第一章 材料科学概述
1高压PE ：支链多、密度小、结晶度低 ；低压PE ：支链少、密度大、结晶度高
2 高分子材料：三大：塑料、纤维、橡胶 二小：涂料、粘合剂
3复合材料：由两种或两种以上，物理化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来， 而得到的具有复合效应的多相固体材料。
4 非晶态结构：无规线团结构，无固定的熔点、物理性质各向同性。
5
7作业1：
1、 什么是材料？它和物质有什么联系？
具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质称为材料。材料都是由物质构
成的：可以一种或多种，如橡胶、塑料。
同一种物质，可以制备成不同的材料
2、材料按照常用的分类方法可分为几类？各举两个例子。
3、什么是复合材料？有什么特点？
4树脂和塑料的区别？
第二章 高分子材料的结构与性能
1结构：近程&远程
空间排列方式：几何异构&旋光异构，全同、间规、无规立构
几何形状：线型、支链型（星形、梳形、枝形等）、网状、梯形
序列结构：交替、嵌段、接枝、无规
形态：伸直链、折叠链、螺旋形链、无规线团
2晶态结构模型：缨状微束模型、折叠链模型
液晶态结构：近晶型、向列型、胆甾型
取向态结构：单轴&双轴取向，分子&晶粒取向
3分子运动的特点：多重性、松弛
4热导率：热量扩散快慢的一种量度。
5电击穿（击穿电压）：电场强度超过临界值时，电解质丧失其绝缘性能。
介电强度（击穿电场强度）：击穿电压/电解质厚度。
6反射
透过光强（无吸收）： T ＝1－2R T ＝(1－R) 2
问题：计算PMMA （n ＝1.5）和PS （n ＝1.59）的最高透光率。
7反渗透设施的关键：1 有选择性的膜（半透膜）：透水, 不透离子、有机小分子、微生物等 2足够的外加压力
反渗透：低浓度侧加压，超过渗透压，则由低浓度到高浓度扩散。
8 燃烧三要素：可燃物、空气和热源。
阻燃：材料着火后，其自身的燃烧热不足以使未燃部分继续燃烧，即不能维持燃烧。
化学机理：高活性的• OH自由基参与，自由基连锁反应过程。
9氧指数
在规定的条件下，试样在氧气和氮气的混合气流中维持稳定燃烧所需的最低氧气浓度。 作业2：
1、比较下列材料的热导率，并简单分析原因：
（1）金属______聚合物，因为：________________________；
（2）无定形二氧化硅______石英，因为：________________；
（3）石墨______金刚石，因为：________________________；
（4）聚合物______微孔聚合物，因为：__________________。
2、根据聚合物热导率变化的一般规律，用↑和↓表示热导率的变化趋势：
主价键结合____，次价键结合____；结晶聚合物比非晶聚合物____；非晶聚合物的分子量越大____；沿分子链传递____，分子间传递____；加入增塑剂____；如发生取向，则沿取向方向____；聚合物中产生大量微孔____。
3、计算PMMA （n ＝1.5）和PS （n ＝1.59）的最高透光率。
4、聚合物材料的透明性和结晶性之间是怎样的关系？什么情况下结晶的材料透明？
作业3：
1、填空：
（1）导电聚合物根据导电机理分为________和________两种，前者包括聚乙炔、聚苯撑等，后者有碳黑填充聚乙烯等。
（2）聚合物的化学反应包括____、____、____、____等四种。
2、名词解释： 热导率、氧指数
3、简答：
(1)什么叫高分子材料的老化？高分子老化的原因有哪些？
(2)什么是阻燃？阻燃的机理是怎样的？
第三章 塑 料
1塑料：以聚合物为主要成分，在一定条件下（T 、P ）可塑制成一定形状且在常温下保持其形状不变的材料。
内聚能密度介于纤维与橡胶之间 使用温度在Tb
2 4种添加剂：
（1）有助于加工的润滑剂、热稳定剂和脱模剂；
（2）改进力学性能的填料、增塑剂、增强剂和抗冲改性剂；
（3）改善耐燃性的阻燃剂；
（4）耐老化的各种稳定剂。
3 增强：提高强度，GF 、石棉纤维；CF 、石墨纤维和硼纤维。
填料：降低成本和收缩率，硅石（石英砂）、硅酸盐、碳酸钙、炭黑、白炭黑（二氧化硅）。 偶联剂：将聚合物和填料或增强剂紧密结合起来的物质－浆糊的作用。
4增塑剂：改善加工流动性、制软制品。沸点高、不易挥发、与聚合物有良好混溶性的低分子
油状物。分布在大分子链间，可降低高分子材料的玻璃化温度。
主要品种：邻苯二甲酸二丁酯（DBP ）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP ），环氧类、磷酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡。
5抗氧剂：消除过氧自由。
热稳定剂：主要用于PVC ，吸收加工过程中放出的HCl
6成型加工方法
热塑性塑料：挤出、注射、压延、吹塑
热固性塑料：模压、铸塑、传递模塑
7聚烯烃塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚丁烯。其中聚乙烯的产量最大，也是当前产量最大的塑料品种之一。其单体来源丰富，价格低廉。
8 PE 玻璃化温度为-125℃。
易燃烧，火焰上黄下蓝，有熔融滴落现象；
透水率低，有机蒸气透过率高；
透明性：结晶度大，降低；退火，不透明；淬火，透明；
9 LDPE 以氧气或有机过氧化物为引发剂，按自由基聚合机理使乙烯聚合而得到。长支链的存在限制了PE 的结晶能力。结晶度与支链含量有关。结晶度提高使LDPE 的刚性、耐
化学药品性、阻隔性、拉伸强度和耐热性增加，但抗冲强度、撕裂强度和耐应力开裂能力
降低。
HDPE 1) 低压法（齐格勒法）离子聚合机理反应制得。
2) 中压法（菲利浦法）按离子聚合机理反应制得。
LLDPE 气相硫化床低压法 因支链较短，堆积较为紧密，结晶度比LDPE 高；熔点比LDPE 高
LDPE
150～300MPa ，
180～200℃，引
发剂：O 2或有机
过氧化物
自由基聚合
大量的长支链
结构；分子量较
低（2.5万） HDPE LLDPE 合成方法 低压法：Al(Et)3＋TiCl 4体系在烷烃中的浆状液为催化剂，1.3MPa 、100℃。 气相硫化床低中压法：过渡金属氧化物（如氧化铬）为催压法 化剂、烷烃为溶剂，1.5～8MPa 、130～270℃。 离子聚合 配位聚合 乙烯与少量的α-烯烃共聚，短支链均匀分布 聚合机理 结构特征 分子量较高（10-35万），支链短且少
密度
g/cm3 0.91～0.93 0.92～0.97 0.92～0.935 结晶度 55～65％， 80～95％ 比LDPE 高
比LDPE 高
10～15℃ 熔点 108～125℃ 126～136℃
耐磨性在已知塑料中第一; 极高的耐冲击性能
10 在聚乙烯分子中引入其它原子或基团时，可以抑制结晶，从而获得橡胶态的性质。据此，
开发了乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯及氯化聚乙烯等弹性材料。
10 聚丙烯（PP ）
产量仅次于PE 、PVC 和PS 。
11聚苯乙烯
产量仅次于PE 和PVC 。
11 ABS
丙烯腈（20%～30%）、丁二烯（6%～30%）、苯乙烯（45%～70%）三种单体组成的
通用工程塑料。丙烯腈使聚合物耐化学腐蚀，具有一定的表面硬度；丁二烯使聚合物呈橡
胶韧性；苯乙烯使聚合物具有刚性和流动性。
12 聚4-甲基-1-戊烯
简称TPX , 结晶度40％～65％（晶区与非晶区密度相同）,
（0.83g/cm3）最小的塑料 TPX 是迄今为止密度
12 聚氯乙烯塑料
仅次于PE 的第二位的大吨位塑料品种, 脆化温度在-50℃以下，75～80℃变软。Tg 与
聚合反应温度相关，-75℃聚合，Tg 达105℃；125℃聚合降为68℃。通常Tg 取80～85℃。
13 聚甲基丙烯酸甲酯
简称PMMA ，俗称有机玻璃。甲基丙烯酸甲酯（MMA ）的均聚物。Tg 为104℃。透明
性最好的聚合物，但表面硬度较低，易被硬物划伤，有可燃性。
14聚2-氰基丙烯酸甲酯
粘合剂，502、501，自由基或阴离子聚合。
15 纤维素塑料
1869年成产了第一个塑料工业产品－“赛璐珞”。
CN ＋樟脑＝赛璐珞，眼睛架、乒乓球、玩具 硝酸纤维素
16 工程塑料
作为结构材料使用，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有优异的力学性
能，耐热、耐磨，尺寸稳定。
工程塑料的特点：结构材料；能承受较宽的温度范围；耐物理、化学环境；价格贵。
17 聚酰胺
尼龙首先是作为最重要的合成纤维原料。
是开发最早的工程塑料，产量居于首位，约占工程塑料总产量的三分之一。
由二元酸和二元胺或其衍生物缩聚。二元酸和二元胺缩聚：先成盐再聚合。
如尼龙66，前：二元胺的C 原子数，后：二元酸的C 原子数。
尼龙66是产量最大的品种，其次是尼龙610和尼龙1010。
18 芳香族尼龙（聚芳酰胺）
Kevlar 和Nomex
聚间苯二甲酰间苯二胺 商品名Nomex
聚对苯二甲酰对苯二胺 Kevlar 可用作防弹衣材料。
19 聚对苯二甲酸丁二酯 (PBT) 吸水性在工程塑料中最小。
20聚酰亚胺（PI ）在业界被称为“黄金薄膜”，在众多高新技术领域应用。
21聚砜PSF 高温保持力学性能，在所有工程塑料中耐蠕变性最好。
聚苯硫醚PPS 工程塑料中耐热性最好的品种之一。
22氟塑料耐各种溶剂、酸碱，耐王水和沸腾的氢氟酸－塑料王。
23热固性塑料
✓ 酚醛塑料根据催化剂是酸性还是碱性和苯酚/甲醛的比例不同，可生成热塑性或热固
性树脂。是第一种用人工合成的塑料。酚与醛的摩尔比大于或等于1时，初始产物为
一羟甲基酚，缩聚时生成线型树脂；小于1时，生成多羟甲基酚衍生物，形成的缩聚
树脂可交联固化。
✓ 反应介质的pH 小于7时，生成的羟甲基酚很不稳定，易缩聚成线型树脂；大于7时，
缩聚缓慢，有利于多羟甲基酚衍生物的生成。 24
酚醛树脂
催化 热固性Resoles 碱催化
酚醛摩尔比6:7
（官能团摩尔比9:7）
回流1~2小时后，中和使呈微
酸性，真空脱水，冷却。
500～1000
受热后，苯环间形成亚甲基和
醚键，形成交联结构。 热塑性Novolacs 酸催化 摩尔比 酚醛比例>1（6/5或7/6） 制备方法 回流2~4小时后，160度高温脱水，冷却、破碎。 500～900 因甲醛量不足，固化时加入六次甲基四胺。分解后提供亚甲基，完成交联。 分子量 交联方法
酚醛塑料主要用作电绝缘材料，俗称电木、电木粉。
25氨基塑料
采用脲醛树脂水溶液浸渍填料纸粕（纸浆）等添加剂，经干燥、粉碎等过程制得的压塑粉称为电玉粉。
26环氧树脂
环氧树脂型粘合剂有“万能胶”之称。增强塑料：用玻璃纤维增强，俗称环氧玻璃钢，是一种性能优异的工程材料。玻璃钢指用玻璃纤维增强的不饱和聚酯材料
作业4：
1、什么是塑料？它和橡胶、纤维有什么区别？
2、塑料可以根据组分数目分为和根据对热的表现分为 和 ，还可根据应用领域分为 和 。
3、塑料助剂种类繁多，可以根据用途分为三类，改善善 性能的增强剂、阻燃剂、防老剂等；或者是降低成本用的填料。
4、聚乙烯一般结晶度较高，为白色不透明的材料，为什么PE 薄膜是透明的？
5、聚乙烯分子链柔性大，Tg 达到-125℃，但常温下无法作为橡胶材料使用，为什么？怎样才能使PE 作为橡胶使用？
6、从结构、性能、应用等角度对LDPE 、HDPE 、LLDPE 、UHMWPE 四种材料进行比较。
7、 PP 为什么不能自由基聚合或离子聚合？
作业5：
1、四大常用的热塑性塑料按照产量从大到小依次为 、 、 、 。
请把它们的聚合反应机理、聚合实施方法、性能特点及应用情况列表进行对比。
2、PE 是产量最大的热塑性塑料，除了常用的HDPE 、LDPE 、LLDPE 和UHMWPE 等品种之外，还开发了很多其它的品种，请找出下列材料的性能，将序号填入括号：
PE 材料：交联PE （ ）、茂金属催化PE （ ）、CPE （ ）、离子聚合物（ ）、EVOH （ ）、EV A （ ）。
性能：①单活性点，能够精确控制分子量及其分布，可生产双峰树脂；
②乳液产品主要用于胶粘剂、涂料、水泥改性剂和纸加工，具有许多优良的性能，例如永久的柔韧性；
③高度结晶材料，具有较好的阻隔性，可包装油类食品、农用化学品、有机溶剂等； ④具有热塑性弹性体性质；
⑤提高耐热性、拉伸强度、耐侯性和尺寸稳定性；
⑥大的填料包容性，提高阻燃和耐油性能。
3、PP 为什么要添加稳定剂？
4、PS 的主要缺点是什么？应如何改善？请举出一改善其性能的实例产品。
5、PB 和TPX 的主要特点是什么？各用一句话概括。
作业6：
1、透明性最好的的聚合物是，密度最小的聚合物是；增塑剂用量最大的塑料产品是 ，其用到的增塑剂主要是 。
2、写出下列聚合物英文简称对应的中文名称：PV ，，。
简答：
1、什么是工程塑料，它的主要特点是什么？
2、Nomex 、Kevlar 分别是什么塑料的商品名称？它们的结构是怎样的，有什么性能特点？
3、结晶性好的塑料有哪些？透明性好的塑料有哪些？耐热性好的工程塑料又有哪些？各例举三项，简单分析原因并介绍性能特点。
4、请写出双酚A 型PC 、POM 、PPO 、PET 、PI 、双酚A 型PSF 、PPS 的中文名称和化学结构式。
27纤维的定义
纤维是指长度比其直径大很多倍，并具有一定柔韧性的纤细物质。
按组成：有机纤维和无机纤维
按制造方法：熔融纺丝纤维、干法纺丝纤维、湿法纺丝纤维
按原料来源：天然纤维和化学纤维（人造纤维、合成纤维）
主要品种是聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶）和聚丙烯腈纤维（腈纶）三大类。 ⑴ 细度：纤维的粗细程度。
✓ 支数：每克纤维所具有的长度的米数。
如100支纱，即为1g 重的纱长为100米。
问题：假设密度为1.2，计算横截面积和直径。
✓ 纤度：一定长度的纤维所具有的重量。
ISO 推荐，单位tex （特[克斯]）。1000m 纤维的克数（tex ）。
担Denier ：九千米长纤维的质量。
断裂伸长率：拉伸至断裂时试样产生的伸长。
(4) 初始模量（杨氏模量）：
L 0→101％ L 0时单位纤度所受的力，单位N/tex
回弹率：可回复的弹性伸长与总伸长之比。
吸湿率：
吸湿性：纤维吸收或放出气态水的能力。
吸水性：纤维吸收或放出液态水的能力。
28纤维的加工
✓ 聚合物大分子必须是线形、能伸直的分子，没有庞大侧基。
✓ 分子中有极性基团，使大分子间的相互作用增大（提高纤维的强度和熔点），如纤维
素。
✓ 高分子链立体结构具有一定的规整性；半结晶结构，无定型区提供弹性、染色性、吸
收性。
纺丝成型
将成纤聚合物的熔体或浓溶液，用纺丝泵连续、定量而均匀的从喷丝头（或喷丝板）的毛细孔挤出，而成为液态细流，再在空气、水或特定的凝固浴中固化成为初生纤维的过程。 29(1) 熔融纺丝法－聚合物稳定，几百～几千米/分。纺丝速度快。
直接纺丝法：合成的高聚物熔体直接纺丝。简化生产流程、降低成本；单体和低聚物不易除去，质量较差。
切片纺丝法：先将高聚物熔体铸带、切粒制成切片，再熔融纺丝。
上油:提高纤维的平滑性、柔软性和抱合力，减少摩擦和静电的产生，改善化学纤维的纺织加工性能。
拉伸:使细流中的大分子结构从无序排列向有序排列转化，纤维沿作用力的方向变形，分子链产生取向和结晶作用。
(2) 溶液纺丝法－聚合物可溶，粘稠溶液。由喷丝头小孔压出黏液细流，通过凝固介质使之凝固成纤维。
✓ 湿法纺丝：以液体为凝固介质。相互扩散，纺丝速度低：几米～几十米/分。故采
用多孔喷丝头，10万孔，生产短纤维。
✓ 干法纺丝：以气体为凝固介质。传热、传质，速度取决于溶剂挥发快慢－易挥发溶剂、
浓度高。200～500m/min，化学纤维长丝。
(3) 其他纺丝法－适用于新型高聚物
✓ 干湿法纺丝：纺丝液先经过一段空气再进入凝固浴。可提高喷丝头的拉伸作用，提高
纺丝速度5～10倍。
✓ 液晶纺丝：利用液晶的特殊流变性质：c>c0时，粘度下降，在低切变速率下出现切力
变稀区。高浓度下的低粘度和低切变应力下的高取向度－液晶纺丝高强度纤维（Kevlar 纤维）。
30后加工
✓ 用上述方法纺制出的纤维，强度很低，手感粗硬，甚至发脆，不能直接用于纺织加工
制成织物，必须经过一些后加工工序，才能得到结构稳定、性能优良、可以进行纺织加工的纤维。
✓ 目前化学纤维还大量用于与天然纤维混纺。
31拉伸过程中纤维结构的变化
⏹ 非晶态高聚物纤维的拉伸取向：
✓ 大尺寸取向：整个分子链取向，链段未取向：熔融纺丝中的熔体流动取向； ✓ 小尺寸取向：链段取向，大分子未取向：温度较低时的拉伸取向。
⏹ 晶态高聚物：
✓ 拉伸对取向影响：
伸直链增多，折叠链减少，提高强度和韧性（实质上是球晶的形变过程）。
✓ 拉伸对结晶影响：
1）相态结构无变化，即非晶态－非晶态，晶态－晶态，如结晶性纤维素的湿纺纤维在塑化浴中的拉伸情况。
2）拉伸过程中原有的结构发生破坏，结晶度降低。
温度低、结晶结构完整，晶体破坏严重，如PA 、PP 。
3）拉伸过程中进一步结晶，结晶度增大。
温度升高，运动性增强；取向和应力诱导结晶。
32天然纤维：
棉花→空心→保暖、吸湿、透气，密度小，蓬松性好
蚕丝→三角形→手感柔和，有光泽（多角钻石般光泽）
羊毛→双组分吸水性不同→稳定的蜷曲、蓬松、弹性
33人造纤维
三类：再生纤维素纤维、纤维素酯纤维、再生蛋白质纤维
34聚酰胺纤维
✓ 世界上最早投入工业化生产的合成纤维，是合成纤维中的主要品种。
✓ 聚酰胺纤维是指分子主链中含有酰胺键的一类合成纤维。中国商品名称为锦纶，国
外商品名有“尼龙”、“耐纶”、“卡普隆”等。
✓ 聚酰胺品种很多，中国主要生产聚酰胺6，聚酰胺66和聚酰胺1010等。
35聚酯纤维的品种很多，但目前主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维。中国聚酯纤维的商品名称为“涤纶”，俗称“的确良”。国外商品名称有“达柯纶”、“帝特纶”、“特丽纶”、“拉芙桑”等。聚酯纤维于1953年投入工业化生产，是合成纤维中发展最快的品种，产量居第一位。
36聚丙烯腈
✓ 聚丙烯腈纤维是以丙烯腈为原料聚合成聚丙烯腈，而后纺制成的合成纤维。中国商
品名称为“腈纶”，国外商品名称有“奥纶”、“开司米纶”等。
✓ 聚丙烯腈纤维自1950年投入工业生产以来，发展速度一直很快，目前产量仅次于
聚酯纤维和聚酰胺纤维，其世界产量居合成纤维第三位。
目前大量生产的聚丙烯腈纤维，是由85％以上的丙烯腈和少量其它单体的共聚物纺制而成的。采用共聚的原因:因为丙烯腈均聚物纺制的纤维硬脆，难于染色，通过加入5％～10％的丙烯酸丁/乙酯、醋酸乙烯等“第二单体”进行共聚来改善纤维硬脆的缺点，加入1％～2％的甲叉丁二酸（衣康酸，Itaconic Acid） 、丙烯磺酸钠等“第三单体”共聚来改善纤维的染色性。 37(1) 聚丙烯纤维：丙纶、帕纶、梅克丽纶。 57年工业化生产，合成纤维第4大品种。(2) 聚乙烯醇纤维： PV A －缩甲醛，又称为维纶、维尼纶、维纳纶、合成棉花等。
胶粘剂及涂料
1能把各种材料紧密结合在一起的物质，称为胶粘剂，又称粘合剂。通过表面粘结力和内聚力把各种材料粘合在一起，并且在结合处有足够强度的物质。
2组成 主体材料：在胶粘剂中起粘合作用，并赋予胶层一定的机械强度的物质。 辅助材料：改善主体材料性能，或为便于施工而加入的物质。
3胶接：借助胶粘剂将各种物质连接起来的技术。
胶粘剂发挥粘结作用的本质就是润湿被粘结物体的表面，在适当条件下转变为固态的高聚物从而牢固地粘结物体。良好胶接：良好润湿、良好结合力。
4液体在固体表面的润湿
接触角 ：在液滴与固体、气体接触的三相点处液滴曲面的切线与固体表面的夹角。 接触角越小则粘附功越大. 粘附功：将液体从固体表面剥离时所需要的功。
内聚能：最大粘附功
5固体表面的特性
A. 吸附性：
固体表面由于原子、分子间作用力不平衡，因而都具有吸附性。
化学吸附&物理吸附
B. 不均一性：表面通常由气体吸附层、油污尘埃污染层、氧化层等所成。
C. 不平滑性：一般两固体表面间接触只是点接触，有效接触面积1%左右。
D. 多孔性
6胶接过程
第一阶段 液态胶粘剂向被粘物表面扩散，逐渐润湿被粘物表面并深入表面微孔中，取代并解吸被粘物表面吸附的气体，使被粘物表面间的点接触变为与胶粘剂之间的面接触。
第二阶段 产生吸附作用形成次价键或主价键，粘合剂本身经物理或化学的变化由液体变为固体，使胶接作用固定下来。
7胶接理论
● 机械理论：纯啮合作用。
● 吸附理论：粘合作用是由胶粘剂与被粘分子在界面上相互吸附并产生分子间作用力
——次价力而引起。
● 扩散理论：胶粘剂与被粘物仅靠接触是不够的，必须相互扩散才能形成牢固的接头。 ● 静电理论：二者之间存在双电子层。
化学键理论
8胶接强度：抗张强度、剪切强度、劈裂强度和剥离强度.
胶粘剂本身的内聚力及粘附力的大小是决定胶接强度的关键因素。
9以环氧树脂为基料的胶粘剂统称为环氧树脂胶粘剂，简称为环氧胶。
万能胶 环氧氯丙烷 + 双酚A
环氧当量：含1g 环氧基的树脂克数。
环氧值：每100g 环氧树脂中含有环氧基的摩尔数。
丙烯酸酯类胶粘剂 α-氰基丙烯酸酯（502胶）
5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。最早用植物油和天然树脂熬炼而成，故也称油漆。与塑料、橡胶、纤维的区别是：涂料用聚合物的平均分子量较低（要求流动性好）
成膜物质（粘料）：聚合物或者能形成聚合物的物质，是涂料的基本组分，决定了涂料的基本性能。
颜料：装饰作用，并对物体表面起抗腐蚀的保护作用
溶剂：用以溶解成膜物质的易挥发性液体。
催干剂：对聚合物膜层的聚合或交联称为漆膜的干燥。促进聚合或交联的催化剂就是催干剂。 增稠剂：提高涂料的粘度。 稀释剂：降低涂料的粘度。
其他添加剂：增塑剂、填充剂、杀菌剂、颜料分散剂、阻聚剂等。
6涂料的品种:1、油基树脂漆2、合成树脂漆3、水性树脂涂料4、粉末涂料
（1）油脂类漆:以植物油或植物油加天然树脂或改性酚醛树脂为基的涂料。清油、清漆、色漆（磁漆）2）大漆：天然漆，俗称土漆或生漆，主要成分是漆酚，为不同脂肪烃取代基的邻苯二酚混合物.3）沥青漆：以沥青为基料，有耐水、耐酸、耐碱和电绝缘性. 水性树脂涂料主
要指以水为溶剂的水溶性聚合物涂料和以水为介质的乳胶型涂料。粉末涂料为固体粉末状的
涂料，全部组分都是固体。采用喷涂等施工工艺，经加热成膜。
第七章 聚合物共混物
1聚合物共混物：两种或两种以上聚合物通过物理或化学方法混合成宏观上均匀、连续的固体高分子材料。重要特征：两相结构－具有复相体系的聚合物。
例如：接枝、嵌段共聚物；IPN ；复合的聚合物（薄膜、纤维）；含有晶相、非晶相的聚合物；不同晶型结构的结晶聚合物。
2聚合物共混物：Polymer blend, Polymer alloy，高分子合金或塑料合金。
✓ 一般指：塑料与塑料共混。
✓ 塑料中掺混橡胶－橡胶增韧塑料。
表示方法：聚乙烯/聚丙烯（85/15）
(1) 取长补短、均衡性能。如PE 和PP 共混，克服PP 耐应力开裂缺点。
(2) 改进性能：增韧、增强。PS 、PVC 等，橡胶增韧塑料。
(3) 改善加工性能。难熔难溶PI 与熔融流动性好的PPS 共混，注射成型。
(4) 赋予新性能。阻燃材料；珠光塑料－不同折射率塑料共混。
(5) 低收缩模压材料。不饱和聚酯树脂交联固化，体积收缩、产生缺陷。加入适量PS 、PE 、PA 等，得到低收缩或无收缩模压料。
3制备方法
1 物理法－机械共混法：靠剪切、对流实现物料的混合、分散，一般无化学变化；可有力化学过程。
(1) 干粉共混法：球磨机、混合机、捏合机，粉状聚合物。效果不好，通常作为熔融共混的初混过程。
(2) 熔体共混法：聚合物粘流温度以上，借助机械力混合。效果好，最常采用。
(3) 溶液共混法：共溶剂；除非直接应用，工业意义不大。
(4) 乳液共混法：聚合物乳液混合，凝聚得共混物。
2 共聚－共混法
3 互穿网络聚合物（Interpenetrating polymer network, IPN） 化学方法将两种或两种以上聚合物相互贯穿成交织网状的复相聚合物共混材料。化学方法实现的物理共混。
3互溶性（混溶性Miscibility ）：聚合物之间热力学上的相互溶解性。
热力学混溶性：在任意比例时都能形成均相体系的能力。
相容性（Compatibility ）：聚合物之间相互分散而制得性能良好、结构稳定的共混物的能力。 工艺混溶性：包含热力学和动力学的共同内容。
4
在组成为P 时：ΔG=PQ
若相分离为P’和P’’两个相：
ΔG=PQ+>PQ
能量上不利，因此均相最稳定。
任意比例互溶
在组成为A1P’或A2P’’范围内，均相是热 力学
稳定状态。在组成为P’和P’’之间时，热力学不稳
定或介稳状态。如在组成为P 时：ΔG=PQ，相分
离为P’和P’’两个相：ΔG=PQ+
是热力学稳定的。此时称为介稳态。发生相变要经
历一定的能量壁垒。
5增容作用：
✓ 使聚合物之间易于相互分散，以得到宏观上均匀的共混物－动力学作用；
✓ 改善聚合物之间的相界面性能，增加相间粘合力，实现长期稳定－热力学作用。 增容方法：
✓ 加入增容剂：与两种聚合物互溶，类似表面活性剂或偶联剂。
✓ 化学反应，交联固定：力化学反应，酯交换反应，结构交联等。
✓ 组分间引入相互作用基团，如氢键、离子键等。
✓ 共溶剂法和IPN 法。
互溶性研究方法常用的方法：电镜、红外、Tg （DSC 、DMA 等）方法。测定Tg 较为常用。判据：两种Tg 相互靠近的程度。
6聚合物共混物，两种极端情况：
●完全互溶：均相结构，如无规共聚物，1个Tg 。
●不互溶或不完全互溶：两相结构，多数聚合物共混物。2个或3个Tg 。
相结构对共混物的性能有较大影响。
7互溶性对形态结构的影响
完全不互溶：相间作用力弱；
完全互溶：均相体系。
适当的互溶性：中庸之道。
8橡胶增韧塑料的机理
Merz 的能量直接吸收理论；Nielsen 次级转变温度理论；Newman 屈服膨胀理论；Schmitt 裂纹核心理论。
银纹-剪切带-空穴理论：橡胶颗粒充作应力集中中心，在赤道面上产生大量银纹；浓度大时，非赤道面也能产生。消耗冲击能，提高强度。
9剪切带
直接消耗能量。与外力作用呈45°角，受压力/拉伸力和剪切力影响。
•终止银纹发展，不发展成裂纹。
✓ 银纹遇到剪切带而愈合。
✓ 银纹尖端引发新的剪切带；剪切带终止银纹发展。
降低银纹的引发与增长速度
10空穴化作用将三轴应力转变为平面剪切应力，引发剪切带，吸收能量。
11 影响抗冲强度的因素
(1) 基体树脂
分子量和韧性提高，抗冲强度提高；
(2) 橡胶相
✓ 含量高好，但有最佳值。颗粒大小：适中，与银纹大小相当。
✓ 粒径分布：大颗粒引发银纹有利，小颗粒引发剪切带有利，适当分布。
✓ Tg ：越低越好。互溶性：适当。交联度：适当。
(3) 相间粘合力 牢固
13 作业9：
（1）尼龙、涤纶和腈纶分别是什么材料？分子结构是怎样的？有什么性能特点？
（2）胶粘剂发挥粘结作用的本质是什么？
（3）胶接理论有哪些？
（4）什么叫聚合物共混物？共混有什么作用？
（5）相容性和互溶性这两个概念有什么区别？
（6）怎样实现增容？
（7）例举一种判断共混物相容的表征方法。
2、填空：
（1）胶粘剂本身的 及 的大小是决定胶接强度的关键因素。
（2）固体表面的特性有 、 、 和 。
（3）万能胶是 ；502胶水是 。
（4）涂料是指涂布在物体表面而形成具有 和 作用膜层的材料。
第八章 聚合物基复合材料
1复合材料(composite material) 制得的一种具有与其组成物质不同的新性能的材料。一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。基体组元通常为连续相，它把改善性能的增强体或功能组元固结成一体并起传递应力的作用；增强体或功能组元一般为分散相，主要起承受应力和显示功能的作用，这两相最终以复合的固相材料出现。
2增强材料名称＋基体材料名称＋复合材料
如: 碳纤维环氧树脂复合材料
为突出增强材料和基体材料，视强调的组分不同，也可以简称为：
增强材料+复合材料
基体材料+复合材料
如：碳纤维复合材料
环氧树脂复合材料
金属基复合材料
3复合材料分类：结构复合材料:功能复合材料：
⏹ 比强度是材料强度与密度之比。
⏹ 比模量是材料模量与密度之比。
耐疲劳性能好，破损安全性能高. 耐疲劳性能好的原因：
1) 高性能纤维，缺陷少。
2) 基体材料的塑性好。
阻尼减振性好
第一章 材料科学概述
1高压PE ：支链多、密度小、结晶度低 ；低压PE ：支链少、密度大、结晶度高
2 高分子材料：三大：塑料、纤维、橡胶 二小：涂料、粘合剂
3复合材料：由两种或两种以上，物理化学性质不同的物质，用适当的工艺方法组合起来， 而得到的具有复合效应的多相固体材料。
4 非晶态结构：无规线团结构，无固定的熔点、物理性质各向同性。
5
7作业1：
1、 什么是材料？它和物质有什么联系？
具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质称为材料。材料都是由物质构
成的：可以一种或多种，如橡胶、塑料。
同一种物质，可以制备成不同的材料
2、材料按照常用的分类方法可分为几类？各举两个例子。
3、什么是复合材料？有什么特点？
4树脂和塑料的区别？
第二章 高分子材料的结构与性能
1结构：近程&远程
空间排列方式：几何异构&旋光异构，全同、间规、无规立构
几何形状：线型、支链型（星形、梳形、枝形等）、网状、梯形
序列结构：交替、嵌段、接枝、无规
形态：伸直链、折叠链、螺旋形链、无规线团
2晶态结构模型：缨状微束模型、折叠链模型
液晶态结构：近晶型、向列型、胆甾型
取向态结构：单轴&双轴取向，分子&晶粒取向
3分子运动的特点：多重性、松弛
4热导率：热量扩散快慢的一种量度。
5电击穿（击穿电压）：电场强度超过临界值时，电解质丧失其绝缘性能。
介电强度（击穿电场强度）：击穿电压/电解质厚度。
6反射
透过光强（无吸收）： T ＝1－2R T ＝(1－R) 2
问题：计算PMMA （n ＝1.5）和PS （n ＝1.59）的最高透光率。
7反渗透设施的关键：1 有选择性的膜（半透膜）：透水, 不透离子、有机小分子、微生物等 2足够的外加压力
反渗透：低浓度侧加压，超过渗透压，则由低浓度到高浓度扩散。
8 燃烧三要素：可燃物、空气和热源。
阻燃：材料着火后，其自身的燃烧热不足以使未燃部分继续燃烧，即不能维持燃烧。
化学机理：高活性的• OH自由基参与，自由基连锁反应过程。
9氧指数
在规定的条件下，试样在氧气和氮气的混合气流中维持稳定燃烧所需的最低氧气浓度。 作业2：
1、比较下列材料的热导率，并简单分析原因：
（1）金属______聚合物，因为：________________________；
（2）无定形二氧化硅______石英，因为：________________；
（3）石墨______金刚石，因为：________________________；
（4）聚合物______微孔聚合物，因为：__________________。
2、根据聚合物热导率变化的一般规律，用↑和↓表示热导率的变化趋势：
主价键结合____，次价键结合____；结晶聚合物比非晶聚合物____；非晶聚合物的分子量越大____；沿分子链传递____，分子间传递____；加入增塑剂____；如发生取向，则沿取向方向____；聚合物中产生大量微孔____。
3、计算PMMA （n ＝1.5）和PS （n ＝1.59）的最高透光率。
4、聚合物材料的透明性和结晶性之间是怎样的关系？什么情况下结晶的材料透明？
作业3：
1、填空：
（1）导电聚合物根据导电机理分为________和________两种，前者包括聚乙炔、聚苯撑等，后者有碳黑填充聚乙烯等。
（2）聚合物的化学反应包括____、____、____、____等四种。
2、名词解释： 热导率、氧指数
3、简答：
(1)什么叫高分子材料的老化？高分子老化的原因有哪些？
(2)什么是阻燃？阻燃的机理是怎样的？
第三章 塑 料
1塑料：以聚合物为主要成分，在一定条件下（T 、P ）可塑制成一定形状且在常温下保持其形状不变的材料。
内聚能密度介于纤维与橡胶之间 使用温度在Tb
2 4种添加剂：
（1）有助于加工的润滑剂、热稳定剂和脱模剂；
（2）改进力学性能的填料、增塑剂、增强剂和抗冲改性剂；
（3）改善耐燃性的阻燃剂；
（4）耐老化的各种稳定剂。
3 增强：提高强度，GF 、石棉纤维；CF 、石墨纤维和硼纤维。
填料：降低成本和收缩率，硅石（石英砂）、硅酸盐、碳酸钙、炭黑、白炭黑（二氧化硅）。 偶联剂：将聚合物和填料或增强剂紧密结合起来的物质－浆糊的作用。
4增塑剂：改善加工流动性、制软制品。沸点高、不易挥发、与聚合物有良好混溶性的低分子
油状物。分布在大分子链间，可降低高分子材料的玻璃化温度。
主要品种：邻苯二甲酸二丁酯（DBP ）、邻苯二甲酸二辛酯（DOP ），环氧类、磷酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡。
5抗氧剂：消除过氧自由。
热稳定剂：主要用于PVC ，吸收加工过程中放出的HCl
6成型加工方法
热塑性塑料：挤出、注射、压延、吹塑
热固性塑料：模压、铸塑、传递模塑
7聚烯烃塑料包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚丁烯。其中聚乙烯的产量最大，也是当前产量最大的塑料品种之一。其单体来源丰富，价格低廉。
8 PE 玻璃化温度为-125℃。
易燃烧，火焰上黄下蓝，有熔融滴落现象；
透水率低，有机蒸气透过率高；
透明性：结晶度大，降低；退火，不透明；淬火，透明；
9 LDPE 以氧气或有机过氧化物为引发剂，按自由基聚合机理使乙烯聚合而得到。长支链的存在限制了PE 的结晶能力。结晶度与支链含量有关。结晶度提高使LDPE 的刚性、耐
化学药品性、阻隔性、拉伸强度和耐热性增加，但抗冲强度、撕裂强度和耐应力开裂能力
降低。
HDPE 1) 低压法（齐格勒法）离子聚合机理反应制得。
2) 中压法（菲利浦法）按离子聚合机理反应制得。
LLDPE 气相硫化床低压法 因支链较短，堆积较为紧密，结晶度比LDPE 高；熔点比LDPE 高
LDPE
150～300MPa ，
180～200℃，引
发剂：O 2或有机
过氧化物
自由基聚合
大量的长支链
结构；分子量较
低（2.5万） HDPE LLDPE 合成方法 低压法：Al(Et)3＋TiCl 4体系在烷烃中的浆状液为催化剂，1.3MPa 、100℃。 气相硫化床低中压法：过渡金属氧化物（如氧化铬）为催压法 化剂、烷烃为溶剂，1.5～8MPa 、130～270℃。 离子聚合 配位聚合 乙烯与少量的α-烯烃共聚，短支链均匀分布 聚合机理 结构特征 分子量较高（10-35万），支链短且少
密度
g/cm3 0.91～0.93 0.92～0.97 0.92～0.935 结晶度 55～65％， 80～95％ 比LDPE 高
比LDPE 高
10～15℃ 熔点 108～125℃ 126～136℃
耐磨性在已知塑料中第一; 极高的耐冲击性能
10 在聚乙烯分子中引入其它原子或基团时，可以抑制结晶，从而获得橡胶态的性质。据此，
开发了乙丙橡胶、氯磺化聚乙烯及氯化聚乙烯等弹性材料。
10 聚丙烯（PP ）
产量仅次于PE 、PVC 和PS 。
11聚苯乙烯
产量仅次于PE 和PVC 。
11 ABS
丙烯腈（20%～30%）、丁二烯（6%～30%）、苯乙烯（45%～70%）三种单体组成的
通用工程塑料。丙烯腈使聚合物耐化学腐蚀，具有一定的表面硬度；丁二烯使聚合物呈橡
胶韧性；苯乙烯使聚合物具有刚性和流动性。
12 聚4-甲基-1-戊烯
简称TPX , 结晶度40％～65％（晶区与非晶区密度相同）,
（0.83g/cm3）最小的塑料 TPX 是迄今为止密度
12 聚氯乙烯塑料
仅次于PE 的第二位的大吨位塑料品种, 脆化温度在-50℃以下，75～80℃变软。Tg 与
聚合反应温度相关，-75℃聚合，Tg 达105℃；125℃聚合降为68℃。通常Tg 取80～85℃。
13 聚甲基丙烯酸甲酯
简称PMMA ，俗称有机玻璃。甲基丙烯酸甲酯（MMA ）的均聚物。Tg 为104℃。透明
性最好的聚合物，但表面硬度较低，易被硬物划伤，有可燃性。
14聚2-氰基丙烯酸甲酯
粘合剂，502、501，自由基或阴离子聚合。
15 纤维素塑料
1869年成产了第一个塑料工业产品－“赛璐珞”。
CN ＋樟脑＝赛璐珞，眼睛架、乒乓球、玩具 硝酸纤维素
16 工程塑料
作为结构材料使用，能经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，具有优异的力学性
能，耐热、耐磨，尺寸稳定。
工程塑料的特点：结构材料；能承受较宽的温度范围；耐物理、化学环境；价格贵。
17 聚酰胺
尼龙首先是作为最重要的合成纤维原料。
是开发最早的工程塑料，产量居于首位，约占工程塑料总产量的三分之一。
由二元酸和二元胺或其衍生物缩聚。二元酸和二元胺缩聚：先成盐再聚合。
如尼龙66，前：二元胺的C 原子数，后：二元酸的C 原子数。
尼龙66是产量最大的品种，其次是尼龙610和尼龙1010。
18 芳香族尼龙（聚芳酰胺）
Kevlar 和Nomex
聚间苯二甲酰间苯二胺 商品名Nomex
聚对苯二甲酰对苯二胺 Kevlar 可用作防弹衣材料。
19 聚对苯二甲酸丁二酯 (PBT) 吸水性在工程塑料中最小。
20聚酰亚胺（PI ）在业界被称为“黄金薄膜”，在众多高新技术领域应用。
21聚砜PSF 高温保持力学性能，在所有工程塑料中耐蠕变性最好。
聚苯硫醚PPS 工程塑料中耐热性最好的品种之一。
22氟塑料耐各种溶剂、酸碱，耐王水和沸腾的氢氟酸－塑料王。
23热固性塑料
✓ 酚醛塑料根据催化剂是酸性还是碱性和苯酚/甲醛的比例不同，可生成热塑性或热固
性树脂。是第一种用人工合成的塑料。酚与醛的摩尔比大于或等于1时，初始产物为
一羟甲基酚，缩聚时生成线型树脂；小于1时，生成多羟甲基酚衍生物，形成的缩聚
树脂可交联固化。
✓ 反应介质的pH 小于7时，生成的羟甲基酚很不稳定，易缩聚成线型树脂；大于7时，
缩聚缓慢，有利于多羟甲基酚衍生物的生成。 24
酚醛树脂
催化 热固性Resoles 碱催化
酚醛摩尔比6:7
（官能团摩尔比9:7）
回流1~2小时后，中和使呈微
酸性，真空脱水，冷却。
500～1000
受热后，苯环间形成亚甲基和
醚键，形成交联结构。 热塑性Novolacs 酸催化 摩尔比 酚醛比例>1（6/5或7/6） 制备方法 回流2~4小时后，160度高温脱水，冷却、破碎。 500～900 因甲醛量不足，固化时加入六次甲基四胺。分解后提供亚甲基，完成交联。 分子量 交联方法
酚醛塑料主要用作电绝缘材料，俗称电木、电木粉。
25氨基塑料
采用脲醛树脂水溶液浸渍填料纸粕（纸浆）等添加剂，经干燥、粉碎等过程制得的压塑粉称为电玉粉。
26环氧树脂
环氧树脂型粘合剂有“万能胶”之称。增强塑料：用玻璃纤维增强，俗称环氧玻璃钢，是一种性能优异的工程材料。玻璃钢指用玻璃纤维增强的不饱和聚酯材料
作业4：
1、什么是塑料？它和橡胶、纤维有什么区别？
2、塑料可以根据组分数目分为和根据对热的表现分为 和 ，还可根据应用领域分为 和 。
3、塑料助剂种类繁多，可以根据用途分为三类，改善善 性能的增强剂、阻燃剂、防老剂等；或者是降低成本用的填料。
4、聚乙烯一般结晶度较高，为白色不透明的材料，为什么PE 薄膜是透明的？
5、聚乙烯分子链柔性大，Tg 达到-125℃，但常温下无法作为橡胶材料使用，为什么？怎样才能使PE 作为橡胶使用？
6、从结构、性能、应用等角度对LDPE 、HDPE 、LLDPE 、UHMWPE 四种材料进行比较。
7、 PP 为什么不能自由基聚合或离子聚合？
作业5：
1、四大常用的热塑性塑料按照产量从大到小依次为 、 、 、 。
请把它们的聚合反应机理、聚合实施方法、性能特点及应用情况列表进行对比。
2、PE 是产量最大的热塑性塑料，除了常用的HDPE 、LDPE 、LLDPE 和UHMWPE 等品种之外，还开发了很多其它的品种，请找出下列材料的性能，将序号填入括号：
PE 材料：交联PE （ ）、茂金属催化PE （ ）、CPE （ ）、离子聚合物（ ）、EVOH （ ）、EV A （ ）。
性能：①单活性点，能够精确控制分子量及其分布，可生产双峰树脂；
②乳液产品主要用于胶粘剂、涂料、水泥改性剂和纸加工，具有许多优良的性能，例如永久的柔韧性；
③高度结晶材料，具有较好的阻隔性，可包装油类食品、农用化学品、有机溶剂等； ④具有热塑性弹性体性质；
⑤提高耐热性、拉伸强度、耐侯性和尺寸稳定性；
⑥大的填料包容性，提高阻燃和耐油性能。
3、PP 为什么要添加稳定剂？
4、PS 的主要缺点是什么？应如何改善？请举出一改善其性能的实例产品。
5、PB 和TPX 的主要特点是什么？各用一句话概括。
作业6：
1、透明性最好的的聚合物是，密度最小的聚合物是；增塑剂用量最大的塑料产品是 ，其用到的增塑剂主要是 。
2、写出下列聚合物英文简称对应的中文名称：PV ，，。
简答：
1、什么是工程塑料，它的主要特点是什么？
2、Nomex 、Kevlar 分别是什么塑料的商品名称？它们的结构是怎样的，有什么性能特点？
3、结晶性好的塑料有哪些？透明性好的塑料有哪些？耐热性好的工程塑料又有哪些？各例举三项，简单分析原因并介绍性能特点。
4、请写出双酚A 型PC 、POM 、PPO 、PET 、PI 、双酚A 型PSF 、PPS 的中文名称和化学结构式。
27纤维的定义
纤维是指长度比其直径大很多倍，并具有一定柔韧性的纤细物质。
按组成：有机纤维和无机纤维
按制造方法：熔融纺丝纤维、干法纺丝纤维、湿法纺丝纤维
按原料来源：天然纤维和化学纤维（人造纤维、合成纤维）
主要品种是聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶）和聚丙烯腈纤维（腈纶）三大类。 ⑴ 细度：纤维的粗细程度。
✓ 支数：每克纤维所具有的长度的米数。
如100支纱，即为1g 重的纱长为100米。
问题：假设密度为1.2，计算横截面积和直径。
✓ 纤度：一定长度的纤维所具有的重量。
ISO 推荐，单位tex （特[克斯]）。1000m 纤维的克数（tex ）。
担Denier ：九千米长纤维的质量。
断裂伸长率：拉伸至断裂时试样产生的伸长。
(4) 初始模量（杨氏模量）：
L 0→101％ L 0时单位纤度所受的力，单位N/tex
回弹率：可回复的弹性伸长与总伸长之比。
吸湿率：
吸湿性：纤维吸收或放出气态水的能力。
吸水性：纤维吸收或放出液态水的能力。
28纤维的加工
✓ 聚合物大分子必须是线形、能伸直的分子，没有庞大侧基。
✓ 分子中有极性基团，使大分子间的相互作用增大（提高纤维的强度和熔点），如纤维
素。
✓ 高分子链立体结构具有一定的规整性；半结晶结构，无定型区提供弹性、染色性、吸
收性。
纺丝成型
将成纤聚合物的熔体或浓溶液，用纺丝泵连续、定量而均匀的从喷丝头（或喷丝板）的毛细孔挤出，而成为液态细流，再在空气、水或特定的凝固浴中固化成为初生纤维的过程。 29(1) 熔融纺丝法－聚合物稳定，几百～几千米/分。纺丝速度快。
直接纺丝法：合成的高聚物熔体直接纺丝。简化生产流程、降低成本；单体和低聚物不易除去，质量较差。
切片纺丝法：先将高聚物熔体铸带、切粒制成切片，再熔融纺丝。
上油:提高纤维的平滑性、柔软性和抱合力，减少摩擦和静电的产生，改善化学纤维的纺织加工性能。
拉伸:使细流中的大分子结构从无序排列向有序排列转化，纤维沿作用力的方向变形，分子链产生取向和结晶作用。
(2) 溶液纺丝法－聚合物可溶，粘稠溶液。由喷丝头小孔压出黏液细流，通过凝固介质使之凝固成纤维。
✓ 湿法纺丝：以液体为凝固介质。相互扩散，纺丝速度低：几米～几十米/分。故采
用多孔喷丝头，10万孔，生产短纤维。
✓ 干法纺丝：以气体为凝固介质。传热、传质，速度取决于溶剂挥发快慢－易挥发溶剂、
浓度高。200～500m/min，化学纤维长丝。
(3) 其他纺丝法－适用于新型高聚物
✓ 干湿法纺丝：纺丝液先经过一段空气再进入凝固浴。可提高喷丝头的拉伸作用，提高
纺丝速度5～10倍。
✓ 液晶纺丝：利用液晶的特殊流变性质：c>c0时，粘度下降，在低切变速率下出现切力
变稀区。高浓度下的低粘度和低切变应力下的高取向度－液晶纺丝高强度纤维（Kevlar 纤维）。
30后加工
✓ 用上述方法纺制出的纤维，强度很低，手感粗硬，甚至发脆，不能直接用于纺织加工
制成织物，必须经过一些后加工工序，才能得到结构稳定、性能优良、可以进行纺织加工的纤维。
✓ 目前化学纤维还大量用于与天然纤维混纺。
31拉伸过程中纤维结构的变化
⏹ 非晶态高聚物纤维的拉伸取向：
✓ 大尺寸取向：整个分子链取向，链段未取向：熔融纺丝中的熔体流动取向； ✓ 小尺寸取向：链段取向，大分子未取向：温度较低时的拉伸取向。
⏹ 晶态高聚物：
✓ 拉伸对取向影响：
伸直链增多，折叠链减少，提高强度和韧性（实质上是球晶的形变过程）。
✓ 拉伸对结晶影响：
1）相态结构无变化，即非晶态－非晶态，晶态－晶态，如结晶性纤维素的湿纺纤维在塑化浴中的拉伸情况。
2）拉伸过程中原有的结构发生破坏，结晶度降低。
温度低、结晶结构完整，晶体破坏严重，如PA 、PP 。
3）拉伸过程中进一步结晶，结晶度增大。
温度升高，运动性增强；取向和应力诱导结晶。
32天然纤维：
棉花→空心→保暖、吸湿、透气，密度小，蓬松性好
蚕丝→三角形→手感柔和，有光泽（多角钻石般光泽）
羊毛→双组分吸水性不同→稳定的蜷曲、蓬松、弹性
33人造纤维
三类：再生纤维素纤维、纤维素酯纤维、再生蛋白质纤维
34聚酰胺纤维
✓ 世界上最早投入工业化生产的合成纤维，是合成纤维中的主要品种。
✓ 聚酰胺纤维是指分子主链中含有酰胺键的一类合成纤维。中国商品名称为锦纶，国
外商品名有“尼龙”、“耐纶”、“卡普隆”等。
✓ 聚酰胺品种很多，中国主要生产聚酰胺6，聚酰胺66和聚酰胺1010等。
35聚酯纤维的品种很多，但目前主要品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维。中国聚酯纤维的商品名称为“涤纶”，俗称“的确良”。国外商品名称有“达柯纶”、“帝特纶”、“特丽纶”、“拉芙桑”等。聚酯纤维于1953年投入工业化生产，是合成纤维中发展最快的品种，产量居第一位。
36聚丙烯腈
✓ 聚丙烯腈纤维是以丙烯腈为原料聚合成聚丙烯腈，而后纺制成的合成纤维。中国商
品名称为“腈纶”，国外商品名称有“奥纶”、“开司米纶”等。
✓ 聚丙烯腈纤维自1950年投入工业生产以来，发展速度一直很快，目前产量仅次于
聚酯纤维和聚酰胺纤维，其世界产量居合成纤维第三位。
目前大量生产的聚丙烯腈纤维，是由85％以上的丙烯腈和少量其它单体的共聚物纺制而成的。采用共聚的原因:因为丙烯腈均聚物纺制的纤维硬脆，难于染色，通过加入5％～10％的丙烯酸丁/乙酯、醋酸乙烯等“第二单体”进行共聚来改善纤维硬脆的缺点，加入1％～2％的甲叉丁二酸（衣康酸，Itaconic Acid） 、丙烯磺酸钠等“第三单体”共聚来改善纤维的染色性。 37(1) 聚丙烯纤维：丙纶、帕纶、梅克丽纶。 57年工业化生产，合成纤维第4大品种。(2) 聚乙烯醇纤维： PV A －缩甲醛，又称为维纶、维尼纶、维纳纶、合成棉花等。
胶粘剂及涂料
1能把各种材料紧密结合在一起的物质，称为胶粘剂，又称粘合剂。通过表面粘结力和内聚力把各种材料粘合在一起，并且在结合处有足够强度的物质。
2组成 主体材料：在胶粘剂中起粘合作用，并赋予胶层一定的机械强度的物质。 辅助材料：改善主体材料性能，或为便于施工而加入的物质。
3胶接：借助胶粘剂将各种物质连接起来的技术。
胶粘剂发挥粘结作用的本质就是润湿被粘结物体的表面，在适当条件下转变为固态的高聚物从而牢固地粘结物体。良好胶接：良好润湿、良好结合力。
4液体在固体表面的润湿
接触角 ：在液滴与固体、气体接触的三相点处液滴曲面的切线与固体表面的夹角。 接触角越小则粘附功越大. 粘附功：将液体从固体表面剥离时所需要的功。
内聚能：最大粘附功
5固体表面的特性
A. 吸附性：
固体表面由于原子、分子间作用力不平衡，因而都具有吸附性。
化学吸附&物理吸附
B. 不均一性：表面通常由气体吸附层、油污尘埃污染层、氧化层等所成。
C. 不平滑性：一般两固体表面间接触只是点接触，有效接触面积1%左右。
D. 多孔性
6胶接过程
第一阶段 液态胶粘剂向被粘物表面扩散，逐渐润湿被粘物表面并深入表面微孔中，取代并解吸被粘物表面吸附的气体，使被粘物表面间的点接触变为与胶粘剂之间的面接触。
第二阶段 产生吸附作用形成次价键或主价键，粘合剂本身经物理或化学的变化由液体变为固体，使胶接作用固定下来。
7胶接理论
● 机械理论：纯啮合作用。
● 吸附理论：粘合作用是由胶粘剂与被粘分子在界面上相互吸附并产生分子间作用力
——次价力而引起。
● 扩散理论：胶粘剂与被粘物仅靠接触是不够的，必须相互扩散才能形成牢固的接头。 ● 静电理论：二者之间存在双电子层。
化学键理论
8胶接强度：抗张强度、剪切强度、劈裂强度和剥离强度.
胶粘剂本身的内聚力及粘附力的大小是决定胶接强度的关键因素。
9以环氧树脂为基料的胶粘剂统称为环氧树脂胶粘剂，简称为环氧胶。
万能胶 环氧氯丙烷 + 双酚A
环氧当量：含1g 环氧基的树脂克数。
环氧值：每100g 环氧树脂中含有环氧基的摩尔数。
丙烯酸酯类胶粘剂 α-氰基丙烯酸酯（502胶）
5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。最早用植物油和天然树脂熬炼而成，故也称油漆。与塑料、橡胶、纤维的区别是：涂料用聚合物的平均分子量较低（要求流动性好）
成膜物质（粘料）：聚合物或者能形成聚合物的物质，是涂料的基本组分，决定了涂料的基本性能。
颜料：装饰作用，并对物体表面起抗腐蚀的保护作用
溶剂：用以溶解成膜物质的易挥发性液体。
催干剂：对聚合物膜层的聚合或交联称为漆膜的干燥。促进聚合或交联的催化剂就是催干剂。 增稠剂：提高涂料的粘度。 稀释剂：降低涂料的粘度。
其他添加剂：增塑剂、填充剂、杀菌剂、颜料分散剂、阻聚剂等。
6涂料的品种:1、油基树脂漆2、合成树脂漆3、水性树脂涂料4、粉末涂料
（1）油脂类漆:以植物油或植物油加天然树脂或改性酚醛树脂为基的涂料。清油、清漆、色漆（磁漆）2）大漆：天然漆，俗称土漆或生漆，主要成分是漆酚，为不同脂肪烃取代基的邻苯二酚混合物.3）沥青漆：以沥青为基料，有耐水、耐酸、耐碱和电绝缘性. 水性树脂涂料主
要指以水为溶剂的水溶性聚合物涂料和以水为介质的乳胶型涂料。粉末涂料为固体粉末状的
涂料，全部组分都是固体。采用喷涂等施工工艺，经加热成膜。
第七章 聚合物共混物
1聚合物共混物：两种或两种以上聚合物通过物理或化学方法混合成宏观上均匀、连续的固体高分子材料。重要特征：两相结构－具有复相体系的聚合物。
例如：接枝、嵌段共聚物；IPN ；复合的聚合物（薄膜、纤维）；含有晶相、非晶相的聚合物；不同晶型结构的结晶聚合物。
2聚合物共混物：Polymer blend, Polymer alloy，高分子合金或塑料合金。
✓ 一般指：塑料与塑料共混。
✓ 塑料中掺混橡胶－橡胶增韧塑料。
表示方法：聚乙烯/聚丙烯（85/15）
(1) 取长补短、均衡性能。如PE 和PP 共混，克服PP 耐应力开裂缺点。
(2) 改进性能：增韧、增强。PS 、PVC 等，橡胶增韧塑料。
(3) 改善加工性能。难熔难溶PI 与熔融流动性好的PPS 共混，注射成型。
(4) 赋予新性能。阻燃材料；珠光塑料－不同折射率塑料共混。
(5) 低收缩模压材料。不饱和聚酯树脂交联固化，体积收缩、产生缺陷。加入适量PS 、PE 、PA 等，得到低收缩或无收缩模压料。
3制备方法
1 物理法－机械共混法：靠剪切、对流实现物料的混合、分散，一般无化学变化；可有力化学过程。
(1) 干粉共混法：球磨机、混合机、捏合机，粉状聚合物。效果不好，通常作为熔融共混的初混过程。
(2) 熔体共混法：聚合物粘流温度以上，借助机械力混合。效果好，最常采用。
(3) 溶液共混法：共溶剂；除非直接应用，工业意义不大。
(4) 乳液共混法：聚合物乳液混合，凝聚得共混物。
2 共聚－共混法
3 互穿网络聚合物（Interpenetrating polymer network, IPN） 化学方法将两种或两种以上聚合物相互贯穿成交织网状的复相聚合物共混材料。化学方法实现的物理共混。
3互溶性（混溶性Miscibility ）：聚合物之间热力学上的相互溶解性。
热力学混溶性：在任意比例时都能形成均相体系的能力。
相容性（Compatibility ）：聚合物之间相互分散而制得性能良好、结构稳定的共混物的能力。 工艺混溶性：包含热力学和动力学的共同内容。
4
在组成为P 时：ΔG=PQ
若相分离为P’和P’’两个相：
ΔG=PQ+>PQ
能量上不利，因此均相最稳定。
任意比例互溶
在组成为A1P’或A2P’’范围内，均相是热 力学
稳定状态。在组成为P’和P’’之间时，热力学不稳
定或介稳状态。如在组成为P 时：ΔG=PQ，相分
离为P’和P’’两个相：ΔG=PQ+
是热力学稳定的。此时称为介稳态。发生相变要经
历一定的能量壁垒。
5增容作用：
✓ 使聚合物之间易于相互分散，以得到宏观上均匀的共混物－动力学作用；
✓ 改善聚合物之间的相界面性能，增加相间粘合力，实现长期稳定－热力学作用。 增容方法：
✓ 加入增容剂：与两种聚合物互溶，类似表面活性剂或偶联剂。
✓ 化学反应，交联固定：力化学反应，酯交换反应，结构交联等。
✓ 组分间引入相互作用基团，如氢键、离子键等。
✓ 共溶剂法和IPN 法。
互溶性研究方法常用的方法：电镜、红外、Tg （DSC 、DMA 等）方法。测定Tg 较为常用。判据：两种Tg 相互靠近的程度。
6聚合物共混物，两种极端情况：
●完全互溶：均相结构，如无规共聚物，1个Tg 。
●不互溶或不完全互溶：两相结构，多数聚合物共混物。2个或3个Tg 。
相结构对共混物的性能有较大影响。
7互溶性对形态结构的影响
完全不互溶：相间作用力弱；
完全互溶：均相体系。
适当的互溶性：中庸之道。
8橡胶增韧塑料的机理
Merz 的能量直接吸收理论；Nielsen 次级转变温度理论；Newman 屈服膨胀理论；Schmitt 裂纹核心理论。
银纹-剪切带-空穴理论：橡胶颗粒充作应力集中中心，在赤道面上产生大量银纹；浓度大时，非赤道面也能产生。消耗冲击能，提高强度。
9剪切带
直接消耗能量。与外力作用呈45°角，受压力/拉伸力和剪切力影响。
•终止银纹发展，不发展成裂纹。
✓ 银纹遇到剪切带而愈合。
✓ 银纹尖端引发新的剪切带；剪切带终止银纹发展。
降低银纹的引发与增长速度
10空穴化作用将三轴应力转变为平面剪切应力，引发剪切带，吸收能量。
11 影响抗冲强度的因素
(1) 基体树脂
分子量和韧性提高，抗冲强度提高；
(2) 橡胶相
✓ 含量高好，但有最佳值。颗粒大小：适中，与银纹大小相当。
✓ 粒径分布：大颗粒引发银纹有利，小颗粒引发剪切带有利，适当分布。
✓ Tg ：越低越好。互溶性：适当。交联度：适当。
(3) 相间粘合力 牢固
13 作业9：
（1）尼龙、涤纶和腈纶分别是什么材料？分子结构是怎样的？有什么性能特点？
（2）胶粘剂发挥粘结作用的本质是什么？
（3）胶接理论有哪些？
（4）什么叫聚合物共混物？共混有什么作用？
（5）相容性和互溶性这两个概念有什么区别？
（6）怎样实现增容？
（7）例举一种判断共混物相容的表征方法。
2、填空：
（1）胶粘剂本身的 及 的大小是决定胶接强度的关键因素。
（2）固体表面的特性有 、 、 和 。
（3）万能胶是 ；502胶水是 。
（4）涂料是指涂布在物体表面而形成具有 和 作用膜层的材料。
第八章 聚合物基复合材料
1复合材料(composite material) 制得的一种具有与其组成物质不同的新性能的材料。一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。基体组元通常为连续相，它把改善性能的增强体或功能组元固结成一体并起传递应力的作用；增强体或功能组元一般为分散相，主要起承受应力和显示功能的作用，这两相最终以复合的固相材料出现。
2增强材料名称＋基体材料名称＋复合材料
如: 碳纤维环氧树脂复合材料
为突出增强材料和基体材料，视强调的组分不同，也可以简称为：
增强材料+复合材料
基体材料+复合材料
如：碳纤维复合材料
环氧树脂复合材料
金属基复合材料
3复合材料分类：结构复合材料:功能复合材料：
⏹ 比强度是材料强度与密度之比。
⏹ 比模量是材料模量与密度之比。
耐疲劳性能好，破损安全性能高. 耐疲劳性能好的原因：
1) 高性能纤维，缺陷少。
2) 基体材料的塑性好。
阻尼减振性好