《高分子材料与助剂》课件

《高分子材料与助剂》课程简介本课程旨在介绍高分子材料与助剂的基础知识，为学生提供相关领域的基本理论、技术和应用知识课程内容包括高分子材料的基本概念、分类、合成、结构与性能，以及常用高分子材料的应用和发展趋势，同时涉及高分子材料加工、改性、测试等方面高分子材料的定义与特点长链结构分子量大性质多样可塑性强高分子材料由许多小分子通过高分子材料的分子量通常很大高分子材料可以根据其化学结高分子材料在一定条件下可以化学键连接而成，形成长链状，从几千到几百万不等构、分子量和加工工艺的不同塑造成各种形状，具有良好的结构而具有不同的物理和化学性质可塑性高分子材料的主要分类合成高分子材料以石油、天然气等为原料，通过人工合成制得天然高分子材料主要来自动植物，包括纤维素、蛋白质、橡胶等改性高分子材料对天然或合成高分子进行改性，以提高其性能塑料的制备及加工工艺聚合反应1单体分子通过化学反应连接成高分子链，形成聚合物聚合反应可分为加聚反应和缩聚反应塑化2将塑料粉末或颗粒加热并搅拌，使其软化并具有流动性，便于成型加工成型3将塑化后的塑料材料注入模具，冷却固化，形成具有特定形状和尺寸的塑料制品塑料的物理化学性能机械性能热性能包括拉伸强度、弯曲强度、冲击包括熔点、玻璃化转变温度、热强度、硬度等这些性能决定了变形温度等热性能决定了塑料塑料在实际应用中的抗压、抗拉在高温环境下的使用范围和耐热、抗弯、抗冲击等能力性光学性能化学性能包括透明度、光泽度、折射率等包括耐腐蚀性、耐溶剂性等化光学性能决定了塑料在光学器学性能决定了塑料在酸碱、溶剂件、照明等方面的应用等环境中的使用寿命塑料的主要破坏机理物理破坏化学破坏塑料制品在使用过程中，可能受到机械冲击、摩擦、磨损等物理塑料材料在环境中受到酸、碱、盐、氧化剂、溶剂等化学物质的因素的影响，导致结构强度下降、尺寸变化或表面损伤腐蚀，导致材料性能下降或发生化学反应，产生有害物质例如，塑料袋被尖锐物体划破、塑料瓶被挤压变形等例如，塑料制品在高温下可能发生分解或氧化，释放出有毒气体防止塑料老化的措施

11.抗氧化剂

22.紫外线吸收剂抗氧化剂可以有效地防止塑料氧化降解紫外线吸收剂可以吸收紫外线，防止塑，延长使用寿命常用的抗氧化剂包括料因紫外线照射而发生降解常用的紫酚类抗氧化剂、胺类抗氧化剂等外线吸收剂包括苯并三唑类、羟基苯甲酸酯类等

33.热稳定剂

44.稳定剂热稳定剂可以提高塑料的耐热性能，防稳定剂可以抑制塑料的降解反应，延长止塑料在高温下发生降解常用的热稳塑料的使用寿命常用的稳定剂包括抗定剂包括金属皂类、有机锡类等氧化剂、抗紫外线剂、热稳定剂等塑料助剂的种类及功能增塑剂稳定剂增塑剂可以提高塑料的柔韧性，降低其硬度和脆性稳定剂可以防止塑料在加工或使用过程中发生降解常用增塑剂包括邻苯二甲酸酯类，如邻苯二甲酸二辛酯DOP常见稳定剂包括热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂等常见增塑剂的种类与应用邻苯二甲酸酯类脂肪酸酯类邻苯二甲酸酯类是最常用的增塑剂，如邻苯二甲酸二辛酯DOP和脂肪酸酯类是环保型增塑剂，如癸二酸二辛酯DOS和己二酸二辛邻苯二甲酸二丁酯DBP，广泛用于PVC制品酯DOS，具有良好的性能磷酸酯类环氧类磷酸酯类增塑剂具有良好的耐热性和耐水性，如磷酸三苯酯TPP环氧类增塑剂具有优异的耐低温性和耐老化性，如环氧大豆油，广和磷酸三甲苯酯TMP，常用于耐火材料泛应用于各种塑料制品稳定剂的作用及种类防止降解保持颜色防止光降解耐热性塑料在加工和使用过程中会发稳定剂可抑制塑料的颜色变化光稳定剂可吸收紫外线，防止热稳定剂可提高塑料的耐热性生降解，导致性能下降稳定，防止褪色、变色，保持产品紫外线对塑料的破坏，延长户，防止加工过程中发生热降解剂可减缓降解速度，延长塑料的外观美观外使用寿命的使用寿命填料的作用及种类提高强度改善加工性能赋予特殊性能填料可以增加塑料的硬度、强度、刚性，降填料可以改善塑料的流动性、模塑性能，提填料可以改善塑料的耐热性、耐化学性、电低成本高尺寸稳定性气性能等着色剂的作用及种类增强美观识别功能为塑料制品提供不同的颜色，满不同的颜色可以用于区分不同类足人们的审美需求型的塑料制品，便于识别和使用防伪作用种类繁多特殊颜色的使用可以防止假冒伪着色剂的种类很多，包括无机颜劣产品，提高产品质量料、有机颜料、染料和颜料混合物阻燃剂的作用及种类

11.降低可燃性

22.抑制燃烧阻燃剂能降低材料的燃烧速度，提高材料的着火点阻燃剂可以抑制燃烧过程，降低燃烧产生的热量和烟雾

33.减少燃烧产物

44.常见种类阻燃剂可以减少燃烧产生的有害气体和烟雾，提高消防安全常见的阻燃剂包括卤系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机阻燃剂等抗剂的作用及种类UV抗UV剂的作用防止塑料材料因紫外线照射而发生降解，保持其性能稳定主要种类•吸收型•屏蔽型•猝灭型应用范围广泛用于户外应用的塑料制品，如汽车、建筑、农业薄膜等塑料薄膜的制备及性能挤出法将熔融的塑料通过模具挤出形成薄膜，该方法生产效率高，适合大批量生产吹塑法将熔融的塑料吹入模具中形成薄膜，该方法可以制备各种形状的薄膜，例如袋子、瓶子等流延法将熔融的塑料通过狭缝模具流延到冷却滚筒上形成薄膜，该方法可以生产厚度均匀、表面光滑的薄膜性能•强度•韧性•透明度•阻隔性塑料薄膜的应用领域食品包装农业工业塑料薄膜广泛应用于食品包装，例如保鲜膜农业用塑料薄膜可用于温室大棚，增加光照工业用塑料薄膜用于包装、运输、防尘、防、包装袋等，可有效防止食品变质，延长保，提高作物产量，同时还能起到防寒、防雨腐等领域，具有耐腐蚀、耐高温等特性，可质期的作用满足不同工业领域的需求塑料泡沫材料的制备及性能发泡工艺添加发泡剂加热熔融1混合搅拌泡沫结构2闭孔结构开孔结构性能特点轻质3保温隔音塑料泡沫材料的制备通常使用发泡工艺，通过添加发泡剂，加热熔融并混合搅拌，形成具有闭孔或开孔结构的泡沫这种结构赋予其轻质、保温、隔音等性能特点塑料复合材料的制备及性能层压法1将不同材料叠加，加热加压共混法2将不同材料熔融混合接枝法3在一种材料上接枝另一种材料的分子插层法4将一种材料插入另一种材料的层间塑料复合材料是指由两种或两种以上材料复合而成的材料通过不同的制备方法，可以赋予塑料复合材料不同的性能，例如强度、韧性、耐热性、耐腐蚀性等塑料制品常见缺陷及预防常见缺陷预防措施•表面粗糙选择优质原材料，严格控制加工过程中的温度、压力和时间使用合适的模具，并进行定期维护定期检查设备，及时排除故障•气泡做好产品质量检验工作，确保产品合格出厂•色差•开裂•变形塑料制品的回收利用分类回收清洗和预处理根据塑料类型、颜色等进行分类清除塑料制品上的污垢和杂质，，方便回收利用提高回收率物理或化学回收循环利用将塑料制品破碎、熔融、再造，将回收后的塑料再利用，降低对制作新的塑料制品环境的影响塑料制品的环境影响及对策环境污染资源浪费塑料制品难以降解，会造成土壤塑料制品生产需要消耗大量资源、水体和大气污染，如石油等生态破坏对策塑料制品进入自然环境，会对动•减少塑料制品的使用植物造成危害•提高塑料制品的回收率•开发可降解塑料•加强塑料制品的环境管理高分子材料的发展趋势智能化可持续发展纳米材料智能高分子材料可以根据环境研究人员正在开发可生物降解纳米材料具有更高的强度、更的变化改变自身性能，例如自、可循环利用和可再生资源的低的密度和更好的性能，在高修复、自感应和自清洁高分子材料分子材料领域具有巨大潜力这些材料能够减少环境污染，未来，智能高分子材料将应用并促进循环经济的发展未来，纳米高分子材料将应用于更广泛领域，例如可穿戴设于航空航天、电子信息、生物备、医疗器械、建筑材料等医学等领域高分子材料的安全与健康问题安全操作环境保护健康影响在生产和使用过程中，应注意安全操作，避塑料废弃物会污染环境，应妥善处理，回收有些塑料含有有害物质，可能对人体健康造免吸入粉尘或接触有害物质利用，减少环境污染成危害，例如，致癌物质、激素干扰物等塑料制品的合理使用与处理分类回收清洁消毒塑料制品应根据种类进行分类，如PET、HDPE使用前，应清洁和消毒，避免细菌滋生、PVC等重复使用妥善处理可重复使用的塑料制品，如水杯、饭盒等，应不可回收的塑料制品，应妥善处理，避免污染尽量重复使用环境环保型高分子材料的研究进展生物降解塑料可再生资源塑料生物降解塑料在自然环境中可以可再生资源塑料利用可再生资源被微生物分解，减少环境污染，例如玉米淀粉、植物油等，作目前，已经开发出多种类型的生为原料生产塑料，具有可持续性物降解塑料，例如聚乳酸PLA目前，已经开发出多种类型的和聚羟基烷酸酯PHA可再生资源塑料，例如聚乳酸PLA和聚羟基烷酸酯PHA循环利用塑料其他环保型高分子材料循环利用塑料通过回收利用废塑除了生物降解塑料、可再生资源料，可以减少资源消耗和环境污塑料和循环利用塑料外，还有一染目前，已经开发出多种类型些其他的环保型高分子材料，例的循环利用塑料，例如再生塑料如纳米复合材料和生物基材料和混合塑料高分子材料废弃物的资源化利用

11.回收利用

22.热解转化将废弃塑料分类收集、清洗、破碎，然将废弃塑料在高温下进行热解，生成可后进行再生处理，生产新的塑料制品燃气体、液体燃料和炭黑等

33.生物降解

44.循环利用利用微生物将废弃塑料分解成水和二氧将废弃塑料重新加工成其他产品，例如化碳，实现对塑料的生物降解道路铺设材料、建筑材料等高分子材料在可再生能源领域的应用太阳能电池风力发电生物质能源储能技术高分子材料用作太阳能电池的高分子材料用作风力涡轮叶片高分子材料用作生物质燃料的高分子材料用作锂电池的电解活性层，吸收太阳光并将其转的复合材料，提高叶片的强度载体和催化剂，提高生物质燃质和隔膜材料，提高电池的性化为电能和韧性料的利用率能和安全性有机太阳能电池具有成本低、风力发电技术是目前发展最快生物质能源具有可再生、低碳高分子材料在储能技术中发挥重量轻、柔性好等优势，在建的可再生能源技术之一，高分排放等优点，是未来重要的能着关键作用，为可再生能源的筑一体化和便携式电源领域具子材料在其中扮演着重要角色源来源之一稳定供应提供保障有广阔的应用前景高分子材料与绿色化学的关系环境友好型材料可持续发展高分子材料的合成和使用通常会产生污染，绿色化学强调开发环境绿色化学促进循环经济，强调高分子材料的回收利用和降解，以减友好的材料，减少污染和浪费少环境影响生物基材料清洁生产绿色化学鼓励使用可再生资源，开发生物基高分子材料，减少对化绿色化学推动高分子材料的清洁生产，减少污染物的排放，提高能石燃料的依赖源效率高分子材料在可持续发展中的作用资源循环利用生物降解材料新能源材料塑料制品的回收利用，减少塑料垃圾填埋，开发可生物降解塑料，减少对环境的污染，高分子材料用于太阳能电池板、风力发电设降低对环境的影响促进资源可持续利用备等，推动能源的可持续发展高分子材料的未来展望生物降解材料智能材料可降解塑料的研发将成为重点，例如生物基聚智能高分子材料将具有感知环境变化、响应刺合物、可生物降解塑料等激并自动调节性能的功能，例如形状记忆材料、自修复材料等循环经济可再生能源高分子材料的回收利用将更加高效，例如再生高分子材料将在太阳能电池、储能等领域发挥塑料、闭环循环等重要作用，例如有机太阳能电池、锂离子电池等本课程的总结与展望本课程涵盖了高分子材料的定义、分类、性质、加工、应用和发展趋势，以及高分子材料的环保和可持续发展等方面的内容通过本课程的学习，学生将对高分子材料及其相关领域有一个全面的了解，并为今后的学习和研究奠定基础。