高分子材料基础题

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 性能的润滑剂、脱模剂等；改善 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（ ）、EVA（ ）。

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：PVDC ，PVA ，PA ，POM ，PET 。 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）：

L0→101％ L0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。

%?LD?LR?100%LD?L0

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： PVA－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