聚合物材料课件.ppt

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1、聚合物材料第1页，此课件共77页哦主要内容高分子材料的分类与性能热塑性塑料热固性树脂纤维橡胶功能高分子材料高分子生物材料天然有机高分子无机高分子材料的结构特点材料的合成方法材料的性能材料的加工与应用结构性能应用改性第2页，此课件共77页哦学习重点什么是高分子材料？高分子的结构特点高分子材料的分类与命名高分子材料的应用高分子材料的发展第3页，此课件共77页哦1 高分子材料的概念高分子材料：高分子化合物材料，又称聚合物材料，由多个相同结构单元通过共价键重复连接而成。特点：分子量大，104106学习高分子材料的目的：掌握高分子材料结构与性能的关系 掌握高分子材料的应用领域第4页，此课件共77页哦2

2、高分子材料的结构特点由重复的结构单元组成分子量大以聚氯乙烯(PVC)为例：共价键重复单元聚合度聚合物的分子量聚合度重复单元的分子量M=DPM0第5页，此课件共77页哦3 高分子材料的分类与命名通常的分类：塑料、橡胶、纤维三大类高分子材料塑料：热塑性树脂、热固性树脂（按受热行为）通用塑料、工程塑料（按使用特点）聚烯烃类、聚酰胺类、苯乙烯类（按化学结构）大部分纤维材料属于塑料：尼龙、丙纶、腈纶部分橡胶材料也可制造纤维：氨纶第6页，此课件共77页哦3 高分子材料的分类与命名新型高分子材料的出现扩大了分类范围胶粘剂、涂料、功能高分子、无机高分子、生物材料等本课程的教学热塑性塑料热固性树脂橡胶其他高分子

3、通用塑料工程树脂合成纤维高性能热塑性树脂第7页，此课件共77页哦3 高分子材料的分类与命名新型高分子材料的出现扩大了分类范围胶粘剂、涂料、功能高分子、无机高分子、生物材料等本课程的教学热塑性塑料热固性树脂橡胶其他高分子常用热固性树脂胶粘剂复合材料第8页，此课件共77页哦3 高分子材料的分类与命名新型高分子材料的出现扩大了分类范围胶粘剂、涂料、功能高分子、无机高分子、生物材料等本课程的教学热塑性塑料热固性树脂橡胶其他高分子通用橡胶特种橡胶热塑性弹性体第9页，此课件共77页哦3 高分子材料的分类与命名新型高分子材料的出现扩大了分类范围胶粘剂、涂料、功能高分子、无机高分子、生物材料等本课程的教学热塑

4、性塑料热固性树脂橡胶其他高分子功能高分子高分子生物材料天然有机高分子无机高分子第10页，此课件共77页哦3 高分子材料的分类与命名简单的命名法：以单体名称前加“聚”：聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯 等不同单体聚合而成的产物：取两单体的简称，后加“树脂”：酚醛树脂以聚合物的结构特征：聚酰胺、聚碳酸酯橡胶：从共聚单体中取一字，后加“橡胶”：丁苯橡胶、乙丙橡胶纤维：“纶”：涤纶、腈纶系统命名法：例如：聚氯乙烯：聚(1-氯代乙烯)聚丁二烯：聚(1-次丁烯基）第11页，此课件共77页哦4 高分子材料的应用与发展应用广泛日常用品：PE、PP、PC、纤维、建筑：涂料、保温、增强材料交通：汽车零件医药：功能高分子体

5、育：树脂基复合材料军工：高分子材料的最新技术高分子材料向高性能化发展：合成与改性 向复合化发展：复合材料第12页，此课件共77页哦本章重点了解高分子材料的结构、特点、应用掌握高分子材料的分类与命名热塑性塑料热固性树脂橡胶其他高分子聚树脂橡胶按以上习惯第13页，此课件共77页哦热塑性塑料聚乙烯PE聚丙烯PP聚氯乙烯PVC聚苯乙烯PS聚甲基丙烯酸甲酯PMMA聚乙烯醇PVA聚酰胺PA聚碳酸酯PC聚甲醛POM聚苯醚PPO聚酰亚胺PI聚芳醚酮PEEK通用塑料工程塑料第14页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯PolyethylenePE优点：密度低、易加工、价格低、无毒无味缺点：耐热性低、刚性差合成方

6、法第15页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的种类 低密度聚乙烯LDPE 高密度聚乙烯HDPE 线性低密度聚乙烯LLDPE 超高分子量聚乙烯UHMWPE第16页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的种类 低密度聚乙烯LDPE 高密度聚乙烯HDPE 线性低密度聚乙烯 超高分子量聚乙烯高温(180200)高压(150大气压)下自由基本体聚合(高压聚乙烯)；以微量的氧为引发剂；高温聚合易发生链转移形成支链；支链多，分子不易密集，密度低（0.910.93)熔点低(105110)，熔体流动性好，适合制造薄膜、涂覆。第17页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的种类 低密度聚乙烯LDPE 高密度聚

7、乙烯HDPE 线性低密度聚乙烯 超高分子量聚乙烯常温常压下的配位聚合(低压聚乙烯)；用Ziegler-Natta引发剂；无支链，线型结构；分子易密集，密度高（0.940.96)熔点高(125130)，加工稍困难，制品强度高，适合制造容器、管材。第18页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的种类 低密度聚乙烯LDPE 高密度聚乙烯HDPE 线性低密度聚乙烯 超高分子量聚乙烯乙烯与少量丁烯共聚；采用络合引发体系，常温常压下的配位聚合无支链，线型结构；聚合反应过程能耗低；柔韧性好，拉伸强度高，耐穿刺，适合制造薄膜。第19页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的种类 低密度聚乙烯LDPE 高密度聚

8、乙烯HDPE 线性低密度聚乙烯 超高分子量聚乙烯UHMWPE分子量是HDPE的1020倍，300万线型结构，熔体粘度极高；特点：耐磨性好、自润滑 耐冲击（制造纤维）耐低温、耐腐蚀第20页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的加工与应用 加工成型方法：挤出注射压延第21页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的改性 交联共混接枝共聚降解为提高强度、耐热性辐射交联化学交联过氧化物交联有机硅氧烷交联方便成本高第22页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的改性 交联共混接枝共聚降解为改善加工性能以及制品性能LDPE/HDPELDPE/EVALDPE/LLDPE第23页，此课件共77页哦1 聚乙烯P

9、E聚乙烯的改性 交联共混接枝共聚降解乙烯乙酸乙烯共聚物(EVA)聚合物改性、包装材料、粘合剂、涂层乙烯丙烯酸乙酯共聚物(EEA)热稳定性好，比EVA易加工，用途相似第24页，此课件共77页哦1 聚乙烯PE聚乙烯的改性 交联共混接枝共聚降解光降解生物降解途径：加入可降解材料（共混）加入易降解的共聚单体第25页，此课件共77页哦2 聚丙烯PP聚丙烯PolypropylenePP优点：密度低、易加工、价格低、高熔点缺点：耐热性低、耐候性差第26页，此课件共77页哦2 聚丙烯PPPP的结构特点等规度高，力学性能好第27页，此课件共77页哦2 聚丙烯PPPP的性能力学性能耐热性优异的电绝缘性能优良的耐化

10、学介质性能耐老化性差优异的耐反复弯折性能受结构影响第28页，此课件共77页哦2 聚丙烯PPPP的加工应用成型方法与PE相似主要应用：纤维、丝 双向拉伸膜 汽车零件 日用品第29页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的合成方法悬浮聚合：单体以小液滴悬浮在水中进行的聚合单体：氯乙烯引发剂：AIBN(油溶)分散剂：PVA(疏松型)介质：水第30页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的品种悬浮法PVC乳液法PVC疏松型PVC紧密型PVCS-800,S-1000PVC糊第31页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的结构无定形高聚物Mw 310万 粘度，加工温度、性能、用途与M有关自由基

11、聚合，头尾结构为主。CH=CH2，CHClCH3,CCl=CH2CHCl-CH2Cl，CH2-CHCl2第32页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的性能硬脆性聚合物较好的电绝缘性较好的阻燃性较好的耐化学稳定性,溶于醚、酮、氯代烃耐老化性差：对光、紫外线不稳定、增塑剂易抽出受热易脱出HCl，分解温度低于熔融温度第33页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的加工加工性：加工性：热稳定剂、润滑剂、增塑剂热稳定剂、润滑剂、增塑剂力学性能：力学性能：填充剂、增强剂、增韧剂填充剂、增强剂、增韧剂老化性能：老化性能：抗氧剂、紫外线吸收剂抗氧剂、紫外线吸收剂光学性能：光学性能：颜料、荧光增白剂颜

12、料、荧光增白剂表面性能：表面性能：抗静电剂、耐磨剂抗静电剂、耐磨剂其他：其他：发泡剂、阻燃剂发泡剂、阻燃剂改善热分解性加工性能制品要求第34页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的加工稳定剂金属羧金属羧酸盐类酸盐类亚磷酸亚磷酸酯类酯类有机金有机金属化合属化合物物热稳定热稳定 剂剂光屏蔽光屏蔽剂剂猝灭剂猝灭剂自由基自由基捕捉剂捕捉剂光稳定光稳定剂剂紫外吸紫外吸收剂收剂第35页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的加工润滑剂内润滑剂削弱大分子链的作用力降低树脂粘度，提高流动性减小机器负荷，提高生产效率外润滑剂防止树脂热分解及变色提高脱模性提高制品表面光泽性硬脂酸石蜡，聚乙烯蜡选择原则协

13、同效应第36页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的加工增塑剂增塑剂含量拉伸 TCPDOPDOADBS作用：提高树脂流动性降低塑化温度使制品变软常用品种：邻苯二甲酸二辛酯DOP磷酸酯类软制品40第37页，此课件共77页哦3 聚氯乙烯PVCPVC的加工配方举例组分名称用量树脂S-1000100增塑剂DOP10环氧大豆油3稳定剂三盐基硬脂酸铅10二盐基亚磷酸铅3液体有机锡2润滑剂硬脂酸6石蜡2填料轻质碳酸钙50加工助剂ACR8颜料钛白粉5第38页，此课件共77页哦4 聚苯乙烯PS可以通过自由基聚合、阴离子聚合等各种聚合方法合成含有苯环，位阻大，不易形成有序排列，非晶苯基的 氢较活泼结构第39

14、页，此课件共77页哦4 聚苯乙烯PS性能优点：良好的透明度、硬度及电性能，加工流动性好，易染色，价格低。缺点：脆性，耐热性低，耐应力开裂性差力学性能好（PE:20MPa;PP:40MPa;PS:60MPa)良好的电绝缘性能良好的耐化学介质性能，溶于苯、甲苯、氯仿。耐候性差，需加入抗氧剂。优良的光学性能第40页，此课件共77页哦4 聚苯乙烯PS加工成型熔体流动性好，多数采用注射成型。加工温度范围宽：140230，粘度对T和剪切速率同样敏感。加工过程中易产生内应力改善方法：热处理，共混改性第41页，此课件共77页哦4 聚苯乙烯PS应用与改性应用仪表外壳、汽车灯罩、各种容器、发泡材料(夹心材料)改性

15、HIPSABS与弹性体共混顺丁橡胶或丁苯胶溶在苯乙烯中接枝聚合丙烯腈、丁二烯、苯乙烯 三元共聚物第42页，此课件共77页哦5 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA结构有机玻璃合成本体聚合、悬浮聚合、乳液聚合、溶液聚合间歇本体聚合：第43页，此课件共77页哦5 聚甲基丙烯酸甲酯PMMA性能应用透光性好机械强度高热分解生成单体第44页，此课件共77页哦6 聚乙烯醇PVA结构醋酸乙烯酯PVAcPVA第45页，此课件共77页哦6 聚乙烯醇PVA应用胶粘剂维尼纶纤维薄膜保护胶体上浆剂第46页，此课件共77页哦通用热塑性塑料小结聚乙烯PE聚丙烯PP聚氯乙烯PVC聚苯乙烯PS聚甲基丙烯酸甲酯PMMA聚乙烯醇PVA结构性

16、能结构性能HDPE,LDPE,LLDPE,UHMWPE全同、间同、无规聚合方法、聚合度，加工改性HIPS本体聚合方法，特点合成方法，应用第47页，此课件共77页哦 热塑性塑料聚乙烯PE聚丙烯PP聚氯乙烯PVC聚苯乙烯PS聚甲基丙烯酸甲酯PMMA聚乙烯醇PVA聚酰胺PA聚碳酸酯PC聚甲醛POM聚苯醚PPO聚酰亚胺PI聚芳醚酮PEEK通用塑料工程塑料高性能第48页，此课件共77页哦7 聚酰胺PA俗称尼龙Nylon是含有酰胺基的线型聚合物的通称工业生成的主要品种：PA-6,PA-66,PA610,PA1010等合成：内酰胺 自聚 二元胺、二元酸 缩聚第49页，此课件共77页哦7 聚酰胺PAPA-6

17、的合成己内酰胺 自聚PA-66 的合成己二胺己二酸 缩聚第50页，此课件共77页哦7 聚酰胺PA尼龙 的性能特点力学性能好汽车零件、纤维自润滑性齿轮吸湿性结构对性能的影响碳原子数、结晶性、柔性氢键第51页，此课件共77页哦7 聚酰胺PA尼龙 的力学性能 密度 抗拉 断裂伸长 缺口冲击 g/cm3 MPa%kJ/m2HDPE 0.945 24 100 0.05PP 0.903 35 200 0.037PU 1.07 40 480 不断HIPS 1.04 41 4.5 10ABS 1.05 40 20 15PA12 1.01 45 50 100第52页，此课件共77页哦7 聚酰胺PA尼龙的耐溶剂性

18、能PA极性大，是耐油性能较好的塑料不受烃类碳氢化合物、汽油、润滑油等油类腐蚀；能耐无机强碱、弱酸；不溶于非极性溶剂；可溶于极性溶剂，例如：酰胺、甲酸，酚类有机溶剂化学药品耐溶剂性优良耐溶剂性优良第53页，此课件共77页哦7 聚酰胺PA尼龙的表面性能表面硬度大摩擦系数小具有自润滑性能 耐摩擦、耐磨损性能优良加入PTFE、二硫化钼、石墨后，耐摩擦、耐磨耗性能更佳！耐摩塑料第54页，此课件共77页哦7 聚酰胺PA尼龙的电性能 介电常数 介电损耗角正切HDPE 2.252.35 0.0005PP 2.22.6 0.0005PC 2.922.93 0.01POM 3.7 0.0048PA6 3.4 0.

19、03PA66 4.0 0.04PA46 4.0 0.01PA610 3.5 0.04PTFE 2.0 100PC 1.2 60 120 50 POM 1.41 60.7 75 80 第64页，此课件共77页哦9 聚甲醛POM高结晶度、刚度大、耐冲击、抗蠕变、耐疲劳突出自润滑、耐磨、耐化学药品性能综合性能优异的聚合物性能应用POM的比强度和比刚度与金属接近，其制品80用于代替Cu,Zn,Al等制造各种零件尤其适于制造耐磨零件：齿轮、轴承第65页，此课件共77页哦特富龙特富龙10 聚四氟乙烯PTFE塑料之王特点惰性耐高温密封不粘不反应化学反应性生物相容性1938年，美国Plunkett发现PTFE

20、。生产：Dupont,3M,GE,ICI等。第66页，此课件共77页哦10 聚四氟乙烯PTFE结构特点：氟原子对称排列，分子没有极性。I.F取代H，氟原子间的排斥力很大，使分子链由“Z”字平面扭曲成为螺旋结构，整个分子比较僵硬。II.氟原子半径为6.4nm，CC键长13.1nm，氟原子正好把碳原子严密包围在其中。III.FC键能很高。IV.分子量很高。PTFE的结构第67页，此课件共77页哦10 聚四氟乙烯PTFE缺点：A.力学强度低、硬度低、易发生蠕变。B.极高的熔体粘度。C.表面惰性、粘接性差。D.在塑料中密度最高。结晶度高达75%，Tm=327，Tg=-120 优点：A.优异的耐高低温性

21、能。长期使用温度-190 250 B.优异的耐化学腐蚀性能和老化性能。C.极低的动静磨擦因数。D.优异的介电性能PTFE的性能第68页，此课件共77页哦10 聚四氟乙烯PTFEPTFE的成型加工的成型加工类似粉末冶金的冷压烧结方法。类似粉末冶金的冷压烧结方法。(1)模压烧结模压烧结工艺：工艺：制成坯料制成坯料烧结烧结冷却冷却(2)挤压烧结挤压烧结工艺：工艺：粉料粉料烧结烧结冷却冷却连续挤压连续挤压自由状态自由状态压缩状态压缩状态第69页，此课件共77页哦10 聚四氟乙烯PTFE性能与应用密封衬里密封衬里管材管材膜或带膜或带垫或圈垫或圈第70页，此课件共77页哦10 聚四氟乙烯PTFE1.化学惰

22、性防腐涂层、防污涂层2.无粘和性不粘涂层3.摩擦系数低导轨4.优良的高温绝热性高温绝热层（260度）5.优良电绝缘电气元件6.密封材料动密封7.防水织物防水透湿织物8.涂料氟碳漆9.搅拌器反应器10.人造血管生物惰性、抗血栓11.过滤元件 环保循环水性能与应用第71页，此课件共77页哦新型的塑料品种，用于特种材料特点高性能 高性能芳族热塑性树脂的出现，逐渐被航空工业重视。很好很好差差能韧性损伤容限耐湿热耐溶剂重复成型好好好好能差差好好不能普通热塑性高性能热塑性热固性树脂11 高性能热塑性材料第72页，此课件共77页哦11-1聚酮类聚芳硫醚聚酰亚胺聚醚酰亚胺聚酰胺酰亚胺聚砜聚芳酯聚苯并醚唑优良的

23、力学性能、韧性、耐辐射、耐热120飞机耐油导线、油田耐热导线、飞机雷达罩、核电站零件 等PEKPEEKPEKK高性能热塑性树脂的种类第73页，此课件共77页哦高性能热塑性树脂的种类聚酮类聚芳硫醚聚酰亚胺聚醚酰亚胺聚酰胺酰亚胺聚砜聚芳酯聚苯并醚唑以聚苯硫醚PPS为代表优良的力学性能、耐溶剂、阻燃耐热低(Tg=85)，脆性大PPSPPSS第74页，此课件共77页哦高性能热塑性树脂的种类聚酮类聚芳硫醚聚酰亚胺聚醚酰亚胺聚酰胺酰亚胺聚砜聚芳酯聚苯并醚唑PI,耐热，力学性能高Dupont公司的N-polymer第75页，此课件共77页哦高性能热塑性树脂的种类聚酮类聚芳硫醚聚酰亚胺聚醚酰亚胺聚酰胺酰亚胺聚砜聚芳酯聚苯并醚唑PEI在PI的芳杂环结构上引入醚键改善加工性、提高韧性用于粘接金属、复合材料的结构胶特种胶粘剂第76页，此课件共77页哦高性能热塑性树脂的种类聚酮类聚芳硫醚聚酰亚胺聚醚酰亚胺聚酰胺酰亚胺聚砜聚芳酯聚苯并醚唑PAI分子链中既有酰胺基团，又有酰亚胺力学性能好、韧性高、耐化学介质耐热性好HDT=276但：吸湿率高 25 加工困难第77页，此课件共77页哦