高分子(福州大学最终版)-

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福州大学 材料科学与工程

1.Hermann Staudinger1920年代提出“大分子线链型结构”概念;1932年在法拉第学会上得 公认;1953年获Nobel Prize

2.功能高分子材料是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应响应的高分子材料。

3.尼龙的发明人:Wallace H. Carothers

4.1963年诺贝尔化学奖: 德国科学家(Karl Ziegler)与意大利科学家(Giulio Natta)分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。

5.1974年诺贝尔化学奖:Paul J. Flory高分子科学理论的主要开拓者和奠基人之一。 6.2000年诺贝尔化学奖:(研究领域:导电聚合物)日本筑波大学白川英树、美国宾夕法尼亚大学艾伦-G-马克迪尔米德、美国加利福尼亚大学艾伦-J-黑格 7.三大合成高分子材料:(1)塑料(2)橡胶(3)纤维

8.塑料是以树脂为主要成分,加入各种添加剂,在一定温度和压力下塑造成一定形状,并在玻璃态下使用的高分子材料。

9.塑料按塑料用途分(1)通用塑料(2)工程塑料(3)特种塑料 10.工程塑料的种类:(1)聚砜(PSU)(2)聚酰胺(PA)(3)聚醚砜(PES)(4)聚碳酸酯(PC)(5)聚醚醚酮(PEEK)(6)聚甲醛(POM)(7)聚苯硫醚(PPS)(8)聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)(9)聚四氟乙烯(PTFE)(10)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS) 11.通用塑料:(1)聚乙烯(PE)(2)环氧树脂(EP)(3)聚丙烯(PP)(4)酚醛树脂(PF)(5)聚苯乙烯(PS)(6)聚氨酯(PU)(7)聚氯乙烯(PVC)(8)不饱和聚脂(UP) (9)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

12.橡胶是一种在使用温度范围内处于高弹态的高分子化合物。 13.纤维是指长度比直径大很多倍,并且有一定柔韧性的纤细物质。 14.常用的合成纤维:(1)涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(PET) (2)锦纶 聚己内酰胺纤维(PA6锦纶 6、尼龙6) 聚己二酰己二胺纤维(PA66锦纶 66、尼龙66、Nylon) (3)腈纶丙烯腈 -丙烯酸酯共聚物 (4)丙纶 聚丙烯纤维 (PP) (5)维纶 聚乙烯醇缩甲醛(6)氯纶 聚氯乙烯纤维(PVC)

15.胶粘剂是靠界面间作用使各种材料牢固地粘接在一起的物质。 16.涂料是指涂布在物体表面而形成具有保护和装饰作用膜层的材料。 17.涂料的两个作用:(1)装饰(2)保护(3)标志作用(4) 特殊作用

第二章

通用塑料

1.高密度聚乙烯(HDPE):低温低压法 低密度聚乙烯(LDPE):高温高压法 2.聚乙烯、聚丙烯加工前原料可以不必干燥 3.聚丙烯的缺陷:(1)低温脆性大 (-8~8 ℃)(2)耐热氧老化、不易染色(3)热形变温度低 (102 ℃)(4)收缩率大 聚丙烯的改性:(1)聚丙烯合金(与HDPE、乙丙橡胶、PA、热塑性弹性体共混——韧性、耐寒性、耐磨性)(2)填充聚丙烯(CaCO3、CaSO4、滑石粉等各种填料)硬度、热形变温度、成型收缩率及线膨胀系数都有所改善(3)增强聚丙烯(玻璃纤维) 4.聚氯乙烯(PVC)在加工前需干燥处理 5.聚氯乙烯的添加剂:(1)润滑剂 作用:克服摩擦阻力,改善聚合物的加工流动性。(2)填充剂 作用:提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。(3)增色剂 作用: 6.ABS树脂组分:丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三元共聚物 简称ABS

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7.SBS 热塑性弹性体组分:苯乙烯、丁二烯、苯乙烯三元嵌段共聚物 8.酚醛树脂:(1)热塑性酚醛树脂:当苯酚和甲醛的摩尔比大于1(例如6:5),并用酸作催化剂的情况下,可得到线性热塑性聚合物。(2)热固性酚醛树脂:苯酚与甲醛在碱性介质(氢氧化钠)中缩聚而得。一般苯酚与甲醛摩尔比为6:7(甲醛稍过量)。

9.环氧值:100g环氧树脂中含环氧基团当量数,[当量/100克] 环氧当量:1当量环氧基的环氧树脂克数,单位[克/当量]

例:以二酚基丙烷型环氧树脂为例,求环氧值和环氧当量? 分子量为:392 环氧基的个数:2 环氧值=2/392*100=0.51 环氧当量=392/2=196

第三章

工程塑料

1.聚酰胺PA可由二元羧酸与二元胺按两种单体缩聚或由同时含有胺基-羧基的氨基酸自缩聚,或内酰胺开环聚合而得到。

2.聚酰胺PA 吸湿性强,加工前必须充分干燥。

3.POM聚甲醛 耐磨损、自润性和摩擦性好,与超高分子量聚乙烯UHMWPE、聚酰胺PA、聚四氟乙烯F4 一起称为四大耐磨塑料材料。

4.聚甲醛目前采用四种处理方法,氨水后处理、高醇法后处理、熔融后处理、真空热处理。其中最常用为“氨水后处理法”。

5.聚甲醛有较高的热变形温度,均聚大于共聚产品,但热稳定性均聚不如共聚产品。 6.共聚甲醛的优点:耐热稳定性和耐化学稳定性好 均聚甲醛的优点:力学性能好 7.结构与性能的关系(聚甲醛)

聚酰胺:所有脂肪族聚酰胺分子链都是线型结构,分子链骨架由—C—N—,—CH2—组成,具有良好的柔曲性。赋予材料良好的韧性。分子链上有规律地交替排列着较强的极性酰胺基,分子链很规整,具有较强的结晶能力。极性的酰胺基可以使分子链之间形成氢键。氢键的形成增大了分子链之间的作用力,使聚合物的结晶能力进一步增强,同时也使聚合物的熔点升高。不同聚酰胺吸水性亦有差别,取决于分子链上酰胺基含量,含量愈大,吸水性愈强,或者说取决于酰胺基间亚甲基链节的长短,亚甲基链节愈小,吸水性愈强。聚酰胺分子链中含有极性酰胺基,这对电性能带来不利影响。

聚碳酸酯:PC大分子主链中含有醚键-O-、苯核、羰基、酯基还有异丙撑基。

醚键-O-的作用是增大链的柔曲性,使链段容易绕醚键两端的单键发生内旋转,并增大聚合物的韧性,同时也增加了聚合物在溶剂中的溶解性和吸水性。

苯核的作用是增加分子链的刚性,减少分子链的柔性和在溶剂中的溶解性能和吸水性。 羰基极性较大,可增加分子间的作用力,使大分子之间靠得紧些,但同时又使空间障碍加强,从而使分子刚性加强。

酯基是极性基团,其作用是使聚合物极性加强,使PC较易溶于极性有机溶剂中,因而PC的电绝缘性能不及非极性的PE, 它较易水解。

苯核和羰基对分子刚性的影响超过醚键对分子柔性的影响,因而PC分子的刚性还是相当大的,致使PC的玻璃化温度较高,Tg=145℃~150℃,PC分子间的作用力很大。刚性分子链彼此缠绕,不易解除,使分子间相对滑移比较困难,因此PC的熔点也较高, Tm=220℃~230℃。

聚甲醛 聚甲醛主链上均由—C—O—组成,由于化学结构即规整又对称,分子间作用

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力大,易结晶,使得分子运动和链的内旋变得困难。因而是一种没有侧链、堆砌紧密的、高密度、高结晶性的线性聚合物。均聚物由纯的—-C-O-键连续构成:而共聚甲醛则在若干个-C-O-键后分布着-C-C-键,由于 –C-C -键较-C-O- 键稳定好,故共聚 POM 的耐热稳定性和耐化学稳定性都好。 由于 POM 上的-C-O-键较-C-C-键距离近,而均聚 POM 的-C-O-键含量大,所以均聚 POM的规整性比共聚 POM 好。共聚 POM的密度、力学性能均好于共聚 POM。

第四章 合成纤维

1.成纤高聚物的特征:(1)线型高分子:具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度。(2)具有适宜相对分子质量(3)分子链间必须有足够的次价力(4)具有可溶性和熔融性 2.纤维种类:(1)天然纤维:自然界存在和生长的、具有纺织价值的纤维。(2)化学纤维:①人造纤维:以天然高聚物为原料,经过化学处理与机械加工而制得的纤维。②合成纤维:由合成的高分子化合物加工制成的纤维。 3.合成纤维的纺丝方法:(1)湿法纺丝法(2)干法纺丝法(3)熔融法纺丝法

第五章橡胶

1.橡胶的配合体系:(1)生胶体系(2)硫化体系(3)增强体系 2.提高橡胶耐热性的手段:(1)改变橡胶的主链结构(2)改变交联键的结构 3.提高橡胶耐寒性的手段:(1)添加增塑剂(2)共聚

4.热塑性弹性体:指在常温下具有橡胶的弹性,高温下具有可塑化成型特性的一类弹性体材料。

5.常用的橡胶:(1)丁苯橡胶(SBR) (2)顺丁橡胶(BR) (3)异戊橡胶(IR) (4)氯丁橡胶(CR) ( 5)乙丙橡胶(EPDM)

第六章 涂料

1.涂料是一种流动态物质,通过简单施工方法,并经干燥或固化,在物体表面牢固覆盖一层均匀的薄膜,这样的流动态物质称为涂料。

2.涂料由主要成膜物质(即基料)、次要成膜物质和辅助成膜物质组成。 3.涂料作用:(1)保护作用(2)装饰作用(3)标志作用(4) 特殊作用

4.遮盖力:是指色漆涂膜中的颜料能够遮盖被涂饰表面,使其不露底色的能力。 5.着色力:是某种颜料和另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。

6.△δ =∣δ1- δ2∣ = 2.0 作为聚合物耐溶剂性的划分界限。一般分为三个等级: (1)△δ >2.5,耐溶剂;(2)△δ = 1.7~ 2.5,有轻微溶胀作用(3)△δ < 1.7,不耐溶剂。 常以△δ<1作为良溶剂判断标准

7.溶剂挥发速度决定着涂层的干燥速度。影响涂膜的形成质量。挥发速度太快,涂料流平性差;挥发速度太慢,易产生流挂。 8.为什么要加流平剂?

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答:获得一个光滑、平整的表面,是涂料装饰性的最基本要求。但在涂膜表面常常会出现缩孔、气孔、刷痕等与界面张力相关的表面缺陷,必须添加流平剂改善流平性,提高装饰性。9.涂料与胶黏剂的异同点。 答:(1)目的:①涂料的主要目的是对被涂物体表面起保护和装饰作用。

②胶黏剂的主要目的是将两种或两种以上同质或异质的材料连接在一起,固化后具有足够强度的物质。

(2)配方组分:①涂料主成分大多是以高分子树脂为基础的成膜物质;其次是起装饰效果的颜料;②胶黏剂的主成分大多是以高分子树脂为基础的胶接力强大的粘合物质。 (3)性能

①涂料性能主要要求粘附力好、成膜均匀并有一定的韧性和硬度,其次还要求有流变性、贮存稳定性、流平性、遮盖力、透明度、光泽、颜色、耐磨性、耐老化、耐霉菌等性能的要求。

②胶黏剂则以胶合强度、韧性、固化速度、耐热性、耐寒性、耐水性、耐溶剂性及可靠性等性能要求为主。 (4) 表面处理

为提高涂膜的粘附力和胶黏剂的粘合力,均需要对被涂底材或被粘物表面进行表面处理,处理方法亦大致相同。 10.胶粘剂的分类:(1)按化学成分分类:①无机胶粘剂②有机胶粘剂:Ⅰ天然胶粘剂 Ⅱ合成胶粘剂

11.粘合:两个表面依靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。 12.固化:胶黏剂通过化学反应(聚合、交联等)获得并提高胶接强度等性能的过程。

13.硬化:胶黏剂通过化学反应或物理作用(如聚合、氧化反应、凝胶化作用、水合作用、冷却、挥发性组分的蒸发等),获得并提高胶接强度、内聚强度等性能的过程。

14.贮存期 :在规定条件下,胶黏剂仍能保持其操作性能和规定强度的最长存放时间。

15.固体含量:在规定的测试条件下,测得的胶黏剂中不挥发性物质的质量百分数。同义词:不挥发物含量。

第七章 功能高分子材料

1.功能高分子材料是指当有外部刺激时,能通过化学或物理的方法做出相应响应的高分子材料。

2.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。

3.功能高分子材料的制备。

①是功能性小分子固定在骨架材料上; ②是大分子材料的功能化;

③是已有的功能高分子材料的功能扩展。

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