能迅速产生很大的形变，并且当外力除去后，形变又可逐渐恢复。这种受力能产生很大的形变，除去外力后能恢复原状的性能称高弹性，相应的力学状态称高弹态。 幻灯片62
由玻璃态向高弹态发生突变的区域叫玻璃化转变区，玻璃态开始向高弹态转变的温度称为玻璃化转变温度（glass temperature)，以Tg表示。
当温度升到足够高时，在外力作用下，由于链段运动剧烈，导致整个分子链质量中心发生相对位移，聚合物完全变为粘性流体，其形变不可逆，这种力学状称为粘流态。高弹态开始向粘流态转变的温度称为粘流温度，以Tf表示，其间的形变突变区域称为粘弹态转变区。分子量越大，Tf越高。交联聚合物由于分子链间有化学键连接，不能发生相对位移，不出现粘流态。 玻璃态、高弹态和粘流态称为聚合物的力学三态。 幻灯片63
? 分为一般分子量和很大分子量两种情况。一般分子量的高聚物在低温时，链段不能活动，
变形小，在 Tm 以下与非晶态的玻璃相似，高于Tm 则进入粘流态。分子量很大的晶态高聚物存在高弹态。
7 晶态聚合物的力学状态
? 部分结晶高聚物在非晶区Tg与晶区Tm 间, 非晶区柔性好,晶区刚性好, 处于韧性状
态, 即皮革态。
幻灯片64
8 力学状态的分子运动特点
聚合物的分子运动具有以下特点： （1）运动单元的多重性：
聚合物的分子运动可分小尺寸单元运动（即侧基、支链、链节、链段等的运动）和大尺寸单元运动（即 整个分子运动）。 （2）聚合物分子的运动是一个松弛过程：
在一定的外力和温度条件下，聚合物从一种平衡状态通过分子热运动达到新的平衡状态过程中，需要克服运动时运动单元所受到的大的内摩擦力，这个克服内摩擦力的过程称为松弛过程。松弛过程是一个缓慢过程。 幻灯片65
（3）聚合物的分子运动与温度有关：
温度升高作用有两：增加能量；使聚合物体积膨胀，扩大运动空间。 聚合物力学三态的分子运动单元各不相同：
玻璃态：温度低，链段的运动处于冻结，只有侧基、链节、链长、键角等局部运动，形变小；
高弹态：链段运动充分发展，形变大，可恢复；
粘流态：链段运动剧烈，导致分子链发生相对位移，形变不可逆。 幻灯片66
9 聚合物的液晶态
液晶态是晶态向液态转化的中间态，既具有晶态的有序性（导致各向异性），又具有液态的连续性和流动性。
根据形成条件的不同分为：
热致性液晶：受热熔融形成各向异性熔体；
溶致性液晶：溶于某种溶剂而形成各向异性的溶液。 幻灯片67
10 聚合物的取向态
取向(orientation)：在外力作用下，分子链沿外力方向平行排列。 聚合物的取向现象包括分子链、链段的取向以及结晶聚合物的晶片等沿外力方向的择优排列。 未取向的聚合物材料是各向同性的，即各个方向上的性能相同。而取向后的聚合物材料，在取向方向上的力学性能得到加强，而与取向垂直的方向上，力学性能可能被减弱。即取向聚合物材料是各向异性的，即方向不同，性能不同。 幻灯片68
聚合物的取向一般有两种方式：
单轴取向：在一个轴向上施以外力，使分子链沿一个方向取向。 如纤维纺丝：
再如薄膜的单轴拉伸： 幻灯片69
双轴取向：一般在两个垂直方向施加外力。如薄膜双轴拉伸，使分子链取向平行薄膜平面的任意方向。在薄膜平面的各方向的性能相近，但薄膜平面与平面之间易剥离。 薄膜的双轴拉伸取向： 幻灯片70
1.5 高分子化合物的命名和分类
1 命名
? 以单体名称为基础，在前面加“聚”字
? 乙烯 丙烯 氯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 ? 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 ? 取单体简名，在后面加“树脂” 、“橡胶”二字 ? 如 苯酚 甲醛 酚醛树脂 ? 尿素 甲醛 脲醛树脂 ? 甘油 邻苯二甲酸酐 醇酸树脂 ? 丁二烯 苯乙烯 丁苯橡胶
幻灯片71
? 以高分子链的结构特征命名
聚酰胺 聚酯 聚氨酯 聚醚 ? 商品名
? 合成纤维最普遍，我国以“纶”作为合成纤维的后缀 ? 涤纶 聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯） ? 丙纶 聚丙烯
? 锦纶 聚酰胺（尼龙），后面加数字区别
第一个数字表示二元胺的碳原子数 第二个数字表示二元酸的碳原子数
只附一个数字表示内酰胺或氨基酸的碳原子数
数字含义
幻灯片72
? IUPAC命名(国际理论及应用化学联合会) ? 命名程序：
? 确定重复单元结构
? 排出次级单元（subunit）的次序，两个原则: ? 对乙烯基聚合物，先写有取代基的部分 ? 连接元素最少的次级单元写在前面 ? 给重复单元命名，在前面加“ 聚”字 ? 例子:
聚 (1－苯基乙烯 )
Poly(1-phenylethylene) 幻灯片73
聚[1-(甲氧基羰基)-1-甲基乙烯]
Poly[1-(methoxycarbonyl)-1-methyl ethylene ] 聚(亚胺基六次甲基亚胺基己二酰）
Poly(iminohexamethylene imino adipoyl) 聚(氧羰基氧-1,4-苯撑－异丙叉-1,4-苯撑)
Poly(oxycarbonyloxy-1,4-phenylene-isopropylidene-1,4-phenylene) 幻灯片74
2.高分子的分类
以聚合物为基础，加入（或不加）各种助剂和填料，经加工形成的塑性材料或刚性材料。
塑 料 纤 维 纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径的100倍。
性 质 和 用 途
橡 胶
具有可逆形变的高弹性材料。
涂布于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料
涂 料
能通过粘合的方法将两种以上的物体连接在一起的聚合物材料
胶粘剂
具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料
功能高分子
幻灯片75 塑料 纤维 橡胶 涂料 胶粘剂 功能高分子
产量最大，与国民经济、人民生活关系密切，故称为“三大合成材料”
功能高分子是指在高分子主链和侧枝上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子 幻灯片76
通常所说的塑料、橡胶，正是按照Tm和 Tg在室温之上或室温之下划分的。 晶态高聚物 处于部分结晶态 ，Tm是使用的上限温度 非晶态高聚物 处于玻璃态，Tg是使用的上限温度
塑料
橡胶 只能是非晶态高聚物，处于高弹态
Tg是使用的下限温度， Tg应低于室温70℃以上 Tf 是使用的上限温度
大部分纤维是晶态高聚物 Tm应高于室温150℃以上 也有非晶态高聚物 分子排列要有一定规则和取向
纤维
幻灯片77
? 根据高分子的主链结构分类
? 碳链聚合物
? 大分子主链完全由碳原子组成
? 绝大部分烯类、二烯类聚合物属于这一类 ? 如：PE，PP，PS，PVC ? 杂链聚合物
? 大分子主链中除碳原子外，还有O、N、S等杂原子 ? 如：聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚醚 ? 元素有机聚合物
? 大分子主链中没有碳原子，主要由Si、B、Al、O、N、S、P 等原子组成，侧基则
由有机基团组成 ? 如：硅橡胶
幻灯片78
1.6 高分子化合物的结构与性能的关系
1．弹性和塑性
（1）弹性 当高聚物Tg < TR (室温)< Tf , 高聚物处于高弹态， 而且TR和Tf与Tg的差值越大其性能越好。 （2）塑性 当高聚物Tg > TR ，高聚物处于玻璃态，用做材料时可做塑料。 玻璃化温度Tg是高聚物的链节开始旋转的最低温度。它的高低与分子链的柔顺性和分子链间的作用力大小有关。分子的柔顺性越大，Tg越低。 体型高聚物的分子链由于被化学键牢固地交联，很难变形，因此，当温度改变时不会出现粘流态，交联度大时也不会出现高弹态，而只呈玻璃态。 幻灯片79 2．机械性能
主要指标有机械强度、刚性、冲击强度等。主要影响因素有：
(1) 平均相对分子质量（或平均聚合度）的增大，有利于增加分子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。 >
强度：天然橡胶（M r=20万） 丁苯橡胶（ M r =4~5万）
(2) 极性取代基或链间能形成氢键时，能增加分子链之间的作用力而提高其强度。 >
拉伸强度: 聚氯乙烯(含极性基团-Cl) 聚乙烯 幻灯片80
(3) 适度交联有利于增加分子链之间的作用力。 如聚乙烯交联后，冲击强度可提高3~4倍。
(4) 在结晶区内分子链排列紧密有序，可使分子链之间的作用力增大，机械强度也随之增高。 >
机械强度: 高结晶聚乙烯 低结晶聚乙烯
(5) 主链含苯环或侧链引入芳环、杂环取代基等的高聚物，其强度和刚性比含脂肪族主链的高聚物的要高。 >
幻灯片81
3．电绝缘性和抗静电性
高分子化合物通常以共价键结合，一般不存在自由电子和离子，因此高聚物通常是很好的绝缘体，可作为绝缘材料。
高聚物的极性越小，其绝缘性越好。
极性高聚物 分子链节结构不对称的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺等。 非极性高聚物 分子链节结构对称的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯等。 例：试比较下列高聚物的电绝缘性：
聚四氟乙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 幻灯片82
电绝缘材料的高聚物可分为：
（1）链节结构对称且无极性基团的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，对直流电和交流电都绝缘，可用作高频电绝缘材料。
（2）无极性基团，但链节结构不对称的高聚物，如聚苯乙烯，天然橡胶等，可用做中频电