07 第7章 高分子材料.pptx

第1页：高分子材料章节封面

高分子材料章节封面：本页为本章封面，标示课程名《材料化学》与本章主题。

第2页：本章教学要点

本章教学要点

• 相关知识掌握程度知识要点聚合度、单体、结构单元了解高分子材料的特点，掌握高分子材料的命名方法，掌握高分子材料的分类方法高分子材料的概述链结构、聚集态结构、近程结构、远程结构、高聚物的分子量、柔顺性掌握高分子化合物的化学结构，了解高分子化合物的二级结构和三级结构高分子化合物的结构蠕变、应力松弛、内耗、介电耗损、弹性模量了解高分子化合物的学性能、电学性能、光学性能、热学性能、化学稳定性高分子材料的性能加聚与缩聚、连锁聚合和逐步聚合、配位聚合、共聚合反应、缩合聚合掌握聚合反应的分类及自由基聚合反应，了解离子型聚合反应、配位聚合反应、共聚合反应、缩合聚合及聚合实施方法高分子材料的制备热塑性塑料、热固性塑料、天然橡胶、合成橡胶、天然纤维、化学纤维、无机胶黏剂、有机胶黏剂、合成树脂漆掌握塑料、橡胶、纤维的分类、特性，了解塑料、橡胶、纤维的应用范围，了解涂料、胶黏剂分类、组成及应用常用高分子材料导电高分子、液晶高分子、离子交换树脂、高吸水性树脂、高分子催化剂、生物相容性、凝胶了解物理功能高分子、化学功能高分子、生物功能高分子、可降解高分子、智能型高分子的特性、分类及主要应用功能高分子材料本章教学要点

第3页：【引例】在人们的印象中

【引例】在人们的印象中

• 【引例】
• 在人们的印象中，塑料是不导电的，在普通的电缆中，塑料常被用作导电铜丝外面的绝缘层。但美国科学家Alan J.Heeger、Alan G. Mac Diarmid及日本科学家Hideki Shirakawa通过研究发现，经过特殊处理之后，塑料能够像金属一样，产生导电性，如图7-1、7-2所示。因此，他们三人荣获2000年的诺贝尔化学奖。

第4页：【引例】在人们的印象中（续）

【引例】在人们的印象中（续）

聚合物要能够导电，其内部的碳原子必须由单键和双键交替连接、掺杂处理，即通过氧化或还原反应移去或导入电子。目前，导电塑料已广泛用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视保屏、能过滤太阳光的“智能”玻璃窗等。

除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域得到了推广应用。导电聚合大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。

军用飞机上使用了大量电器元件，如果这些元件部分地采用导电聚合物来制造，可使飞机重量减轻10%。

第5页：【引例】在人们的印象中（续）

【引例】在人们的印象中（续）

导电聚合物在战略防御中将起到重要的防护作用，使军用电子设施免遭损害，确保军队指挥、控制通信和情报系统畅通。例如核爆炸产生的电磁脉冲会使电子、电器设备的线路系统发生损坏，失去效能，但对聚合物光学系统却无能为力。

高分子材料具有原料丰富、制造方便、加工成型容易等优点，在日常生活、工农业生产和尖端科学等领域都具有重要的应用价值。高分子材料按其组成可分为无机高分子材料和有机高分子材料两大类，由于有机高分子材料应用较多，故本章所述的高分子材料均指有机高分子材料。

第6页：7.1高分子材料的概述

7.1高分子材料的概述

• 7.1.1高分子材料的概念
• 高分子材料指以高分子化合物为基本成分，加入适当的添加剂，经加工制成的一类材料的总称。高分子化合物一般指相对分子量大于10000的化合物，其分子由千百万个原子彼此以共价键（少数为离子键）相连接，通过小分子的聚合反应而制得，简称高分子，又称大分子化合物、高聚常把生成高分子化合物的小分子原料称为单体。例如尼龙66的单体是己二酸HOOC-(CH2)4-COOH和己二胺H2N-(CH2)-6NH2。单体或单体混合物生成聚合物的反应称为聚合，

第7页：7.1高分子材料的概述（续）

7.1高分子材料的概述（续）

例如在常温常压下氯乙烯单体，聚合生聚氯乙烯，其反应式如下：nCH2=CHCl→~CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl~聚合物分子，通常称为分子链。

将存在于聚合物分子中重复出现的原子团称为结构单元。如聚氯乙烯的结构单元为-CH2-CHCl-，尼龙66的结构单元为NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO-，结构单元在高分子链中又称为链节。

高聚物中结构单元的数目称为聚合度，如聚四氟乙烯CF2-CF2n的聚合度为n。对高聚物而言，不同高分子链的聚合度不同，相对分子质量不同，因此高分子的聚合度和相对分子量都是一个平均值。

第8页：7.1.2高分子材料

7.1.2高分子材料

• 高分子材料约达几百万种，命名比较复杂，归纳起来一般有以下几种情况：
• (1)聚字加单体名称命名
• 在构成高分子材料的单体名称前，冠以“聚”字组成，大多数烯烃类单体高分子材料均采用此方法命名，如聚乙烯、聚丙烯等。
• (2)以特征化学单元名称命名
• 以其品种中共有的特征化学单元名称命名，如聚酰胺、聚酯、聚氨酯等杂链高分子材料分别含有特征化学单元酰胺基、酯基、氨基。这类材料中的某一具体品种还可有更具

第9页：(3)以原料名称命名

(3)以原料名称命名

• (3)以原料名称命名以生产该聚合物的原料名称命名。如以苯酚和甲醛为原料生产的树脂称酚醛树脂，以尿素和甲醛为原料生产的树脂称脲醛树脂。共聚物的名称多从其共聚单体的名称中各取一字，再加上共聚物的属性类别组成，如ABS树脂，A、B、S分别取自其共聚单体丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的英文字头体乙烯丙烯的字头等。
• 体的名称以示区别，如聚酰胺中有尼龙6、尼龙66等；聚酯中有聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯等。

第10页：(4)用商品、专利商标

(4)用商品、专利商标

(4)用商品、专利商标或习惯名称有时还以商品、专利商标或习惯命名。由商品名称可以了解到基材品质、配方、工艺及材料性能等信息；习惯名称是沿用已久的习惯叫法，如聚酯纤维习惯称涤纶，聚丙烯腈纤维习惯称腈纶等。

高分子材料的英文名称缩写因简洁方便在国内外被广泛采用，表7-1列举了常见的高分子材料的英文缩写名称。

第11页：(4)用商品、专利商标（续）

(4)用商品、专利商标（续）：表7-1常见高分子材料英文缩写名称缩写高分子材料缩写高分子材料缩写高分子材料ABSABS树脂PETP聚对苯二甲酸乙二醇酯PE聚乙烯NR天然橡胶PBTP聚对苯二甲酸丁二醇酯PP聚丙烯BR顺丁橡胶PMMA聚甲基丙烯酸甲酯PB聚丁二烯SBR丁苯橡胶PMA聚丙烯酸甲酯PS聚苯乙烯CR氯丁橡胶PA聚酰胺PVC聚氯乙烯IIR丁基橡胶POM聚甲醛PIB聚异丁烯EPR乙丙橡胶PAN聚丙烯腈PU聚氨酯CA乙酸纤维素EP环氧树脂PC聚碳酸酯

第12页：7.1.3高分子材料的分类

7.1.3高分子材料的分类

• 高分子材料的种类繁多，各有其特色，下面简单介绍四种分类方法。
• （1）根据高分子化合物的来源可以分为天然高分子、半天然高分子和合成高分子三大类。天然橡胶、纤维素、淀粉和蛋白质等为天然高分子；醋酸纤维和改性淀粉等为半天然高分子；聚乙烯、顺丁橡胶和聚酯纤维等为合成高分子。
• （2）根据高分子材料的使用性质可以分为塑料、橡胶、纤维、胶黏剂和涂料五大类。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等为塑料；天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等为橡胶；纤

第13页：（3）根据高分子材料的热性质

（3）根据高分子材料的热性质

维素、蚕丝、聚酰胺纤维等为纤维；天然树脂漆、酚醛树脂漆、醇酸树脂漆等为涂料；氯丁橡胶胶黏剂、聚乙烯醇缩醛胶等为胶黏剂。（3）根据高分子材料的热性质可以分为热塑性高分子材料和热固性高分子材料两大类。

聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等为热塑性高分子材料；氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂等为热固性高分子材料。（4）根据高分子化合物的主链结构可以分为碳链高分子材料、杂链高分子材料和元素高分子材料三大类。

聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等为碳链高分子材料；氨基树脂、酚醛树脂、环氧树脂等为杂链高分子材料；有机硅树脂等为元素高分子材料。

第14页：7.2高分子化合物的结构

7.2高分子化合物的结构

• 高分子的结构通常分为高分子的链结构和高分子的聚集态结构两部分。
• 高分子的链结构指单个高分子链的结构和形态，包括近程结构和远程结构。
• 近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括高分子链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序等。
• 远程结构指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。

第15页：7.2高分子化合物的结构（续）

7.2高分子化合物的结构（续）

• 聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等高分子链间堆积结构，即三级结构。
• 以三级堆积结构为单位进一步堆砌形成的结构，称为四级结构。高分子的链结构是反映高分子各种特性的最主要的结构层次；聚集态结构则是决定聚合物制品使用性能的主要因素。

第16页：7.2.1高分子化合物的化学结构

7.2.1高分子化合物的化学结构

• 1.高分子链结构单元的化学组成
• 高分子链的化学组成不同，聚合物的化学和物理性能也不同，按其主链结构单元可分为以下几大类。
• (1)碳链高分子分子主链为碳原子以共价键相连结的高分子，大多数由加聚反应制得，如聚乙烯、聚苯乙烯等。大多数碳链高分子具有可塑性好、容易加工成型等优点，但耐热性较差，且易燃烧，易老化。
• (2)杂链高分子分子主链除碳原子外，还有其他原子如氧、氨、硫等存在，如聚酯、聚酰胺、聚甲醛等。具有较高的耐热性和机械强度，但容易水解。

第17页：(3)元素

(3)元素

(3)元素有机高分子主链中不含碳原子，由Si、B、P、Al、Ti等元素和O组成，侧链是有机基团，故元素有机高分子兼有无机高分子和有机高分子的特征，其优点为具有较高的热稳定性、耐寒性、弹性和塑性，缺点是强度较低。

例如各种有机硅高分子。(4)无机高分子主链上不含碳原子，也不含有机基团，完全由其他元素组成。如二硫化硅、聚二氯一氮化磷，这类元素的成链能力较弱，所以聚合物分子量不高，并容易水解。

第18页：2.高分子链结构

2.高分子链结构

2.高分子链结构单元的键接方式(1)均聚物结构单元顺序加聚过程中，单体可以按头-头、尾-尾、头-尾三种形式键接，以头-尾键接为主。

在双烯类高聚物中，高分子链结构单元的键接方式较为复杂，除头-头(尾-尾)和头-尾键接外，还根据双键开启位置有不同的键接方式，同时可能伴随有顺反异构等。

例如，丁二烯CH2=CH-CH=CH2的聚合存在1，2-加成、顺式1，4-加成、反式1，4-加成结构等。单元的键接方式对高聚物材料的性能有显著的影响。

例如1，4-加成是线形高聚物；1，2-加成则有支链，作橡胶用时会影响材料的弹性。

第19页：(2)共聚物的序列结构

(2)共聚物的序列结构

(2)共聚物的序列结构按其结构单元在分子链内排列方式的不同，可分为：无规共聚物-A-B-B-A-B-A-A-B-接枝共聚物交替共聚物-A-B-A-B-A-B嵌段共聚物-A-A-A-A-B-B-B-B-B-A-A-A-A-A-无规共聚物中，两种单体的无规则排列，改变了结构单元及分子间的相互作用，使其性能与均聚物有很大的差异。

例如聚乙烯、聚丙烯为塑料，而乙烯-丙烯无规共聚物，当丙烯含量较高时则为橡胶。接枝与嵌段共聚物的性能既不同于类似成分的均聚物，又不同于无规共聚物，因此可利用接枝或嵌段的方法对聚合物进行改性，或合成特殊要求的新型聚合物。

例如聚丙烯腈接枝10%聚乙烯纤维，既可保持原聚丙烯腈纤维的物理性能，又使纤维的着色性能增加三倍。

第20页：3.高分子

3.高分子

• 高分子的性能与其分子链的几何形态密切相关，高分子链的几何形状通常有如下几种。
• (1)线形高分子一般无支链，自由状态是无规线团，在外力拉伸下可得锯齿形的高分子链，这类高聚物由于大分子链之间没有任何化学键连接，因此其柔软、有弹性，在加热和外力作用下，分子链之间可产生相互位移，并在适当的溶剂中溶解，可热塑成各种形状的制品，故常称为热塑性高分子。包括聚乙烯、定向聚丙烯、无支链顺式1，4-丁二烯等。

第21页：(2)支链高分子

(2)支链高分子

• 在主链上带有侧链的高分子为支链高分子，其能溶于适当的溶剂中，并且加热能熔融。短支链使高分子链之间的距离增大，有利于活动，流动性好；而支链过长则阻碍高分子流动，影响结晶，降低弹性。总的来说，支链高分子堆砌松散、密度低，因而硬度、强度、耐腐蚀性等较差，但透气性好。
• (3)交联高分子
• 高分子支链以化学键交联而成的网状结构大分子，称为交联高分子。交联高分子为既不溶解也不熔融的网状结构，故其耐热性好、强度高、抗溶剂力强且形态稳定。例如硫化橡胶、酚醛树脂、脲醛树脂等。

第22页：4.高分子链的构型

4.高分子链的构型

4.高分子链的构型高分子链的构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的相对位置和排列，这种排列非常稳定，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。

构型异构体包括旋光异构体和几何构体两类。

第23页：7.2.2高分子化合物的二级结构

7.2.2高分子化合物的二级结构

• 1.高聚物的分子量
• 高聚物的分子量有两个特点：①分子量大；②分子量的多分散性。绝大多数高分子由于聚合过程比较复杂，生成物的分子量都有一定分布，都是分子量不等的同系物的混合物。
• 高聚物的分子量显著的影响其物理-机械性能，实践证明，每种聚合物只有达到一定的分子量才开始具有力学强度，此分子量称为临界分子量Mc(或临界聚合度DPc)。不同聚合物的Mc不同，极性高聚物的DPc约为40，非极性

第24页：7.2.2高分子化合物的二级结构（续）

7.2.2高分子化合物的二级结构（续）

高聚物的DPc则为80，超过DPc后机械强度随聚合度增加而迅速增大，但当聚合度达600~700时，分子量增加对合物的机械强度的影响就不明显了。

同时，随着分子量的增大，聚合物熔体的黏度也增高，给加工成型带来困难，所以聚合物的分子量要控制在适当的范围内。

第25页：2.高分子

2.高分子

• 高分子长链能不同程度卷曲的特性称为柔性。长链高分子的柔性是决定高分子形态的主要因素。
• 主链结构决定了高分子链的刚柔性，主链上的C-O、C-N、C-C单键有利于增加柔性，尼龙、聚酯、聚氨酯等都是柔性链；主链上的芳环、大共轭结构则使分子链僵硬，如聚亚苯基等。环境的温度和外力作用快慢等是影响高分子柔性的外因。温度愈高，分子链愈柔顺；外力作用快，大分子来不及运动，则表现出刚性或脆性。例如柔软的橡胶轮胎在低温下或高速运行中显得僵硬。

第26页：7.2.3高分子化合物的三级结构高聚物通

7.2.3高分子化合物的三级结构高聚物通

• 7.2.3高分子化合物的三级结构
• 高聚物通过分子间力的作用聚集成固体，又按其分子链的排列有序和无序而形成晶态和非晶态。根据分子在空间排列的规整性可将高聚物分为晶态、部分晶态和非晶态三类，如图7-3所示。通常线型聚合物在一定条件下可以形成晶态或部分晶态，而体型聚合物为非晶态。通常结晶度越高，高分子间作用力越强，高分子化合物的强度、硬度、刚度和熔点越高，耐热性和化学稳定性也越好，而与链有关的性能如弹性、伸长率、冲击强度则越低。聚合物的结晶度一般为30~90%，特殊情况下可达98%。

第27页：聚合物的三种聚集结构

聚合物的三种聚集结构：本页为图示（图7-3），a.晶态b.部分晶态c.非晶态图7-3聚合物的三种聚集结构。

第28页：聚合物的三种聚集结构（续）

聚合物的三种聚集结构（续）

在高分子材料中，可能同时存在晶态、非晶态、液晶态和取向态结构中的至少两种结构，以这些结构构成的新结构为四级结构，又称高级结构或织态结构。

四级结构和其他三个高分子结构层次共同决定了高分子材料的最终性能。

第29页：7.3高分子材料的性能

7.3高分子材料的性能

• 高分子材料与低分子化合物相比，在性能上具有一系列新的特征7.3.1力学性能
• 指在外力作用下，高聚物应力与应变之间所呈现的关系，包括弹性、塑性、强度、蠕变等。当高聚物用作结构材料时，这些性能尤其重要，与金属相比，高分子材料的力学性能具有如下特点：

第30页：(1)低强度

(1)低强度

• (1)低强度高聚物的抗拉强度平均约为l00MN·m-2，比金属材料低得多。通常热塑性材料σb=50~l00MN·m-2，热固性材料σb=30~60MN·m-2，玻璃纤维增强尼龙材料σb≈200MN·m-2，橡胶的强度更低，但由于高聚物密度小，故其比强度较高，在生产应用中有着重要意义。
• (2)高弹性和低弹性模量这是高聚物材料特有的性能。橡胶为典型高弹性材料，弹性变形率为100~1000%，弹性模量为10~100MN·m-2，约为金属弹性模量的千分之一；塑料因其使用状态为玻璃态，故无高弹性，但其弹性模量也远比金属低，约为金属弹性模量的十分之一。

第31页：(3)黏弹性

(3)黏弹性

(3)黏弹性高聚物在外力作用下同时发生高弹性变形和黏性流动，其变形与时间有关，这一性质称为黏弹性。高聚物的黏弹性表现为蠕变、应力松弛、内耗三种现象。

蠕变是在应力保持恒定的情况下，应变随时间的延长而增加的现象；应力松弛是在应变保持恒定的情况下，应力随时间延长而逐渐衰减的现象。

内耗是在交变应力作用下出现的黏弹性现象。

第32页：(4)高耐磨性

(4)高耐磨性

(4)高耐磨性高聚物的硬度比金属低，但耐磨性却优于金属，尤其是塑料。塑料的摩擦系数小，有些塑料本身就具有自润滑性能。而橡胶则相反，其摩擦系数大，适合具有较大摩擦系数的耐磨零件。

第33页：7.3.2电学性能

7.3.2电学性能

• 高聚物是具有优良介电性能的绝缘材料。高聚物分子通过原子共价键结合，没有自由电子和离子，分子间的距离较大，电子云重叠很差，故导电能力极低、介电常数小、介电耗损低。
• 自20世纪20年代起，人们开始研究一些高聚物如硬橡胶、橡皮、赛璐珞等的压电性能，压电高聚物具有许多无机压电材料所不备的特点，如力学性能好、易于加工、价格便宜。其缺点是压电常数小、熔融温度和软化点也较低。迄今研究最多的压电高聚物是聚偏氟乙烯，由其薄膜做成的电声换能器已商品化；其还可作触诊传感器，应用于炮弹引信、地应力测试等。

第34页：7.3.2电学性能（续）

7.3.2电学性能（续）

高聚物被接触和摩擦会引起显著的静电现象，一般情况，静电对高聚物的加工和使用不利，影响人身或设备安全，甚至会引起火灾或爆炸等事故。

实际中主要的解决方法是提高高聚物表面传导以使电荷尽快泄漏。例如，用烷基二苯醚磺酸钾作涤纶片基的抗静电涂层时，可使其表面电阻率降低7~8个数量级。

第35页：7.3.3光学性能

7.3.3光学性能

7.3.3光学性能高聚物的光学性能有吸收、透明度、折射、双折射、反射等，是入射光的电磁场与高聚物相互作用的结果。高聚物光学材料具有透明、不易破碎、加工成型简便和廉价等优点，可制作镜片、导光管和导光纤维等；可利用光学性能的测定高聚物的结构，如聚合物种类、分子取向、结晶等；用有双折射现象的高聚物作光弹性材料，可进行应力分析；可利用界面散射现象制备彩色高聚物薄膜等。

第36页：7.3.3光学性能（续）

7.3.3光学性能（续）

利用光在高聚物中能发生全内反射的原理可制成导光管，在医疗上可用来观察内脏。如用聚甲基丙烯酸甲酯作内芯，外层包一层含氟高聚物即可制成传输普通光线的导光管；用高纯的钠玻璃为内芯、氟橡胶为外层，则可制成能通过紫外线的导光管。

第37页：7.3.4热学性能

7.3.4热学性能

• 高聚物最基本的热学性能是热膨胀、比热容、热导率，其数值随状态(如玻璃态、结晶态等)和温度而变，并与制品的加工和应用有密切关系。高聚物热学性能受温度的影响比金属、无机材料大。其特点如下：
• (1)低耐热性由于高分子链受热时易发生链段运动或整个分子链移动，导致材料软化或熔化，使性能变坏，故耐热性差。对于不同的高分子材料，其耐热性评定的判据不同，例如，对于塑料是指在高温下能保持高硬度和较高强度的能力；对于橡胶是指在高温下保持高强度的能力。
• (2)低导热性高分子材料内部无自由电子，且分子链相互

第38页：(3)高膨胀性

(3)高膨胀性

缠绕在一起，受热时不易运动，故导热性差，约为金属材料导热性的1%-1‰。热导率越小的高聚物，其绝热隔音性能越好，高聚物发泡材料可作为优良的绝热隔音材料，在相同孔隙率下，闭孔发泡材料比开孔材料的绝热隔音效果好。

常用的制品有脲醛树脂、酚醛树脂、橡胶和聚氨类发泡材料。(3)高膨胀性高分子材料的线膨胀系数大，为金属材料的3~10倍。这是由于受热时，分子间结合力减小，分子链柔性增大，故产生明显的体积和尺寸的变化。

高聚物制品的尺寸稳定性较差，因此在制造高分子复合材料时，两种材料之间的热膨胀性能不应相差太大。

第39页：7.3.5化学稳定性

7.3.5化学稳定性

7.3.5化学稳定性高分子材料的化学稳定性很高，在酸、碱等溶液中有优良的耐腐蚀性能。这是由于高分子材料中无自由电子，不发生电化学腐蚀；同时分子链相互缠绕在一起，许多分子链基团包在里面，与反应试剂接触少的原因。

但有些高分子材料与特定溶剂相遇，会发生“溶胀”现象，使其尺寸增大、性能恶化。

第40页：7.4高分子材料的制备

7.4高分子材料的制备

• 7.4.1聚合反应的分类
• 由低分子单体合成聚合物的反应称作聚合反应。聚合反应有多种类型，下面主要介绍两种分类法。
• 1.加聚与缩聚
• 按单体和聚合物在组成和结构上的差异，可将聚合反应分为加成聚合(简称加聚)与缩合聚合(简称缩聚)两大类。单体通过加成而聚合起来的反应称作加聚反应，加聚产物的元素组成与其单体相同，分子量是单体分子量的整数倍，如氯乙烯经加聚得聚氯乙烯。缩聚反应的主产物称缩聚物，缩聚反应往往是官能团间的反应，除形成缩聚物以

第41页：7.4高分子材料的制备（续）

7.4高分子材料的制备（续）

外，根据官能团种类的不同，还产生水、醇、氨或氯化氢等低分子副产物。缩聚物的元素组成与相应单体元素的组成不同，其分子量不是单体分子量的整数倍。

例如己二胺与己二酸缩聚生成尼龙-66的反应为：nH2N(CH2)6NH2+ nHOCO(CH2)4COOH→ +(2n-l)H2O缩聚物中往往留有官能团的结构特征，如酰胺键-NHCO-、酯键-OCO-、醚键-O-等。

因此大部分缩聚物是杂链聚合物，容易被水、醇、酸等发生水解、醇解和酸解。

第42页：2.连锁聚合

2.连锁聚合

• 根据聚合反应机理和动力学，可以将聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合两大类。烯类单体的加聚反应大部分属于连锁聚合。
• 连锁聚合反应需要活性中心，活性中心可以是自由基、阳离子或阴离子，因此可以根据活性中心的不同将连锁聚合反应分为自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合。
• 连锁聚合的特征是整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步基元反应组成，各步的反应速率和活化能差别很大。

第43页：2.连锁聚合（续）

2.连锁聚合（续）

• 链引发是活性中心的形成，单体只能与活性中心反应而使链增长，但彼此间不能反应，活性中心被破坏使链终止。聚合物量(转化率)随时间增加，而单体则随时间而减少。对于某些阴离子聚合，则是快引发，慢增长、无终止，即所谓活性聚合，有分子量随转化率成线性增加的情况。
• 绝大多数缩聚反应和合成聚氨酯的反应都属于逐步聚合反应。逐步聚合反应的特征是在低分子单体转变成高分子的过程中，反应是逐步进行的。

第44页：2.连锁聚合（续）

2.连锁聚合（续）

反应初期，大部分单体很快聚合成二聚体、三聚体、四聚体等低聚物，短期内转化率很高。随后低聚物间继续反应，随反应时间延长，分子量继续增大，直至转化率很高(>98%)时分子量才达到较高的数值。

在逐步聚合全过程中，体系由单体和分子量递增的一系列中间产物所组成，中间产物的任何两分子间都能反应。按聚合机理分类很重要，因为涉及聚合反应的本质，根据这两类反应的机理特征，就有可能按照不同的规律来控制聚合速率、分子量等重要指标。

第45页：7.4.2自由基聚合反

7.4.2自由基聚合反

• 在光、热、辐射或引发剂的作用下，单体分子被活化，变为活性自由基，并以自由基聚合机理进行的聚合反应，称为自由基聚合反应。许多塑料、合成橡胶和合成纤维都是通过这种反应合成的，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯。
• (1)链引发
• 链引发是形成自由基活性中心的反应，可以用引发剂、热、光、电、高能辐射引发聚合。以引发剂引发时，首先发生引发剂的分解，产生初级自由基，而后进攻单体双键，形成单体自由基。引发剂是容易分解成自由基的

第46页：(2)链增长在链引发阶段

(2)链增长在链引发阶段

化合物。引发剂主要分为偶氮化合物和过氧化物两类，偶氮二异丁腈(AIBN)是最常用的偶氮类引发剂，一般在40~65℃使用；过氧化二苯甲酰(BPO)是最常用的过氧类引发剂，通常在60~80℃分解。

(2)链增长在链引发阶段形成的单体自由基，仍具有活性，能打开第二个烯类分子的π键，形成新的自由基，并继续加成于下一单体，形成链自由基。

这个过程称作链增长。链增长反应活化能较低，约20~34kJ·mol-1，增长速率极高，较引发速度高106倍，在0.01s至几秒钟内，就可以使聚合度达到数千至上万。

因此，聚合体系往往由单体和聚合物组成，

第47页：(3)链终止自由基活性高

(3)链终止自由基活性高

不存在聚合度递增的一系列中间产物。(3)链终止自由基活性高，有相互作用而终止的倾向，链终止反应有偶合终止和歧化终止两种方式。

两链自由基的独电子相互结合成共价键的终止反应称作偶合终止。偶合终止结果，大分子的聚合度为链自由基中重复单元数的两倍，用引发剂引发并无链转移时，大分子两端一般均为引发剂的残基。

链自由基夺取另一自由基的氢原子或其他原子的终止反应，称作歧化终止。歧化终止的结果，聚合度与链自由基中单元数相同，每个大分子只有一端为引发剂残基，另一端为饱和或不饱和，两者各半。

第48页：7.4.3离子型

7.4.3离子型

• 在催化剂作用下，单体活化为带正电荷或负电荷的活性离子，然后按离子型反应机理进行的聚合反应，称为离子型聚合反应。离子型聚合反应为连锁反应，根据活性中心离子的电荷性质，可分为阳离子聚合、阴离子聚合和配位聚合。
• 由于离子型聚合反应的活性中心是离子，生成离子活性中心的活化能低，所以反应进行得快，能在低温下很短时间内聚合形成高分子产物。

第49页：(1)阳离子聚合反

(1)阳离子聚合反

是指以碳阳离子C+为反应活性中心进行的离子型聚合反应，其反应通式为：A+B-+ M→AM+B-→ →A-Mn-M+B-(1)阳离子聚合反应的单体此类单体都能在催化剂作用下生成碳阳离子，包括富电子的烯烃类化合物、羰基化合物、含氧杂环等。

具有给电子基的烯类单体原则上可以进行阳离子聚合，给电子基可使碳-碳电子云密度增加，有利于阳离子进攻，并使生成的碳阳离子电子云分散而稳定。

异丁烯是α-烯烃中唯一能高效率进行阳离子聚合的单体。1.阳离子型聚合反应

第50页：(2)阳离子聚合的引发体系

(2)阳离子聚合的引发体系

(2)阳离子聚合的引发体系阳离子聚合的引发方式有两种：（1）由引发剂生成阳离子，阳离子再引发单体，生成碳阳离子；（2）单体参与电荷转移，引发阳离子聚合。

阳离子聚合的引发剂都是亲电试剂，常用的引发剂包括质子酸、路易斯酸等。普通质子酸如H2SO4、H3PO4、HClO4等。AlCl3、BF3、ZnCl2、TiBr4等Lewis酸是最常见的阳离子聚合引发剂。

第51页：2.阴离子

2.阴离子

• 指以阴离子为反应活性中心进行的离子型聚合反应，其反应通式为：
• A+B-+ M→BM-A+→→B-Mn-M-A+
• (1)阴离子聚合反应的单体烯类、羰基化合物及含氮杂环都有可能成为阴离子聚合的单体。具有π-π共扼体系的烯类单体能进行阴离子聚合，如丙烯腈、(甲基)丙烯酸酯类、苯乙烯、丁二烯等，虽有吸电子基而非π-π共扼体系的烯类单体则不能进行阴离子聚合，如氯乙烯、醋酸乙烯酯。这类单体的p-π共扼效应与诱导效应相反，削弱了双键电子云密度下降的程度，故不利于阴离子聚合。

第52页：(2)阴离子聚合的引发体系

(2)阴离子聚合的引发体系

(2)阴离子聚合的引发体系阴离子聚合引发剂是给电子体，即“亲核试剂”，属于碱类，按引发机理可分为电子转移引发和阴离子引发。

金属钠引发丁二烯聚合是电子直接引发的例子，常选用较弱的电子受体与碱金属作用，通过电子转移，形成活性阴离子中间体，引发聚合。

例如萘钠在四氢呋喃中引发苯乙烯聚合。有机金属化合物作为阴离子聚合引发剂的也很多，主要有金属氨基化合物、金属烷基化合物、格利雅试剂等。

第53页：(2)阴离子聚合的引发体系（续）

(2)阴离子聚合的引发体系（续）

金属氨基化合物是研究得最早的一类阴离子聚合引发剂，如NaNH2、KNH2-液氨体系等。金属烷基化合物(R-M)比较常用，其引发活性与金属电负性有关，若M-C键极性愈强，愈易引发阴离子聚合。

丁基锂(C4H9-Li)是最常见的阴离子聚合引发剂，能溶于烃类，以离子对形式引发丁二烯、异戊二烯聚合。阴离子聚合机理的特点是：快引发，慢增长，无终止。

阴离子聚合的应用实例非常多，如氨基钠引发苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等；氢氧化钾通过阴离子开环，引发环氧类单体聚合，获得聚醚等。

第54页：7.4.4配位聚合反应侧基空间排列十分有

7.4.4配位聚合反应侧基空间排列十分有

• 7.4.4配位聚合反应
• 侧基空间排列十分有规律的高聚物称为定向高聚物，制备反应称为定向聚合反应。
• 因为高度立构规整性的高聚物与无规立构聚合物的物理-力学性能有显著的差别(例如无规聚丙烯无实用价值，而有规聚丙烯则是性能优良的塑料)，所以定向聚合反应具有重要的意义。配位聚合是定向聚合的主要方法，是在配位催化剂的作用下进行的聚合。聚合时单体与带有非金属配位体的过渡金属活性中心先进行“配位络合”，构成配位键后使其活化，再按离子型聚合机理进行增长，因此又称配位离子型聚合。

第55页：1.配位聚合

1.配位聚合

• 配位聚合的引发剂(又称齐格勒-纳塔催化剂)是一种具有特殊定向效能的引发剂，由主引发剂与共引发剂两部分组成。
• 主引发剂一般是指周期表中第四到第八族的过渡金属卤化物或金属有机配合物，如TiCl4、TiCl3、TiBr4、VCl3和ZrCl4等，其中最常用的是TiCl3。
• 共引发剂主要包括周期表中第一到第三族的金属烷基化合物(或氢化合物)，最常用的烷基铝化合物如三乙基铝(C2H5)3Al、一氯二乙基铝(C2H5)2AlCl、倍半乙基铝(C2H5)2AlCl·(C2H5)AlCl2。

第56页：2.配位聚合反应机理

2.配位聚合反应机理

• 现尚处于研究探索之中，根据实验资料建立的机理模型很多。以[Cat]表示催化剂部分，可示意如下：
• 通常聚合过程中首先是单体与催化剂发生络合(IV)，经过渡态(V)，单体“插入”到活性链与催化剂之间，使活性链增长(VI)。单体与引发剂的络合能力和加成方向，取决于它们的电子效应和空间效应等结构因素。极性单体的配位能力较强、配位络合程度较高，只要其不破坏引发剂，就

第57页：2.配位聚合反应机理（续）

2.配位聚合反应机理（续）：(IV) (V) (VI)

第58页：2.配位聚合反应机理（续）

2.配位聚合反应机理（续）

容易得到立构规整度高的聚合物。非极性的乙烯、丙烯及其他烯烃，配位程度都较低，因此要采用立构规整性效果极强的催化剂才能获得高立构规整性的聚合物。

Ziegler-Natta催化剂能使难以自由基聚合或离子聚合的烯类单体聚合成立构规整的高聚物。其聚合链增长的方式可以理解为单体通过与催化剂中心金属原子空轨道的配位作用，逐个插入到己形成的金属-碳键中(M-C)，即新增加的单体总是与金属中心结合。

配位聚合的最大优势在于实现了聚合物立构可调控性，对提高聚烯烃产物的强度、耐热性等产生了重大影响。

第59页：1.共聚合反应的特点

1.共聚合反应的特点

• 7.4. 5共聚合反应
• 对于连锁聚合，两种或两种以上的单体聚合时，得到的高聚物分子链中含有两种或两种以上的单体链节，这种聚合物称为共聚物，该聚合过程称为共聚合反应。逐步聚合历程获得的共聚物是指两种或两种以上同类单体共同聚合，如两种二元醇参与聚合形成的共聚酯。一般共聚物针对连锁聚合。
• 共聚物的性质与均聚物不同，它具有两种或多种均聚物的综合特性，故称为“高分子合金”。例如，聚苯乙烯塑料透明、加工性好，但性脆，若引入15%~30%丙烯腈可得

第60页：1.共聚合反应的特点（续）

1.共聚合反应的特点（续）

• 改进的性能及主要用途第二单体主单体增加柔性，软塑料，可做聚氯乙烯共混料醋酸乙烯乙烯破坏结晶性，增加柔性和弹性，乙丙橡胶丙烯乙烯引入双键，供交联用，丁基橡胶异戊二烯异丁烯增加强度，通用丁苯橡胶苯乙烯丁二烯增加耐油性，丁腈橡胶丙烯腈丁二烯提高抗冲强度，增韧塑料丙烯腈苯乙烯增加塑性和溶解性能，塑料和涂料醋酸乙烯酯氯乙烯
• 到的苯乙烯-丙烯腈共聚物，其既保持原有的优点又具有较高的冲击强度，且兼有聚丙烯腈的耐热、耐油和耐腐蚀等特性。表7-2是典型共聚物改性的例子。

第61页：1.共聚合反应的特点（续）

1.共聚合反应的特点（续）

共聚物的物理-力学性能取决于分子链中单体链节的性质、相对数量及其排列方式。在合成中选择适当条件，即可得到所需性能的共聚物。

由两种单体所组成的共聚物，按大分子链中两单体链节的排列方式，可分为无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物四类。根据单体反应特点，采用自由基聚合可分别获得上述四种共聚物；采用离子聚合合成嵌段共聚物比较有效。

第62页：2.竞聚率与共聚物组成

2.竞聚率与共聚物组成

2.竞聚率与共聚物组成的关系对两种单体的共聚合有两个重要的参数即r1和r2，分别为两种单体的竞聚率。下面以自由基聚合为例说明竞聚率的含义，设链自由基为和，则在链增长过程中有：

第63页：2.竞聚率与共聚物组成（续）

2.竞聚率与共聚物组成（续）

• 式中，k11、k12为单体M1和游离基Ml·及M2·反应的速率常数；k21、k22为单体M2和游离基Ml·及M2·反应的速率常数。
• 定义：r1= k11/k12；r2= k22/k21，可见r1、r2代表在竞争反应中两种单体和同一链自由基反应时的相对活性，所以“竞聚率”的含义是竞争聚合时两种反应活性的比值。显然r值反映了两种反应方式的速率相对大小：当r<1时，单体倾向于共聚；当r=l时，单体发生自聚和共聚的倾向相等；当r>1时，单体倾向于自聚(即均聚)；当r=0时，单体不能自聚只能共聚。

第64页：2.竞聚率与共聚物组成（续）

2.竞聚率与共聚物组成（续）

• 7.4. 6缩合聚合
• 缩聚是缩合聚合反应的简称，生成聚合物同时常伴随有小分子副产物形成。缩聚反应和某些非缩聚(类似加聚)反应属于逐步聚合。
• 绝大多数缩聚反应都是典型的逐步聚合反应，聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、酚醛树酯、脲醛树脂等都是重要的缩聚物。许多带有芳杂环的耐高温聚合物，如聚酰亚胺、聚噻酚等也是由缩聚反应制得的。逐步聚合反应中还有非缩聚型的，例如聚氨酯的合成、Diels-Alder加成反应合成梯形聚合物等。这类反应按反应机理分类均属逐步聚合反应。

第65页：1.聚合单体的类型

1.聚合单体的类型

• 逐步聚合反应的基本特点是反应发生在单体所携带的官能团上，这类官能团有：-OH、-NH2、-COOH、-COOR、-COCl、-H、-Cl、-SO3等。
• 可供逐步聚合的单体类型很多，但需同一单体上至少带有两个可进行逐步聚合反应的官能团。

第66页：2.缩聚反应的分类

2.缩聚反应的分类

• (1)线形缩聚反应
• 参加缩聚反应的单体都含有两个官能团，反应中形成的大分子向两个方向增长，得到线形分子的聚合物，此种缩聚反应称为线形缩聚反应。涤纶、尼龙、聚碳酸酯等就是按此类型反应合成的。例如二元酸与二元胺的反应：
• nHOOCRCOOH + nH2NR'NH2HO OCRCONHR'NHH +（2n-1）H2O

第67页：(2)体型缩聚反

(2)体型缩聚反

(2)体型缩聚反应参加缩聚反应的单体至少有一种含两个以上的官能团，反应中形成的大分子向三个方向增长，得到体型结构的高聚物，此种反应称为体型缩聚反应。

酚醛树脂、脲醛树脂等就是按此类反应合成的。例如邻苯二甲酸酐和甘油(丙三醇)的反应：逐步聚合反应的基本特点是反应发生在单体所携带的官能团上，这类官能团有：-OH、-NH2、-COOH、-COOR、-COCl、-H、-Cl、-SO3等。

可供逐步聚合的单体类型很多，但需同一单体上至少带有两个可进行逐步聚合反应的官能团。

第68页：(2)体型缩聚反（续）

(2)体型缩聚反（续）：此外，按参加缩聚反应的单体不同，缩聚反应可分为均缩聚(如尼龙-6的合成)、混缩聚(尼龙-66的合成)、共缩聚等；按反应后所形成键合基团的性质分为聚酯、聚酰胺、聚醚、聚砜等；按反应的热力学特征分为平衡缩聚与非平衡缩聚等。

第69页：(2)体型缩聚反（续）

(2)体型缩聚反（续）

• 7.4. 7聚合实施方法
• 在聚合物的生产中，游离基聚合占有较大比例。其聚合方法可分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合四种，其配方、聚合机理、生产特征、产物特征比较见表7-3。

第70页：(2)体型缩聚反（续）

(2)体型缩聚反（续）：表7-3四种聚合实施方法比较乳液聚合悬浮聚合溶液聚合本体聚合项目单体水溶性引发剂水、乳化剂单体引发剂水、分散剂单体引发剂溶剂单体引发剂配方主要成分胶束和乳胶粒内液滴内溶液内本体内聚合场所能同时提高聚合速率和分子量与本体聚合相同伴有向溶剂的链转移反应，一般分子量较低，速率也较低遵循自由基聚合一般机理，提高速率往往使分子量降低聚合特征散热容易，可连续生产，制成固体树脂时须经凝聚、洗涤、干燥等工序，分子量易调节散热容易，间歇生产，须经分离、洗涤、干燥等工序，分子量调节难散热容易，可连续生产，不宜制成干燥粉状或粒状树脂，分子量调节容易热不易散出，主要是间歇生产，设备简单，宜制板材和型材，分子量调节难生产特征聚合物留有少量乳化剂及其他助剂，用于对电性能要求不高的场合，乳液也可直接使用，分子量分布窄比较纯净，可能留有少量分散剂，直接得到粒状产物，利于成型，分子量分布宽一般聚合液直接使用，分子量分布窄，分子量较低聚合物纯净，易于生产透明、浅色制品，分子量分布宽产物特征

第71页：7.5.1塑料1

7.5.1塑料1

• 7.5.1塑料
• 1.塑料的概述
• 塑料是高分子材料中最主要的品种之一，产量约占合成高分子材料总量的70~75%，其质量轻(密度约为0.9-2.2kg·m-3，仅为钢铁的1/4-1/8)、比强度高、电绝缘性好(约1010-1020Ω·cm)、耐化学腐蚀、耐辐射、容易成型；但其力学性能差、表面硬度低、大多数易燃、导热性差，使用温度范围窄。塑料的品种很多，增长速度很快，用途广泛。表7-4列出了一些常用塑料的力学性能和主要用途。

第72页：7.5.1塑料1（续）

7.5.1塑料1（续）：表7-4常用塑料的力学性能和主要用途主要用途使用温度/℃冲击强度/kJ·m-2弯曲强度/Mpa压缩强度/Mpa拉伸强度/Mpa名称一般机械构件，电缆包缚，耐蚀、耐磨涂层等-70~100~220~4520~258~36聚乙烯一般机械零件，高频绝缘件，电缆包缚等-35~1215~1030~5040~6040~49聚丙烯化工耐蚀构件，一般绝缘件，薄膜，电缆套等-15~554~1170~11060~9030~60聚氯乙烯高频绝缘件，耐蚀、装饰构件等-30~7512~1670~80>60~聚苯乙烯一般构件，耐磨传动件，化工装置、管道等-40~906~5325~9718~7021~63ABS一般构件，减摩、耐磨传动件，耐磨涂层等~1004~1550~11070~12045~90聚酰胺一般构件，耐磨传动件，耐蚀件及化工容器等-40~100~6~100~12560~75聚甲醛耐磨、受力机械件，仪表零件，绝缘件等-100~13065~75~100~8555~70聚碳酸酯耐蚀、耐磨件，密封件，高温绝缘件等-180~260~9811~14~721~28聚四氯乙烯高强度耐热件、绝缘件、高频印刷电路板等-100~l50~5~105~100~70聚砜透明件、装饰件、绝缘件等-60~1001~675~13580~12642~50有机玻璃一般构件，水润滑轴承，绝缘件，复合材料等~1100.05~0.8256~84105~24521~56酚醛塑料塑料膜，精密膜，仪表构件，金属涂覆，包封、修补、制备复合材料等-80~155~5105~12584~14056~70环氧塑料

第73页：(1)按加工条件

(1)按加工条件

• 塑料有不同的分类方法，具体如下
• (1)按加工条件下的流变性能分为：①热塑性塑料指在特定温度范围内具有可反复加热软化、冷却硬化特性的塑料品种，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。热塑性塑料具有线型高分子链结构。②热固性塑料指具有不溶、不熔的特性，经加工成型后，形状不再改变，若加热则分解的品种，如聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等。
• (2)若按使用性能分类：①通用塑料通常指产量大、成本低、通用性强的塑料，如聚氯乙烯、聚乙烯等。

第74页：②工程塑料

②工程塑料

• ②工程塑料具有较高的力学性能，耐热、耐腐蚀，可以代替金属材料用作工程材料或结构材料的一类塑料，如聚酰胺(尼龙)、聚甲醛、聚碳酸酯等。
• ③特种塑料具有某些特殊性能的塑料，如耐高温、耐腐蚀等。此类塑料产量少，价格较贵，只用于特殊场合。
• 随着塑料应用范围不断扩大，工程塑料和通用塑料之间的界限很难划分。如聚乙烯可用于化工机械(工程塑料)，也可用在食品工业(通用塑料)。

第75页：2.塑料的应用

2.塑料的应用

• ①酚醛塑料（PF）
• 酚醛塑料由酚醛树脂外加添加剂构成，是世界上最早实现工业化生产的塑料，在我国热固性塑料中占第一位。其与金属或其他材料的黏附力好、有一定的机械强度、耐热性较好，且成型工艺简单、价格低廉，因此广泛用于机械、汽车、航空、电器等工业部门，如图7-4所示。
• 酚醛树脂缺点是颜色较深、性脆、易被碱侵蚀等。改性酚醛树脂是当今研究热点之一。(1)热固性塑料

第76页：②环氧塑料

②环氧塑料

• ②环氧塑料(EP)环氧塑料是在环氧树脂中加入固化剂填料或其他添加剂制成的热固性塑料，如图7-5所示。环氧树脂是很好的胶黏剂，有“万能胶”之称，在室温下容易调和固化，对金属和非金属都有很强的胶黏能力。
• EP具有较高的强度、韧性，在较宽的频率和温度范围内具有良好的电性能，通常具有优良的耐酸、碱及有机溶剂的性能，还能耐大多数霉菌、耐热、耐寒。

第77页：(2)热塑性塑料

(2)热塑性塑料

• ①聚氯乙烯（PVC）
• 是以碳链为主链的线型结构大分子，由氯乙烯单体加聚合成，属于热塑性的高聚物。优点是耐化学腐蚀、不燃烧、成本低、易于加工。缺点是耐热性差，冲击强度低，有一定的毒性。根据添加剂的不同，聚氯乙烯制品可分为软聚氯乙烯塑料和硬聚氯乙烯塑料。软聚氯乙烯塑料可以制成包装、保温、防水用的薄膜、软管、人造革等；硬聚氯乙烯塑料可作硬管、板（如图7-6），可以焊接加工制成各种生产设备代替金属，还可制成软、硬泡沫塑料。

第78页：②聚乙烯(PE)世界上产量

②聚乙烯(PE)世界上产量

• ②聚乙烯(PE)
• 世界上产量最大的塑料品种，具有50多年的工业化生产历史，其价格便宜、性能优良、发展速度快、应用面最广。按其生产方法可分为高压聚乙烯(低密度聚乙烯)和低压聚乙烯(高密度聚乙烯)。图7-7聚乙烯薄膜
• 高压聚乙烯的质地柔软、较透明，具有良好的机械强度、化学稳定性，且耐寒、耐辐射、无毒，在工农业和国防上被广泛用作包装薄膜、农用薄膜、电缆等，如图7-7所示；低压聚乙烯的质地柔韧，机械强度较高压聚乙烯大，可供制造电气、仪表、机器的壳体和零部件等。

第79页：②聚乙烯(PE)世界上产量（续）

②聚乙烯(PE)世界上产量（续）

• 在催化剂作用下，由丙烯单体聚合而成。聚丙烯是无色透明的塑料，机械性能好，具有较高的抗张强度，弹性好而表面强度大，质轻，相对密度仅为0.90~0.91，是目前已知常用塑料中相对密度最小的一种。图7-8聚丙烯塑料③聚丙烯(PP)
• 主要缺点是低温易脆化、易受热、光作用变质，易燃等。聚丙烯可用作电气元件、机械零件等工业制品，也可以用其做餐盒、药品、食品的包装等。

第80页：①聚酰胺

①聚酰胺

• ①聚酰胺（PA）聚酰胺是最早发现的热塑性塑料，是指主链上含有酰胺基团(-NHCO-)的高分子化合物，其商品名称是尼龙或锦纶。(3)常用工程塑料
• 尼龙-6是己内酰胺的聚合物，目前在产量上居工程塑料之首。尼龙的品种很多，其中尼龙-1010是我国独创，用蓖麻油为原料制成的。聚酰胺用于纤维工业，突出的特点是断裂强度高、抗冲击负荷、耐疲劳，被大量用作结构材料，也可用作输油管、高压油管和储油容器等。图7-9聚酰胺塑料

第81页：②聚甲醛（POM）

②聚甲醛（POM）

• 由甲醛聚合而成的线性、高密度、高结晶的优良工程塑料，如图7-10所示，具有良好的物理、机械和化学性能，尤其是优异的摩擦性能。按分子链化学结构不同，可分为共聚聚甲醛和均聚聚甲醛两类。图7-10聚甲醛板
• 聚甲醛的主要缺点是热稳定性差，所以必须严格控制成型加工温度。其遇火会燃烧，长期在大气中曝晒还会老化，因此室外使用，必须加稳定剂。
• 聚甲醛用于制造工业零件代替有色金属和合金等，在汽车、机床、化工、仪表等行业广泛使用。

第82页：②聚甲醛（POM）（续）

②聚甲醛（POM）（续）

③ABS塑料ABS塑料是由丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)三种单体以苯乙烯为主体共聚而成的树脂。ABS塑料兼有三种组分的综合特点，A使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度；B使其具有高弹性和韧性；S使其具有热塑性塑料的加工成形特征并改善其电性能，因此，ABS树脂具有耐热、表面硬度高、尺寸稳定、易于成型和机械加工等特点，其缺点是耐热性不高。

第83页：多功能ABS塑料笔记本电脑折

多功能ABS塑料笔记本电脑折：本页为图示（图7-11），图7-11多功能ABS塑料笔记本电脑折叠桌综合而言，ABS塑料是一种原料易得、综合性能好、价格低廉、用途广泛的材料，在家用电器（如图7-11）、电器制造、汽车等领域得到广泛应用。。

第84页：④聚四氟乙烯

④聚四氟乙烯

• 聚四氟乙烯塑料是四氟乙烯单体的均聚物，是一种线型高聚物。聚四氟乙烯为含氟树脂中综合性能最突出的一种，其应用最广、产量最大，约占氟塑料总产量的85%。
• 其耐热、耐寒、具有良好的自润滑性、优异的耐化学腐蚀性，有“塑料王”之称；具有优良的电性能，是目前所有固体绝缘材料中介电损耗最小的。但其强度、硬度低，加热后黏度大，只能用冷压烧结方法成型。
• 目前聚四氟乙烯常被用作耐热性高、介电性能好的电工器材和无线电零件，耐腐蚀的密封件、化工设备，机械工业中的耐磨件及航天、航空和核工业中的超低温材料等。

第85页：7.5.2橡胶1

7.5.2橡胶1

• 7.5.2橡胶
• 1.橡胶的概述
• 橡胶与塑料的区别是在很宽的温度范围内(-50~ 150℃)处于高弹态，具有显著的高弹性。其最大特点是具有良好的柔顺性、易变性、复原性，因而广泛用于弹性材料、密封材料、减磨材料、防振材料和传动材料，在工业、农业、交通、国防、民用等领域有着重要的实际应用价值。
• （1）橡胶的组成
• 纯橡胶的性能随温度的变化有较大的差别，高温时发黏、低温时变脆，易于被溶剂溶解。因此，其必须添加其他组分且经过特殊处理后制成橡胶材料才能使用。

第86页：7.5.2橡胶1（续）

7.5.2橡胶1（续）

• 其组成包括：
• ①生胶
• 橡胶制品的主要组分，起黏结剂的作用。使用不同的生胶，可以制成不同性能的橡胶制品，其来源可以是天然的，也可以是合成的。
• ②橡胶配合剂
• 主要有硫化剂、硫化促进剂、防老化剂、软化剂、发泡剂等，能提高橡胶制品的使用性能或改善其加工性能。

第87页：（2）橡胶的种类实际应用

（2）橡胶的种类实际应用

• （2）橡胶的种类
• 实际应用的橡胶种类已达20余种，有多种分类方法，但基本上分为天然橡胶和合成橡胶两大类。
• ①天然橡胶
• 天然橡胶是橡树上流出的胶乳，经过凝固、干燥、加压等工序制成的生胶，是以异戊二烯为主要成分的不饱和天然高分子化合物。天然橡胶有较好的弹性，弹性模量约为3-6MN·m-2；较好的机械性能，硫化后拉伸强度为17~29MN·m-2；良好的耐碱性，但不耐浓强酸，良好的电绝缘性。其缺点是耐油性差、耐臭氧老化性差、不耐高温。广泛用于制造轮胎等橡胶工业。

第88页：②合成橡胶

②合成橡胶

②合成橡胶合成橡胶是一类合成弹性体，按其用途分为通用合成橡胶、特种合成橡胶两类。通用合成橡胶，其性能与天然橡胶相近，主要用于制造各种轮胎、日常生活用品和医疗卫生用品等；特种合成橡胶，具有耐寒、耐热、耐油、耐腐蚀等某些特殊性能，用于制造在特定条件下使用的橡胶制品。

通用合成橡胶和特种合成橡胶之间并没有严格的界线，有些合成橡胶兼具上述两方面的特点。

第89页：2.橡胶的应用

2.橡胶的应用

2.橡胶的应用世界合成橡胶产量己大大超过天然橡胶。合成橡胶的种类有很多，其中产量最大的是丁苯橡胶，约占合成橡胶的50%，其次是顺丁橡胶，约占15%，两者都是通用橡胶。

另外，还有产量较小、具有特殊性能的合成橡胶，如耐老化的乙丙橡胶、耐油的丁腈橡胶、不燃的氯丁橡胶、透气性小的丁基橡胶等。表7-5列出了一些橡胶的性能和用途。

第90页：2.橡胶的应用（续）

2.橡胶的应用（续）：表7-5橡胶的种类、性能和用途用途特性使用温度/℃延伸率/%抗拉强度/MN·m-2代号名称通用制品轮胎高强绝缘防震-50-120650~90025~30NR天然橡胶通用制品胶版、胶布轮胎耐磨-50-140500~80015~20SBR丁苯橡胶轮胎运输带、天然橡胶代用品耐磨耐寒与天然橡胶非常相似120450~80018~25BR顺丁橡胶-50~100--IR异戊橡胶管道、电缆、轮胎耐酸碱、阻燃-35~130800~90025~27CR氯丁橡胶油管、耐油垫圈耐油水、气密-35~175300~80015~30NBR丁腈橡胶汽车零件、绝缘体耐水、气密150400~80010~25EPDM乙丙橡胶胶辊、耐磨件高强、耐磨80300~80020~35VR聚氨酯胶耐高温零件耐热、绝缘-70~27550~5004~10硅橡胶化工设备衬里、密封件耐油碱、真空-50~300100~50020~22FPM氟橡胶水龙头衬垫管子耐油、耐碱80~130100~7009~15聚硫橡胶

第91页：①丁苯橡胶(SBR)

①丁苯橡胶(SBR)

①丁苯橡胶(SBR)SBR是含3/4丁二烯、1/4苯乙烯的共聚物，是典型的通用合成橡胶，如图7-12所示。其优点为质量均一、硫化速率快、生产工艺易控、价格低廉等；缺点是生胶强度低、黏附性差、收缩大、成型困难等。

主要用于制作空心轮胎、软管、轧辊、胶布、模型等工业用品。图7-12丁苯橡胶管

第92页：②顺丁橡胶(BR)

②顺丁橡胶(BR)

②顺丁橡胶(BR)BR由丁二烯聚合而成，又称聚丁二烯橡胶。优点是回弹性高、受震动时内部发热少、耐磨耗性优良、价格低廉等。

缺点是强度很低、抗撕裂性差、储藏较难等。顺丁橡胶大多是与天然橡胶或者丁苯橡胶掺和使用，主要用于制造胶带、减震部件、绝缘零件、轮胎（如图7-13）等。

图7-13顺丁橡胶轮胎

第93页：③异戊橡胶因

③异戊橡胶因

• ③异戊橡胶
• 因其主要成分为聚异戊二烯与天然橡胶一致，故其化学结构和物理力学性能都与天然橡胶非常相似，因此被称为“合成天然橡胶”，能作为天然橡胶的代用品。
• 其耐弯曲开裂性、电性能、吸水性、耐老化性等性能均优于天然橡胶。但强度、刚性、硬度则要比天然橡胶差一些，价格高于天然橡胶。异戊橡胶可作浅色制品，凡能使用天然橡胶的领域均适用。

第94页：④硅橡胶

④硅橡胶

• 由有机硅氧烷与其他有机硅单体共聚而成，具有良好的耐热和耐寒性，在-100~350℃保持良好的弹性，抗老化、绝缘性好。其缺点是强度低，耐磨、耐酸碱性差，价格高。分为热硫化型（HTV）、室温硫化型（RTV）。图7-14硅橡胶制品
• 高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，室温硅橡胶主要作为粘接剂、灌封材料或模具使用。硅橡胶在现代医疗中发挥着重要作用，此外还用于制造飞机和宇航中的密封件、薄膜和耐高温的电线、电缆等。图7-14为硅橡胶制品。

第95页：④硅橡胶（续）

④硅橡胶（续）

• 氯丁橡胶(CR)由单体氯丁二烯经乳液聚合而得，具有高弹性、高绝缘性、高强度、耐油等优点。物性上处于通用橡胶和特种橡胶之间，有“万能橡胶”之称。
• 主要缺点是耐寒性差、相对密度较大(1.25g·cm-3)、生胶稳定性差等。氯丁橡胶主要用于制作输送带、风管、电缆、输油管等。⑤氯丁橡胶

第96页：7.5.3纤维1

7.5.3纤维1

• 7.5.3纤维
• 1.纤维的概述
• 纤维指在室温下分子的轴向强度很大，受力后变形较小，在一定温度范围内力学性能变化不大的高聚物材料。纤维分为天然纤维与化学纤维两大类，而化学纤维又分为人造纤维和合成纤维两种。
• ①天然纤维常见的天然纤维有棉、羊毛、蚕丝和麻等。棉花和麻的主要成分是纤维素，棉纤维是外观具有扭曲的空心纤维，其保暖性、吸湿性和染色性好，纤维间抱合力强。羊毛由两种吸水能力不同的成分所组成，是蛋白质纤维；蚕丝的主要成分也是蛋白质，同属天然蛋白质纤维。

第97页：②化学纤维人造纤维

②化学纤维人造纤维

②化学纤维人造纤维是以天然高分子材料作原料，经化学处理与机械加工而制得的纤维。再生纤维是人造纤维中最主要的产品。以绵短绒、木材等为原料用烧碱和二氧化碳处理，纺丝制得的纤维称再生纤维素纤维，如黏胶纤维。

以玉米、大豆、花生以及牛乳酪素等蛋白质为原料制得的纤维，称再生蛋白质纤维。人造纤维是人造丝和人造棉的通称。合成纤维是以合成高分子材料为原料经纺丝制成的纤维，用于制备纤维的聚合物必须能够熔融或溶解，有较高的强度，较好的耐热性、染色性、抗腐蚀性等。

第98页：2.纤维的应用

2.纤维的应用

2.纤维的应用合成纤维品种繁多，其产量已超过人造纤维。合成纤维强度高、耐磨、保暖，不会发生霉烂，大量用于工业生产以及各种服装等，其中聚酯纤维、尼龙、聚丙烯腈纤维被称为三大合成纤维，产量最大。

主要合成纤维的性能和用途见表7-6。

第99页：2.纤维的应用（续）

2.纤维的应用（续）：表7-6主要合成纤维的性能和用途芳纶乙纶丙纶氯纶腈纶涤纶锦纶商品名称芳香族聚酰胺聚乙烯聚丙烯聚氯乙烯聚丙烯腈聚酯聚酰胺化学名称1.450.971.391.301.171.381.14密度/g·cm-33.5004.5~5.01.2~2.00.4~0.53.5~5吸湿率(24h)/%160140~15060~90220~230190~230240170软化温度/℃强度高、模量大、耐热、化学稳定性好超轻、高比强度、耐磨化学稳定性好、不燃、耐磨价格低、比棉纤维优异柔软、蓬松、耐晒、强度低强度高、弹性好、吸水低、耐冲击、黏着力强耐磨、强度高、模量低特性飞行服、宇宙服、防弹衣用于复合材料、飞机安全椅、绳索军用被服、水龙带、合成纸、地毯化工滤布、工作服、安全帐篷窗布、帐篷、船帆、碳纤维、原材料电绝缘材料、运输带、帐篷、帘子线轮胎、帘子布、渔网、帆布等用途

第100页：①聚酯纤维（PET）

①聚酯纤维（PET）

• 又称涤纶或的确良，是生产量最大的合成纤维，如图7-15所示。涤纶的化学组成是聚对苯二甲酸乙二醇酯。其特点是强度高，耐日光稳定性仅次于腈纶，耐磨性稍逊于锦纶，热变定性特别好，即便被水润湿也不走样，经洗耐穿，可与其他纤维混纺，是很好的衣料纤维。缺点是因为疏水性，不吸汗，与皮肤不亲和，而且需高温染色。图7-15聚酯纤维
• 目前，大约90%的涤纶用作衣料，75%用作纺织品，15%用作编织品，6%左右用于工业生产，用于制造轮胎帘子线、传送带、渔网、帆布、缆绳等。

第101页：②聚酰胺纤维

②聚酰胺纤维

尼龙(nylon)开始是杜邦公司的商品名，现在已成为通用名称。其有强韧高、弹性高、质量轻、染色性好等优点，因拉伸弹性好较难起皱、抗疲劳性好，是比蜘蛛丝还细，比钢丝还强的纤维。

缺点是保暖性、耐热性和耐光性偏弱，做衣料易变形、褪色。但目前仍为代表性合成纤维，约1/2的锦纶用作衣料（如图7-16），约1/6做轮胎帘子线，约1/3用于其它工业生产图7-16聚酰胺纤维制品

第102页：③聚丙烯腈纤维

③聚丙烯腈纤维

③聚丙烯腈纤维又称腈纶、奥纶或开司米，包括丙烯腈均聚物及其共聚物纤维，前者缩写为PAN，杜邦公司1950年工业化的“奥纶”是其代表性产品；后者是与氯乙烯或偏二氯乙烯的共聚产品，几乎都是短纤维。

聚丙烯腈纤维的主要优点是蓬松柔软、轻盈、保暖性好，性能极似羊毛，故有“人造羊毛”之称，如图7-17所示。图7-17聚丙烯腈纤维

第103页：③聚丙烯腈纤维（续）

③聚丙烯腈纤维（续）

缺点是吸水率低(1~2%)，所以不适合作贴身内衣，强度不如涤纶和尼龙，耐磨性差，甚至不及羊毛和棉花。目前，大约70%的腈纶用作衣料，60%用作编织物，5%用于工业生产。

第104页：7.5.4涂料涂料

7.5.4涂料涂料

• 7.5.4涂料
• 涂料是一种液态或粉末状的物质，能均匀地涂覆在物体表面形成坚韧的保护膜，对物体起保护、装饰和标志等作用或赋予其一些特殊功能(如示温、发光、导电和感光等)的材料。涂料品种繁多，广泛用于人类日常生活、石油化工、宇航等方面，开发高质量、低成本、易施工、环保涂料是涂料工业发展的方向。
• (1)涂料的组成
• ①成膜物质(黏料)是涂料的基本成分，原则上各种天然及合成聚合物均可作成膜物质。包括通过聚合或缩聚反应

第105页：7.5.4涂料涂料（续）

7.5.4涂料涂料（续）

形成的膜层和溶解于液体介质中的线型聚合物通过挥发形成的膜层。②颜料起装饰和抗腐蚀的保护作用。有铬黄、铁红等无机颜料，铝粉、铜粉等金属颜料，炭黑、大红粉等有机颜料和夜光粉、荧光粉等特种颜料。

③溶剂用来溶解成膜物质的易于挥发性物质，常用的有甲苯、二甲苯、丁醇、醋酸乙酯等。

第106页：④填充剂

④填充剂

④填充剂也称增量剂或体质颜料，能改进涂料的流动性、提高膜层的力学性能和耐久性。主要有重晶石、碳酸钙、滑石、云母等粉料。⑤催干剂促进聚合或交联的催化剂。

有环烷酸、辛酸、松香酸、亚油酸的铝、锰、钴盐等。⑥其他包括增塑剂、增稠剂或稀释剂、颜料分散剂、杀菌剂、阻聚剂、防结皮剂等。

第107页：(2)涂料的种类

(2)涂料的种类

• ①按性质分类·
• 油性涂料：即油基树脂漆，包括植物油加天然树脂或改性酚醛树脂为基的清漆、色漆及天然树脂类漆等。
• 合成树脂漆：包括酚醛树脂漆、醇酸树脂漆、聚氨酯树脂漆等。其形成的漆膜硬度高、耐磨性好、涂饰性能好，但使用有机溶剂量大，对环境和人体健康不利。
• 乳胶漆：也称乳胶涂料，属于水性涂料，以合成聚合物乳液为基料，将颜料、填料、助剂分散于其中形成的水分散系统。

第108页：(2)涂料的种类（续）

(2)涂料的种类（续）

安全、无毒、施工方便、涂膜干燥快、成本低，但硬度和耐磨性差。主要品种有聚醋酸乙烯酯乳漆、丙烯酸酯乳漆系列。粉末涂料：采用喷涂或静电涂工艺涂敷。

包括热塑性粉末涂料，如聚乙烯、尼龙等；热固性粉末涂料，有环氧型和聚酯型，由反应性成膜物质等组成的混合物。②按功能分类保护性涂料：防止化学或生物性侵蚀；装饰和色彩性涂料：用于美化环境或分辨功用；特殊功能性涂料：用于绝缘、防火、抗辐射、导电、耐油、隔音等。

第109页：2.涂料的应用

2.涂料的应用

• ①合成树脂漆包括酚醛树脂漆、环氧树脂漆、醇酸树脂漆、聚氨酯树脂漆等，属油性涂料。其主要优点是耐蚀性和耐水性好、价格低、表面附着力强、干燥快等，主要用于家具、建筑、船舶、汽车等。
• ②乳胶涂料属水性涂料，是以合成聚合物乳液为基料，将颜色、填料、助剂分散于其中而形成的水分散系统。其主要优点是不污染环境、安全无毒、不燃烧等，主要用于建筑涂料。但涂膜的硬度和耐磨性能比树脂漆差。
• ③功能涂料是对材料改性或赋予其特殊功能的最简单方法，涂料不但有一般涂料的功能，还可根据不同要求，具

第110页：2.涂料的应用（续）

2.涂料的应用（续）

有各种功能。防火涂料，具有防火功能，涂料本身不燃或难燃，能阻止底材燃烧或对其燃烧的蔓延起阻滞作用，以减少火灾的发生、降低损失。

防霉涂料，是一种能抑制涂膜中霉菌生长的建筑涂料，用于食品加工厂、酿造厂、制药厂等车间与库房的墙面。防蚊蝇涂料，又称杀虫涂料，涂料中含有杀虫药液，属接触性杀虫。

伪装涂料，在各种设施或武器上涂一层该类涂料，或吸收雷达波，或防红外侦察、声纳探测等。迷彩涂料可以减少或消除目标背景的颜色，变色涂料可以实现光色互变等。

第111页：2.涂料的应用（续）

2.涂料的应用（续）

导电涂料，涂料中含有导电微粒，可以导电，也可以使涂层加热。用于电气、电子设备塑料外壳的电磁屏蔽、房间取暖和汽车玻璃防雾等。

航空航天特种涂料，包括用于减少振动、降低噪声的阻尼涂料；用于宇航飞行器表面，防止高热流传入飞行器内部的防烧蚀涂料；可以保持航天器在各种仪器、设备和宇航员的正常工作环境温度的温控涂料。

第112页：7.5.5胶黏剂1

7.5.5胶黏剂1

• 7.5.5胶黏剂
• 1.胶黏剂的概述
• 胶黏剂又称“胶粘剂”或“胶”，指通过黏附作用使被黏物结合在一起，且结合处有足够强度的物质。
• (1)胶黏剂的组成
• 一般由黏结物质、固化剂、增韧剂、填料、稀释剂、改性剂等组成。
• 黏结物质也称黏料，是胶黏剂中的基本组分，起黏结作用。固化剂是促使黏结物质通过化学反应加快固化的组分，可以增加胶层的内聚强度，是胶黏剂的主要成分。

第113页：7.5.5胶黏剂1（续）

7.5.5胶黏剂1（续）

• 增韧剂
• 是提高胶黏剂硬化后黏结层的韧性、抗冲击强度的组分，常用的有邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯等。
• 稀释剂又称溶剂，主要是起降低胶黏剂黏度、便于操作的作用，常用的有丙酮、苯、甲苯等。
• 填料在胶黏剂中不发生化学反应，其能使胶黏剂的稠度增加、热膨胀系数、收缩性降低，抗冲击韧性和机械强度提高，常用的品种有滑石粉、石棉粉、铝粉等。
• 改性剂是为了改善胶黏剂的某一方面性能，以满足特殊要求而加入的组分，如防老化剂、防腐剂、防霉剂、阻燃剂等。

第114页：(2)胶黏剂的分类

(2)胶黏剂的分类

• 胶黏剂的品种繁多，按黏料或主要组成分类，有无机胶黏剂和有机胶黏剂.
• 无机胶黏剂包括硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐和陶瓷胶黏剂等；
• 有机胶黏剂可分为天然与合成两大类。天然胶黏剂包括动物性、植物性和矿物性。合成胶黏剂包括合成树脂型、合成橡胶型和树脂橡胶复合型。合成树脂型又包括热塑性和热固性两类，热塑性树脂胶黏剂有纤维素酯类、聚醋酸乙烯酯等；热固性树脂胶黏剂有酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂等。

第115页：(2)胶黏剂的分类（续）

(2)胶黏剂的分类（续）

• 合成橡胶型有氯丁橡胶、丁苯橡胶等。树脂橡胶复合型有酚醛-氯丁橡胶、酚醛-聚氨酯橡胶等。天然胶黏剂来源丰富、价格低廉、毒性低，但耐水、耐潮和耐微生物作用较差。在家具、书籍、包装、木材加工和工艺品制造等方面有着广泛的应用，占胶黏剂约30~40%的用量。
• 合成胶黏剂一般有良好的电绝缘性、隔热性、抗震性、耐腐蚀性、耐微生物作用和较好的黏合强度，其品种多，是胶黏剂的主力，约占60~70%的用量。按物理形态分类，有胶液、胶糊、胶粉、胶棒、胶膜和胶带等。

第116页：(2)胶黏剂的分类（续）

(2)胶黏剂的分类（续）

• 按固化方式分类，有水基蒸发型、溶剂挥发型、热熔型、化学反应型和压敏胶。
• 按胶接强度特性分类，有结构型胶黏剂、次结构型胶黏剂和非结构型胶黏剂。
• 按用途分类，有通用胶黏剂、高强度胶黏剂、软质材料用胶黏剂、热熔型胶黏剂、压敏胶及胶黏带和特种胶黏剂(如导电胶、点焊胶、耐高温胶黏剂、医用胶黏剂、导磁胶等)。

第117页：2.胶黏剂的应用

2.胶黏剂的应用

• 胶黏剂在人类生活各个方面都有着广泛的应用，从儿童玩具、工艺美术品的制作到飞机、火箭的生产，处处都要用到胶黏剂。例如，一架波音747喷气式客机需用胶膜约2500m2、一架B-58超音速轰炸机用约400kg胶黏剂代替了15万只铆钉等。下面介绍几类典型的胶黏剂的应用。
• ①环氧树脂胶黏剂基料主要为环氧树脂，应用最广泛的是双酚A型。由于环氧树脂胶黏剂的黏结强度高、通用性强，有“万能胶”、“大力胶”之称，已在航空航天、汽车、机械、化工及日常生活各领域得到广泛应用。

第118页：②氯丁橡胶

②氯丁橡胶

②氯丁橡胶类胶黏剂以氯丁橡胶为主体材料配制的胶黏剂统称为氯丁橡胶类胶黏剂，被广泛用于布鞋、皮鞋的黏胶。该类材料具有良好的黏接性能，主要分为溶剂型氯丁橡胶胶黏剂和水基型氯丁橡胶胶黏剂。

溶剂型氯丁橡胶胶黏剂品种繁多，有普通型和接枝型两类。一般情况，普通型氯丁橡胶胶黏剂主要用于硫化橡胶、皮革和棉帆布等材料的黏接；接枝型氯丁橡胶胶黏剂主要用于聚氯乙烯人造革、皮革、硫化橡胶和热塑性弹性体等材料的黏接。

第119页：③酚醛改性

③酚醛改性

③酚醛改性胶黏剂主要有酚醛-聚乙烯醇缩醛胶黏剂、酚醛-有机硅树脂胶黏剂和酚醛-橡胶胶黏剂。改性酚醛树脂胶黏剂可用作结构胶黏剂，黏结金属与非金属，制造刹车片、砂轮、复合材料等，在汽车、航空、航天等工业部门都获得了广泛的应用。

第120页：7.6功能高分子材料

7.6功能高分子材料

• 功能高分子材料是指对物质、能量和信息具有传输、转换和储存功能的特殊高分子。一般是带有特殊功能基团的高分子，又称为精细高分子。按照其功能或用途所属的学科领域，可分为物理功能高分子、化学功能高分子和生物功能高分子三大类。
• 物理功能高分子指对光、电、磁、热、声、力等物理作用敏感并能够对其进行传导、转换或储存的高分子材料。

第121页：7.6功能高分子材料（续）

7.6功能高分子材料（续）

• 它包括光活性高分子、导电高分子、发光高分子和液晶高分子等。
• 化学功能高分子指具有某种待殊化学功能和用途的高分子材料，是一类最经典、用途最广的功能高分子材料。包括离子交换树脂、吸附树脂、高分子试剂和高分子催化剂等。生物功能高分子指具有特殊生物功能的高分子，包括高分子药物、医用高分子材料等。下面分别作简单介绍。

第122页：7.6.2物理功能高分子材料

7.6.2物理功能高分子材料

• 1.导电高分子材料
• 导电高分子指电导率在半导体和导体之间具有电特性的高分子材料，可做导电膜或填料用于电磁屏蔽、防静电、计算机触点等电子器件，在微电子技术、激光技术、信息技术中也发挥着越来越重要的作用。导电高分子是具有共扼长链结构的一类聚合物，研究的最多是聚乙炔、聚苯胺、聚噻吩等。导电高分子材料可分为：
• ①复合型导电高分子，是在基体材料中加入导电填料制成的复合材料。按基体可以分为导电塑料、导电橡胶、

第123页：7.6.2物理功能高分子材料（续）

7.6.2物理功能高分子材料（续）

• 表7-7几种典型复合型导电高分子材料导电填料基体材料电导率/S·m-1材料种类金属氧化物粒子、抗静电剂塑料、橡胶10-8~10-5半导体材料碳黑、抗静电剂塑料、弹性体10-5~10-2防静电材料碳黑塑料、硅橡胶10-2~0弱导电材料金属纤维、银、铜、炭黑、石墨等塑料、树脂、硅橡胶~101导电性电材料
• 导电胶黏剂等；按导电填料可以分为碳系(碳黑、石墨)、金属系等，表7-7列出几种典型复合型导电高分子材料。

第124页：②结构型

②结构型

②结构型导电高分子指本身或经过掺杂后具有导电功能的高分子材料。该材料本身具有“固有”的导电性，由其结构提供导电载流子(电子、离子或空穴)，一旦经掺杂后，电导率可大幅度提高，甚至可达到金属的导电水平。

根据导电载流子的不同，结构型导电高分子材料又被分为离子型和电子型两类。离子型导电高分子又称高分子固体电解质，载流子主要是离子；电子型导电高分子指以共扼高分子为基体的导电高分材料是目前导电高分子中研究开发的重点。

③其他导电高分子材料主要指电子转移型和离子子电解质等。

第125页：2.高分子磁性材料

2.高分子磁性材料

• 高分子磁性材料主要用作密封条、密封垫圈、电机、电子仪器仪表等，是一类重要的磁性材料。
• (1)复合型高分子磁体
• 指以高聚物为基体材料，均匀地混入铁氧体或其他类型的磁粉制成的复合型高分子磁性材料，也称黏结磁体。按基体不同可分为塑料型、橡胶型两种；按混入的磁粉类型可分为铁氧体、稀土类等。目前应用的高分子磁性材料都是复合型高分子磁体。

第126页：(2)结构型

(2)结构型

(2)结构型高分子磁体目前已发现多种具有磁性的结构型高分子材料，主要是二炔烃类衍生物的聚合物、含氨基的取代苯衍生物、多环芳烃类树脂等。

但是其磁性弱，实验的重复性差，距实际的应用还有相当长的时间。

第127页：3.高分子发光材料

3.高分子发光材料

3.高分子发光材料高分子发光材料指在光照射下，吸收的光能以荧光或磷光形式发出的高分子材料，如图7-18所示。包括高分子荧光材料和高分子磷光材料，可用于显示器件、荧光探针等的制备。

高分子发光材料可通过将小分子发光化合物引入到高分子的骨架(如聚芴)或侧基中来制备，并通过本身不发光的小分子高分子化后共扼长度增大而发光，如聚对苯乙烯(PPV)。

第128页：3.高分子发光材料（续）

3.高分子发光材料（续）：如今高分子发光材料最重要的应用是聚合物电致发光显示(PLED)，PPV是第一个实现电致发光的聚合物，合成方法和途径较多，可通过改变取代基的结构改善其溶解性、提高荧光效率并调制其发光颜色，设计的余地大，是目前研究最多的一类发光材料。

第129页：3.高分子发光材料（续）

3.高分子发光材料（续）：a.白天效果b.夜晚效果

第130页：4.液晶高分子液晶

4.液晶高分子液晶

• 4.液晶高分子
• 液晶是一种取向有序，并能反映光、声、机械压力等外界刺激的流体。发现和研究得最早的液晶高分子是溶致性液晶，而目前多数液晶高分子属于热致性液晶。PPTA是典型的溶致性液晶高分子，已广泛用作航空和宇航材料。
• 热致性液晶高分子的主要代表是芳族聚酯，其不仅可以制造纤维和薄膜，而且弥补了溶致性液晶高分子材料的不足。除了以上介绍的主链型溶致性和热致性液晶外，还有许多侧链型液晶，它们具有特殊的光电性能，可用作电信材料。

第131页：7.6.3化学功

7.6.3化学功

• （1）离子交换树脂的特点与分类
• 离子交换树脂指在聚合物骨架上含有离子交换基团的功能高分子材料。在作为吸附剂使用时，骨架上所带离子基团可以与不同反离子通过静电引力发生作用，吸附环境中的反离子。
• 当环境中存在其他与离子交换基团作用更强的离子时，原来与之配对的反离子将被新离子取代。一般将反离子与离子交换基团结合的过程称为吸附过程；原被吸附的离子被其他离子取代的过程称为脱附过程。

第132页：7.6.3化学功（续）

7.6.3化学功（续）

• 目前离子交换树脂衍生发展了一些很重要的功能高分子材料，如离子交换纤维、吸附树脂、高分子试剂、固定化酶等。
• 离子交换纤维是在离子交换树脂基础上发展起来的一类新型材料。其基本特点与离子交换树脂相同，但外观为纤维状，可以不同的织物形式出现。
• 吸附树脂也是在离子交换树脂基础上发展起来的新型树脂，是一类多孔性的、高度交联的高分子共聚物，又称为高分子吸附剂。其具有较大的比表面积和适当孔径，可以从气相或溶液中吸附某些物质。

第133页：（2）离子交换树脂的功能

（2）离子交换树脂的功能

• ①离子交换常用的评价离子交换树脂的性能指标有交换容量、选择性、交联度、化学稳定性等。选择性指离子交换树脂对溶液中不同离子亲和力大小的差异，可用选择性系数表征。一般室温下的稀水溶液中，强酸性阳离子树脂优先吸附多价离子；对同价离子而言，原子序数越大，选择性越高；弱酸性树脂和弱碱性树脂分别对H+和OH-有最大亲和力等。
• ②吸附功能无论是凝胶型、大孔型离子交换树脂均具有很大的比表面积，具有较强的吸附能力。吸附量的大小和吸附的选择性，主要取决于表面和被吸附物质的极性等因

第134页：（2）离子交换树脂的功能（续）

（2）离子交换树脂的功能（续）

素，大孔型树脂的吸附能力远远大于凝胶型树脂，适当的溶剂或适当的温度可使之解吸。③催化作用离子交换树脂可对许多化学反应起催化作用，如酯的水解、醇解、酸解等。

与低分子酸碱相比，离子交换树脂催化剂具有易于分离、不腐蚀设备、不污染环境、产品纯度高等优点。除了上述几个功能外，离子交换树脂还具有脱水、脱色、作载体等功能。

第135页：（2）离子交换树脂的功能（续）

（2）离子交换树脂的功能（续）

离子交换树脂的应用离子交换树脂在工业上应用十分广泛。表7-8给出了离子交换树脂的主要用途表7-8离子交换树脂的主要用途用途行业水的软化；脱碱、脱盐；高纯水制备等水处理超铀元素、稀土金属、重金属、轻金属、贵金属和过渡金属的分离，提纯和回收冶金工业核燃料的分离、精制、回收；反应堆用水净化；放射性废水处理等原子能工业从海洋生物中提取碘、溴、镁等重要化工原料；海水制淡水海洋资源利用无机、有机化合物的分离、提纯和回收；催化剂；高分子试剂、吸附剂、干燥剂等化学工业糖类生产的脱色；酒的脱色、去浑、去杂质；乳品组成的调节等食品工业药剂的脱盐、吸附分离、提纯、脱色、中和及中草药有效成分的提取等医药卫生电镀废水、造纸废水、矿冶废水、生活污水、影片洗印废水、工业废气等的治理环境保护

第136页：（2）离子交换树脂的功能（续）

（2）离子交换树脂的功能（续）

如用丙烯酸系阴离子水处理用树脂，工作交换量可达800~1100kg/mol·m3，相当于自来水经28次重复蒸馏的结果，净水效率很高。

目前离子交换树脂处理水技术己广泛应用于原子能工业、医疗、宇航等各领域。

第137页：2.高吸水

2.高吸水

• 高吸水树脂是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子聚合物，如图7-19所示，不溶于水，也难溶于有机溶剂，具有吸收自身几百倍甚至上千倍水的能力，且吸水速率快，保水性能好。在石油、化工、轻工、建筑、医药和农业等部门有广泛的用途。图7-19高吸水性树脂
• 高吸水性树脂可有多种分类方法，其中按原料来源分类最为常用。按此方法分类，高吸水性树脂主要可分为淀粉类、纤维素类和合成聚合物类三大类。

第138页：（1）淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式

（1）淀粉类高吸水性树脂主要有两种形式

• （1）淀粉类高吸水性树脂
• 主要有两种形式，一种是淀粉与丙烯腈进行接枝后，用碱性化合物水解引入亲水性基团的产物，由美国农业部北方研究中心开发成功；另一种是淀粉与亲水性单体(如丙烯酸、丙烯酰胺等)接枝聚合，然后用交联剂交联的产物，由日本三洋化成公司研发成功。淀粉类高吸水性树脂的优点是原料来源丰富、产品吸水倍率较高；缺点是吸水后凝胶强度低、长期保水性差等。

第139页：（2）纤维素类高吸水性树脂主要有四种类型

（2）纤维素类高吸水性树脂主要有四种类型

• （2）纤维素类高吸水性树脂
• 主要有四种类型：
• ①聚丙烯酸盐类生产最多的合成高吸水性树脂，由丙烯酸或其盐类与具有二官能团的单体共聚而成。其吸水倍率较高，一般均在千倍以上；
• ②聚丙烯腈水解物将聚丙烯腈用碱性化合物水解，再经交联剂交联得到的高吸水性树脂。其吸水倍率不太高，一般在500~1000倍左右。

第140页：③醋酸乙烯酯

③醋酸乙烯酯

• ③醋酸乙烯酯共聚物醋酸乙烯酯与丙烯酸甲酯的共聚产物经水解后得到的高吸水性树脂。这类树脂在吸水后有较高的机械强度，适用范围较广。
• ④改性聚乙烯醇类由聚乙烯醇与环状酸酐反应生成的高吸水性树脂。其吸水倍率为150~400倍，虽吸水能力较低，但初期吸水速度较快，耐热性和保水性都较好，是一类适用面较广的高吸水性树脂。

第141页：3.高分子化学试剂

3.高分子化学试剂

3.高分子化学试剂常见的高分子化学试剂根据所具有的化学活性不同，分为高分子氧化还原试剂、高分子磷试剂、高分子卤代试剂等。

高分子化学试剂的应用范围非常广泛，且发展迅速，表7-9列出了几种常见的高分子试剂

第142页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。建议对照原课件图片补充本页要点说明（位于「3.高分子化学试剂」与「4.高分子催化剂」之间）。

第143页：4.高分子催化剂

4.高分子催化剂

• 高分子催化剂由高分子母体和催化剂基团组成，催化剂基团参与反应，反应结束后自身却不发生变化，因高分子母体不溶于反应溶剂中，属液固相催化反应，产物容易分离，催化剂可循环使用，流程示意图如下：
• 高分子催化剂包括酸碱催化用的离子交换树脂、聚合物氢化和脱羧基催化剂、聚合物相转移催化剂等。由于使用目的和制备方法的原因，使用高分子材料生产的固化酶也属于高分子催化剂。一些酸、碱离子交换树脂也可作为酸、碱催化剂。

第144页：7.6.4生物功能高分子材料

7.6.4生物功能高分子材料

• 生物功能高分子材料指与人体组织、体液或血液相接触，具有人体器官、组织的全部或部分功能的材料。20世纪60年代以后，各种具有特殊功能的高分子材料的出现及其医学上的应用，克服了凝血问题、炎症反应与组织病变问题、补体激活与免疫反应问题等。
• 目前，医用高分子材料快速发展起来，并不断取得成果。如聚氨酯和硅橡胶用来制作人工心脏，中空纤维用来制作人工肾等。

第145页：7.6.4生物功能高分子材料（续）

7.6.4生物功能高分子材料（续）

• 根据材料的用途，生物高分子材料可以分为：
• ①硬组织高分子材料主要用于骨科、齿科的材料，要求材料与替代组织有类似的机械性能，且能够与周围组织结合在一起。
• ②软组织高分子材料主要用于软组织的替代与修复，要求材料不引起严重的组织病变，有适当的强度和弹性。
• ③血液相容性高分子材料用于制作与血液接触的人工器官或器械，要求不引起凝血、溶血等生理反应，与活性组织有良好的互相适应性。
• ④高分子药物和药物控释高分子材料要求无毒副作用、无热源、不引起免疫反应

第146页：2.生物高分子材料

2.生物高分子材料

• 生物高分子材料是植入人体或与人体器官、组织直接接触的，必然会产生各种化学、力学、物理作用。因此对进入临床使用阶段的生物高分子材料具有严格的要求。
• ①耐生物老化对于长期植入的材料，要求生物稳定性好，在体内环境中不发生降解。对于短期植入材料，则要求能够在确定时间内降解为无毒的单体或片段，通过吸收、代谢过程排出体外。
• ②物理和力学性能好即材料的强度、弹性、几何形状、耐曲挠疲劳性、耐磨性等在使用期内应适当。例如，牙齿材料需要高硬度和耐磨性，能够承受长期的、数以亿万次

第147页：2.生物高分子材料（续）

2.生物高分子材料（续）

的收缩和绕曲，而不发生老化和断裂。用作骨科的材料要求有很好的强度和弹性。③材料价格适当，易于加工成型，便于消毒灭菌。④生物相容性好要求材料无毒、无热源反应、不致癌、不干扰免疫系统、不引起过敏反应、不破坏相邻组织、不发生材料表面钙化沉着，有良好的血液相容性等。

第148页：3.生物高分子材料的应用

3.生物高分子材料的应用

• 生物高分子的化学结构多种多样，在聚集形态上可以表现为结晶态、玻璃态、黏弹态、凝胶态、溶液态，并可以加工为几乎任意的几何形状，因此在医学领域用途十分广泛，能够满足多种多样的治疗目的。
• 其应用范围主要包括四个方面：人工器官、药物制剂与释放体系、诊断试验试剂、生物工程材料与制品，

第149页：

本页源文件未提取到文字内容，仅有图片。建议对照原课件图片补充本页要点说明（位于「3.生物高分子材料的应用」与「7.6.5可降解高分子材料石油化工的飞速」之间）。

第150页：7.6.5可降解高分子材料石油化工的飞速

7.6.5可降解高分子材料石油化工的飞速

• 7.6.5可降解高分子材料
• 石油化工的飞速发展，促使塑料应用的广泛普及，但这类材料的性能非常稳定、耐酸耐碱、不蛀不霉，因此废弃塑料成为严重的公害。自20世纪70年代以来，世界上有许多国家开始研制可降解塑料，目前已研制开发出的可降解塑料主要有：光降解塑料和生物降解塑料。
• 光降解塑料是在制造过程中，高分子链上每隔一定的距离添加了光敏基团。在人工光线的照射下是安全、稳定的，但是在太阳光（含有紫外线）的照射下，光敏基团就能吸收足够的能量而使高分子链在此断裂，分裂成较低分子量的碎片，碎片在空气中进一步发生氧化作用，

第151页：7.6.5可降解高分子材料石油化工（续）

7.6.5可降解高分子材料石油化工（续）

降解成可被生物分解的低分子量化合物，最终转化为二氧化碳和水。生物降解塑料是在高分子链上引入一些基团，以便空气、土壤中的微生物使高分子长链断裂为碎片，进而将其完全分解。

生物降解塑料除了用于制作包装袋和农用地膜外，还可用作医药缓释载体，使药物在体内发挥最佳疗效，也可包埋化肥、农药、除草剂等。

另外，用生物降解聚合物制成的外科用手术线，可被人体吸收，伤口愈合后不用拆线。目前，可降解塑料的研制和生产已具有相当的规模，随着环境保护意识的不断增强，可降解塑料的应用将更为广泛。

第152页：7.6.6智能型高分子材料

7.6.6智能型高分子材料

• 智能型高分子材料指能随着外部条件的变化，而进行相应动作的高分子材料。材料本身需具有能感应外部刺激的感应器功能、能进行实际操作的动作器功能以及得到感应器的信号使动作器动作的过程器功能，主要是凝胶类。
• (1)pH值敏感型
• 指利用其电荷数随pH值改变而制成的凝胶。如利用带离解离子的凝胶容易产生体积相变，调整条件，制出随微小pH值变化而发生巨大体积变化的智能凝胶。

第153页：(2)温度敏感型

(2)温度敏感型

(2)温度敏感型指利用其在溶剂中的溶解度随温度变化而制成的凝胶。在水溶液中，高温时脱水化，从溶液中沉析出来。高分子与溶液产生相分离的温度称为下限溶液温度LCST。

改变亲水性部分和疏水性部分之间的平衡，可控制LCST。对显示LCST的高分子材料进行交联，可制备出温度敏感型凝胶。

第154页：(3)电场敏感型

(3)电场敏感型

(3)电场敏感型电场敏感型智能材料主要是高分子电解质，在离凝胶较远的位置改变电场强度也可达到控制材料特性的目的。(4)抗原敏感型抗体能与抗原产生特异结合，这种结合有静电、氢键、范德华力等作用，其分子识别能力非常高，在免疫系统内起非常重要的作用。

第155页：本章结束页

Thank You