第一章緒論高分子材料類型與特征

第一章緒論高分子材料的類型與特征塑料橡膠合成纖維涂料粘合劑功能高分子材料其他1.高分子材料的類型按性能和用途分類：

塑料是在玻璃態(tài)下使用的、具有可塑性的高分子材料。它以樹脂為主要組分，加入各種添加劑，能在一定溫度和壓力下加工成形的各種材料。1.1塑料

塑料的組成：1）樹脂:塑料的主要組分。2）填充劑（填料）:提高塑料的力學、電學性能或降低成本等。常用填充劑有云母粉、石墨粉、炭粉、氧化鋁粉、木屑、玻璃纖維、碳纖維等。3）增塑劑:提高塑料的可塑性和柔軟性,常用增塑劑有芳香酸酯類、磷酸酯類、氯化石蠟等。4）穩(wěn)定劑:提高塑料對熱、光、氧等的穩(wěn)定性，延長使用壽命。常用熱穩(wěn)定劑有硬酯酸鹽、環(huán)氧化合物和鉛的化合物等。光穩(wěn)定劑有炭黑、氧化鋅等遮光劑。5）增色劑:賦予塑料制品各種色彩。常用的著色劑是一些有機染料和無機顏料。有時也采用能產(chǎn)生熒光或磷光的顏料。6）潤滑劑:提高塑料在加工成形過程中的流動性和脫模能力，同時可使制品光亮美觀。常用潤滑劑有硬酯酸、鹽類等。7）固化劑:與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應，使受熱可塑的線型結構變成熱穩(wěn)定好的體型結構。常用的固化劑如六次甲基四胺、過氧化二苯甲酰等。8）其他:還有發(fā)泡劑、催化劑、阻燃劑等。

塑料的分類：1）按塑料熱性質分類：

熱塑性塑料：受熱時軟化或熔融、冷卻后硬化，韌性好，可反復成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。

熱固性塑料：在加熱、加壓并經(jīng)過一定時間后即固化為不溶、不熔的堅硬制品，不可再生。具有更好耐熱性和抗蠕變能力。常用熱固性塑料有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、有機硅樹脂等。2）按塑料的功能和用途分類：

通用塑料：產(chǎn)量大、用途廣、價格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，產(chǎn)量占塑料總產(chǎn)量的75%以上。

工程塑料：具有較高性能，能替代金屬制造機械零件和工程構件的塑料。包括聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、環(huán)氧樹脂等。

功能塑料：導電塑料、導磁塑料、感光塑料等。

塑料的分類：

常用塑料簡介

聚乙烯（PE－polyethylene）：性質：

①耐化學腐蝕良好；

②良好的電絕緣性和高頻介電性能；

③韌性、耐寒性好；④較低的摩擦系數(shù)；⑤不易吸水；

⑥不耐熱，不耐大氣老化。應用：

聚乙烯是塑料中產(chǎn)量最大的一類品種，屬于結晶性塑料，外觀乳白，半透明。

低密度聚乙烯(LDPE)：日用制品、薄膜、軟質包裝材料、層壓板、電線電纜包覆等。

高密度聚乙烯(HDPE)：小負荷齒輪和軸承、化工管道、閥門、高頻電纜絕緣層、硬質包裝材料等。聚乙烯一次性輸液器聚乙烯管材聚乙烯瓶聚乙烯自粘保鮮膜聚乙烯農(nóng)用地膜聚乙烯電纜線皮應用舉例：

聚氯乙烯（PVC－polyvinylchloride

）：性質：具有較高的強度、剛性；良好的電絕緣性和耐化學腐蝕性；具有阻燃性；但熱穩(wěn)定性較差，使用溫度較低；介電常數(shù)、介電損耗較高。

常用塑料簡介應用：

純聚氯乙烯硬而脆，很少應用。常利用橡膠和增塑劑對其改性處理。

硬聚氯乙?。河糜诠I(yè)管道、給排水系統(tǒng)管件、板件、防火材料、化工防腐設備及各種機械零件。

增塑（軟）聚氯乙?。河糜诖昂?、桌布、雨衣、手提箱、人造革、墻紙、農(nóng)用薄膜、耐酸堿軟管及電線電纜包覆層等。聚氯乙烯充氣床聚氯乙烯排水管道聚氯乙烯絕緣電線聚氯乙烯為內襯的防腐貯罐聚氯乙烯地板革聚氯乙烯耐酸堿手套應用舉例：毒塑料風波聚乙烯自粘保鮮膜食品包裝零售袋食品包裝用聚偏二氯乙烯腸衣膜毒塑料風波

塑料袋一般是由兩類塑料薄膜制成的：一類是聚乙烯、聚丙烯和密胺等原料制成的；另一類使用聚氯乙烯制成。前者無毒；后者有毒，不能包裝食品。塑料袋有無毒性可用下列簡便方法鑒別：用水檢測法把塑料袋放入水中，無毒塑料袋放入水中后，可浮出水面；而有毒塑料袋是不向上浮的。手觸檢測法用手觸摸塑料袋，有潤滑感者無毒；否則有毒。抖動檢測法用手抓住塑料袋一端，用力拌一下，發(fā)出清脆聲者無毒；反之則有毒。火燒檢測法可以把塑料袋剪去一條邊，用火燒，有毒的不易燃燒；無毒的遇火容易燃燒。哪些塑料袋可包裝食品？

聚丙烯（PP-polypropylene)

：性質：

無毒、無味、半透明蠟狀固體。密度小，力學性能高于聚乙烯；耐熱性、耐水性良好，化學穩(wěn)定性好；但不耐芳香族和氯化烴溶劑，耐寒性差，易老化。

常用塑料簡介應用：主要用于家庭廚房用具、包裝薄膜、醫(yī)療器械、高頻絕緣材料、化工管道、家用電器部件以及汽車和機械零部件，如車門、方向盤、齒輪、接頭等。聚丙烯繩聚丙烯吊裝網(wǎng)聚丙烯奶瓶外用軟膏聚丙烯瓶應用舉例：

聚苯乙烯（PS-polystyrene

）：性質：無毒、無味、無色透明狀固體。電絕緣性優(yōu)良，介電損耗極?。荒突瘜W腐蝕性優(yōu)良，但不耐苯、汽油等有機溶劑；硬度高，脆性大，不耐沖擊；耐熱性差，易燃。

常用塑料簡介應用：主要用于日用、裝潢、包裝及工業(yè)制品；儀器儀表外殼、燈罩、光學零件、裝飾件、透明模型、玩具、化工儲酸槽；包裝及管道的保溫層，冷凍絕緣層等。聚苯乙烯硬質泡沫管/板聚苯乙烯食品容器聚苯乙烯保溫板聚苯乙烯制成的燈飾外殼應用舉例：

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA-polymethylmethacrylate

）：性質：較高的強度和韌性；優(yōu)良的光學性能，透光率比普通硅玻璃好；優(yōu)良的電絕緣性；耐化學腐蝕性好；熱導率低，耐熱性不高；但硬度低，表面易擦傷，耐磨性差。

常用塑料簡介應用：

主要用于飛機、汽車的窗玻璃和罩蓋，光學鏡片，儀表外殼，裝飾品，廣告牌，燈罩，光學纖維，透明模型，標本，醫(yī)療器械等。

裝飾物籃板廣告燈箱應用舉例：流量計外殼家具模型標本應用舉例：

聚四氟乙烯（PTFE）：性質：出色的耐熱、耐寒能力（-180～+260℃長期使用）；摩擦系數(shù)極低，有自潤滑效果；化學穩(wěn)定性極佳，俗稱“塑料王”；極好的電絕緣性和介電性；但強度低，抗蠕變性較差，不易加工成形。

常用塑料簡介應用：

聚四氟乙烯屬結晶性塑料，外觀呈瓷白色，主要用于軸承、墊圈等自潤滑材料；高溫電纜絕緣材料、電器元件；化工管道及零件；不粘鍋涂層等。PTFE管接頭應用舉例：生料帶機械配件，墊片等建筑膜材不粘鍋絕緣管套攪拌槳，轉子應用舉例：

聚酰胺（尼龍或錦綸）（PA－polyamides）：性質：尼龍的最早發(fā)明商——美國杜邦公司曾宣傳：“尼龍比蜘蛛絲還細、比鋼鐵還強”。強度高，韌性好；耐磨性和自潤滑性好，摩擦系數(shù)低；具有良好的耐油、耐溶劑性、阻燃性；吸水性大，熱膨脹系數(shù)大，耐熱性不高。應用：

纖維增強尼龍主要用于軸承、齒輪、高壓密封圈、閥門、包裝材料、輸油管、汽車保險杠及絲織品等。增強尼龍軸承增強尼龍齒輪增強尼龍發(fā)動機罩蓋尼龍鉚釘尼龍扎帶尼龍椅腳應用舉例：

聚甲醛（POM-polyformaldehyde）：性質：

具有較高的強度、硬度、剛性、韌性、耐磨性和自潤滑性，耐疲勞性能高，吸水性小，摩擦系數(shù)小，耐化學品腐蝕性好，電絕緣性能良好，但熱穩(wěn)定性差，易燃。具有較高的綜合性能，可以替代一些金屬和尼龍。應用：部分取代有色金屬和合金，用于制造低載荷齒輪、軸承，塑料彈簧等。聚甲醛軸套聚甲醛密封件聚甲醛塑料弾扣應用舉例：

聚碳酸酯（PC-polycarbonate）：性質：低溫沖擊韌性極佳；高模量、高強度、抗蠕變，尺寸穩(wěn)定性好；透光率高，約為86～92％；電絕緣性好。應用：大型燈罩，防護玻璃，照相器材，眼科用玻璃，飛機坐艙玻璃，天窗，純凈水和礦泉水筒，熱水瓶，透明餐具，VCD、DVD光盤，制造承載的機械零部件等燈罩防護眼鏡大桶水防彈玻璃陽光板光盤應用舉例：ABS塑料：性質：具有較好的抗沖擊性能和耐磨性；尺寸穩(wěn)定性，成型性好；不易燃；耐腐蝕性好，但不耐酮、醛、酯、氯代烴類溶劑。應用：ABS作為“堅韌、質硬且剛性”的材料，是最早被人類認識和使用的“高分子合金”。用于輕載齒輪、軸承，電器外殼，汽車部件，各類容器、管道等。塑料開瓶器塑料拉桿箱電器外殼安全帽應用舉例：

橡膠是以高分子化合物為基礎的、具有良好高彈性的材料，一般在高彈態(tài)下使用。1.2橡膠橡膠的組分橡膠是以生膠為主要成分，添加各種配合劑和增強材料制成的。

生膠生膠是指無配合劑、未經(jīng)硫化的橡膠。按原料來源有天然橡膠和合成橡膠。配合劑用來改善橡膠的某些性能。常用配合劑有硫化劑、硫化促進劑、活化劑、填充劑、增塑劑、防老化劑、著色劑等。

常見橡膠

天然橡膠性能和用途：具有較高的彈性、較好的力學性能、良好的電絕緣性及耐堿性。主要用于制造輪胎、膠帶、膠管等。性能和用途：耐水，耐老化性能，特別是耐磨性和氣密性好，缺點是不耐油和有機溶劑，抗撕強度小。為合成橡膠中最大的品種（約占50%），廣泛用于制造汽車輪胎，皮帶等；與天然橡膠共混可作密封材料和電絕緣材料。

丁苯橡膠

常見橡膠

順丁橡膠性能和用途：彈性、耐老化性和耐低溫性、耐磨性，都超過天然橡膠；缺點是抗撕裂能力差，易出現(xiàn)裂紋。為合成橡膠的第二大品種（約占15%），大約60%以上用于制造輪胎。

常見橡膠

乙丙橡膠性能和用途：耐熱、耐氧化、耐老化性好，使用溫度高。制造耐熱膠管、墊片、三角膠帶、輸送帶、人力車胎等

常見橡膠

丁腈橡膠性能和用途：耐油性好，拉伸強度大，耐熱性好；缺點是電絕緣性、耐寒性差，塑性低、難加工。用作機械上的墊圈以及制備收音機和汽車等需要耐油的零件。

常見橡膠

氯丁橡膠（萬能橡膠）性能和用途：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸堿，耐老化，耐曲撓性及氣密性都很好；缺點是密度較大，耐寒和彈性較差。制造運輸帶、防毒面具，電纜外皮、輪胎、膠粘劑等

常見橡膠

硅橡膠性能和用途：既耐高溫，又耐低溫，彈性好，耐油，防水，其制品柔軟光滑，物理性能穩(wěn)定、無毒、生物惰性、加工性能好，缺點是機械性能差，較脆，易撕裂?？捎糜卺t(yī)用材料，如導管，引流管，靜脈插管，人造器管等，還可用于飛機、導彈上的一些零部件及電絕緣材料。

常見橡膠凡能保持長度比本身直徑大100倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料均可稱為纖維。

1.3合成纖維纖維

天然纖維化學纖維

合成纖維

棉花、羊毛、蠶絲、麻等再生人造纖維再生纖維素纖維和纖維素酯纖維等錦綸、滌綸、腈綸、維綸、丙綸和氯綸等用低分子化合物為原料，通過化學合成和機械加工而制得的均勻線條或絲狀高聚物以天然高分子化合物為原料，經(jīng)化學處理和機械加工制得的纖維纖維的分類(1)滌綸(聚酯纖維，的確良)性能：顯著優(yōu)點是：抗皺、保型、挺括、美觀；對熱、光穩(wěn)定性好；潤濕時強度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡；年久不會變黃。缺點是不吸汗，而且需要高溫染色。用途：是產(chǎn)量最大的合成纖維，大約90%作為衣料用(紡織品為75%，紡織物為15%),用于工業(yè)生產(chǎn)的只占總量的6%左右

常見合成纖維

(2)尼龍（聚酰胺，棉綸）性能：強韌耐磨、彈性高、質量輕，染色性好，較不易起皺，抗疲勞性好,吸濕率為3.5~5.0%，在合成纖維中是較大的，吸汗性適當，但容易走樣。用途：約一半作衣料用，一半用于工業(yè)生產(chǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)應用中，約1/3是做輪胎簾子線。

常見合成纖維（3）腈綸（聚丙烯腈纖維）性能：具有與羊毛相似的特性，質輕，保溫性和體積膨大性優(yōu)良；強韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高；吸水率低，不適宜作貼身內衣。缺點是強度不如尼龍和滌綸。用途：大約70%作衣料用（紡織物占60%左右），用于工業(yè)生產(chǎn)的只占5%左右。

常見合成纖維（4）聚乙烯醇纖維（維綸）性能：親水性好，吸濕率可達5%，和尼龍相等，與棉花（7%）相近；強度與尼龍相近；拉伸彈性比羊毛差，比棉花好。用途：70%用于工業(yè)生產(chǎn)，其中以布和繩索居多，可代替棉花作衣料用。

常見合成纖維（5）丙綸（聚丙烯纖維）性能：質地輕，強度高，丙綸彈力絲強度僅次于錦綸，保暖性好，吸濕排汗作用明顯。染色性較差易老化，不耐熨燙。

用途：可以用來制作各種衣料，被絮，保暖填料、尿不濕等。工業(yè)上可用于地毯、工業(yè)濾布、繩索、漁網(wǎng)、建筑增強材料等。

常見合成纖維（6）氯綸（聚氯乙烯纖維）性能：它的抗張強度與蠶絲、棉花相當，潤濕時也完全不變；最大的優(yōu)點是難燃性和自熄性。缺點是耐熱性低，染色不好。

用途：幾乎都不作衣料用，作過濾網(wǎng)等工業(yè)產(chǎn)品約占50%，室內裝飾用占40%。

常見合成纖維如果服裝面料是由一種纖維材料制成的，則用“純X”或“100％X”來表示，如“純棉”、“純毛”或“100％棉”、“100％毛”。如果服裝是由兩種或兩種以上的纖維制成的，標簽上應注明每種纖維種類的含量，如“滌綸20％棉80％”。服裝標簽1.4功能高分子材料功能高分子材料一般指具有傳遞、轉換或貯存物質、能量和信息作用的高分子及其復合材料，或具體地指在原有力學性能的基礎上，還具有化學反應活性、光敏性、導電性、催化性、生物相容性、藥理性、選擇分離性、能量轉換性、磁性等功能的高分子及其復合材料。功能高分子材料分類反應性高分子材料：包括高分子試劑、高分子催化劑和高分子染料，特別是高分子固相合成試劑和固定化酶試劑等。2.光敏型高分子：包括各種光穩(wěn)定劑、光刻膠，感光材料、非線性光學材料、光導材料和光致變色材料等。3.電性能高分子材料：包括導電聚合物、能量轉換型聚合物、電致發(fā)光和電致變色材料以及其他電敏感性材料等。4.高分子分離材料：包括各種分離膜、緩釋膜和其他半透性膜材料、離子交換樹脂、高分子螯合劑、高分子絮凝劑等。5.高分子吸附材料：包括高分子吸附性樹脂、高吸水性高分子、高吸油性高分子