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简介
这是一个关于改性工程塑料行业培训教程介绍ppt（部分ppt内容已做更新升级），主要介绍了材料；材料的三大特性；材料的分类；功能材料的重要性；表：新型高分子材料与通用高分子材料的关系；有机高分子材料的发展趋势等内容。小分子通过聚合反应制得，常被称为聚合物或高聚物。数均相对分子质量 (Number-average Molecular Weight) 聚合物是由化学组成相同而聚合度不等的同系混合物组成的，即由分子链长度不同的高聚物混合组成。通常采用平均数相对分子质量表征分子的大小。按分子数目统计平均，则称为数均相对分子质量，符号为(MN)。数均相对分子质量=求和各组分相对分子质量*组分物质的量/总物质的量。重均相对分子质量按分子重量统计平均的相对分子质量为重均相对分子质量。常用Mw表示，其值等于每种分子的分子量乘以其重量分数的总和，欢迎点击下载改性工程塑料行业培训教程介绍ppt（部分ppt内容已做更新升级）哦。
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新材料行业——改性工程塑料
培 训 教 程—（8）
材料的基础知识
一、材 料 [material]
1、材料的范畴 :
材料是物质，是人类用于制造物品、器件、构件机器或
其他产品的物质，亦称原料。即可供制成成品的东西，加工
后的材料持有特定的功能和形态。
3、材料的三大特性
2、材料在人类文明发展中的重要性
材料的分类
a.结构材料(structural material)
是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料。
结构材料对物理或化学性能也有一定要求，如光泽、热
导率、抗辐照、抗腐蚀、抗氧化等。
功能材料的重要性
新型材料与传统材料的关系
a、以高分子化合物为基础的材料。由相对分子质量较高的化
合物构成的材料，
b、高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高
分子的集合，天然高分子是生命起源和进化的基础。
1、高分子化合物特征
(1)分子量大：是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的
化合物，它们的相对分子质量可以从几万直到
几百万或更大，也称为高分子、大分子等。
a.相对分子质量高于10000;
b.由 个原子以共价键连接而成;
c.小分子通过聚合反应制得，常被称为聚合物或高聚物。
数均相对分子质量 (Number-average Molecular Weight)
聚合物是由化学组成相同而聚合度不等的同系混合物组成的，即由
分子链长度不同的高聚物混合组成。
通常采用平均数相对分子质量表征分子的大小。按分子数目统计平
均，则称为数均相对分子质量，符号为(MN)。
数均相对分子质量=求和各组分相对分子质量*组分物质的量/总物质的量。
重均相对分子质量
按分子重量统计平均的相对分子质量为重均相对分子质量。
常用Mw表示，其值等于每种分子的分子量乘以其重量分数的
总和。
表：新型高分子材料与通用高分子材料的关系
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。
（1）现代高分子三大材料之一——橡 胶（Rubber）
提取橡胶树、橡胶草等植
物的胶乳，加工后制成的具有
弹性、绝缘性、不透水和空气
的材料。是一种高弹性的高分
子化合物。
a、橡胶的种类
b、橡胶组成特点
作为可逆形变的高弹性聚合物材料。在室温下富有弹性，
在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。
c、橡 胶的应用
橡胶与其他行业的关系
1、交通运输：橡胶轮胎。载人运输带，气垫船、气垫车等；
2、工业矿山：胶带、胶管、密封垫圈、胶辊、胶板、橡胶衬
里及劳动保护用品；
3、农林水利：橡胶履带，橡胶防渗层及橡胶水坝，橡胶船
等；
4、军事国防：船舶、帐篷、防护用具、国防尖端技术需要的
耐高温、耐低温、耐油、耐高度真空并能抵抗
各种酸、碱和氧化剂具有特殊性能的橡胶；
5、土木建筑：玻璃窗密封橡胶条，隔音地板、捎青海绵、橡
胶地毯、建筑物大型橡胶弹簧座垫，混凝土空
心构件应用的充气橡胶，胶乳水泥，提高水泥
的弹性和耐磨性。胶乳沥青马路的路面；
橡胶的应用
6、电气通讯：电线电缆绝缘体，胶管、胶棒、胶板、隔板、
电瓶壳。防护用品绝缘手套、绝缘胶靴鞋等。
7、医疗卫生：各种手术用的手套、冰囊、海绵座垫，医疗设
备和仪器的配件；
医用橡胶制品有特殊要求，如无毒、杀菌、生理惰性、耐
放射等。硅橡胶制造人造器官及人体组织代用品有了很大进
展。
8、商品储存：
9、文教体育：各种球胆、乒乓球拍海绵胶面、皮球、笔胆、橡
皮制品、气球以及海绵胶垫等；
10、生活用品：雨衣、热水袋、松紫带、儿童玩具、海绵座垫
以及乳胶浸渍制品。
d、橡胶的老化
橡胶老化——橡胶及其制品在加工，贮存和使用过程中，受
内外因素的综合作用而引起橡胶物理化学性质
和机械性能的逐步变坏，最后丧失使用价值。
橡胶老化的表现——表面上表现为龟裂、发粘、硬化、软化、
粉化、变色、长霉等。
e、橡胶的老化机理
橡胶老化的机理——
A）氧：氧使得橡胶分子发生游离基链锁反应，分子链发生断裂或过度交联，引起橡胶性能的改变。氧化作用是橡胶老化的重要原因之一。
B）臭氧：臭氧的化学活性比氧高得多，破坏性更大，它同样是使分子链发生断裂，但臭氧对橡胶的作用情况随橡胶变形与否而不同。出现谓“臭氧龟裂”；
C）热：提高温度可引起橡胶的热裂解或热交联。。提高氧扩散速度和活化氧化反应，从而加速橡胶氧化反应速度－－热氧老化。
D）光：紫外线除了能直接引起橡胶分子链的断裂和交联外，橡胶因吸收光能而产生游离基，引发并加速氧化链反应过程。两面会出现网状裂纹，即所谓“光外层裂”。
橡胶的老化机理
E)机械应力：在机械应力反复作用下，会使橡胶分子链断裂生成游离荃，引发氧化链反应，容易引起臭氧龟裂。
F)水分：水分的作用有两个方面：特别是在水浸泡和大气曝露的交替作用下，会加速橡胶的破坏。但在某种情况下水分对橡胶则不起破坏作用，甚至有延缓老化的作用。
G）油：油类能渗透到橡胶内部使其产生溶胀，产生了分子相互扩散，使硫化胶的网状结构发生变化。致使橡胶的强度和其他力学性能降低。
H)其它：化学介质、变价金属离子、高能辐射、电和生物等。
f、合成橡胶的发展史
合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以
合成出不同种类的橡胶。
(2)高分子纤维
高分子纤维：分为天然纤维和化学纤维。纤维的次价力大、
形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。
合成纤维是高分子材料的另外一个重要应用。
a、合 成 纤 维
合成纤维
以天然或者合成的高聚合物为原料，经过化学方法加工制
造出来的纤维，它可以分为人造纤维和合成纤维两大类。
b、涤纶
涤纶结构与性质
涤纶的性能
重均与数均相对分子质量之比为1.5-1.8。
相对密度1.38－1.40 g/cm3．
熔点225-256℃，流动温度243℃：，玻璃化温度80℃，
马丁耐热80 ℃，热变形温度98℃(1. 82MPa)，分解温度353℃。
优良的机械性能．刚性高．硬度大，吸水性很小，尺寸稳定性好。韧性好，耐冲击、耐摩擦、耐蠕变。耐化学性好，
溶于甲酚、浓硫酸、硝基苯、三氯醋酸、氯苯酚，
不溶于甲醇、乙醇、丙酮、烷烃。
使用温度-100～120℃。 弯曲强度 148-310MPa
吸水性 0. 06%-0.129%
冲击强度 64.1-128J/m
洛氏硬度 M 90-95
伸长率 1.8%-2.7%
涤纶的特点：
1．强度高。耐冲击强度比锦纶高4倍，比粘胶纤维高20倍。
2．弹性好。弹性接近羊毛，当伸长5%～6%时，几乎可以完全恢复。耐皱性超过其他纤维，即织物不折皱，尺寸稳定性好，比锦纶高2～3倍。
3．耐热性涤纶是通过熔纺法制成，成形后的纤维可又再经加热熔化，属于热塑性纤维。涤纶的熔点比较高，而比热空和导热率都较小，因而涤纶纤维的耐热性和绝热性要高些。是合成纤维中最好的。
4．涤纶表面光滑，内部分子排列紧密。
5．耐磨性好。耐磨性仅次于耐磨性最好的锦纶，比其他天然纤维和合成纤维都好。
6．耐光性好。耐光性仅次于腈纶。
7．耐腐蚀。可耐漂白剂、氧化剂、烃类、酮类、石油产品及无机酸。耐稀碱，不怕霉，但热碱可使其分解。
8．染色性较差，但色牢度好，不易褪色。涤纶分子链上因无特定的染色基团，而且极性较小，所又染色较为困难，易染性较差，染料分子不易进入纤维。
涤纶具有极优良的定形性能。涤纶纱线或织物经过定形后生成的平挺、蓬松形态或褶裥等，在使用中经多次洗涤，仍能经久不变。
涤纶的用途：
在塑料分类中，PET的代号是1号，作用广泛：
1、可纺成聚酯纤维，即涤纶；
2、可制成薄膜用于录音、录像、电影胶片等的基片、绝缘
膜、产品包装等；
3、作为塑料可吹制成各种瓶，如可乐瓶、矿泉水瓶等；
4、可作为电器、仪表机械零部件；轴承、齿轮等；
5、汽车工业中的流量控制阀、化油器盖、车窗控制器、变速
器、配电盘罩等。
涤纶Terylene
中国俗称“的确良”
涤纶的用途：大量用于制造衣着面料
和工业制品。
c、氨纶（spandex译名"斯潘德克斯"）
氨纶(PU)是聚氨基甲酸酯纤维的简称，学名聚氨酯纤维(Polyurethane)，是一种*弹性纤维。
基本特性：它具有高度弹性，能够拉长6～7倍，但随张力的
消失能迅速恢复到初始状态，其分子结构为一个
像链状的、柔软及可伸长性的聚氨基甲酸酯，通
过与硬链段连接在一起而增强其特性。
氨纶的研发过程
1937年：首先由德国Bayer公司于研究成功；
1959年：美国杜邦公司于开始工业化生产，现已将其氨纶产
业卖给美国科氏工业集团，总产能约为10万吨左右。
目前全球氨纶总产能约60万吨，而韩国晓星公司的
氨纶产能接近12万吨，成为全球第一。
1989年：中国第一家氨纶企业是烟台氨纶厂，开始生产。中
国大陆现有生产能力35万吨左右，为全球最大氨纶
生产国。
氨纶的物理特性
氨纶：高延伸性(500％～700％)、
低弹性模量(200％伸长，0.04～0.12克／旦）、
高弹性回复率（ 200％伸长 ，95％～99％）。
除强度较大外，其他物理机械性能与天然乳胶丝十分相似。
它比乳胶丝更耐化学降解，具有中等的热稳定性，软化温度约
在200℃以上 。
氨纶的染色和整理：用于合成纤维和天然纤维的大多数染
料和整理剂，也适用于氨纶的染色和整理。
氨纶耐汗、耐海水并耐各种干洗剂和大多数防晒油。
长期暴露在日光下或在氯漂白剂中也会退色，但退色程度
随氨纶的类型而不同，差异很大。
氨纶纤维结构特点：它的高分子链是由低熔点、无定型的"软"链段为
母体和嵌在其中的高熔点、结晶的"硬"链段所组成。
柔性链段分子链间以一定的交联形成一定的网状结构，由于分子链间
相互作用力小，可以自由伸缩，伸长性能增大。
刚性链段分子链结合力比较大，分子链不会无限制地伸长，造成高的
回弹性所以具有如此高的弹力
氨纶一般不单独使用，而是少量地掺入织物中。这种纤维既
具有橡胶性能又具有纤维的性能，多数用于以氨纶为芯纱的包
芯纱，称为弹力包芯纱，
弹力包芯纱的主要特点：
1、良好的手感与外观，以天然纤维组成的外纤维吸湿性好；
2、用1-10%的氨纶长丝就可生产出优质的弹力纱；
3、弹性百分率控制范围从10%到20％，能根据产品的用
途，选择不同的弹性值。
易于纺制25～2500旦不同粗细的丝，因此广泛被用来制作弹
性编织物，如袜口 、家具罩、滑雪衣、运动服、医疗织物、带类、
军需装备、宇航服的弹性部分等。
随着人们对织物提出新的要求，如重量轻、穿着舒适合身、
质地柔软等，低纤度氨纶织物在合成纤维织物中所占的比例也越
来越大。 也有用氨纶裸体丝和氨纶与其它纤维合并加捻而成的加
捻丝，主要用于各种经编、纬编织物，机织物和弹性布等。
（3）现代高分子三大材料之一——塑 料
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。
塑 料
热塑性塑料：加热后软化，形成高分子熔体的塑料。
塑 料
热固性塑料：加热后固化，形成交联的不熔结构的塑料。
(4)高分子胶粘剂
(5)高分子涂料
常用的合成工业涂料有环氧树脂，聚氨酯等。
(6)高分子基复合材料
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。
高分子基复合材料
高分子结构复合材料包括两个组分：
①增强剂：为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物。
如玻璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的
织物。
②基体材料：主要是起粘合作用的胶粘剂。
如不饱和聚酯树脂；
环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂；
苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂。
这种复合材料的比强度和比模量比金属还高，是国防、
尖端技术方面不可缺少的材料。
自从合成有机高分子材料出现的那一天起，人们始终在
不断地研究、开发着性能更优异、应用更广泛的新型材料，
来满足计算机、光导纤维、激光、生物工程、海洋工程、空
间工业和机械工业等尖端技术发展的需要。
三、有机高分子材料的发展趋势
目前，世界上有机高分子材料的研究正在不断地加强和
深入。
一、对重要的通用有机高分子材料继续进行改性和推
广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大。
有机高分子材料的发展趋势
1、高分子智能材料
2、高分子分离膜(polymeric membrane for separation)
制备分离膜的材料：
高分子分离膜的应用领域
对近沸点混合物、共沸混合物、异构体混合物等难以分离
的混合物体系，以及某些热敏性物质，能够实现有效的分离。
a、用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒等食品工业中，
因无需加热，常温下即可操作，由于避免了高温操作，所浓缩
和富集物质的性质不容易发生变化，可保持食品原有的风味。
b、采用高分子富氧膜能简便地从空气中富集氧获得富氧空
气。
c、用于医疗。还可用于制备电子工业用超纯水和无菌医药
用超纯水。
d、用分离膜装配的人工肾、人工肺，能净化血液，治疗肾
功能不全患者以及作手术用人工心肺机中的氧合器等。
膜分离过程的共同优点
成本低、能耗少、效率高、无污染并可回收有用物质，
特别适合于性质相似组分、同分异构体组分、热敏性组分、
生物物质组分等混合物的分离，因而在某些应用中能代替蒸
馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。
膜分离装置简单、操作容易，对无机物、有机物及生物
制品均可适用，并且不产生二次污染。
采用反渗透法进行海水淡化所需能量仅为冷冻法的1／
2，蒸发法的1／17，操作简单，成本低廉。因此，反渗透
法有逐渐取代多级闪蒸法的趋势。
高分子分离膜的分离特性和应用
高分子分离膜的分类：
可按结构分为:
①致密膜：膜中无微孔，物质仅从高分子链段之间的自由空间
通过。
②多孔质膜：一般膜中含有孔径为0.02～20μm的微孔，可用
于截留胶体粒子、细菌、高分子量物质粒子等。
③不对称膜：由同一种高分子材料制成，膜的表面层与膜的内
部结构不相同，表面层为0.1～0.25μm薄的活性
层，内部为较厚的多孔层。
④含浸型膜：在高分子多孔质膜上含浸有载体而形成的促进输
送膜和含有官能基团的膜，如离子交换膜。
⑤增强膜：以纤维织物或其他方式增强的膜。
分离膜的应用
3、高分子磁性材料
高分子磁性材料：是人类在不断开拓磁与高分子聚合物(合成树
脂、橡胶)的新应用领域 的同时，而赋予磁与高分子的传统应
用以新的涵义和内容的材料之一。
早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿(铁氧体)
烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁
氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既
硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或
橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合
型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和
复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越
受到人们的关注。
4、光功能高分子材料
光功能高分子材料——是指能够对光进行透射、吸收、储存、
转换的一类高分子材料。
光功能高分子材料
利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电
子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固
化涂料及粘合剂;
利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电
材料和光致变色材料;
利用某些高分材料的折光率随机械应力而变化的
特性，可开发出光弹材料，用于研究力结构材料内部
的应力分布等。
谢 谢 ！
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