西北大学高分子课件（推荐）

任无情

高分子课程课件 学习

第一周  绪论（2）
第二周  塑料添加剂（2）
第三周  热塑性塑料（2）
$ i& T% R2 H8 y' L) e. B4 ?- y第四周  热固性塑料、工程塑料（2）
第五周  橡胶（天然橡胶）（2）
" ~: {2 t5 ^3 u! v4 i6 g$ N第六周  合成橡胶（2）
第七周  纤维（天然纤维）（2）
  U6 I' I3 a2 x第八周  合成纤维（2）
第九周  涂料组成、油基涂料（2）
第十周  合成树脂涂料（2）
/ }4 y, P9 V8 M3 u% r+ o- P第十一周  功能高分子材料简介（2）
第十二周  化学功能高分子材料（离子交换树脂）
. i* t- N1 @1 `( w: i第十三周  化学功能高分子材料（高吸水性树脂）
第十四周  高分子絮凝剂、光功能高分子材料
$ i" K( I+ c& r第十五周  光刻蚀剂、光致变色材料
第十六周  电功能高分子材料（3）
第十七周  高分子液晶（3）
第十八周  复合高分子材料、纳米高分子材料（4）

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+ U' D* n- r  W0 f, v& A  D; A8 }/ u2．2  橡胶
2．2．1  橡胶概述
①        特征与分类
a) 结构特征：橡胶是有机高分子弹性体，它的使用温度是在玻璃化温度和粘流态温度之间，作为好的橡胶应在较宽的温度范围（-50-150℃）内保持优异的特性。
2 R6 h& h& e. s4 h$ Y橡胶应有如下结构特点：
6 F( F2 v9 S3 z3 x) ii) 大分子链应具有足够的柔性，玻璃化温度应比室温低的多。这就要求大分子链内旋转位垒较小，分子间的作用力较弱，内聚能密度较小。
6 c  S- p7 R  dii) 在使用条件下不结晶或结晶度很小。在室温下容易结晶的材料如聚乙烯，聚甲醛等不宜作橡胶材料，最理想的情况是在拉伸时结晶，而解除负荷后结晶又熔化。
iii) 在使用条件下无分子链间的相对滑动，即无冷流现象。因为冷流现象，会使橡胶在负荷下发生永久形变，去负荷后，不能恢复。
iiii) 在大分子链上应存在可供交联的位置，可以进行交联而形成网络结构。交联可以是化学交联也可以是物理交联。
b) 分类：按来源，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶两大类。合成橡胶按用途可分为通用合成橡胶和特种合成橡胶。凡性能与天然橡胶相似，广泛用于制造轮胎及一般橡胶制品的通称通用合成橡胶。凡具有特殊性能如耐候性，耐热性、耐油、耐臭氧等，并用于制造特定条件下使用的橡胶制品的称为特种合成橡胶，合成橡胶按大分子主链的化学组成可分为碳链弹性体和杂链弹性体。
, T' v4 V+ f8 G6 l9 F/ W2 K②结构与性能
# ^4 @# `! L& s& Q& X- X橡胶的性能，如弹性、强度、耐热性、耐摩性等与分子结构密切相关。
i) 弹性与强度  弹性与强度是橡胶材料的主要性能指标。分子链柔顺性越大，橡胶的弹性就越好。在规整性好的大分子链中，等同周期越长，含侧基越小，链的柔顺性越好，其橡胶的弹性越好。如同样都是异戊二烯链结构所形成的橡胶，一种为顺式1，4结构，其等同周期为0.816nm，另一种为反式1，4结构，其等同周期仅为0.48nm，前者比后者在常温下弹性好的多。



分子量越高，强度与弹性越大，所以橡胶相对分子质量通常为105-106，比塑料和纤维要高。
网络结构可以提高橡胶的弹性和强度，但交联度过大，交联链间分子量太小，会使强度提高，弹性下降。
高聚物分子中的晶态结构可以提高强度，非晶态结构具有弹性。
0 @3 e, i" d& G: j, Yii) 耐热性与耐老化性：为扩大橡胶的使用范围，一方面应努力改善其耐热和耐老化性能，另一方面则需设法降低其玻璃化温度，改善其耐寒性能，橡胶的耐热性取决于主链上化学键的键能，从平均键能的数值上可见，含有C—C、C—O、Si—O、C—F键的橡胶具有良好的耐热性。
橡胶中弱键的存在会引起老化、特别是降解反应，这降低了耐热性及其它性能，如双键的存在，有有利的一面，但在光、氧、热等作用下易受氧和臭氧以及其它试剂攻击而导致老化。因而耐老化性能差。
  |/ \7 A' u1 b选择键能较大，饱和度高的橡胶就具有较好的耐热，耐氧化及老化性能。如二甲基硅橡胶，可在200℃以上长期使用。
. ]6 ]# d8 V* ], }  D+ A- |+ Eiii) 耐寒性  当温度低于玻璃化温度Tg，或者由于结晶，都会导致橡胶失去弹性，因此降低Tg或避免结晶，可以提高橡胶的耐寒性。
4 R0 M) X6 v, S- e" [4 k1 ^降低Tg的方法有：降低分子链的刚性，也就是提高主链的柔顺性。这是最有决定性的因素；减少分子链间作用，也就尽量减少或避免在分子中存在极性基团或能形成链间氢键的基因；提高分子链对称性也有利于Tg降低。交联度增大，Tg升高，而溶剂或增塑剂存在则会使Tg下降。
' D: z8 e( }) s为了避免结晶，可用无规共聚，进行链的支化和交联。采用不导致立规结构的聚合方法等来实现。
$ C9 Z7 F* W' W* I. i5 YiV) 对橡胶的化学反应性有两种相反要求，一是要求有足够的活性，以便发生人们希望的反应如交联，二是要求在使用过程中不发生任何有害的反应，即活性低。
0 i2 S. u2 M5 n1 g" R7 j- HV) 橡胶的溶解性：橡胶的溶解过程与其它聚合物一样，在定性上满足相似相溶原理，在定量上以溶解度参数进行选择。
Vi) 电性能：通用橡胶，大多本身是无极性的，所以其民性能不完全取决于橡胶本身，同时也依赖添加剂的极性和聚合残留物，对天然产物，还涉及蛋白质等。但对特种橡胶而言，特别是那些耐油品种（如丁腈橡胶、含氟橡胶）本身就是极性聚合物。
8 C! V* i  n! |9 dVii) 结构与加工性能：分子结构影响加工性能，包括熔体粘度，口型膨胀率，压出胶的质量、混炼特性、冷流性、胶料粘度和粘着性。
% d9 ?- E% A% y- i8 l/ ?8 y熔体粘度：随分子量增大而增大，在固定加工温度下，相同分子量的橡胶，其Tg值愈高、熔体粘度越大。带有支链的聚合物，由于分子链均方末端矩小，分子间缠结少，故熔体粘度较低。
口型膨胀率：聚合物经压出或压延后，压出胶或压延胶片的横截面积一般大于口模和压延机辊间截面积，随温度升高而降低。
压出胶的质量，对熔体的破裂和鲨鱼皮状表面的出现是压出胶所不希望的，一般降低分子量和分子量分布可以防止上述现象发生。
橡胶胶料在双辊开炼机上，紧紧包辊的能力是一项很有用的加工特性，加宽分子量分布，长链支化有利于混炼特性。
减少冷流和提高胶料强度是橡胶所希望的，网络结构可避免冷流和提高胶料强度，一般采用控制分子量大小，使之达到足够的物理缠绕，引入少量的共价键可以达到此目的。
③ 橡胶的硫化
一般橡胶的主要工艺过程，包括生胶的塑炼，塑炼胶与各种添加剂的混炼，再由压延或压出，可以制成一定的半成品，再经成型工艺便完成有一定整体形状的完整过程，再经硫化，以形成网状结构从而使产品具有应有的物理机械性能和其它性能，最后经修整后，即得成品。
④橡胶的组合及作用
a) 生胶：包括天然和合成橡胶为橡胶制品的主要成分。
8 A, K4 q/ }) _( _) B# Ab) 配和剂：生胶本身强底低，易变质，在溶剂中溶解或溶胀，无单独使用价值，添加剂的加入，可以改善性能，降低成本，提高使用价值。③
& E5 x3 V+ C2 ji) 硫化剂：在一定条件下，能使橡胶发生交联的物质，称之为硫化剂。除某些热塑性橡胶不需要硫化剂外，天然橡胶与各种合成橡胶都需配以硫化剂进行硫化、硫化后的橡胶，才具有优异的性能和实用价值。
+ f0 p" `- @4 b6 d7 b/ [* Q硫化：因为最早使用的交联剂是硫磺，所以橡胶的交联过称称之为硫化、硫化的实质使线型橡胶分子交联形成体网状结构。
硫化剂的种类，按结构可以分为以下几类：
. O9 M- F$ N, I7 I8 F0 p7 e（1）硫、硒、碲等元素，最常用的是硫磺。
（2）金属氧化物：如氧化锌、氧化镁。
- H, N0 \) Z0 V* [: U: E# q（3）有机过氧化物：如过氧化苯甲酰、过氧化二异丙苯（安全性差）。
（4）有机含硫化物：主要有秋兰姆，通式为  此类硫化剂操作安作，耐热老化性能好。
（5）醌类化合物，例  R=H，为对苯二肟。
8 D% l8 J3 A- F/ o（6）树脂类硫化剂，取代酚醛树脂。
" J$ m. G9 B/ D( R（7）胺类硫化剂：特别用于不适合用硫磺交联的胶料，如丙烯酸酯，氟橡胶，主要品种二乙烯四胺，四乙烯五胺。
2 F9 B* d4 Z/ z% gb) 硫化促进剂：凡能加快橡胶与硫化剂反应速度，缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，并能改善硫化胶物理机械性能的物质称为硫化促进剂。
硫化促进剂可分为无机和有机两大类，无机促进剂效率低，硫化胶性能差，故目前主要以有机促进剂为主，有机促进剂以效率高，硫化特性好，硫化胶的物理机械性能与耐老化性能优良而得以迅速发展。
硫化促进剂按化学结构可以分为二硫代氨基甲酸盐类，黄原酸盐类，秋兰姆类、噻唑类、次磺酰胺类、醛胺类、硫脲类、胺类等，常用的有2-硫醇基苯并噻唑（促进剂M），二硫化二苯并噻唑（促进剂DM）。
按促进效率可分为超促进剂，中超促进剂、中速促进剂和弱促进剂四类。
c) 硫化活性剂：指能促进促进剂活性，充分发挥其效能，并能达到减少促进剂用量或缩短硫化时间的一类物质，硫化活性剂可分为无机和有机两大类，无机活性剂主要指金属氧化物，如氧化锌、氧化镁、氧化铝、氧化钙等，有机活性剂主要是脂肪酸，如硬脂酸、油酸、月桂酸等。
d) 防焦剂：理想的硫化过程应是诱导期长，并不出现焦化，以提高操作安全性，延长胶料、胶浆的贮存期。防焦剂是指那些能防止胶料在操作期间产生早期硫化（即焦烧），同时又不影响促进剂在硫化温度下正常使用的物质，并且对硫化胶的物理机械性能也不应有不良影响。
常用的防焦剂有亚硝基化合物和有机酸类，但最近开发的N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺（防焦剂（TP）有很好的效果。
e) 防老剂：凡能防止和延缓橡胶老化的物质称为防老剂（抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂）
f) 补强和填充剂：凡能提高橡胶物理机械性能的物质称补强剂，凡在胶料中能增加容积的物质叫为填料，但两者之间并无明显界限。
7 J' ~1 [* p! j$ q3 g: B常用补强剂是炭黑，是橡胶工业中仅次于橡胶的重要原料，耗用量通常为生胶的50%左右，其次是白炭黑，还有碳酸钙、碳酸镁、陶土等。
g) 骨架材料：由于橡胶弹性大，强底低，因此橡胶制品中有时用纤维和金属材料作骨架材料，常用的有纺织纤维、钢丝、玻璃纤维等。
h) 其它：软化剂、着色剂、溶剂、发泡剂、隔离剂等。

lzb2000

谢谢任无情同志
  v( b% [* s& k  Q- [学习了

zhixuanfu

xie谢谢楼主的奉献！ 顶！

nk6670

多谢楼主分享，学习了！！！