《高分子材料学》课件

《高分子材料学》高分子材料在现代生活中扮演着重要角色从我们日常使用的塑料制品到先进的工程材料，高分子材料无处不在作者课程简介课程内容教学方式学习目标涵盖高分子材料的基本概念、结构、性以课堂讲授、实验演示、课后作业相结使学生掌握高分子材料的基本理论知识能、加工、应用等方面的知识合的方式进行教学，并具备分析解决相关问题的能力高分子化合物的定义大分子结构分子量大

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2.12高分子化合物是由许多小分高分子化合物是由许多单体子（单体）通过化学键连接以共价键连接而成的，因此而成的长链状或网状结构的具有巨大的分子量，一般在化合物几千到几百万甚至更高链状或网状结构性质多样

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4.34高分子化合物可以是线性结高分子化合物具有多种性质构，分支结构，或交联结构，例如柔韧性、弹性、强度，形成链状或网状结构、耐热性、绝缘性等高分子化学的发展历程早期探索1世纪初，科学家开始研究天然高分子材料，例如纤维素和橡胶19合成高分子材料的诞生2年，美国化学家贝克兰成功合成第一个合成高分子材料酚醛树脂，标志着高分子化学的正式诞生1907——高分子科学的兴起3世纪年代，随着聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等合成高分子材料的相继问世，高分子化学得到了迅速发展2030高分子材料的应用拓展4二战后，高分子材料应用范围不断拓展，从日用品到航空航天，极大地改变了人们的生活高分子材料的未来展望5当前，高分子材料的研究重点是开发性能更优异、更环保、更可持续的新型材料高分子材料的分类天然高分子材料合成高分子材料天然高分子材料是指由自然界合成高分子材料是指通过化学存在的生物体产生的高分子化方法合成的高分子化合物，如合物，如蛋白质、淀粉、纤维聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和素和橡胶等聚酯等改性高分子材料改性高分子材料是指对天然高分子材料或合成高分子材料进行化学改性或物理改性而得到的高分子材料，如改性塑料、改性橡胶和改性纤维等高分子的结构线性结构支化结构交联结构环状结构链状分子排列成线，每个单除了线性链结构之外，还会聚合物链之间通过化学键连聚合物链首尾相接形成环状体单元连接到相邻的两个单出现侧链分支，增加了分子接在一起，形成三维网络结结构，具有较高的熔点和化体单元，形成长而直的链状的复杂性构，提高了材料的强度和韧学稳定性结构性高分子的性能机械性能热性能化学性能电性能高分子材料的机械性能是指材料高分子材料的热性能是指材料在高分子材料的化学性能是指材料高分子材料的电性能是指材料的在承受外力作用时表现出的抵抗温度变化时的热稳定性，例如玻对酸、碱、溶剂、氧化剂等的耐电阻率、介电强度、介电常数等变形和断裂的能力，例如拉伸强璃化转变温度、熔点、热分解温受性度、弯曲强度、冲击强度、硬度度等等热塑性高分子材料可重复加热加工性良好

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2.12热塑性高分子材料在加热时热塑性高分子材料通常具有会软化，冷却时会固化因良好的加工性能，可以被挤此，它们可以重复加热和塑出、注射或吹塑成各种形状形应用广泛可回收利用

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4.34热塑性高分子材料具有良好热塑性高分子材料通常可以的机械强度、耐化学性和耐回收利用，减少环境污染热性，广泛应用于各种工业领域热固性高分子材料环氧树脂酚醛树脂聚酯树脂环氧树脂是一种热固性树脂，具有优异酚醛树脂是第一种合成热固性塑料，具聚酯树脂是一种热固性树脂，具有高强的机械强度、耐化学性、粘接性和电绝有耐热性、耐腐蚀性、高强度和良好的度、耐热性、耐化学性、良好的加工性缘性广泛应用于电子元件、涂料和粘电绝缘性常用于制造电器、汽车零部能等广泛用于制造玻璃纤维增强塑料合剂等领域件和绝缘材料、瓶子、涂料和树脂基复合材料弹性高分子材料定义特性弹性高分子材料是指具有弹性的高分弹性高分子材料具有优异的弹性、耐子材料，在受到外力作用后能够恢复疲劳性、耐磨性和耐冲击性，同时还原状，具有较高的伸长率和回弹性具有良好的绝缘性和耐腐蚀性这类材料通常由长链分子组成，分子它们在各种领域都有着广泛的应用，之间存在着较强的相互作用力，例如例如轮胎、弹性体、人造橡胶等氢键、范德华力等纤维高分子材料天然纤维合成纤维纤维材料应用棉花、羊毛、麻等天然纤维具有优良的尼龙、涤纶、腈纶等合成纤维具有高强纤维高分子材料广泛应用于服装、纺织吸湿性和透气性，柔软舒适，但强度和度、耐磨、耐腐蚀等优点，但吸湿性和、地毯、绳索、滤布、过滤网等领域耐热性较差透气性较差高分子复合材料增强材料基体材料增强材料通常是玻璃纤维、碳纤维或其他高强度材料它们提供强基体材料通常是热塑性或热固性树脂它们将增强材料结合在一起度和刚度，并提供整体结构优势应用重量轻广泛应用于航空航天、汽车、建筑和电子等领域•强度高•耐腐蚀性强•高分子材料的加工工艺原料准备首先，将高分子材料粉末、颗粒或液体进行预处理，如干燥、混合、添加助剂等，以确保原料的均匀性和稳定性塑化将准备好的原料送入塑化机，在高温和高压下，使其熔融并达到可加工状态成型将塑化后的材料通过模具，使其成型为所需的形状和尺寸冷却固化将成型后的材料冷却至固化状态，使形状固定后处理对固化的产品进行修整、切割、表面处理等后处理，以达到最终的使用要求挤出成型基本原理加工步骤将加热后的塑料熔体通过模具挤出成料筒加热

1.型塑料熔化

2.螺杆推动熔体模具形状决定最终产品的形状

3.熔体通过模具

4.冷却成型

5.注射成型熔融塑料填充模具

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2.12将塑料颗粒加热至熔融状态熔融塑料在压力下填充模具，然后注入模具腔腔，形成产品形状冷却固化脱模取出

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4.34冷却模具使塑料固化成型，将固化的产品从模具中取出并保持产品形状，完成注射成型过程压缩成型压缩成型是指将粉末状或颗粒状的热塑性或压缩成型通常适用于形状简单、厚度较大的热固性塑料材料置于模具中，通过压力和热产品，例如齿轮、垫片和绝缘体量将其塑造成所需形状的加工方法压缩成型过程中，热量和压力会使材料软化压缩成型通常采用热压机，并需根据产品尺并填充模具的空腔，从而形成最终产品寸和材料特性选择合适的模具、温度和压力真空成型定义步骤真空成型是一种利用负压将加热后的热塑性塑料片材塑造成特首先将塑料片材加热至可塑状态，然后将其放置在模具上，并定形状的方法利用真空泵抽取模具内的空气，使片材贴合模具的形状应用优势真空成型广泛应用于制造各种产品，例如包装盒、汽车零件、真空成型具有成本低、效率高、形状多样、表面光滑等优点浴缸、广告牌等层压成型层压成型工艺层压成型原理层压成型流程层压成型是一种常见的塑料成型方法，该工艺涉及将多层材料叠加在一起，然该流程通常包括将材料切成形状、叠加用于制造各种形状和尺寸的零件，例如后通过热和压力将它们粘合在一起，形在一起、加热和加压，以及冷却和脱模飞机部件、汽车部件和容器等成最终的零件等步骤旋涂成型原理应用旋涂成型是一种利用旋转的基材表面旋涂成型通常用于制造光学器件，例涂覆液体材料的方法旋转会使液体如透镜、光盘和显示器材料在基材表面均匀分布，并形成薄它也广泛应用于电子元件的制造，例膜如半导体芯片和薄膜电容器高分子材料的表面处理表面清洁表面改性

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2.12去除灰尘、油污、氧化物等，提高改变表面物理或化学性质，如提高表面清洁度，有利于后续处理亲水性、耐磨性、抗静电性等..表面涂覆表面接枝

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4.34在表面涂覆一层保护层，提高耐腐在表面接枝上其他功能性基团，赋蚀性、耐磨性、装饰性等予材料新的性能，如生物相容性、.抗菌性等.高分子材料的应用领域医疗器械建筑电子电气航空航天高分子材料广泛应用于医疗器械高分子材料在建筑领域应用广泛高分子材料在电子电气行业应用高分子材料在航空航天领域也发，如手术器械、人工器官、药剂，如门窗、管道、屋顶防水材料广泛，如绝缘材料、封装材料、挥着重要作用，如飞机部件、卫包装材料等其优异的生物相容、保温材料、装饰材料等其耐导电材料、光纤材料等其优异星组件、火箭燃料箱等其轻质性、可塑性、耐腐蚀性等特性使候性、耐腐蚀性、隔热性等特点的电气性能、耐热性、阻燃性等、耐高温、抗冲击等特性使其成其成为医疗器械的重要材料使其成为建筑材料的重要选择特性使其成为电子电气材料的重为航空航天材料的重要选择要组成部分医疗器械用高分子材料生物相容性强度与韧性可加工性医疗器械用高分子材料需具有良好的生这类材料需要足够的强度和韧性，以承高分子材料的良好可加工性，使其能够物相容性，确保与人体组织的兼容性受医疗器械的操作和使用条件被加工成各种形状和尺寸的医疗器械建筑用高分子材料耐候性隔热保温高分子材料具有优异的耐候性高分子材料具有良好的隔热保，可以抵抗紫外线、雨水、风温性能，可以有效降低建筑能沙等自然因素的侵蚀，延长建耗，提高建筑舒适度筑寿命轻质高强易于加工高分子材料密度低，强度高，高分子材料具有良好的加工性可以减轻建筑自重，降低施工能，可以方便地进行切割、焊难度接、粘接等操作，提高施工效率电子电气用高分子材料绝缘性能耐热性能高分子材料具有优异的绝缘性能，可用于制造电线、电缆、电子一些高分子材料具有良好的耐热性能，能够在高温环境下保持其元件等的绝缘层，保护电路和设备的安全性能，因此可应用于电子设备的封装和散热等方面机械强度加工性能高分子材料的机械强度高，可用于制造电子设备的外壳，保护内高分子材料的加工性能优异，可以采用多种方法进行加工，例如部元件免受冲击和振动注塑、挤出、模压等，满足电子产品多样化的形状和尺寸要求航空航天用高分子材料轻量化耐高温高分子材料密度低，可以减高分子材料具有良好的耐高轻航空航天器的重量，提高温性能，可以承受高温环境燃油效率的考验耐腐蚀高强度高分子材料具有良好的耐腐高分子材料具有良好的机械蚀性能，可以抵抗恶劣环境强度，可以承受各种复杂载的侵蚀荷汽车工业用高分子材料汽车外饰聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯等材料被用于汽车外饰件，如保险杠、车门、车身等这些材料具有耐用、轻便、抗冲击等优点汽车内饰包装用高分子材料食品包装饮料包装工业产品包装聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯聚酯是常见的饮料瓶材料，因为纸箱是工业产品包装的常见选择，通常PE PPPET等高分子材料常用于食品包装，它具有透明度、耐冲击性和可回收性由纸板制成，纸板是由高分子纤维素纤PVC具有良好的密封性、防潮性、耐热性和聚乙烯醇也用作饮料包装，因为维制成的纸箱具有成本低、易于回收PVA耐寒性它具有良好的耐水性和防氧性等优点生物可降解高分子材料生物基从可再生资源中提取，例如玉米淀粉，是可降解高分子材料的主要来源生物降解性在自然环境中，通过微生物和酶的作用，可以分解成水、二氧化碳和生物质，从而减少环境污染应用领域生物可降解高分子材料广泛应用于包装材料、医疗器械、农业薄膜等高分子材料的回收利用机械回收化学回收通过破碎、清洗、造粒等工艺将废旧高分子材料通过化学反，将废旧高分子材料重新加工应降解成单体或小分子化合物成可用的原料常见方法包括，然后进行重新合成常见方熔融挤出、机械研磨等法包括热解、水解、氧化等能量回收生物降解将废旧高分子材料焚烧发电或利用微生物将废旧高分子材料热能利用，但会产生污染问题降解成无害物质，例如生物塑，需要严格控制料、可降解包装材料等高分子材料的未来发展趋势可持续发展智能材料纳米材料复合材料生物降解材料在包装和医具有感知和响应环境变化纳米技术为高分子材料带结合不同材料的优点，例疗等领域得到广泛应用的能力智能材料能够根来了新的发展方向纳米如高强度、耐热性和轻质可再生资源和环保技术正据环境变化，调节自身性材料具有优异的性能，例性复合材料在航空航天在推动着高分子材料的绿能，具有广阔的应用前景如高强度、耐热性和阻燃和汽车工业中得到广泛应色发展性用课程总结高分子材料未来展望广泛应用于各个领域，为人类社会发展做出重要贡献未来将继续发展新型高分子材料，并推动绿色可持续发展学习重点课程收获了解高分子材料的基本概念、性质、加工和应用，并掌握解掌握高分子材料的基础知识，为未来从事相关工作打下基础决实际问题的能力。