.4 涂料
涂料是指涂布在物体表面的具有保护和装饰作用的膜层材料。
涂料的组成：1）成膜物：涂料最主要的成分，其性质对涂料的性能起主要作用
对成膜物的要求：①能溶于适当的溶剂②必须与物体表面和颜料具有良好的结合力
成膜物的分类：①反应型成膜物：伴有化学反应，形成网状交联结构，相当于热固型聚合物；例如环氧树脂、醇酸树脂等②挥发型成膜物：未发生化学反应，成膜只是溶剂挥发，成膜物为热塑型聚合物；例如纤维素衍生物、氯丁橡胶等
2）颜料：主要起遮盖和赋色作用有机颜料如炭黑颜料还有增强、赋予特殊性能、改变流变性能、降低成本等作用。
3）溶剂：即用来溶解成膜物的易挥发性有机液体
1.2.5 黏合剂
黏合剂又称胶粘剂，是一种把各种材料粘合在一起，并且在胶接面处具有足够强度的物质。它以各种树脂、橡胶、淀粉等为基体材料，添加各种辅料而制成的。
辅料对主要成分起到一定的改性或提高品质的作用。
<重要>黏合剂的分类：
按主要成分分类:有机黏合剂（天然黏合剂（动物胶、植物胶、矿物胶）、合成黏合剂（热
塑性树脂黏合剂、热固性树脂黏合剂、橡胶型黏合剂、合金型黏合剂））、无机黏合剂（磷酸盐型、硅酸盐型、硼酸盐型、玻璃陶瓷及其他低熔点物等）
按受力情况分类：结构型黏合剂、非结构型黏合剂、特种黏合剂
按使用形式分类：单组分黏合剂、双组分黏合剂
按黏合剂形态分类：水性胶、溶剂型胶、无溶剂胶、膏状物、固体形状、
1.2.6聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是以高分子聚合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。
聚合物基复合材料具有许多优异性能：
1）具有很高的比强度及比模量；2）耐疲劳性能好；3）减震性能好；4）过载安全性好；5）耐高温性好；6）具有很强的可设计性
1.2.7聚合物合金
把不同种类的聚合物加以混合得到的具有理想性能的聚合物材料，称为聚合物共混物或聚合物合金。
聚合物合金种类繁多，主要包括
均聚物、共聚物（无规、交替、嵌段、接枝共聚物）、共混物（物理混合物、化学混合物
渐变聚合物）
聚合物合金的主要制备途径：1）物理共混：机械共混、溶液共混、胶乳共混
2）化学共混：具有化学反应为特征的共混
溶液接枝共混、互穿聚合物网络
1.2.7功能高分子材料
功能高分子材料是除了力学功能、表面和界面功能以及部分热学功能的高分子材料。
主要包括有物理功能、化学功能、生物功能和功能转换型的高分子材料
1.3 高分子材料的成型加工(重要)
高分子材料成型制品：注射、挤出、压制、压延、缠绕、铸塑、烧结、吹塑等
高分子材料涂覆：喷涂、浸渍、黏结、沸腾床等离子喷涂等
最主要、最常用的加工方法是：挤出成型、注射成型、吹塑成型、压制成型(原理、过程) 挤出成型过程：第一阶段：塑化第二阶段：成型第三阶段：定型
注射成型又可称为注射模塑或注塑，主要用于热塑性塑料，是热塑性塑料成型中应用最广泛的一种成型方法。它能生产形状复杂、薄壁、嵌有金属或非金属的塑料制品，因此应用广泛。
注射成型最重要的工艺条件
1）温度：主要包括料筒温度、喷嘴温度、模具温度
2）压力：主要包括塑化压力、注射压力
3）成型周期：完成一次注射成型过程所需要的时间，主要包括注射时间、闭模冷却时间及其他时间（开模、脱模、安放嵌件和闭模时间等）
吹塑成型是塑料材料的二次成型，仅适用于热塑性材料的成型。
吹塑成型主要包括中空吹塑成型、吹塑薄膜、吹塑薄片等成型方法
中空吹塑成型主要产品是塑料瓶、、儿童玩具、水壶以及贮存酸、碱的大型容器等。
对于中空吹塑的材料的要求：
（1）气密性好
（2）耐环境应力开裂性好
（3）耐冲击性要好
另外，还要求有较好的抗静电性、耐药品性和耐挤压性等。
压制成型分为模压成型和层压成型两种
模压成型工艺种类：（1）模塑粉模压法（2）吸附预成型坯模压法（3）团状模塑料及散状模塑料模压法（4）片状模塑料模压成型法（5）高强度短纤维料模压成型法（6）定向铺设模压成型
层压成型过程主要包括填料的浸胶、浸胶材料的干燥和压制等步骤。
层压成型所制得的层压塑料往往是板状、管状、棒状或其他简单性状的制品。
第2章通用塑料
通用热塑性塑料:柔韧性大、脆性低、加工性能好，但刚性、耐热性、尺寸稳定性较差。(综合性能好、力学性能一般、产量大、应用范围广、价格低廉。)
通用热固性塑料：刚性高、耐蠕变性好、耐热性好、尺寸稳定性好、不易变形，但加工复杂，效率低(在加工过程中发生化学变化，分子结构从加工前的线型转变为体型结构，再加热也不会流动。)
2.1 聚乙烯（PE，polyethylene）聚乙烯加工工艺
自由基聚合而成线性聚合物，高分子长链脂肪烃，分子链空间呈平面锯齿形排布，分子对称
?（1）分子式：—[—CH2——CH2—]n—
（2）支化结构：（a）高密度PE （HDPE）（b）低密度PE（LDPE）（c）线性低密度PE分子链（LLPDE）
性能：无臭、无味、无毒，乳白色蜡状固体；易燃；透水率低
?1）力学性能一般，软而韧；拉伸强度比较低；表面硬度不高；抗蠕变性差；抗冲
击性能较好
?（2）热性能耐热性不高；耐低温性能很好，脆化温度-50℃；热导率较高，
HDPE>LLDPE >LDPE ；线膨胀系数较大，LDPE>LLDPE >HDPE
?（3）耐化学药品性惰性，化学稳定性好常温下，一般不溶于溶
?（4）电性能电性能优异介电损耗低，高频绝缘耐电晕性好，介电强度高，高压
绝缘
（5）聚乙烯在许多活性物质作用下产生应力开裂的现象
2.1.3 聚乙烯的加工性能：熔融状态下进行加工，注意以下几点：
?（1）由于吸湿性低，原料可不必干燥；
?（2）加工时需选择合适的熔融流动速率；
?（3）聚乙烯结晶能力高，制品冷却后收缩率高；
?（4）高温下聚乙烯易氧化，尽量避免与氧接触
?（5）由于环境应力开裂性能，避免与脂肪烃、芳香烃、矿物油、醇类等化学品接
触
2.1.5 聚乙烯的应用：
?低密度聚乙烯(LDPE) ：日用制品、薄膜、软质包装材料、层压板、电线电缆包覆
等
?高密度聚乙烯(HDPE) ：小负荷齿轮和轴承、化工管道、阀门、高频电缆绝缘层、
硬质包装材料等
2.2 聚丙烯（PP，polypropylene）
?丙烯单体通过气相本体聚合、淤浆聚合、液态本体聚合等方法制备
?线性结构：
存在等规、间规、无规三种立体结构
等规：结构规整性好，高度结晶性，熔点高，硬度和刚度大，力学性能好
间规：性能介于两者之间，结晶能力较差，硬度刚度小，冲击性能较好
无规：无定形材料，强度很低，使用价值小
2.2.2 聚丙烯的性能注意
无毒、无味、无臭、半透明蜡状固体，密度小。
?（1）力学性能:与聚乙烯相比，强度、刚度、硬度都比较高；抗冲击强度对温度的依
赖性大；优良的抗弯曲疲劳性
?（2）电性能优良的电绝缘性；耐电弧性好
?（3）热性能良好的耐热性；良好的耐沸水、耐蒸汽性；热导率小于聚乙烯
?（4）耐化学药品性很高的耐化学腐蚀性良好的耐环境应力开裂性
?5）环境性能耐候性差，对紫外线敏感，易降解
?（6）其他性能极易燃烧；氧气透过率较大；透明性较差；表面极性低，耐化学药品
性能好，但印刷、黏结等二次加工性差
2.2.3 聚丙烯的加工性能
（1）吸水率低，加工前不需要干燥；（2）提高压力或温度可改善熔体流动性；
（3）成型收缩率较大，具有明显的后收缩性；（4）受热易氧化降解，高温下对氧敏感；（5）一次成型优良，成型加工方法多
2.2.4 聚丙烯的改性(重要)
?聚丙烯由于存在如下缺陷：低温脆性大、热变形温度低、收缩率大、厚壁制品易产
生缺陷等，需要改性
（1）聚丙烯共聚物
一般是丙烯与乙烯共聚
分为无规共聚物和嵌段共聚物
?①无规共聚物：乙烯单体含量1~7%
?性能：具有较好的光学透明性、柔顺性、较低的熔融温度、很高的抗冲击性
?用途：高透明薄膜、上下水管、供暖管材、注塑制品
?②嵌段共聚物：乙烯单体含量5~20%
?性能：较好的刚性和低温韧性
?用途：大型容器、中空吹塑容器、机械零件、电线电缆
?2）聚丙烯合金
?①与高密度聚乙烯共混：改善聚丙烯的韧性
?②与乙丙橡胶、热塑性弹性体共混：改善韧性、耐寒性、冲击性能
?③聚丙烯与聚酰胺共混：改善其耐热性、耐磨性、抗冲击性和染色性
?（3）填充聚丙烯
?粉末状碳酸钙、硫酸钙、滑石粉、云母及木粉
?改善刚度、硬度、弹性模量热变形温度、耐蠕变性、成型收缩率、线膨胀系数
?（4）增强聚丙烯
?玻璃纤维10~40%
?改善拉伸强度、耐热性、刚性、硬度、耐蠕变性、线膨胀系数、成型收缩率等
?（5）茂金属聚丙烯
?具有独特的间规立构规整性
?性能：流动性能好、强度高、硬度大、耐热性好、熔点低、透光率高、光泽性好、
韧性强（P45，表2-21）
?用途：包装薄膜、汽车保险杠、片材、瓶、复合纤维等
2.2.5 聚丙烯的应用
聚丙烯属等规立构，结晶性塑料，外观乳白半透明。
主要用于家庭厨房用具、包装薄膜、医疗器械、高频绝缘材料；化工管道、家用电器部件等，以及汽车及机械零部件，如车门、方向盘、齿轮、接头等。
2.3 聚氯乙烯（PVC）（polying chloride）
最早工业化的塑料品种之一
聚氯乙烯是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发下，或在光、热作用下按自由基聚合反应的机理聚合而成的聚合物
聚合的方法有本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、微悬浮聚合等
无定形结构头-尾相接分子结构式：
2.3.2聚氯乙烯的性能：白色或淡黄色坚硬粉末；密度1.35~1.45g/cm3；透气性和透湿率
较低
1）力学性能较高的强度、刚度、硬度较低的韧性、断裂伸长率和冲击强度耐磨性一般2）热性能热稳定性特别差，在65~80℃之间使用，140℃分解；
3）电性能比较好的电性能；介电常数、介质损耗、体积电阻率较大；耐电晕性不好；4）化学性能耐化学药品性好，化工防腐材料
5）其他性能氯原子存在，具有良好的阻燃性能对光、氧、热及机械作用都比较敏感，易发生降解，脱除HCl
2.3.3 聚氯乙烯的成型加工(聚氯乙烯添加剂)
?可采用挤出、吹塑、注塑、压延、搪塑、发泡、压制、真空成型等方法
添加稳定剂减少热分解，成型温度严格控制
添加适量的润滑剂改善加工性能
注射挤出时采用中速或低速
2.3.4 聚氯乙烯的添加剂重要
1、稳定剂（P50，表2-24）
?热稳定剂、抗氧剂、紫外线吸收剂
?作用：与分解放出的HCl反应，清除HCl；与游离基及双键反应，抗氧效果
?常用的热稳定剂：铅化合物及盐化合物
?光稳定剂：有机物系统
?紫外线吸收剂：钡、镉复合稳定剂
2、增塑剂
?要求与聚氯乙烯有较好的相容性
3、润滑剂
?克服摩擦阻力
4、填料及其他添加剂
?提高制品的硬度、改善电性能、降低成本
?常用的填料有碳酸钙、滑石粉、陶土、碳酸镁、重晶石粉等
2.3.6 聚氯乙烯的应用
纯聚氯乙烯属无规立构，无色透明，硬而脆，很少应用。常利用橡胶和增塑剂对其改性处理。
硬聚氯乙烯：用于工业管道、给排水系统、板件、管件、建筑及家用防火材料，化工防腐设备及各种机械零件。
增塑（软）聚氯乙烯：用于窗帘、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墙纸；农用薄膜、耐酸碱软管及电线电缆包覆层等。
2.4.3 ABS树脂
ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。
分子式：
2.4.
3.1 ABS的性能
无定形高分子材料，不透明，浅象牙色，无毒无味，相对密度1.05
丙烯腈能提高强度、硬度、耐热性和耐腐蚀性，丁二烯能提高韧性，苯乙烯能提高电性能和成型加工性能。所以，ABS树脂具有优异的综合性能，成为“坚韧、质硬、刚性”的材料。
ABS塑料具有较好的抗冲击性能、尺寸稳定性和耐磨性，成型性好，不易燃，耐腐蚀性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烃类溶剂。
?（１）力学性能优良冲击强度高；可在极低的温度下使用；良好的耐磨性、耐油性；
尺寸稳定性好
?（２）热性能热变形温度８５～１１０℃很高的耐寒性
?（３）电性能良好的电绝缘性
?（４）耐化学药品性良好的耐化学试剂性
?（５）环境性能耐候性较差，易氧化降解
2.4.
3.3 ABS的应用
ABS作为“坚韧、质硬且刚性”的材料，是最早被人类认识和使用的“高分子合金”。
用于轻载齿轮、轴承，电器外壳，汽车部件，各类容器、管道等。
2.5.1 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，polymethyl methacrylate ）
俗称“有机玻璃”
聚合方法：悬浮聚合、本体聚合、溶液聚合、乳液聚合
2.5.1.3 PMMA的应用
聚甲基丙烯酸甲酯又称有机玻璃，属无规立构，
非晶性塑料。
主要用于飞机、汽车的窗玻璃和罩盖，光学镜片，仪表外壳，装饰品，广告牌，灯罩，光学纤维，透明模型，标本，医疗器械等。
2.6 酚醛树脂
酚类化合物与醛类化合物缩聚后所得到的树脂
?酚类化合物：苯酚、甲酚、二甲酚、间苯二酚等
?醛类化合物：甲醛、乙醛、糖醛等
?催化剂：氢氧化钠、氢氧化钡、氨水、硫酸、盐酸、对甲苯磺酸等
2.6.1 酚醛树脂的合成（重要）
根据酚类和醛类的反应摩尔比及反应介质PH值的差异，可以分别得到热固性和热塑性两类材料。
苯酚上与羟基邻位或对位的3个氢原子都很活泼，均能与甲醛发生两种情形下的缩聚反应：
2.6.1.1热塑性酚醛树脂的合成
反应条件：PH<7，甲醛：苯酚<1
反应过程：（1）加成反应；(2) 缩合反应；（3）缩聚反应
热塑性树脂不存在羟甲基侧基，只能熔融而不会自行交联
2.6.1.2 热固性酚醛树脂的合成
反应条件：PH>7，甲醛：苯酚>1
反应过程：（1）加成反应；（2）缩聚反应
2.6.2 酚醛树脂的固化
?热固性树脂的热固化性能主要取决于制备树脂时酚与醛的比例和体系合适的官能度。
固化方式两种：加热或加酸
1）热压固化：加热温度145~175℃，挥发分
?一般来说，热压过程中产生的挥发分越多，热压过程中温度越高，所需要的成型压
力就越大。
2）加酸固化：温度低，酸类固化剂，盐酸、磷酸、对甲苯磺酸、苯酚磺酸等
?热塑性酚醛树脂的固化
需要加入聚甲醛、六次甲基四胺等固化剂才能使树脂固化
六次甲基四胺是常用的固化剂
2.6.3 酚醛树脂的性能
?无定形聚合物
?（1）强度及弹性模量都比较高，使用温度高，但抗冲击性能差，需加入填充增强
剂；
?（2）耐化学药品性能优良，可耐有机溶剂和弱酸弱碱，但不耐浓硫酸、硝酸、强
碱及强氧化剂的腐蚀；
?（3）电绝缘性能较好，较高的绝缘电阻和介电强度，是一种优良的工频绝缘材料；
?（4）蠕变小，尺寸稳定性好，且阻燃性好，发烟量低
?（5）吸水性较大
2.6.4 酚醛树脂的成型加工
?模压、层压、泡沫成型
1）模压塑料
对树脂的要求：对增强材料和填料要有良好的浸润性能；树脂要有适当的黏度，良好的流动性；树脂的固化温度低，工艺性好，并能满足模压塑料的一些特殊性能要求。
模压塑料的组成：
树脂：对填充材料进行黏结
填充材料：粉状填料和纤维状填料（要求：密度小，油吸附量低，空隙小，不易腐蚀，成本低，易分散不易结块，无杂质颗粒级分搭配适当）
固化剂：六次甲基四胺
固化促进剂：煅烧氧化镁
稀释剂：降低树脂黏度，增加树脂对填充材料的浸润能力。改进树脂的工艺性能；常用丙酮、乙醇
润滑剂：防止模塑粉在压制过程的粘模现象；常用的有油酸、硬脂酸及其盐类
脱模剂：阻止树脂和表面的黏合
着色剂：增加外观的鲜艳色泽，使制品美观大方；常用钛白粉、氧化铬、氧化铁红等
模压塑料的用途：
?酚醛模压塑料具有优良的力学性能、耐热性能、耐磨性能
?可以用来制作电器绝缘件；如灯头、开关、插座、汽车电器等
?可用来制作制动零件、刹车片、摩擦片、耐高温摩擦制品等
2）层压塑料
层压塑料是以甲阶热固性酚醛树脂为黏合剂，以石棉布、牛皮纸、玻璃布、木材片及绝缘纸等片状填料为基材，放入到层压机内通过加热加压成层压板、管材、棒材或其他制品
层压塑料的特点：
力学性能好、吸水小、尺寸稳定性、耐热性能优良、价格低廉且可根据不同的性能要求选择不同的填料和配方来满足不同用途的需要。
3）泡沫塑料
?制备：热塑性或甲阶热固性酚醛树脂，加入发泡剂、固化剂等发泡固化后得到的。
?优点：质量轻、刚性大、尺寸稳定性好、耐热性高、阻燃性好、价格低
?缺点：脆性较大
?用途：可用于耐热和隔热的建筑材料、救生材料以及保存和运输鲜花的亲水性材料。
2.7 环氧树脂（epoxy resin, EP）
环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团
的线性有机高分子化合物
2.7.1 环氧树脂的特性（重要）+环氧树脂的
?环氧树脂的固化体系组成：环氧树脂、固化剂、稀释剂、增塑剂、增韧剂、增强剂、
填充剂等
?（1）形式多样化
?（2）黏附力强
?（3）收缩率低
?（4）优良的力学性能
?（5）优良的化学稳定性；
?（6）良好的电绝缘性能；是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝
缘材料
?（7）突出的尺寸稳定性和耐久性；
?（8）耐大多数霉菌，可在苛刻的热带条件下使用
?缺点：成本高，毒性较大
2.7.4 环氧树脂的应用
环氧树脂有“万能胶”之称。其粘性好，强度高，具有良好的耐热性、耐腐蚀性、
尺寸稳定性，优良的电绝缘性能。
?主要用于：仪表构件、塑料模具、精密量具、电子元件的密封和固定、粘合剂、复
合材料等。
第3章工程塑料
工程塑料是指物理力学性能及热性能比较好的、可以当作结构材料使用的且在较宽的温度范围内可承受一定的机械应力和较苛刻的化学、物理环境中使用的塑料材料。
特性：优异的力学性能、化学性能、电性能、尺寸稳定性、耐热性、耐磨性、耐老化性能等。
应用：电子、电器、机械、交通、航空航天等领域
分类：通用工程塑料和特种工程塑料
通用工程塑料：使用量大，长期使用温度在100~150℃，可作为结构材料使用的塑料材料?例如：聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性聚酯等
特种工程塑料：使用量较小、价格高、长期使用温度在150℃以上的塑料材料
?例如：聚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚芳酯等
3.1 聚酰胺（polyamide，PA）
聚酰胺俗称“尼龙”，指分子主链上含有酰胺基团（—NHCO—）的高分子化合物。
制备：二元胺和二元酸通过缩聚反应或ω-氨基酸或内酰胺自聚而得
3.1.1 聚酰胺的结构与性能
白色至淡黄色的颗粒，制品坚硬，表面有光泽，氢键的存在使其具有良好的力学性能、耐油性、耐溶剂性，吸水率比较大。
?1）力学性能优良
?拉伸强度、冲击强度、刚性、耐磨性较好；但易受温度和湿度的影响
?2）电性能
?在低温和干燥条件下具有良好的电绝缘性，但在潮湿的环境中，电阻率和介电强度
会降低，介电常数和介质损耗明显增大。温度上升，电性能也下降
?（3）热性能
?存在氢键，熔融温度比较高，熔融温度范围比较窄，有明显的熔点
?热导率很低
?（4）耐化学药品性
?化学稳定性良好，能耐许多化学药品
?常温下溶于强极性溶剂以及某些盐的溶液
?（5）其他性能
?耐候性一般
?无臭、无味、无毒，具有自熄性，燃烧很慢
3.1.3 聚酰胺的应用
?由于聚酰胺优良的性能，在汽车工业、交通运输业、机械工业、电子电器工业、包
装业、体育器材以及家具制造业上有广泛应用。
?例如：轴承、齿轮、凸轮、磙子、辊轴、泵叶轮、风扇叶轮、涡轮、螺钉、螺帽、
垫圈、高压密封圈、阀座、输油管等
3.2 聚碳酸酯（polycarbonate, PC）
?聚碳酸酯是指分子主链中含有
链节的线性高聚物
分类：根据R基团的不同，分为脂肪族、脂环族、芳香族等类型
其中，芳香族聚碳酸酯最有工业价值，以双酚A型为主，产量仅次于聚酰胺
3.2.1 聚碳酸酯的结构与性能
?双酚A型聚碳酸酯的结构
式：
分子主链中含有柔顺的碳酸酯链和
刚性的苯环，从而赋予了聚碳酸酯许
多优异的性能。
聚碳酸酯是一种透明、微黄色的坚韧固体，密度1.20g/cm3
1）力学性能
?十分优良，既刚又韧；
?拉伸、弯曲、压缩强度都较高，且受温度影响小；
?冲击性能突出；
?抗蠕变性能好
?缺点是易产生应力开裂、耐疲劳性差，缺口敏感性高，不耐磨损
?（2）热性能
?耐高低温性能很好；
?热导率、比热容不高；
?线膨胀系数较小；
?阻燃性好，具有自熄性
?（3）电性能
?较好的电绝缘性
?可在宽温度范围内和潮湿的条件下保持良好的电性能；
?介电常数和介电损耗在10~130℃接近常数
?（4）耐化学药品性
?一定的耐化学药品性；
?（5）其他性能
?透光率很高，约为87~90%；
?折射率高，可作为透镜光学材料
?很好的耐候性和耐热老化能力
3.2.3 聚碳酸酯的应用领域
?广泛应用于交通运输、机械工业、电子电器、包装材料、光学材料、医疗器械、生
活日用品等方面
?例如：可应用在大型灯罩、防护玻璃、照相器材、飞机座舱玻璃、电力工具、防护
安全帽、热水杯、奶瓶、餐具；录音带、录像带、光盘、储存器等
3.6 聚苯硫醚（polyphenyl sulfone, PPS）
分子主链上含有苯硫基的结晶性热塑性工程塑料（聚甲醛）
分子结构式：
分子主链由苯环和硫原子交替排列，规整性强，苯环提供刚性，硫醚键提供柔顺性，刚柔兼备
具有优异的综合性能
3.6.1 聚苯硫醚的性能
白色、硬而脆，吸湿率很低，阻燃性很好，热氧稳定性突出，电绝缘性很好
?1）力学性能不高；拉伸、弯曲强度中等水平，冲击强度很低刚性很高
?（2）热性能优异的热稳定性阻燃性能突出，是一种高阻燃材料
?（3）电性能电绝缘性非常优异，介电常数和介电损耗很低，表面电阻率和体积电阻
率随温度、湿度、频率的变化不大；耐电弧性好
?（4）耐化学药品性耐化学腐蚀性能非常好205℃以下的任何溶剂都不能溶解
?（5）其他性能良好的耐候性优良的耐辐射性
3.6.3 聚苯硫醚的应用
?主要应用于耐高温黏合剂、耐高温玻璃钢、耐高温绝缘材料、防腐涂层以及模塑制
品等
?如用作电器接插件和零件；制造医疗及齿科器材；制造汽车和机械零部件
3.7 聚酰亚胺（polyimide, PI）
?聚酰亚胺是分子主链中含有酰亚胺基团的一类芳杂环聚合物
?制备：芳香族二元酸酐和芳香族二元胺经过缩聚反应生成聚酰胺酸，然后经热转化
或化学转化环化脱水
形成
分子结构式：
3.7.1 聚酰亚胺的性能
?具有优异的性能
?（1）力学性能
?优良；拉伸、弯曲、压缩强度都较高突出的抗蠕变性和尺寸稳定性
?（2）热性能极其优异的耐热性很好的耐低温性热膨胀系数很低
?（3）电性能优良的电绝缘性耐电弧晕性突出介电强度高电性能随频率变化小?（4）耐化学药品性耐油、有机溶剂、酸不耐碱具有很好的耐辐射性具有自熄性，
发烟率低
4. 改性聚酰亚胺
?在分子主链上引入醚键、酯键等柔性基团，改善加工性能
3.8 聚砜类塑料
?分子主链上含有芳香基和砜基的非结晶性热塑性工程塑料
? 3.8.1 双酚A型聚砜（polysulfone, PSU ）
分子结构式：
聚砜的性能
?1）力学性能优异拉伸强度和弯曲强度高抗疲劳性差，易产生内应力开裂
?（2）热性能优异的耐热性优良的耐氧老化性自熄性
?（3）电性能优异，在水及潮湿的空气中变化很小
?（4）耐化学药品性化学稳定性较好
?（5）其他性能优良的耐辐射性能尺寸稳定性好耐候性和耐紫外线性较差
聚砜的应用
可应用于电子、电气、精密仪器、交通运输、医疗器械等方面
如制备需蒸煮的医疗设备、食品加工设备；电池盒、衬板、接触器、印刷线路板；仪表盘、汽车防护罩、电动齿轮等
聚砜的加工性能
?成型可采用热塑性塑料的加工方法，如注塑、挤出、吹塑、热成型及二次加工
?（1）熔体黏度大，接近牛顿流体，黏度对温度敏感
?（2）水的存在会促使产生应力开裂，制品表面产生表面银纹和水泡，所以加工前
必须干燥
?（3）刚性大，冷凝温度高，易产生内应力，需要后处理
?（4）成型收缩率低，制品的尺寸精度高
3.10 氟塑料
?含氟塑料的总称
?具有更优越的耐高温、低温、耐腐蚀、耐候性、电绝缘性，不吸水、摩擦系数低等
特性
?氟塑料成为现代尖端科学技术、国防、航空、军工生产和各工业部门所不能缺少的
新型材料
3.10.1 聚四氟乙烯（polytetrafluroethylene,PTFE）
?聚四氟乙烯具有优良的耐腐蚀性、自润滑性、耐热性、电绝缘性以及极低的摩擦系
数；
?广泛应用于化学工业的防腐材料、机械工业的摩擦材料、电气工业的绝缘材料以及
防黏结材料、分离材料和医用高分子材料
分子结构式：
?聚四氟乙烯的性能：白色不透明的蜡状粉体，密度2.14~2.20g/cm3，是塑料中密
度最大的品种，结晶聚合物
?1）力学性能
?极低的摩擦系数；是塑料材料中最低的，动、静摩擦系数相等
?极好的自润滑性；
?（2）热性能
?优异的耐热性和耐寒性
?线膨胀系数较大，随温度升高而明显增加
?（3）电性能
?十分优异
?在所有塑料中，介电常数最小，体积电阻率最大
?介电性能和电绝缘性基本不受温度、湿度、频率变化的影响；
?耐电晕性能不好
（4）耐化学药品性
所有塑料中最好的
?（5）其他性能
?耐候性优良
?对光和臭氧的作用很稳定，具有很好的耐大气老化性能
?耐辐射性不好
?具有自熄性，不能燃烧
?表面自由能很低，几乎与所有材料都无法黏附
聚四氟乙烯的成型加工性能：
?聚四氟乙烯不能采用热塑性塑料熔融加工方法，只能采用类似于粉末冶金的加工方
法，即冷压成坯后烧结
?烧结采用模压烧结、挤压烧结、推压烧结
聚四氟乙烯的应用：
?广泛应用于密封材料、滑动材料、绝缘材料、防腐材料、医用材料等
?防腐材料方面：各种化工容器和零件，如蒸馏塔、反应器、阀门、阀座、隔膜、反
应釜、过滤材料和分离材料；
?摩擦、磨损方面：各种活塞环、动密封环、静密封环、垫圈、轴承、轴瓦、支撑块、
导向环等；
?绝缘材料方面：耐高温、耐电弧、高频电绝缘制品，如高频电缆、耐潮湿电缆、电
容器线圈等；
?医药材料方面：人工心脏、人工食道、人工腹膜等
聚三氟氯乙烯（polychlorotrifluroethylene, PCTFE）力学性能优于聚四氟乙烯，冷流性降低耐辐射性是氟塑料中最好的一般热塑性塑料的加工方法，如注塑、压铸、压缩、模塑、挤出等加工必须采用较高的成型温度和压力加工比较困难
应用：用于制造形状复杂而且聚四氟乙烯难以成型的耐腐蚀制品，如耐腐蚀的高压密封件、高压阀瓣、泵和管道的零件、高频真空管底座、插座等；
利用阻气性制造高真空系统的密封材料；
利用涂覆性，对反应器、冷凝加热器、搅拌器、分馏塔、泵等进行防腐涂层；
制造光学视窗如导弹的红外窗
聚偏氟乙烯（polyvinylidene fluoride, PvdF）
结构式：
?性能：结晶型聚合物，比聚四氟乙烯具有更高的强度、耐腐蚀性和耐蠕变性；吸水
性低；能够耐大多数化学药品和溶剂，高温下不耐极性溶剂；良好的耐辐射性；加工性能比较好；具有很好的压电性能
第4章合成纤维
纤维的含义：凡能保持长度比本身直径大100倍的均匀条状或丝状的高分子材料均称纤维。
天然纤维和化学纤维(化学纤维又分为人造纤维和合成纤维)
天然纤维：自然界存在的和生成的具有纺织价值的纤维，是纺织工业的重要材料来源。
?约占纺织纤维年总产量的50%
?按照来源不同，分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维
?植物纤维：又称天然纤维素纤维，主要组成物质是纤维素；
?主要品种：棉、大麻、黄麻、亚麻、蕉麻、剑麻、赫纳昆麻和椰壳纤维等
?动物纤维：又称蛋白纤维，其主要组成成分是蛋白质；
?主要品种：动物的肤毛发与绒毛、禽类的羽绒、蚕丝及其它蛋白纤维
?矿物纤维：石棉是最大宗的天然矿物纤维；作为纺织材料主要是温石棉和青石棉
化学纤维：用天然的或人工合成的高分子材料为原料制成的纤维。
?人造纤维是用天然高分子材料为原料，经过化学处理和机械加工制成的如“人造
丝”、“人造棉”。
?合成纤维是以石油、煤、天然气为原料制成的，它发展很快。如：
涤纶、锦纶、腈纶
2、合成纤维的分类
合成纤维：1.通用合成纤维：涤纶、聚酰胺、腈纶和丙纶，产量大，应用广
2.高性能合成纤维：强度大、模量大的纤维；它由刚性链聚合物和柔性链聚合物纺丝制造
3.功能合成纤维：具有除力学和耐热性外的特殊性能，如光、电、化学、高弹性和生物降解性等的纤维，产量小，但附加值大
3、合成纤维的制备
熔体纺丝步骤
?（1）纺丝熔体的制备
?（2）熔体经喷丝板孔眼压出形成熔体细流
?（3）熔体细流被拉长变细并经冷却凝固
?（4）固态纤维上油和卷绕
?涤纶、聚酰胺、丙纶一般采用此法
溶液纺丝步骤
?（1）纺丝液的制备
?（2）纺丝液经过纺丝泵计量进入喷丝头的毛细孔压出形成原液细流
?（3）原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，浴中的沉淀剂向细流扩散，聚合物在凝固
浴中析出形成初生纤维；
?（4）纤维拉伸和热定型，上油和卷绕
电纺丝
电纺丝是通过施加到聚合物熔体或溶液外部电场制备具有纳米尺寸的连续纤维
4、合成纤维的性能
?具有优良的物理、机械性能和化学性能
?如，强度高、密度小、弹性高、耐磨性好、吸水性低、保暖性好、耐酸碱性好、不
会发霉或虫蛀等
?某些特种纤维还具有耐高温、耐辐射、高强力、高模量等特殊性能
5、合成纤维的应用
?超出了纺织工业的范围，逐渐深入到国防工业、航空航天、交通运输、医疗卫生、
海洋水产、通讯联络等重要领域
?例如，民用上可纺制轻暖、耐穿的各种服装面料、装饰，可混纺；工业上可用作轮
胎帘子布、运输带、传送带、渔网、绳索、工作服等；高性能特种合成纤维可用作降落伞、飞行服、飞机导弹、雷达的绝缘材料等。
4.2 通用合成纤维
? 4.2.1聚酰胺纤维
世界上最早投入工业化生产的合成纤维
?中国商品名“锦纶”，国际商品名“尼龙”、“耐纶”、“卡普隆”等
?聚酰胺纤维是脂肪族和半芳香聚酰胺经熔融纺丝制备的合成纤维；分子主链中含有
酰胺键。
?分两类：一类由二元胺和二元酸缩聚制得；另一类由ω-氨基酸缩聚或由内酰胺开环
聚合而得
?具有吸水性
聚酰胺纤维的性能
?它是合成纤维中性能优良、用途广泛的品种之一
?（1）耐磨性好、位于合成纤维之首，比棉花高10倍，比羊毛高20倍，适合于做
绳索、袜子等
?（2）强度高、耐冲击性好。它是强度最高的合成纤维之一。比棉花高1~2倍，比
羊毛高4~5倍，适合于做轮胎帘子布等
?（3）弹性、耐疲劳性好。比棉花高7~8倍
?（4）密度小，相对密度1.04~1.14
?（5）吸湿性良好。锦纶具有良好的吸湿性，染色性好，可使用酸性染料、分散染
料等。
?缺点：弹性模量小，使用过程中容易变形，耐热性及耐光性较差。
聚酰胺纤维的用途
?应用范围广泛
?在日用品方面，可以纯纺或混纺各种衣料和针织品，特别适用于制造单丝、复丝弹
力丝袜，耐磨耐穿；
?工业上是轮胎帘子线、降落伞、绳索、渔网和工业滤布
4.2.2 聚酯纤维
?中国商品名“涤纶”，俗称“的确良”
?聚酯纤维是指含芳香族取代羧酸酯结构的纤维，它是由二元酸和二元醇经过缩聚而
制得的聚酯树脂，经熔融纺丝和后处理制得的一种合成纤维。
?在合成纤维中发展最快，产量居于首位
聚酯纤维的性能
?1）外观
?单纯涤纶纤维为乳白色，生产中添加染料制成各种有色纤维
?（2）密度
?随着聚酯纤维的结晶度和取向度的不同，密度不同。一般密度在1.38~1.40
?（3）弹性
?弹性好，接近羊毛，而且耐皱性好，弹性模量比聚酰胺纤维高
?（4）强度
?强度大，在湿态下强度不变
?（5）湿性
?吸湿性低，回潮率小，易洗快干
?（6）耐热性
?耐热性较好，软化点230~240℃
?（7）耐光性
?高于锦纶，低于腈纶
?（8）电性能
?干燥状态下，具有良好的电绝缘性。但是作为服装时，由于摩擦易产生静电，易吸
灰尘，这是涤纶的缺点
?（9）化学性能
?在常温下，对酸碱稳定，温度升高，耐腐蚀性降低
?（10）抗菌性
?优良，作为织物通常不被蛀虫破坏
聚酯纤维的用途
?由于聚酯纤维弹性好、织物有易洗快干、保型性好、免熨等特点，所以是理想的纺
织材料；可纯纺或混纺制作各种服装及针织品
?在工业上，可作为电绝缘材料、运输带、绳索、渔网、轮胎帘子线、人造血管等。
?（1）涤纶（PET）
?制备：涤纶是对苯二甲酸乙二醇酯经过熔融纺丝制成的合成纤维，相对分子质量控
制在15000~22000，纺丝温度控制在275~295℃
?其他性能：涤纶又叫的确良，具有高强度、耐磨、耐腐蚀，易洗快干等优点，是
很好的衣料纤维。
?但透气性、吸湿性、染色性差限制了涤纶在时装行业的应用；需要进行改性后引入
亲水性基团。
?（2）聚对苯二甲酸丙二醇酯纤维
?制备：PTT纤维是由对苯二甲酸和１，３－丙二醇的缩聚物经过熔体纺丝制成的纤
维，具有反－旁－反－旁式构象
?结晶结构：
?性能：PTT纤维性能优于涤纶，具有更优异的柔软性、弹性恢复性；优良
的抗折皱性、尺寸稳定性、耐候性、易染色性和良好的屏蔽性能，并改进了抗水解稳定性。
?PTT纤维被认为是最具有发展前途的通用合成纤维新品种。
4.2.3 聚丙烯腈纤维
?中国商品名“腈纶”，有“人造羊毛”之称
?制备：腈纶是聚丙烯腈或含85%以上丙烯腈的共聚物制成的合成纤维。
?腈纶的制备采用湿纺工艺
?湿纺工艺是将聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物溶解在溶剂中（纺丝液），纺丝液经喷丝
板后在含凝固剂的凝固浴中凝固形成纤维
纺丝液—纺丝液的选择：选择内聚能大的溶剂或能与聚丙烯腈相互作用的溶剂配制溶剂—常用的溶剂DMF、DMA、DMSO、EC、NaSCN、HNO3、ZnCl2
聚丙烯腈纤维的性能
?性能优良，外观、手感都类似羊毛，因此有“人造羊毛”之称
?很多性能指标超过羊毛，如腈纶的强度比羊毛高1~2.5倍，密度小，保暖性及弹性
好等
?耐光性、耐候性是天然纤维和化学纤维中最好的
?化学稳定性、对酸碱和氧化剂的稳定性也比较好
?缺点是耐磨性、抗疲劳性差
聚丙烯腈纤维的用途
?多为民用，可纯纺代替羊毛制备大衣呢华达呢、运动衫、针织衫、地毯、毛毯、人
造毛皮、装饰织物等；可混纺制成内衣、衬衫、服装及雨衣布等
?在工业中主要制成帆布、过滤材料、保温材料、包装用布、医疗材料等
?另外可制成军用帐篷、防火服等
4.2.4 聚丙烯纤维
?中国商品名“丙纶”’
?制备：等规聚丙烯熔体纺丝制备，成纤聚丙烯的相对分子质量10万~30万，纺丝温
度255~290℃
?原料来源丰富、生产工艺简单、产品价格低廉、发展较快；产量仅次于涤纶、锦纶、
腈纶
聚丙烯纤维的性能
?（1）质轻
?合成纤维中最轻的，密度0.9~0.91
?（2）强度高
?湿强度和干强度基本相同
?（3）耐磨、耐腐蚀性好
?耐磨性、回弹性好，抗微生物，不霉、不蛀、耐化学性优于其他纤维
?（4）电绝缘性、保暖性优
?缺点：耐热性、耐老化性、吸湿性、染色性差
聚丙烯纤维的用途
?主要用途是制作地毯、装饰布、家具布
?工业中制作各种绳索、条带、渔网、吸油毡、包装材料和工业用布，如，滤布、袋
布等；
?丙纶纤维可制成土工布，用于建筑、水利工程等；
?丙纶纤维无纺布可用于卫生制品、医用手术帽、床上用品等
4.4 功能合成纤维
氨纶的突出特点就是高弹性：因为高分子链是由低熔点无定形的软链段为母体和嵌在其中的高熔点结晶的硬链段组成
氨纶的高分子链组成包括两部分：软链段和硬链段
硬链段：结晶性的芳香族二异腈酸酯组成，应力下不变形
软链段：非晶性的脂肪族聚酯或聚醚组成，常温下处于高弹态
?极限氧指数（limiting oxygen index,LOI）
?纤维点燃后在氧-氮混合气体中维持燃烧所需要的最低含氧量
的体积分数
?LOI≤21%，纤维可在空气中燃烧，属于可燃纤维；
?LOI＞21%，属于阻燃纤维。
（极限氧指数越大，越不易燃烧）
?新合纤：采用超细合成纤维制备的具有新质感的纤维织物
?纤度：用1000m长纤维质量的1/10质量表示，单位分特；它是表征纤维粗细的指
标
纤维根据纤度分类：粗旦纤维、中旦纤维、细旦纤维、微细纤维、超细纤维
差别化合成纤维：通过分子设计合成或通过化学和物理改性制备具有预想结构和性能的成纤聚合物或利用革新的纺丝工艺赋予纤维新的性能并与通用纤维有差别的纤维
合成纤维的改性技术
分子主链改性：共聚反应
分子侧链改性：接枝反应、引入功能基团
表面改性：
复合化：双组分纤维、混纺、添加改性剂锑
4.4.10 高分子光纤
?高分子光纤是因为光在纤维界面上全反射或纤维的折射率梯度而使光在纤维内曲
折反复传播把光约束在纤维内进行导光的材料
?高分子光纤构造图P176，图4-36
?包括三部分：芯材、包层、保护性外套
?阶跃型光纤：用折射率低的皮层包覆折射率高的芯，入射到芯层的光通过芯和皮的
界面反复全反射而传输光；
?例如以聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯为芯材，以氟聚合物为包层的光纤
?芯材的要求：光学各向同性，在可看见光区不吸收，不散射，折射率高于包层
?对包层的要求：其折射率低于芯材
?高分子光纤的制备采用熔体纺丝工艺，P176，图4-37
4.4.11超双疏性和超双亲性纳米纤维
?超双疏性纳米纤维：既疏水又疏油
原理：由于在纳米尺寸低凹的表面可吸附气体原子稳定存在，在宏观表面相当于有一层稳定的气体膜，使水或油无法与材料的表面直接接触，呈现超双疏性
?超双亲性纳米纤维：既亲水又亲油
原理：在光照条件下使材料表面在纳米区域形成亲水性和亲油性两相共存的结构。
第 5 章橡胶
橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。
《高分子材料与工程概论》课程教学大纲
《高分子材料与工程概论》课程教学大纲 课程代码：050331028 课程英文名称：High Polymer Materials Engineering Introduction 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：高分子材料与工程 大纲编写（修订）时间：2017. 06 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 高分子材料与工程概论是高等工科院校高分子材料与工程专业必修的一门获得高分子材料与工程概框和专业基础知识的专业基础课。它主要简要介绍高分子材料的基本概念、应用、加工成型方法及工艺，是该专业学生学习高分子材料工程知识的入门课程，使其明了高分子材料工程的内容和学习本专业的意义。 通过本课程的学习，学生将达到以下要求： 1.了解高分子材料工程所涉及的范围和领域； 2.了解高分子材料的种类及其特性； 3.熟悉各类高分子材料的选用、成型加工等基础知识； 4.了解高分子材料学科的新知识、新技术、新进展。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：了解高分子材料的基本性能、选用，及加工基本方法和工艺。 2.基本能力：具有能根据应用要求选择高分子材料类型和根据结构要求选择高分子材料制加工方法和工艺的基本能力。 3.基本技能：高分子材料鉴别的基本技能。 （三）实施说明 1.教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本知识的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。有条件可采用高分子材料加工仿真模拟课件，增强学生的感性认知，也可现场参观高分子材料的生产加工过程或聘请企业工程技术人员讲授。 2.教学手段：本课程以理论为主，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 无先修课要求。 （五）对习题课、实验环节的要求 1.本课程对习题课和实践环节无要求。 2.作业题内容以基本概念、基本知识为主，作业要能起到巩固知识，提高分析问题、解决问题能力。学生必须独立、按时完成课外习题和作业，作业的完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 （六）课程考核方式
材料科学与工程专业概论
材料是物 质， 但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物， 一般都不算是材料。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。 二. 材料的分类 然后我们看材料的分类。材料可按其成分及物理化学性质可分为： a 金属材料（铸铁、碳钢、铝合金 卜 b 无机非金属材料（水泥、玻璃、陶瓷卜 c 有机高分子材料（塑料、合成橡胶、合成纤维 ） d 复合材料（由两种或两种以上物理、化学、力学性能不同的物质，经人工组合而成的 多相固体材料，如石墨/铝复合材料、碳/陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料）。按使用用途材 料可分为结构材料（主要利用材料的强度、韧性、 弹性等力学性能，用于制造在不同环境下 工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料， 即机械结构材料和建筑结构材料） 和功 能材料（由两种或两种以上物理、化学、 力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体 材料）。 按照应用领域来分材料可以分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材 料、生物材料等。按来源可分为人工材料和天然材料。 三、 材料的地位和作用 1. 材料是人类文明的里程碑 我们中学阶段学过经济发展史，纵观人类利用材料的历史，材料起着举足轻重的作用， 是一切生产和生活的物质基础，是生产力的标志，是人类进步的里程碑。 石器时代：早在一百万年以前， 人类开始进入旧石器时代，可以使用石头作为工具。一 万年以前，人类开始进入新石器时代， 将石头加工成器具和工具如左下角图， 在8000年前, 开始人工烧制成陶器，用于器皿和装饰品如彩陶双耳罐。 青铜器时代：五千年以前，人类开始进入青铜器时代，青铜烧注成型， 用金 属，越王勾践曾使用的青铜剑，中国商代司母戊鼎。 铁器时代：3000年以前人类开始进入铁器时代，生铁冶炼及处理技术推动了农业、水 利、和军事的发展和人类社会进步，直至 18世纪进入了近代工业快速发展时代。 材料是人类进化和文明的标志。石器、青铜器、铁器这些具体的材料被历史学家作为划 分时代的重要标志。材料的发展创新是各个高新技术领域发展的突破口， 新型材料是当代社 会发展进步的促进剂，是现代社会经济的先导，是现代工业和现代农业发展的基础， 也是国 防现代化的保证。材料的发展深刻地影响着世界经济、 军事和社会的发展，同时也改变着人 们在社会活动中的实践方式和思维方式，由此极大地推动了社会进步。 2. 材料是经济和社会发展的先导 第一次工业革命，钢铁工业的发展为蒸汽机的发明和利用奠定了基础。 的发明促进了机械制造和铁路运输等行业发展 . 第二次工业革命，合金钢、铝合金及其他非金属材料的发展是此次工业革命的支撑， 电动机的发明奠定基础.使制造业大力迈入电气化时代 同学们大家好，祝贺同学们考入辽宁工程技术大学材料学院。 相信在座同学除了对大学 生活怎么进行规划感到迷茫， 也会对自己所学专业仍然存在疑虑： 材料学是研究什么的？我 们可以在材料学里学到什么呢？学了这个学科有什么用处呢？因此我们开设这门材料科学 与工程专业概论以解答同学们的这些问题，让咱们对材料学从一个感性认识上升到理性认 识。 一、材料的定义 首先第一节我们介绍一下材料的定义。 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。 人类开始大量使 转炉和平炉炼钢
要用高分子材料学练习题及答案
一、名词解释 1.药用高分子材料：主要指在药物制剂中应用的高分子辅料及高分子包装材料。 2.药用高分子材料学：主要介绍一般高分子材料的基础理论知识及药剂学中常用的高分子材料的结构、制备、物理化学性质及其功能与应用。 3.药用辅料：在药物制剂中经过合理的安全评价的不包括生理有效成分或前体的组分。广义上指将药理活性物质制备成药物制剂的各种添加剂，若为高分子则称为药用高分子辅料。 4.高分子化合物（高分子）：分子量很高并由多个重复单元以共价键连接所形成的一类化合物。 5.单体：必须含有能使链增长活性中心稳定化的吸电子基团 6.聚合度：大分子重复单元的个数 7.重复单元：重复组成高分子的最小的结构单元。 7.结构单元：聚合物分子结构中出现的以单体结构为基础的原子团 8.均聚物:在合成高分子时,由一种单体成分反应生成的聚合物。 9.共聚物:由两种或多种不同的单体或聚合物反应得到的高分子。 10.高分子链结构：单个高分子链中原子或基团间的几何排列 11.近程结构：单个大分子链结构单元的化学结构和立体化学结构，又叫一次结构或化学结构 12.远程结构：单个分子在整个分子链范围内的空间形态和构象，又叫二次结构 13.聚集态结构：单位体积内许多大分子链之间的排列、堆砌方式，也称三次结构 14.键接顺序：是指高分子链各结构单元相互连接的方式. 15.功能高分子：具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。 16.线型高分子：每个重复单元仅与另外两个单元相连接，形成线性长链分子。 17.支化高分子：当分子内重复单元并不都是线性排列时,在分子链上带有一些长短不一的分枝,这类高分子称为支化高分子 18.支链：支化高分子链上带有的长短不一的分枝称为支链。 19.体型高分子或网状高分子：线型高分子或支化高分子上若干点彼此通过支链或化学键相键接可形成一个三维网状结构的大分子，称为体型高分子或网状高分子。 20.交联：由线型或支链高分子转变成网状高分子的过程叫做交联。 21.端基：高分子链终端的化学基团 22.单键内旋转：高分子主链中的单键可以绕键轴旋转，这种现象称为单键内旋转． 25.玻璃化温度Tg： 27.取向态结构：聚合物在外力作用下,分子链沿外力方向平行排列形成的结构。 31.织态结构：不同聚合物之间或聚合物与其他成分之间的堆砌排列。 32.聚合反应：由低分子单体合成聚合物的反应称为聚合反应。 33.加聚反应：单体经过加成聚合起来的反应称为加聚反应，反应产物称为加聚物。 34.自由基引发剂：是在一定条件下能够分解生成自由基，并能引发单体聚合的化合物。 39.自由基共聚合：共聚物若使用自由基作为聚合的引发剂时，称为自由基共聚合。 40.离子型聚合：链增长活性中心为离子的聚合反应称为离子型聚合。 41.活性链：链活性中心直到单体消耗完仍保持活性称为活性链 开环聚合：环状单体在引发剂或催化剂作用下开环，形成线性聚合物的反应。 42.缩聚反应：是由含有两个或两个以上官能度的单体分子间逐步缩合聚合形成聚合物，同时析出低分子副产物的化学反应。 45.本体聚合：不加其它介质，只有单体本身，在引发剂、热、光等作用下进行的聚合反应。 46.溶液聚合：把单体和引发剂溶在适当溶剂中进行聚合。 47.悬浮聚合：是将不溶于水的单体以小液滴状悬浮在水中进行的聚合。 48.乳液聚合：单体在水介质中，由乳化剂分散成乳液状态进行的聚合。
材料概论
第二章 1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？ 答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。 2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。 答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。 结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。 无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料 高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构 各自的特点： 3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？ 答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。 4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？ 答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。 非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子的数量。
5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？ 答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。 按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成： 置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。 填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。 6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。 答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性) 交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性) 7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？ 答：非常好 8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？ 答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。 通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。 按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。 9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。 答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。 大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。 10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？ 答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。 超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。
高分子材料导论
《高分子材料导论》思考题 1、三大材料：（1）金属材料富于展性和延性，有良好的导电及导热性、较高的强度及耐冲击性。 （2）无机材料一般硬度大、性脆、强度高、抗化学腐蚀、对电和热的绝缘性好。 （3）高分子材料的一般特点是质轻、耐腐蚀、绝缘性好、易于成型加工，但强度、耐磨性及使用寿命较差 2、原子之间或分子之间的结合键一般有哪些形式？试论述各种结合键的特点。 离子键：无方向性，键能较大。由离子键构成的材料具有结构稳定、熔点高、硬度大、膨胀系数小的特点。共价键：具有方向性和饱和性两个基本特点。键能较大，由共价结合而形成的材料一般都是绝缘体。金属键：无饱和性和方向性。具有良好的延展性，并且由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电、导热性能。氢键具有饱和性。氢键在高分子材料中特别重要，它是使尼龙这样的聚合物具有较大的分子间力的主要因素。 3、原子排列可分为三个等级：无序排列、短程有序，长程无序、长程有序 材料一般是以固体状态使用的。按固体中原子排列的有序程度，固体有非晶态结构、结晶态结构两种基本类型。 4、非晶态结构：原子排列近程有序而远程无序的结构称为非晶态结构或无定形结构，非晶态结构又称玻璃态结构。共同特点是：结构长程无序，物理性质一般是各向同性的；没有固定的熔点，而是一个依冷却速度而改变的转变温度范围；塑性形变一般较大，导热率和热膨胀性都比较小。 5、—(CH2-CH)n— Cl结构单元：又叫链节，是高分子中重复出现的那部分。聚合度：聚合物分子中，结构单元的数目叫聚合度，用n表示。由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物，由两种或两种以上单体共聚而成的聚合物称为共聚物 6、聚合物(按大分子主链)的分类：(1) 碳链聚合物,是指大分子主链完全由碳原子构成。(2) 杂链聚合物,是指大分子主链中除碳原子外，还有氧、氮、硫等杂原子。(3) 元素有机聚合物,是指大分子主链中没有碳原子，主要由硅、硼、铝、氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机基团如甲基、乙基、乙烯基、芳基等组成。 按性能和用途分类：根据以聚合物为基础组分的高分子材料的性能和用途分类，可将聚合物分成橡胶、纤维、塑料、粘合剂、涂料、功能高分子等不同类别。 7、塑料的成型加工：挤出、压延、注射、压制、吹塑。 8、聚合物的结构常指哪些方面？大分子链的组成和构造包括哪些方面？试加以论述。 聚合物结构：大分子本身的结构、大分子之间的排列大分子链的组成和构造：大分子链的化学组成：碳链大分子、杂链大分子、元素有机大分子等。大分子链的化学组成不同，聚合物的性能也不相同。结构单元的连接方式：大分子链是由许多结构单元通过共价键连接起来的链状分子。在缩聚过程中，结构单元的连接方式比较固定。但在加聚过程中，单体构成大分子的连接方式比较复杂，存在许多可能的连接方式，如头－尾、头－头或尾－尾
高分子材料概论-张玥
中国海洋大学本科生课程大纲 课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修 一、课程介绍 1.课程描述： 《高分子材料概论》课程是材料科学与工程专业的专业知识教育层面的选修课程。该课程全面介绍了高分子科学和高分子材料的基本知识，同时，简要介绍通用高分子材料及加工工艺，功能高分子材料及新技术研究。 2.设计思路： 该课程的内容共六章，前四章介绍高分子化学和分子物理的基本概念和理论，后两章分别介绍通用高分子材料和功能高分子材料的种类、特性和加工使用方法。学生可在有限的时间内，系统掌握高分子材料科学的基本内容。依据材料的“组成-结构-性能-加工、使用”为主线，综合了解高分子科学全貌。 3.课程与其他课程的关系 该课程是构建于《有机化学》的基础知识之上的，为后续复合材料课程的学习，以及毕业论文和创新创业等实践训练课程提供理论基础。 - 1 -
二、课程目标 通过本课程的学习，使得学生了解高分子科学和高分子材料的基本知识，了解塑料、橡胶、纤维、涂料和粘合剂及功能高分子等各种高分子材料的性能和用途，了解各种高分子材料的加工技能，熟悉高分子材料的各个领域，了解高分子材料科学的发展前沿。 三、学习要求 根据该课程的内容和安排，有部分的知识需要学生自学，这就要求上课注意听讲，积极思考，才能利用讲授的内容进行自学，以便很好完成学习心得。使学生通过学习不仅对高分子科学有所了解，而且具备了一定的自学能力，为今后进一步的学习培养良好的学习习惯和学习方法。 四、教学内容 - 1 -
五、参考教材与主要参考书 1、选用教材（告知学生需要购买的教材） 《高分子材料概论》，吴其晔，2004，机械工业出版社 2、主要参考书 《高分子材料概论》，:张春红等编，2016年，北京航空航天大学出版社 《高分子材料导论》（英文版)，李坚等编，2014年，化学工业出版社 《高分子材料概论》，张镭等编，2006，科学出版社 《高分子材料科学导论》，张德庆等编，1999年，哈尔滨工业大学出版社 六、成绩评定 （一）考核方式 A ：.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他 （二）成绩综合评分体系： 七、学术诚信 学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。 八、大纲审核 教学院长：院学术委员会签章： - 1 -
有机高分子材料概述
有机高分子材料概述和发展趋势 陈彪 2011327120112 材料科学与工程11（1）班 摘要：有机高分子材料包括木材、棉花、皮革等天然高分子材料和朔料、合成纤维及合成橡胶等有机聚合物合成材料。它们质地轻、原料丰富、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快。塑料、橡胶和合成纤维是有机高分子材料的典型的代表，此外，还有涂料和粘合剂等。 关键词：有机高分子材料；发展趋势 高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。绝大部分原料单体为有机化合物。在有机高分子化合物中，除碳原子外，其他主要元素为氢、氧、氮等。在碳原子与碳原子之间、碳原子与其他元素的原子之间能够形成稳定的共价键组成高分子化合物。 人们使用高分子材料的历史很早，由于它们质地轻、原料丰富、性能良好、用途广泛，因而发展速度很快，自20世纪20年代以来，就已经发展了人工合成的各种高分子材料。 高分子材料有各种不同的分类方法。例如，按来源可以分为天然高分子材料和合成高分子材料。按大分子主连接结构可分为碳链高分子材料、杂链高分子材料及元素有机高分子材料等。最常用的是根据高分子材料的性能和用途进行分类。 根据性能和用途，高分子材料可分为橡胶、塑料、纤维、粘合剂、涂料、功能高分子材料以及复合材料等不同的类别。 下面以介绍这几大类高分子材料为主。 1橡胶 橡胶是有机高分子弹性化合物。在很宽的温度范围内具有优异的弹性，所以又称为高弹体。按其来源可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。天然橡胶是从自然界含胶植物制取的一种高弹物质。合成橡胶是用人工合成的方法制得的高分子弹性材料。 橡胶具有独特的高弹性，还具有良好的疲劳强度、点绝缘性、耐化学腐蚀以及耐磨性等使它成为国民经济中不可缺少和难以代替的重要材料。 2塑料 塑料是以聚合物为主要成分，在一定条件下可塑成一定形状并且在常温下保持其形状不变的材料，习惯上包括塑料的半成品，如压塑粉等。 作为塑料基础组分的聚合物，不仅决定塑料的类型而且决定塑料的主要性能。一般而言，塑料用聚合物的内聚能介于纤维与橡胶之间，使用温度范围在其脆化温度和玻璃化温度之间。应当注意，同一种聚合物，由于制备方法、条件及加工方法的不同，常常既可作塑料用，也可做纤维用。 塑料是一类重要的高分子材料，具有质地轻、电绝缘、耐化学腐蚀、容易加工成型等特点，其性能可调范围宽，具有广泛的应用领域。 3纤维 纤维是指长度比直径大很多倍，并具有一定韧性的纤细物质。纤维的特点是分子间次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。 纤维可分为两大类：一类是天然纤维，如棉花、羊毛、蚕丝和麻等，另一类是化学纤维，即用天然或合成高分子化合物经化学加工而制得的纤维。
高分子材料发展史
高分子材料发展史随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。并对人类的生产生活产生了巨大的影响。 高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。天然高分子是生命起源和进化的基础。人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。很容易为人所用。 高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅
高分子材料概论-胶粘剂与涂料
第二章：高分子材料概论 2.6胶粘剂与涂料 主要内容：2.6.1 涂料概述 2.6.2 主要的涂料用树脂 2.6.3 印刷油墨 2.6.4 胶粘剂概述 2.6.5 主要的胶粘剂树脂 2.6.6 思考题 2.6.1 涂料概述 涂料是指用于涂覆在物体表面起保护、装饰作用或赋予某些特殊功能的材料。涂料俗名油漆，因为中国古代用漆树的树脂作涂覆层用于涂覆木制家具和其它器物上，称为漆或大漆。后来用合成树脂和干性油、半干性油熟制成涂料可代替中国漆使用，把这种合成的涂料称为油漆，习惯使然至今许多人仍改不过口来。涂料操作时，底涂层、面涂层很少称涂料，还是叫底漆、面漆。 涂料应用的场合很多，被涂覆的表面材料常称基材，基材有金属和非金属，以及其它材料，如钢铁、铝、合金、木材、混凝土、砖石、塑料、皮革、纸张等。
涂料涂覆在物体表面，形成一层涂膜，涂膜和它的组成不同，就有不同的作用。一般说来，涂料或涂膜、涂层的作用主要是起保护作用和某些功能作用。涂料涂层的保护作用是不言而喻的，由于涂层膜的隔绝，使大气中的氧、水气、CO2、微生物、盐雾、污垢物以及紫外线、昆虫等不能直接接触到被涂覆的竹、木、纸、皮革、金属、砖石等，从而起保护作用或者起到防腐作用，这在工业上的应用是屡见不鲜的。有些场合就称防锈漆、防腐漆等等。涂料的功能作用可分为装饰性、标志性和特殊功能性三种。 装饰性是人类运用得较早的一种功能；许多涂层也许初期出于装饰的想法，后来“意外”地发现它们还有其它作用，因此，涂料从一开始就注意颜色和颜料的运用。随着人们对生活质量的注重，对美化工作环境、生活环境的涂料提出了高的要求，既要求绚丽多彩的外观，又要求无毒、不脱落等等。这些都有赖于彩色涂料来实施。至于标志的作用，已广泛用于道路、路标、警示牌、信号牌等，而化工产品的包装和管道、容器，甚至都有标准规定的色彩标志，如氧气钢瓶涂上天蓝色，氯气钢瓶为墨绿色．危险物管道涂上红色，氢气钢瓶要涂有红色条杠等等。现在，功能涂料已层出不穷，如迷彩涂料、伪装涂料、防辐射涂料、防火涂料、防水涂料、耐高温涂料、导电涂料、防污涂料，防结露涂料、静电屏蔽涂料、发射红外线的涂料、干扰红外线的涂料、干扰电磁波的涂料、示温涂料等等，不一而足。涂料的运用与环境协调的问题已引起人们的重视。许多“绿色”的或者水基性涂料纷纷开发应用，对涂料的基础研究还在深入。
高分子材料学
高分子发展浅谈 摘要：本文介绍了高分子材料的历史以及在当今社会的重要作用，并简单介绍了高分子材料和材料性能的发展趋势。 关键字：高分子材料、性能、发展趋势。 一、高分子科学 材料、能源、信息是21世纪科学技术的三大支柱，其中材料科学是当今世界的带头学科。材料是一切技术发展的物质基础，人类的生活和社会的发展总是离不开材料，而新材料的出现是推动生活和社会的发展动力。人们使用及制造材料虽已有几千年的历史，但材料成为一门科学——材料科学，仅有30多年的时间，此为一门新兴学科，是一门集众多基础学科与工程应用学科相互交叉、渗透、融合的综合学科，因而对于材料科学的研究，具有深远的意义[9]。 其中，高分子科学作为材料科学发展的带头学科之一，它的发展具有蓬勃的生命力。高分子科学是研究高分子材料化合物的合成、改性，及其聚集态的结构、性能，聚合物的成型加工等内容的一门综合性学科，其主要研究目标是为人类获取高分子新材料提供理论依据和制备工艺。高分子科学具有广阔的开发新材料的背景，二十世纪三十年代首先由有机化学派生出高分子化学，当时恰好处在世界经济飞跃发展的氛围中，对新材料的需求日益迫切，因此高分子化学进而又融合了物理化学、物理学、数学、工程学、医学等有关学科的内容，逐渐形成了高分子科学这门独立的综合性学科，现在的高分子科学已经形成了高分子化学、高分子物理、高分子工程三个分支领域相互交融、相互促进的整体学科。 二、高分子材料的历史 高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。目前高分子材料在航空航天、国防建设和国民经济等各个领域得到广泛应用，已成为现代社会生活中衣、食、住、行、用各个方面所不可缺少的材料。高分子材料由于原料来源丰富、制造方便、品种繁多、用途广泛、性价比高，因此在材料领域中的地位日益突出，增长最快，产量与于金属、木材和水泥的用量总和持平。高分子材料不仅为工农业生产及人们的日常生活提供不可缺少的材料，而且为发展高新技术提供更多更有效的高性能结构材料、高功能材料以及满足各种特殊用途的专用材料。 高分子材料的发展大致经历了三个时期，即：天然高分子的利用与加工，天然高分子的改性和合成，高分子的工业生产(高分子科学的建立)。
高分子材料概论-有机硅
_| II 章：高分子材料概论 2.8有机硅材料 |[ 2.8.2主要有机硅的合成单体 2.8.3 _主要有机硅聚合物性能和应用简 IT 2.8.4思考题 2.8.1有机硅材料概述’ II 一、医用高分子的定义 “有机硅就是指一种元素有机化合物，凡是硅原子上- I I I r —接有传统的有机基团的（烃及其衍生物1）都叫有机硅，这实际上是一个最广义的定义。19世纪人们对以碳为骨架的有机化合物认 识比较多了，因此对碳的同族元素硅有了 I L I I 主要内容: 2.8.1有机硅材料概述 |[
极大的兴趣，想发现像碳族物质一样的奇迹，从研究甲 硅烷（SiH4或叫硅甲烷）到研究硅烯（Si = Si化合物），投入 I I I r _|
了不少力量，收效甚微，但人们却发现了许多甲硅烷的 衍生物并不难获得，先后合成了卤代硅烷、烃代硅烷、 烃氧基硅烷等等，并制定了相应的命名原则。 II 20世纪20年代之后，高分子学科形成并迅速发展， 许多科学家致力于研究硅 烷的水解缩合反应，希望制得 像玻璃一样的耐热性有机（半有机）聚合物。到三十年代， 研究取得长足进展，先后合成厂有机硅树脂和线性聚合 二物，其主要骨架是一 Si — 0 — Si —O — Si ，通称为聚硅氧= 烷，后来简称为“有机硅”， 起来的聚硅氧烷类化合物，尤其是高分子聚合物，称为 “有机硅”，后来又把合成 地称为“有机硅”。“ 再后来又把一些可作单体，也可作其它用途的一些 I 低分子（如现在常说的硅烷偶联剂）也归入“有机硅”。现 在合成了一些不是一 Si — 0— Si —O 骨架，而是一Si —Si —Si 骨架的聚合物，还叫有机硅。不过我们 通常讲的“有 II 机硅”，仍然是SilicOne 的含义，即指聚硅氧烷高分子物 质，并略微扩大到合成它们的单体，因为现在许多单体 己商品化了，统称它们为“有机硅单体”，也可简称“有 II 机硅”。 按照中国习惯，根据聚硅氧烷的结构特征，把那些 含有体型结构或者具有可交 联基团，以利于形成网状立 体结构的预聚物称为有机硅树脂，简称硅树脂 。把线性 聚合物中分子量较小的，叫有机硅抽，常称为硅油 其中分子量较大的、可以适当硫化的则叫有机硅橡胶， 常简称硅橡胶二。根据单体或主链上侧基的种类，又在硅 II 'I Il 中国的习惯是把那些聚合 “有机硅”--的单体，也笼统 - II 。而
高分子材料与工程专业排名
一、工科：偏合成的：浙江大学（国内高分子鼻祖，尤其在合成方面）、华东理工、北京化工大学、清华大学；偏加工和应用的：四川大学、华南理工、东华大学（原中国纺织大学）、上海交通大学 理科：偏合成的：北京大学（好像北大遥遥领先，其他象南开、南京大学明显差一些）；偏性能形态研究的：南京大学、复旦大学、北京大学 5－10年这个行业发展都会不错。 二、高分子材料与工程就业前景分析高分子材料与工程专业排名一览表 【北京市】清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京化工大学、北京服装学院、北京石油化工学院、北京工商大学 【天津市】天津大学、天津科技大学 【河北省】河北工业大学、河北科技大学、河北大学、燕山大学 【山西省】太原理工大学、华北工学院 【辽宁省】大连轻工业学院、沈阳化工学院、大连理工大学、大连轻工业学院、沈阳工业大学、沈阳工业学院 【吉林省】吉林大学、长春工业大学、吉林建筑工程学院 【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学、齐齐哈尔大学、东北林业大学 【上海市】复旦大学、华东理工大学、东华大学、上海大学 【江苏省】江苏大学、南京理工大学、江南大学、扬州大学、南京工业大学、江苏工业学院、江苏大学、南京林业大学、华东船舶工业学院 【浙江省】浙江大学、浙江工业大学 【安徽省】中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学、安徽建筑工业学院、安徽工业大学、安徽理工大学 【福建省】福建师范大学 【江西省】南昌大学、华东交通大学 【山东省】山东大学、青岛大学、青岛科技大学、济南大学、烟台大学六 【河南省】郑州大学、河南科技大学、郑州轻工业学院 【湖北省】湖北大学、武汉理工大学、湖北工学院、武汉化工学院、武汉科技学院、湖
高分子材料工程技术专业
高分子材料工程技术专业（中德技术学院）人才培养方案 一、专业代码、名称 530602，高分子材料工程技术（专科） 二、培养目标 培养具有良好的思想道德品质和强烈的社会责任感，具备国际视野、科学素养和人文素养，掌握高分子材料工程技术专业的基础知识和专业知识、橡塑材料加工与测试的基本技能，能在橡胶工业、塑料工业及高分子复合材料、功能智能高分子材料等各部门从事橡塑制品及复合材料等结构设计、配方设计、加工成型、模具设计及产品制造、工艺管理的工程技术人才。 三、培养要求 本专业要求学生掌握自然科学、工程基础知识和专业知识，掌握高分子材料领域的基本理论与基本技能，提高学生分析和解决工程实践问题的能力。 本专业的毕业生应达到以下知识与能力的培养要求： 1.具有科学素养、社会责任感和工程职业道德； 2.掌握高分子化学、高分子物理和橡塑加工的基本原理和基本理论； 3.掌握橡塑原材料、加工工艺、成型模具及设备等方面的基本知识； 4.掌握橡塑制品结构以及模具的设计方法及计算机辅助设计技能； 5.具有对新产品、新工艺和新技术进行实验研究和应用开发的初步能力； 6.掌握高分子功能材料和智能材料等领域前沿发展趋势，具有终身学习能力。 四、主干学科 材料科学与工程、化学 五、核心知识领域 高分子化学、高分子材料合成原理、橡塑材料的结构与性能、橡塑材料的加工工艺、橡塑制品的结构设计、橡塑制品的加工设备与成型模具等。 六、核心课程 材料科学基础、高分子化学、高分子物理、高分子材料分析测试方法、橡胶工艺学、塑料成型工艺学、橡塑制品设计等。 七、主要实践性环节 认识实习、橡塑制品课程设计、毕业实习与毕业设计（论文）。 八、修业年限及最低学分要求 基本修业年限3年。毕业最低学分要求105学分。其中，必修课76学分，专业选修课6学分，通识选修课4学分，实践教学环节19学分。实践教学(含实验、上机及独立实践教学环节)学分占总学分数比例为30.2%。 九、教学计划进程及课程学分（学时）分配表
高分子材料学
第一章高分子材料学 1、影响高分子材料性能的化学因素有哪些？ 答：高分子材料的化学结构，即构成元素的种类及其连接方式（重复结构单元的特性）、端基、支化与交联、结构缺陷、基团的空间位置等是决定其性能的主要化学因素。 2、按高分子材料的主链构成元素可将其分成哪几类？试举例。答：（1）碳链高分子主链以碳－碳共价键相联结而成，大多由加聚反应制得，分子间主要以次价力（范德华力）或氢键相吸引而显示一定强度，耐热性较低，不易水解。如PE、PP、PVC、PS、PMMA 等。 （2）杂链高分子由碳－氧、碳－氮、碳－硫等以共价键相联结而成，主要是由缩聚反应或开环聚合制得。特点是链刚性较大，耐热性和力学性能较高，但一般易水解、醇解或酸解。如PET、PA、PF、POM、PSF、PEEK等。 （3）元素有机高分子主链中常含硅、磷、硼等，常见的为有机硅高分子化合物，热稳定性好，具有较好的弹性和塑性，高耐热性是其特征。 3、影响高分子材料性能的物理因素有哪些？ 答：一、相对分子质量及其分布；二、结晶性；三、粒径与粒度分布； 四、成型过程中的取向；五、熔体粘度与成形性 4、相对分子质量对高分子材料制品的哪些性能影响较大，哪些性 能影响较小？
答：受相对分子量影响大的性能有：拉伸强度、弯曲强度、弹性模量、冲击强度、玻璃化转变温度、熔点、热变形温度、熔融粘度、溶液粘度、溶解性、溶解速度等。 受相对分子量影响较小的性能有：比热、热传导率、折射率、透光性、吸水性、透气性、耐化学药品性、热稳定性、耐候性、燃烧性等。5、高分子材料相对分子质量分布与其成型性及制品性能的关系任 何？为兼顾成型性和制品的性能，可采取什么措施？ 答：对于塑料制品，一般要求相对分子量分布较窄，这样成型加工性和制品性能都较均一。相对分子量分布过宽说明其中存在相对分子量偏低和过高部分。当相对分子量偏低部分所占比例过高时，有利于改善加工性能，但力学性能、耐热性、热稳定性、电气绝缘性能和耐老化性能均有下降；而当相对分子量过高的部分比例过高时，则塑化困难，影响制品的内在质量，降低外观质量，甚至出现象“鱼眼”一样的未塑化颗粒。对于塑料的成型加工来说，相对分子量分布可适当宽些。往往采用双峰分布的树脂，其相对分子量高的部分赋予制品优良的机械性能，而相对分子量低的部分则提供足够的成型加工流动性。对于合成纤维，则希望相对分子量分布尽可能窄些。 6、高分子化合物的哪些链结构因素有利于其结晶？ 答：有利于结晶性的因素有： 1）链结构简单，重复结构单元较小，相对分子量适中； 2）主链上不带或只带极少的支链； 3）主链化学对称性好，取代基不大且对称；
高分子材料与工程专业
高分子材料与工程专业 高分子材料科学与工程是研究高分子材料的设计、合成、制备以及结构、性能和加工应用的材料类学科。本专业面向传统和新兴的诸如塑料、橡胶、纤维、涂料、石油化工、纺织、新能源、海洋、国防等各类行业，培养具有高分子材料与工程专业的基础知识和专业知识，了解材料科学与工程领域的相关专业知识，能在高分子材料的设计、合成、表征、改性、加工成型及应用等领域从事科学研究、技术开发、工艺设计、生产及经营管理等方面工作的高级科学和工程技术人才。高分子材料正在向高性能化、高功能化、智能化、低污染、低成本方向发展，逐渐渗透到航天航空、现代通讯、电子工程、生物工程、医疗卫生和环境保护等各个新兴高技术领域，在未来发展中具有广阔的应用前景。 高分子材料科学与工程专业基础课程有高等数学、外语、普通物理、计算机文化基础、化工机械基础、基础化学、有机化学、物理化学、基础课实验、化工原理，专业核心课程包括高分子化学、高分子物理、高分子科学实验、聚合物加工工程、聚合物制备工程、聚合物表征，专业方向分为塑料加工工程、弹性体加工工程、高分子材料制备工程、复合材料四个模块课程群，学生可在四年级选择其中一个方向学习。专业开设有二十余门研究性前沿课程和多门国际化课程，学生在校内就能接受到国内外学术大师的培养和熏陶。本专业非常注重实践能力和工程能力的培养，开设的实践课程有金工实习、社会实践、电工电子实习、认识实习、高分子专业实验、毕业环节、素质拓展与创新、应用软件实践、生产实习、军事训练，开设的工程设计类课程有工程制图、机械设计基础、材料力学、自动化仪表、化工原理以及四个专业方向的工艺课、设计课以及实践课。此外，专业课程学习还涵盖了英语、计算机、通识教育、素质拓展、技术经济与企业管理等，使学生在语言能力、计算机能力、个人素养、管理能力等方面均衡发展，培养具有良好专业素质和创新精神的综合型高级科学和工程技术人才。 材料科学与工程专业 材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。按物理化学属性，材料可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。本专业旨在培养能够在金属材料、无机非金属材料和复合材料等领域从事科学研究、技术开发、工程设计、技术和经济管理等方面的工作的高级专业人才。 信息、材料和能源被誉为当代文明的三大支柱。以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。材料又是信息、能源的重要物质基础，例如磁记录、芯片等信息技术的硬件要有材料作为物质保证；太阳能、燃料电池等能源技术要依靠材料提供的催化等功能。 未来人们对材料的结构可以进行更为精细的分析，从原子层次深入到电子层次，从而对材料性能有更深入的理解，进而根据性能需求制备出特殊结构的材料，如纳米复合结构，满足不同场合对材料性能的特殊需要，如智能材料、催化材料、能源材料、信息记录材料、生态环境材料等。 这个专业的专业基础课程和专业方向课程包括： 基础化学、大学化学实验、有机化学、物理化学、工程制图、计算机绘图、机械设计基础、应用电工学、化工原理、材料导论、C语言程序设计、VB语言程序设计、微机原理、文献查阅与科技写作、技术经济与企业管理、计算机在材料科学中的应用、科技报告与演讲、材料概论、材料物理、材料化学、材料合成制备
材料学概论
02任选五题，每题20分 1.试述材料在人类社会发展中的作用。1. 2.试述复合材料的分类、性能特点及发展趋势。 3.试述特种陶瓷制备工艺、应用及发展趋势。 4.简述金属材料的强化机制。 5.试述玻璃的结构。 6.聚合物的力学三态及特点。 7.试比较五大硅酸盐水泥的异同点。 03论述题（总分150分，每题30分） 1.特种陶瓷与传统陶瓷的区别，特种陶瓷的制备、应用及发展趋势。 2.光导纤维的导光原理及应用前景。 3.聚合物的结构、性能与应用。 4.复合材料定义、分类、特性及发展趋势。 5.论述你对材料学的认识。 04每题30分，任选五题 1.论述金属材料的晶体结构及物理性能之间的关系。 2.试述高温结构陶瓷的种类及特点。 3.试述非晶态聚合物三种力学状态及其与晶体聚合物的异同。 4.试述聚合物基复合材料的性能及用途。 5.试述玻璃的熔制工艺过程。 6.论述材料学研究现状与发展趋势。
05 (1—6题必做，7、8任选一题) 1.材料的分类及应用.(20分) 2.常见特种玻璃有哪些?举例说明两种特种玻璃原料、加工工艺、功能原理、应用领域。(25分) 3.试述陶瓷材料的显微结构。(20分) 4.试述金属材料热处理方法。(20分) 5.试述高聚物的结构.(20分) 6.试进复合材料种类、月途和发展趋势(25分) 7.新型高分子材料的种类、特点和发展趋势(20 分) 8.试谈对电介质陶瓷的理解和认认。(20分) 06 1、概述材料在国民经济中的地位及作用。(20分) 2、金属材料热处理及相变特征。(20分) 3、试述纳米材料的特性及应用。(20分) 4、举例说明功能陶瓷制备，性能及应用。(30分) 5、高分子材料结构、性能特点及应用，请举例说明。(30分) 6、试比较聚合物基复合材料与金属基复合材料的结构、性能及应用特征。(30分) 07 1.陶瓷制备的一般工艺及结构特点。(20分) 2.举例说明材料性能与成分、结构及制备之间的关系。(25分) 3.金属材料强度提高的途径与方法。(25分) 4.试说明高分子新材料研究现状、应用及发展趋势。(25分) 5.复合材料的复合原理，并说明纤维增强和颗粒增强的机理。(25分) 6.举例说明材料在人类社会发展进步中的地位与作用(30分)
《高分子材料概论》
《高分子材料概论》考试重点 考试时间：第13周周二（2016年11月29日）上午8:00-10:00 考试地点：东10B-304 考试题型 一、名词解释 5个×2分＝10分 二、填空题 20空×1分＝20分 三、不确定项选择题 20个×1分＝20分 四、问答题 5个×8分＝40分 五、能力题 1个×10分＝10分 考试重点内容 一、概念： 高分子化合物：或称聚合物，是由许多单个高分子（聚合物分子）组成的分子质量很大（104～107）的物质。 缩聚反应和缩聚物：指所生成的聚合物结构单元在组成上比其相应的原单体分子少了一些原子的聚合反应和聚合物。这是因为在这些聚合物反应中官能团间进行聚合反应时失去了某些小分子（如H2O）。 玻璃化温度： ●定义：高聚物分子链开始运动或冻结的温度。 ●玻璃化温度的使用价值：玻璃温度是非晶态高聚物作为塑料使用的最高温度；是作为橡胶使用的最低温度。 触变性流体：在恒定的将切速率和剪切力作用下，一些流体的粘度随时间的增加而降低，这种流体称为触变性流体。 多分散聚合物：由许多不同相对分子质量的分子组成的高分子。 离子聚合反应：单体在阳离子或阴离子作用下，活化为带正电荷或带负电荷的活性离子，再与单体连锁聚合形成高聚物的化学反应，统称为离子型聚合反应。属于连锁聚合反应的一种。 热塑性：热塑性高分子在受热后会从固体状态逐步转变为流动状态。这种转变理论上可重复无穷多次。或者说，热塑性高分子是可以再生的。 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和涤纶树脂等均为热塑性高分子。热固性：（热固性高分子）在受热后先转变为流动状态，进一步加热则转变为固
体状态。这种转变是不可逆的。换言之，热固性高分子是不可再生的。通过加入固化剂使流体状转变为固体状的高分子，也称为热固性高分子。 典型的热固性高分子如：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、不饱和聚酯、聚氨酯、硫化橡胶等。 二、掌握： 高分子材料的分类 答：可分为合成高分子和天然高分子两大类。 高分子材料分子链的几何形状 答：（1）线型链状：由于c-c链旋转，很难伸展到完全伸直长度，而以许多不同形状，即构象存在。 （2）支化：使高分子主链带上了长短不一的支链，有梳形、星形、无规支链等类型。对材料物理、力学性能影响很大。 （3）交联：大分子链之间通过支链或某种化学链相链接，形成一个分子量无限大的三维网状结构。 共聚物结构单元的连接方式 答：无规连接（无规共聚物）交替连接（交替共聚物） 嵌段连接（交替共聚物）分叉连接（接枝共聚物） 聚合物的结晶结构形式 答：（1）曲折链结晶结构（2）扭曲的曲折链结晶结构（3）螺旋链结晶结构化学纤维的纺丝方法 答：(1)熔融纺丝:适用于凡能加热熔融或转变为粘流态而不发生显著分解的成纤聚合物。 (2)溶液纺丝:将聚合物制成溶液，经过喷丝板或帽挤出形成纺丝液细流，然后该细流经凝固裕凝固以形成丝条的纺丝方法。 按凝固浴不同分为湿法纺丝和干法纺丝。 湿法纺丝：凝固浴为水、溶剂或溶液等介质，如晴纶、粘胶。 干法纺丝：凝固浴为热空气 大多数聚合物在不同温度下的力学状态、 答：线型非晶高聚物的物理状态：玻璃态、高弹态、黏流态