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第十章合成高分子材料10.1合成高分子化合物基础知识一、合成高分子化合物的合成2、缩聚反应:由两种或两种以上具有可反应官能团的单体,在催化剂作用下结合成的大分子,并同时放出低分子副产物的反应。二、高分子聚合物的结构与性质(一)线型分子和体型分子结构线型分子结构的聚合物具有柔顺性,受拉时,变形能力极大,外力去除后,可恢复成原状,具有高弹性。 体型分子结构的聚合物,柔顺性受到限制,受力后,变形较小,但机械强度较高,温度稳定性及化学稳定性较好。(二)高分子聚合物的物理力学状态2、高弹态 温度升高,聚合物从玻璃态变为高弹态。长链分子具有柔顺性,但仍不可移动。受力后会发生极大的可逆变形,称为高弹变形。弹性模量很小,应变值很大,变形的发生和消失要比普通弹性变形慢得多。3、粘流态 温度升得更高时,整个长链分子具有了可移动性,聚合物从高弹态变为呈粘流态。 体型结构的聚合物,可以表现为玻璃态或高弹态,而不会出现粘流态。(三)热塑性与热固性2、热固性聚合物(受热不可熔) 首次受热软化(或熔化)后,在热和催化剂或热和压力作用下发生化学变化,变成坚硬的体型分子结构,成为不熔物质;再次受热不再变软。温度稳定性好,不能反复加工使用。三、高分子聚合物的分类及命名(一)分类(二)命名4、英文名称的缩写。聚乙烯—PE;聚氯乙烯—PVC;聚乙烯醇—PVA;丁苯橡胶—SBR;丙烯晴、丁二烯、苯乙烯共聚物为ABS树脂等。四、高分子聚合物的老化1、交联反应:使聚合度逐渐增大,或使线型结构变为体型结构。高分子材料便会逐渐失去弹性、变硬、变脆,出现龟裂等。 2、裂解反应:在化学因素和物理因素作用下,大分子发生断裂。使高分子材料变软、发粘、失去高弹性。防止老化的措施有三种: ①改善聚合物结构,提高耐老化力; ②加入稳定剂(防老剂),吸收紫外线或抑制分子交联(断裂)反应; ③设置表面防护层(或涂层),隔绝光、热及O2等。一、塑料的基本概念 以树脂为基材,按需要加入适当助剂,组成配料,借助成型工具,可以在一定温度和压力下塑制成一定形状和尺寸,经冷却变硬或在成型的温度下交联固化变硬,成为能保持这种形状和尺寸的制品,这样的材料称为塑料。 树脂是由低分子单体化合物通过共价键结合起来的一种高分子化合物。用于制备塑料的树脂,几乎都是由人工合成的。(一)根据原料来源分类 1、合成塑料:用低分子化合物经化学反应制成高分子化合物,再经加工制成的塑料制品或在生成高分子化合物的同时进行成型的塑料制品。如聚苯乙烯、酚醛树脂和聚氯乙烯等。 2、半合成塑料:用天然高分子材料制造的塑料。(二)根据塑料的热行为分类 1、热塑性塑料:受热时可以塑化和软化,冷却时则凝固成型。温度的改变可令其反复变形。聚烯烃类、聚乙烯基类、聚苯乙烯类、聚甲醛等。 2、热固性塑料:受热时塑性和软化,发生化学交联反应并固化定型,冷却后如再次加热时,不再发生塑性变形。酚醛塑料、氨基塑料、环氧塑料、有机硅等。(三)按使用领域分类 1、通用塑料:生产成本低,产量大,性能多样化。主要有聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等 2、工程塑料:成本高,产量不大,有较高的强度和耐磨擦、耐热和耐化学腐蚀等特性。如:聚胺类塑料,聚甲醛,热塑性树脂等。(四)按塑料中树脂合成的反应类型分类 (1)聚合类塑料:塑料中树脂是由含有不饱和键的单体在引发剂存在下按自由基,离子型等机理进行聚合反应所形成。如:聚乙烯和聚苯乙烯。 (2)缩聚类塑料:塑料中树脂是由含有官能基的单体通过缩聚反应所形成的。如:聚酰胺66,反应产生了低分子副产物——水。三、塑料的组成1、填料、增强剂 填料可以改善塑料某些物理性能,如:导热性,膨胀性、耐热性和尺寸稳定性等。 增强剂可以提高塑料的力学性能,如:强度和刚度、硬度等。一般是纤维材料。如玻璃纤维、碳纤维和硼纤维等。2、增塑剂 可降低分子之间的作用力,以改进成型时的流动性和改进制品柔顺性等性能。要求具有一定的光热稳定性和化学稳定性,以及很好的相容性和低挥发度。如:邻苯二甲酸酯、环氧酯类和含氯化合物等。3、稳定剂 (1)热稳定剂:能改善树脂的热稳定性,抑制其热降解和热分解的助剂。 (2)光稳定剂:改善塑料的耐日光性,防止或降低日光中紫外线对塑料的破坏。 (3)抗氧剂:能延缓或抑制塑料氧化降解的物质。四、着色剂:加入到塑料配料中使塑料制品具有各种颜色或者给予塑料特殊光学性能。主要有无机颜料、有机颜料和染料三类。五、润滑剂 为了改进塑料熔体的流动性、减少或避免对设备的磨擦和粘附,改进制品表面光洁度。润滑剂分内外两类。内润滑剂在聚合中具有相容性,主要是减少聚合分子的内摩擦。外润滑剂与聚合物仅有很低的相容性,故能保留在塑料熔体的表层,降低塑料与加工设备间的磨擦。六、抗静电剂 聚烯烃等塑料制品的表面,常因在成型过程中与模具或设备摩擦而在表面积有静电,带有静电的