第四节 高分子材料的基本知识

 

一、基本概念

1、一般将分子量低于1500的化合物称作低分子化合物；分子量在10000以上的称作高分子化合物（或聚合物），介于两者之间的称作低聚物

2、由能够形成结构单元的分子组成的化合物称作单体，也是合成聚合物的原料

3、由一种单体聚合而成的聚合物称为均聚物，由两种单体聚合而成的聚合物称为共聚物

二、高分子材料的分类

1、橡胶：室温下弹性模量小（0.1-1.0PFa），弹性高，在很小的外力下，能产生很大的形变（可达1000%），外力去除后，能迅速恢复原状，常用的橡胶有天然橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶

2、纤维：弹性模量大，约1-10GPa，受力时形变较小，一般只有百分之几到二十，纤维分子沿轴向作一定规则排列，长径比大。在较广的温度范围内（50-150℃）机械性能变化不大

3、塑料：弹性模量介于橡胶和纤维之间，约10-100MPa，温度稍高时，受力形变可达百分之几十到几百。部分形变是可逆的，部分则是永久形变。

三、高分子材料的分类

1、从几何结构看，大致可分为线型、支链、交联三种

2、线型或支链型高分子彼此以分子间作用力吸引，相互聚集在一起，形成聚合物

3、加热可使其熔融软化，用适当溶剂可使其溶解

4、交联程度浅的，受热时可以软化，但不能熔融，适当溶剂可以溶胀，但不能溶解；交联程度深的，则不能软化，也难溶胀 

四、聚合反应

1、加聚反应

（1）单体加成而聚合起来的反应称作加聚反应，加聚反应一般应是连锁反应，加聚反应无副产物；

（2）加聚反应可分为均聚合和共聚合两类；利用共聚合，可以大大提高聚合物的性能

（3）加聚反应的分类：

自由基聚合：单体分子借助引发剂、热能、光能或辐射能活化成单体自由基，然后按自由基历程进行聚合

阳离子聚合：由阳离子引发二产生聚合的反应。光引发的阳离子聚合在口腔复合树脂材料中有良好的应用。优点是没有空气氧阻聚，聚合收缩较小

阴离子聚合：由阳离子引发二产生聚合的反应。光引发的阳离子聚合在口腔复合树脂材料中有良好的应用。优点是没有空气氧阻聚，聚合收缩较小

2、缩聚反应

聚合反应过程中，除形成聚合物外，同时还有低分子的副产物产生的反应，称作缩聚反应，其产物称作缩聚物； 低分子副产品可能是水、醇、醋酸等

五、高分子的聚集态结构

1、高分子聚集态粗略分为晶态和无定形态结构，无定形态聚合物在一定负荷和受力速度下，于不同温度可呈现玻璃态、高弹态和粘流态

2、当聚合物处于玻璃态时，宏观性质为硬、脆、形变量很小；处于高弹态时，具有高形变能力的高弹性；处于粘流温度以上时，变为熔融、黏滞的流体