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高分子材料

来源:中文百科专业版 浏览: 发布时间:2020-06-27

高分子材料拼音gāo fēn zǐ cái liào英文:polymer material),以高分子化合物为基础制备的材料。包括橡胶塑料纤维涂料胶粘剂和高分子基复合材料。高分子是由成千上万个小分子单体通过聚合(链式聚合和逐步聚合)反应以共价键结合起来的分子量很大的化合物。高分子的结构包括高分子的链结构以及大分子间的堆砌和排列形成的高层次的高分子聚集态结构。高分子的链结构决定于单体的选择和聚合过程,而聚集态结构不仅与链结构有关,也受后加工过程的影响。高分子材料各个层次的结构对材料的性能都有影响。

人类对高分子材料的利用很早就已经开始,主要是用天然的高分子作为生活资料生产资料,如用蚕丝、毛、棉织成织物,用木材、棉造纸等。19世纪30年代末期,进入到天然高分子的化学改性阶段,开始对天然橡胶进行硫化、对纤维素硝化等。最早的合成高分子材料是1907年美国L.H.贝兰克发明的酚醛树脂德国H.施陶丁格、美国W.H.卡罗瑟斯H.F.马克等的先驱性工作为现代高分子科学奠定了基础,从而开始了高分子合成和改性方法、高分子结构与性能关系、高分子成型加工以及复合高分子材料的研究,高性能新材料不断出现,成为材料家族的重要一员。高分子材料的结构决定其性能,对结构的控制和改性,可获得不同特性的高分子材料。高分子材料独特的结构和易改性、易加工特点,使其具有其他材料不可比拟、不可取代的优异性能,从而广泛用于科学技术、国防建设和国民经济各个领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料。

分类

高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分 子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料。

1.橡胶,是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链间次价力小,分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变,除去外力后能迅速恢复原状。有天然橡胶和合成橡胶两种。

2.高分子纤维,分为天然纤维和化学纤维。前者指蚕丝、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子为原料,经过纺丝和后处理制得。纤维的次价力大、形变能力小、模量高,一般为结晶聚合物。

3.塑料,是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。

4.高分子胶粘剂,是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。分为天然和合成胶粘剂两种。应用较多的是合成胶粘剂。

5.高分子涂料,是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。根据成膜物质不同,分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。

6.高分子基复合材料,是以高分子化合物为基体,添加各种增强材料制得的一种复 合材料。它综合了原有材料的性能特点,并可根据需要进行材料设计。

此外,高分子材料按用途又分为普通高分子材料和功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外,还具有物质、能量和信息的转换、传递和储存等特殊功能。已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。

加工工艺

高分子材料的加工成型不是单纯的物理过程,而是决定高分子材料最终结构和性能的重要环节。除胶粘剂、涂料一般无需加工成形而可直接使用外、橡胶、纤维、塑料等通常须用相应的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有挤出、注射、压延、吹塑、模压或传递模塑等。橡胶制品有塑炼、混炼、压延或挤出等成形工序。纤维有纺丝溶体制备、纤维成形和卷绕、后处理、初生纤维的拉伸和热定型等。

在成型过程中,聚合物有可能受温度、压强、应力及作用时间等变化的影响,导致高分子降解、交联以及其他化学反应,使聚合物的聚集态结构和化学结构发生变化。因此加工过程不仅决定高分子材料制品的外观形状和质量,而且对材料超分子结构和织态结构甚至链结构有重要影响。

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