高分子材料 又名：聚合物材料

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• 中文名

• 高分子材料

• 外文名

• macromolecular material

• 目錄

1. 1 分類

2. ▪ 高分子材料按來源分類

3. ▪ 高分子材料按應(yīng)用分類

4. ▪ 高分子材料按應(yīng)用功能分類

5. ▪ 按高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類

6. ▪ 其它分類

7. 2 特征

8. 3 名稱和用途

9. ▪ 塑料

10. ▪ 橡膠

11. ▪ 纖維

12. ▪ 涂料

13. ▪ 黏合劑

14. 4 新型高分子材料

15. ▪ 高分子分離膜

16. ▪ 高分子磁性材料

17. ▪ 光功能高分子材料

18. ▪ 高分子復(fù)合材料

19. 5 合成加工

分類

高分子材料按來源分類

高分子材料按來源分為天然高分子材料和合成高分子材料。

天然高分子是存在于動物、植物及生物體內(nèi)的高分子物質(zhì)，可分為天然纖維、天然樹脂、天然橡膠、動物膠等。合成高分子材料主要是指塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料，此外還包括膠黏劑、涂料以及各種功能性高分子材料。合成高分子材料具有天然高分子材料所沒有的或較為優(yōu)越的性能——較小的密度、較高的力學(xué)、耐磨性、耐腐蝕性、電絕緣性等。

高分子材料按應(yīng)用分類

高分子材料按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。

①橡膠是一類線型柔性高分子聚合物。其分子鏈間次價力小，分子鏈柔性好，在外力作用下可產(chǎn)生較大形變，除去外力后能迅速恢復(fù)原狀。有天然橡膠和合成橡膠兩種。

②纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維。前者指蠶絲、棉、麻、毛等。后者是以天然高分子或合成高分子為原料，經(jīng)過紡絲和后處理制得。纖維的次價力大、形變能力小、模量高，一般為結(jié)晶聚合物。

③塑料是以合成樹脂或化學(xué)改性的天然高分子為主要成分，再加入填料、增塑劑和其他添加劑制得。其分子間次價力、模量和形變量等介于橡膠和纖維之間。通常按合成樹脂的特性分為熱固性塑料和熱塑性塑料；按用途又分為通用塑料和工程塑料。

④高分子膠粘劑是以合成天然高分子化合物為主體制成的膠粘材料。分為天然和合成膠粘劑兩種。應(yīng)用較多的是合成膠粘劑。

⑤高分子涂料是以聚合物為主要成膜物質(zhì)，添加溶劑和各種添加劑制得。根據(jù)成膜物質(zhì)不同，分為油脂涂料、天然樹脂涂料和合成樹脂涂料。

⑥高分子基復(fù)合材料是以高分子化合物為基體，添加各種增強材料制得的一種復(fù)合材料。它綜合了原有材料的性能特點，并可根據(jù)需要進行材料設(shè)計。高分子復(fù)合材料也稱為高分子改性，改性分為分子改性和共混改性。

⑦功能高分子材料。功能高分子材料除具有聚合物的一般力學(xué)性能、絕緣性能和熱性能外，還具有物質(zhì)、能量和信息的轉(zhuǎn)換、磁性、傳遞和儲存等特殊功能。已實用的有高分子信息轉(zhuǎn)換材料、高分子透明材料、高分子模擬酶、生物降解高分子材料、高分子形狀記憶材料和醫(yī)用、藥用高分子材料等。

高聚物根據(jù)其機械性能和使用狀態(tài)可分為上述幾類。但是各類高聚物之間并無嚴格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工藝，可以制成塑料，也可制成纖維，比如尼龍就是如此。而聚氨酯一類的高聚物，在室溫下既有玻璃態(tài)性質(zhì)，又有很好的彈性，所以很難說它是橡膠還是塑料。 ［1］

高分子材料按應(yīng)用功能分類

按照材料應(yīng)用功能分類，高分子材料分為通用高分子材料、特種高分子材料和功能高分子材料三大類。通用高分子材料指能夠大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，已普遍應(yīng)用于建筑、交通運輸、農(nóng)業(yè)、電氣電子工業(yè)等國民經(jīng)濟主要領(lǐng)域和人們?nèi)粘Ｉ畹母叻肿硬牧?。這其中又分為塑料、橡膠、纖維、粘合劑、涂料等不同類型。特種高分子材料主要是一類具有優(yōu)良機械強度和耐熱性能的高分子材料，如聚碳酸酯、聚酰亞胺等材料，已廣泛應(yīng)用于工程材料上。功能高分子材料是指具有特定的功能作用，可做功能材料使用的高分子化合物，包括功能性分離膜、導(dǎo)電材料、醫(yī)用高分子材料、液晶高分子材料等。 ［2］  ［3］

按高分子主鏈結(jié)構(gòu)分類

①碳鏈高分子：分子主鏈由C原子組成，如： PP、PE、PVC

②雜鏈高聚物：分子主鏈由C、O、N、P等原子構(gòu)成。如：聚酰胺、聚酯、硅油

③元素有機高聚物：分子主鏈不含C原子，僅由一些雜原子組成的高分子。如：硅橡膠 ［4］

其它分類

按高分子主鏈幾何形狀分類：線型高聚物，支鏈型高聚物，體型高聚物。

按高分子微觀排列情況分類：結(jié)晶高聚物，半晶高聚物，非晶高聚物。

特征

一是分子量大（一般在10000以上），二是分子量分布具有多分散性。即高分子化合物與小分子不同，它在聚合過程后變成了不同分子量大小的許多高聚物的混合物。我們所說的某一高分子的分子量其實都是它的一種平均的分子量，當(dāng)然計算平均分子量也以不同的權(quán)重方式分為了數(shù)均分子量、粘均分子量、重均分子量等。而小分子的分子量固定，都由確定分子量大小的分子組成。這是高聚物與小分子一個特征區(qū)別。

名稱和用途

塑料

塑料是指以聚合物為主要成分，在一定條件（溫度、壓力等）下可塑成一定形狀并且在常溫下保持其形狀不變的材料。

塑料根據(jù)加熱后的情況又可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。

加熱后軟化，形成高分子熔體的塑料成為熱塑性塑料。主要的熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯等。加熱后固化，形成交聯(lián)的不熔結(jié)構(gòu)的塑料稱為熱固性塑料。常見的有環(huán)氧樹脂， 酚醛塑料， 聚酰亞胺，三聚氰氨甲醛樹脂等。塑料的加工方法包括注射，擠出，膜壓，熱壓，吹塑等等。

橡膠

橡膠又可以分為天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠的主要成分是聚異戊二烯。合成橡膠的主要品種有丁基橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、三元乙丙橡膠、丙烯酸酯橡膠、聚氨酯橡膠、硅橡膠、氟橡膠等等。

纖維

纖維是高分子材料的另外一個重要應(yīng)用。常見的合成纖維包括尼龍、滌綸、腈綸聚酯纖維、芳綸、丙綸纖維等。

涂料

涂料是涂附在工業(yè)或日用產(chǎn)品表面起美觀或這保護作用的一層高分子材料、

高分子材料

常用的工業(yè)涂料有環(huán)氧樹脂，聚氨酯等。

黏合劑

黏和劑是另外一類重要的高分子材料。人類在很久以前就開始使用淀粉，樹膠等天然高分子材料做黏合劑?，F(xiàn)代黏合劑通過其使用方式可以分為聚合型，如環(huán)氧樹脂；熱融型，如尼龍，聚乙烯；加壓型，如天然橡膠；水溶型，如淀粉。

新型高分子材料

高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，被稱為現(xiàn)代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠已經(jīng)成為國民經(jīng)濟建設(shè)與人民日常生活所必不可少的重要材料。盡管高分子材料因普遍具有許多金屬和無機材料所無法取代的優(yōu)點而獲得迅速的發(fā)展，但目前已大規(guī)模生產(chǎn)的還是只能在尋常條件下使用的高分子物質(zhì)，即所謂的通用高分子，它們存在著機械強度和剛性差、耐熱性低等缺點。而現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，則向高分子材料提出了更高的要求，因而推動了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展，這樣就出現(xiàn)了許多產(chǎn)量低、價格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。

高分子分離膜

高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動力，使氣體混合物、液體混合物或有機物、無機物的溶液等分離技術(shù)相比，具有省能、高效和潔凈等特點，因而被認為是支撐新技術(shù)革命的重大技術(shù)。膜分離過程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離、滲透汽化和液膜分離等。用來制備分離膜的高分子材料有許多種類。現(xiàn)在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機硅等。膜的形式也有多種，一般用的是平膜和空中纖維。推廣應(yīng)用高分子分離膜能獲得巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。例如，利用離子交換膜電解食鹽可減少污染、節(jié)約能源：利用反滲透進行海水淡化和脫鹽、要比其它方法消耗的能量都?。焕脷怏w分離膜從空氣中富集氧可大大提高氧氣回收率等。 ［1］

高分子磁性材料

高分子磁性材料，是人類在不斷開拓磁與高分子聚合物（合成樹脂、橡膠）的新應(yīng)用領(lǐng)域的同時，而賦予磁與高分子的傳統(tǒng)應(yīng)用以新的涵義和內(nèi)容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁鐵礦（鐵氧體）燒結(jié)或鑄造成磁性體，現(xiàn)在工業(yè)常用的磁性材料有三種，即鐵氧體磁鐵、稀土類磁鐵和鋁鎳鈷合金磁鐵等。它們的缺點是既硬且脆，加工性差。為了克服這些缺陷，將磁粉混煉于塑料或橡膠中制成的高分子磁性材料便應(yīng)運而生了。這樣制成的復(fù)合型高分子磁性材料，因具有比重輕、容易加工成尺寸精度高和復(fù)雜形狀的制品，還能與其它元件一體成型等特點，而越來越受到人們的關(guān)

高分子材料

注。

高分子磁性材料主要可分為兩大類，即結(jié)構(gòu)型和復(fù)合型。所謂結(jié)構(gòu)型是指并不添加無機類磁粉而高分子中制成的磁性體。目前具有實用價值的主要是復(fù)合型。 

光功能高分子材料

所謂光功能高分子材料，是指能夠?qū)膺M行透射、吸收、儲存、轉(zhuǎn)換的一類高分子材料。目前，這一類材料已有很多，主要包括光導(dǎo)材料、光記錄材料、光加工材料、光學(xué)用塑料（如塑料透鏡、接觸眼鏡等）、光轉(zhuǎn)換系統(tǒng)材料、光顯示用材料、光導(dǎo)電用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整個社會材料對光的透射，可以制成品種繁多的線性光學(xué)材料，像普通的安全玻璃、各種透鏡、棱鏡等；利用高分子材料曲線傳播特性，又可以開發(fā)出非線性光學(xué)元件，如塑料光導(dǎo)纖維、塑料石英復(fù)合光導(dǎo)纖維等；而先進的信息儲存元件興盤的基本材料就是高性能的有機玻璃和聚碳酸脂。此外，利用高分子材料的光化學(xué)反應(yīng)，可以開發(fā)出在電子工業(yè)和印刷工業(yè)上得到廣泛使用的感光樹脂、光固化涂料及粘合劑；利用高分子材料的能量轉(zhuǎn)換特性，可制成光導(dǎo)電材料和光致變色材料；利用某些高分子材料的折光率隨機械應(yīng)力而變化的特性，可開發(fā)出光彈材料，用于研究力結(jié)構(gòu)材料內(nèi)部的應(yīng)力分布等。

高分子復(fù)合材料

高分子材料和另外不同組成、不同形狀、不同性質(zhì)的物質(zhì)復(fù)合粘結(jié)而成的多相材料。高分子復(fù)合材料最大優(yōu)點是博各種材料之長，如高強度、質(zhì)輕、耐溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣等性質(zhì)，根據(jù)應(yīng)用目的，選取高分子材料和其他具有特殊性質(zhì)的材料，制成滿足需要的復(fù)合材料。高分子復(fù)合材料分為兩大類：高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和高分子功能復(fù)合材料。以前者為主。高分子結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括兩個組分：①增強劑。為具有高強度、高模量、耐溫的纖維及織物，如玻璃纖維、氮化硅晶須、硼纖維及以上纖維的織物。②基體材料。主要是起粘合作用的膠粘劑，如不飽合聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺等熱固性樹脂及苯乙烯、聚丙烯等熱塑性樹脂，這種復(fù)合材料的比強度和比模量比金屬還高，是國防、尖端技術(shù)方面不可缺少的材料。

合成加工

高分子材料在加工之前，要先進行合成，把單體合成為聚合物進行造粒，然后才進行熔融加工。高分子材料的合成方法有本體聚合、懸浮聚合、乳液聚合、溶液聚合和氣相聚合等。這其中引發(fā)劑起了很重要的作用，偶氮引發(fā)劑和過氧類引發(fā)劑都是常用的引發(fā)劑，高分子材料助劑往往對高分子材料性能的改進和成本的降低也有很明顯的作用。

加工工藝高分子材料的加工成型不是單純的物理過程，而是決定高分子材料最終結(jié)構(gòu)和性能的重要環(huán)節(jié)。除膠粘劑、涂料一般無需加工成形而可直接使用外、橡膠、纖維、塑料等通常須用相應(yīng)的成形方法加工成制品。一般塑料制品常用的成形方法有擠出、注射、壓延、吹塑、模壓或傳遞模塑等。橡膠制品有塑煉、混煉、壓延或擠出等成形工序。纖維有紡絲溶體制備、纖維成形和卷繞、后處理、初生纖維的拉伸和熱定型等。

在成型過程中，聚合物有可能受溫度、壓強、應(yīng)力及作用時間等變化的影響，導(dǎo)致高分子降解、交聯(lián)以及其他化學(xué)反應(yīng)，使聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此加工過程不僅決定高分子材料制品的外觀形狀和質(zhì)量，而且對材料超分子結(jié)構(gòu)和織態(tài)結(jié)構(gòu)甚至鏈結(jié)構(gòu)有重要影響。 ［1］