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所有无机非金属材料的总称。

近三十年来，以氧化物（例Al3O2）、氮化物（例Si3N4）和碳化物（例SiC）等高纯化合物为原料，经过传统陶瓷生产工艺制成的无机多晶产品，已成为：

的主力军。

05.10.2022,.,7,（3）复合材料：

高的比强度、高的刚度、低的密度等，是单一材料和合金难以比拟的。

（4）非金属材料不是金属材料的代用品，而是具有优越性能的不可缺少的材料。

例如;

美国“哥伦比亚”号航天飞机，机身覆盖一万多块隔热绝热陶瓷，以保护飞机。

05.10.2022,.,8,三、非金属材料的发展趋势：

1、研制具有优良性能的新材料；

2、对现有材料进行改性；

例如加入添加剂改性，是工程材料的主要发展方向。

3、研制复合材料：

传统的纤维增强树脂复合；

现在:

金属基复合、陶瓷基复合、功能复合材料，例建筑屋顶，集构件、发电、采暖于一体。

4、新型功能塑料的研制：

例如：

导电塑料、导磁塑料、医用塑料、人工降解塑料等。

05.10.2022,.,9,基本概念,第一节,BasicConcept,05.10.2022,.,10,一、高分子材料的基本概念1、高分子化合物:

指分子量很大的有机化合物，每个分子可含几千、几万甚至几十万个原子。

也叫高聚物、或聚合物；

分子量500，叫低分子；

分子量500，叫高分子，一般高分子材料的分子量在103-106之间。

05.10.2022,.,11,2、高分子材料:

以高分子化合物为主要组分的材料。

主要包括：

塑料、橡胶、化学纤维等。

05.10.2022,.,12,二、高分子化合物的组成,定义：

组成高分子化合物的简单低分子化合物。

或：

凡是可以聚合成大分子链的低分子化合物。

例：

乙烯分子：

CH2=CH2,高分子化合物的分子量虽很大，但其化学组成并不复杂，通常由一种或几种低分子化合物聚合而成。

例：

聚乙烯,1、高分子化合物的单体、链节和聚合度:

单体：

05.10.2022,.,13,单体的必要条件：

至少能形成两个或两个以上新键的有机化合物，才能做为单体。

烯烃，双键；

炔烃，三键。

链节：

定义：

构成高聚物的重复结构单元称为链节。

聚合度：

高分子链节中的数目n。

05.10.2022,.,14,2、高聚物的分子量的多分散性和平均分子量：

高聚物的分子量是M：

m:

链节分子量；

n:

聚合度分子量不同，高聚物的性能和物理状态不同。

聚乙烯,05.10.2022,.,15,高聚物分子量的多分散性：

低分子化合物有确定而均一的分子量。

H2O，18；

CO2，44。

高分子化合物总是由不同大小的分子组成，这一现象称为高分子化合物的分子量的多分散性。

聚苯乙烯：

分子量10000300000聚丙烯脂：

分子量60000500000,分子量的分散性对性能产生影响。

05.10.2022,.,16,平均分子量,、平均分子量用表示，具有统计概念。

、平均分子量和分布宽窄（分散性大小）影响高聚物的物理、力学性能。

越大，强度越高，硬度越高，但融熔粘度增大，流动性差。

分散性大；

熔融温度范围变宽，有利于加工成型，但抗撕裂性差。

、生产中，通过控制产品的分子量大小和分布情况，改善性能以满足不同的需要。

05.10.2022,.,17,分子量过高部分使聚合物的强度增加，但加工成型时塑化困难；

低分子量部分使聚合物强度降低，但易于加工,不同用途的聚合物应有其合适的分子量分布:

合成纤维：

分子量分布宜窄；

塑料、橡胶：

分子量分布可宽；

常用的聚合物的分子量（万）,05.10.2022,.,18,其中氯乙烯就是聚氯乙烯的单体.就是聚氯乙烯分子键的链节，n就是聚合度。

聚合度反映了大分子链的长短和分子量的大小，高分子化合物的分子量（M）是链节的分子量（M0）与聚合度（n）的乘积。

M=M0n,05.10.2022,.,19,三、高分子化合物的聚合：

定义：

由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应称为加聚反应。

均聚物:

由一种单体经过加聚反应生成的高分子化合物；

聚乙烯、聚苯乙烯等。

特点：

聚合物的结构单元与单体组成相同；

分子量是单体分子量的整数倍；

聚合过程无副产物生成。

05.10.2022,.,20,共聚物:

由两种或两种以上的单体经过加聚反应生成的高分子化合物。

ABS塑料。

A：

丙烯脂B：

丁二烯S：

苯乙烯,ABS,05.10.2022,.,21,、共聚反应表达式：

、注意：

共聚物不能理解为混合物，而是主链中包含两种或两种以上单体链节的新型聚合物。

、共聚物中单体链节的排列方式：

A、B表示两种单体无规共聚：

ABAABABBB交替共聚：

ABABABABA,05.10.2022,.,22,嵌散共聚：

AABBAABBA接枝共聚：

、共聚物的性能类似于合金，通过改变共聚物的单体和比例，可以改善高聚物的性能。

ABS中，随,05.10.2022,.,23,由一种单体或多种单体相互缩合生成聚合物，同时析出其它低分子化合物（如水、氨、醇、卤化物等）的反应称为缩聚反应。

2.缩聚反应：

共缩聚反应：

由两种或两种以上的单体进行的缩聚反应。

均缩聚反应：

由一种单体进行的缩聚反应。

05.10.2022,.,24,特点：

官能团之间反应，缩聚物有特征结构官能团；

有低分子副产物；

缩聚物和单体分子量不成整数倍。

05.10.2022,.,25,四、高分子材料的分类,按来源：

、天然聚合物：

天然橡胶，纤维素，蛋白质等。

、人造聚合物：

经人工改性的天然聚合物。

硝酸纤维。

、合成聚合物：

完全由低分子人工合成。

如聚氯乙烯。

05.10.2022,.,26,按反应类型：

、加聚物：

如聚烯烃、缩聚物：

如酚醛树脂,按工艺性质：

塑料、橡胶、纤维、涂料,按分子的几何结构：

、线型高聚物；

、体型高聚物,05.10.2022,.,27,高分子结构,第二节,MacromoleculeStructure,05.10.2022,.,28,结构分类：

05.10.2022,.,29,1.大分子链结构单元的化学组成在元素周期表中只有A、A、A、A中部分非金属、亚金属元素（如N、C、B、O、P、S、Si、Se等）才能形成高分子链。

由于高聚物中常见的C、H、O、N等元素均为轻元素，所以高分子材料具有密度小的特点。

其中C链这最多。

C链结构,05.10.2022,.,30,一般为共价链连接，不易失去和获得电子。

比重小，都是轻元素：

C、H、O、N。

故高分子材料比重小，0.292.0g/cm3。

组成元素不同，性能差别很大。

如聚乙烯中的H被F原子代替，即聚四氟乙烯，是耐王水腐蚀的塑料王。

四氟乙烯：

聚乙烯：

大分子链的特点：

05.10.2022,.,31,1）线型分子链：

由许多链节组成的长链，通常是卷曲成线团状。

这类结构高聚物的特点是弹性、塑性好，硬度低，是热塑性材料的典型结构。

2）支化型分子链：

在主链上带有支链。

这类结构高聚物的性能和加工都接近线型分子链高聚物。

2.大分子链形态：

05.10.2022,.,32,3）体型分子链：

分子链之间由许多链节相互横向交联。

这类结构的高聚物硬度高、脆性大、无弹性和塑性，是热固性材料的典型结构。

交联分子结构,三维空间分子结构,05.10.2022,.,33,线型体型的转化：

（不可逆）一定条件下，线形可以转化成体型。

即固化或交联。

橡胶的硫化等。

结构转化带来很大的性能变化。

低密度聚乙烯：

有弹性，做薄膜、奶瓶等；

高密度聚乙烯：

做较硬的水杯、工程塑料；

交联聚乙烯：

做海底电缆的包皮，有出色的绝缘性，耐热性。

05.10.2022,.,34,不同结构聚乙烯的性能,05.10.2022,.,35,4.大分子链的构象链的柔顺性及热运动特点：

（1）大分子链的构象：

、大分子链的热运动：

大分子链和其它的物质一样，处于不停的热运动中，其运动方式是共价单链的内旋转。

如图：

分子链可以在保持链长和链角不变的情况下自旋转。

大量的单链都随时进行着旋转。

05.10.2022,.,36,、大分子链的构象：

由于单链内旋转运动引起原子在空间位置的变化而构成大分子链的各种形象称为大分子链的构象。

（2）、大分子链的柔顺性：

、大分子链上单链的内旋转运动，造成整个大分子链的形状及末端距离每一瞬间都不相同，大分子链时而蜷曲，时而伸展，该特性称为大分子链的柔顺性。

柔顺性：

大分子链构象变化而获得不同蜷曲程度的特性。

05.10.2022,.,37,、柔顺性的好坏与链中单链的内旋转的难易程度有关。

运动的单元为链段，链段包含的链节数越少，则运动越容易，大分子链的柔顺性越好。

、大分子链的柔顺性是高聚物与低分子物质在许多基本性能上差异的原因。

高弹性。

05.10.2022,.,38,高分子化合物的聚集态结构：

指高聚物内部高分子链之间的几何排列或堆砌结构,也称超分子结构。

05.10.2022,.,39,依分子在空间排列的规整性可将高聚物分为：

结晶型、部分结晶型和无定型（非晶态）三类。

2、高聚物的结晶度：

晶态结构在高分子化合物中所占的质量分数或体积分数称为结晶度。

晶态部分晶态非晶态,05.10.2022,.,40,结晶度越高，分子间作用力越强，因此高分子化合物的强度、硬度、刚度和熔点越高，耐热性和化学稳定性也越好；

而与键运动有关的性能，如弹性、伸长率、冲击韧性则降低。

（1）高聚物不存在完全晶态的高聚物，通常把结晶超过50%的高聚物称为结晶高聚物。

结晶高聚物中：

晶区、非晶区。

结晶度一般为5090%,05.10.2022,.,41,

（2）影响结晶度的因素：

、分子链的结构：

结构简单、分子链短，利于结晶。

、外力的影响：

拉伸促进高聚物的结晶。

原因：

沿拉伸方向伸展开，增加了分子链的接触面积和减少距离，提高了分子间的作用力和结晶能力。

例如：

尼龙绳、包装带越拉越强。

、冷却速度：

从熔融态缓慢冷却有利于结晶，快冷不利于结晶。

、温度：

高聚物对应结晶速度最快的温度TK，在TK温度保温，结晶可充分进行。

天然橡胶，TK=-24，若轮胎在低于TK温度下工作，就会发生结晶而失去弹性。

05.10.2022,.,42,3、结晶对高聚物性能的影响：

（1）熔点、密度、刚性、硬度、耐热性、化学稳定性提高。

聚集状态紧密，增强了分子间的作用力。

（2）弹性、断裂伸长率、冲击韧性降低。

05.10.2022,.,43,高分子性能,第三节,MacromoleculeProperty,05.10.2022,.,44,一、高聚物力学性能与温度的关系,此类聚合物在恒定应力下的变形-温度曲线如图。

Tb：

脆化温度；

Tg：

玻璃化温度；

Tf：

粘流温度；

Td：

化学分解温度。

（一）线形非晶态高聚物的力学性能：

05.10.2022,.,45,TbTTg,1.玻璃态：

、特点：

应力与应变成正比，符合虎克定律，具有一定的刚度。

、机理：

大分子链整体不能运动，链段也不能运动，仅做微弱的热振动。

、塑