文档介绍：合成高分子材料
合成高分子材料是由人工合成的高分子化合物为基础所组成的材料总称。高分子化合物分子量很大,化学组成比较简单,都是由许多低分子化合物通过加聚反应或缩聚反应聚合而成的,因此,高分子化合物又称高分子聚合物,简称高聚物。
根据高聚物分子结构的几何形态,其结构形式分为线型、支链型和体型。线型和支链型结构的高聚物属于热塑性树脂;体型结构的高聚物属于热固性树脂。
(Ⅰ)线型结构
(Ⅱ)支链型结构
(Ⅲ)体型(网状)结构
不同结构形式的高聚物具有不同的性能特点,见表9-1。
结构形式
结构特征
高聚物性能特点
线型结构
线型大分子链排列成曲线状主链,以分子间力结合在一起。由于分子间作用力微弱,分子容易相互滑动,因此线型结构的树脂可反复加热软化和冷却硬化,属热塑性树脂
具有较好的弹性、塑性和柔韧性,但强度较低,硬度较小,耐热性和耐腐蚀性较差,可溶可熔
支链型结构
分子在主链上带有比主链短的支链,分子排列较松,分子间作用力较弱,属热塑性树脂
密度、熔点和强度均低于线型结构高聚物
体型结构
由线型或支链型高聚物分子化学键交联而成的三维网状结构,由于化学键结合力强,且交联成一个巨型分子,因此仅在第一次加热时软化,固化后再加热时不会软化,属热固性树脂
具有较高的强度和较大的弹性模量,塑性小,硬脆性大,耐热性和耐腐蚀性较好
高聚物结构形式与性能特点表 9-1
塑料
塑料是指以天然树脂或人工树脂有机聚合物为主要成分,以填充剂、增塑剂、润滑剂和颜料等为辅助成分,在一定温度和压力下通过不同的工艺塑造成一定形状,并能在常温下保持既定形状的高分子有机材料。
塑料板材
塑料管材
组成成分
作用
种类
含量
合成树脂
合成树脂的种类、性质和数量将决定塑料的性质
热塑性
树脂
聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等加聚高聚物
40%~100%
热固性
树脂
酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和树脂、环氧树脂、有机硅树脂等缩聚高聚物
填充剂
提高塑料的强度、硬度和耐热性,减少塑料制品的收缩,降低成本
木粉、滑石粉、石棉、云母、纸屑、玻璃纤维等
40%~70%
固化剂
可使线型高聚物交联成体型高聚物,使树脂具有热固性
酚醛树脂常用固化剂为乌洛托品(六亚甲基四胺);环氧树脂常用的固化剂有乙二胺、间苯二胺、聚酰胺等
塑料的组成及其对塑料性质的影响表 9-2
塑料
组成成分
作用
种类
增塑剂
可降低树脂的流动温度,增加塑料的塑性和柔软性,减少脆性
常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、二苯甲酮、樟脑等
润滑剂
可防止塑料在成型加工过程中粘住模子
主要有油脂和硬脂酸等,%~%
颜料
使塑料具有各种需要的颜色和光泽,增强其装饰性
有机染料和无机颜料
稳定剂
主要是为了增强塑料的抗老化性
加入抗氧化剂、紫外线吸收剂等稳定剂,
塑料的组成及其对塑料性质的影响表 9-2 (续)
合成树脂是塑料的主要的、基本的组成成分,其他成分则是为了调整、改善塑料性能的辅助添加成分。
塑料
性能特点
性能参数及特点描述
质量轻、比强度大
~。玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)的抗拉强度高达200~300MPa,且抗弯强度与抗拉强度比较接近
孔隙率变化幅度大、吸水率小
根据用途可生产不同孔隙率的塑料制品。塑料薄膜和有机玻璃的孔隙率几乎为零,泡沫塑料的孔隙率达95%~98%。大部分塑料都是耐水材料,吸水率一般不超过1%
保温性能好、耐热性较差
~/(m·K),泡沫塑料的导热系数接近于空气[/(m·K)]。大多数塑料的耐热性不高,使用温度一般在100~200℃,个别塑料(氟塑料等)可达300~500℃
弹性模量较小、具有徐变性
弹性模量约为混凝土的1/10,同时有徐变特性,受力时有较大变形
耐腐蚀、化学稳定性较高
大多数塑料对酸、碱、盐等腐蚀性物质都具有较高的化学稳定性,但有些塑料会在有机溶剂中溶解或溶胀
可燃、易老化
属于可燃性材料,在大气、光、热等作用下,其组成与结构将发生变化,逐渐失去弹性,脆性增大,使性质出现劣化
表 9-3
塑料
3. 常用塑料品种与制品
塑料因其所使用的树脂种类、聚合方式不同而有很多品种,其用途各异。
聚氯乙烯板材
塑料
塑料品种
代号
主要用途及制品
聚乙烯塑料
PE
常用作防水材料和配制涂料、油漆等
聚丙烯塑料
PP
常用作管道及导线外皮等容易老化的部位
聚氯乙烯塑料
P