第九章 非金属材料.ppt

第九章非金属材料
第九章非金属材料
一、高分子材料
二、陶瓷材料
三、复合材料
一、高分子材料
高分子材料:是指分子量很大(在104以上)的化合物,
即高分子化合物组成的一类材料的总称。
高分子材料有:有机高分子和无机高分子,
天然高分子和人工合成高分子材料。
目前,人工合成的有机高分子材料如塑料、合成橡胶、合成纤维等发展十分迅速,已成为一个品种繁多的庞大的工业部门,而且具有广阔的发展前途。
人工合成的高分子材料
本节简单地介绍人工合成的高分子材料的基本概念、结构、性能特征。



1. 基本概念
有机高分子化合物是由有机低分子化合物在一定条件下聚合而成的,具有重复排列链状结构的高聚物。
如聚乙烯塑料就是由乙烯聚合而成的高分子材料。

低分子化合物(如乙烯CH2=CH2)称为单体,
大分子链重复排列的结构单元(如)称为链节,链节重复排列的个数 n 称为聚合度。
聚合度越大,高聚物的大分子链越长,其分子量也就愈大。
1. 基本概念
高聚物与具有明确分子量的低分子化合物不同,同一高聚物因其聚合度不同,大分子链的长短各异,其分子量也就各不相同。通常所说高聚物的分子量是指其分子量的统计平均值。
如:聚***乙烯的分子量为20000~160000。

前面的学****知道金属材料的性能是它的组织结构决定的,同样,对非金属材料也不例外,它的性能特点仍然是由其组织结构决定的。
(1)结合键
(2)大分子链的构型与构象
(3) 高聚物的聚集态
(1)结合键
作为高聚物单体的低分子化合物必然具备不饱和的键,如各种烯烃类化合物、环状化合物和含有特殊官能团的化合物,在聚合反应中能形成两个以上的新键,把单体低分子变成链节连接成大分子链。否则不能聚合成大分子链,也就不能形成高聚物。
在高分子链中原子以共价键结合,这种结合力称为主价力高分子链内组成元素不同,原子间共价键的结合力不同,聚合物的性能因而不同。
在高聚物大分子之间一般是分子来链连接的,(靠分子间力连接的)这一结合力—范德华力,称为次价力。
(2)大分子链的构型与构象
ⅰ.构型:组成大分子链的链节在空间排列的几何形状称为构型。
高聚物有线型(包括带支链的线型)和网体型两种构型。
ⅱ.构象:和其他物质分子一样,高聚物的分子链在不停的运动,这种运动是由单链内旋转引起的。大分子链是由成千上万个原子经共价键连接而成,其中以单键连接的原子,由于热运动,两个原子可作相对旋转,即在保持键角、键长不变的情况下,单键作旋转,称为内旋转。这种由于单键内旋转所产生的大分子链的空间形象称为高分子链的构象。
(3) 高聚物的聚集态
固态高聚物存在着晶态和非晶态两种聚集状态。
晶态高聚物大分子呈规则排列;
非晶态高聚物的大分子呈乱混排列。
由于高聚物的分子链很大,结构复杂,其结晶组织与低分子物质有很大的不同,存在着晶区和非晶区。
同一个大分子链可穿过几个晶区和非晶区。
在晶区内呈规则,有序排列,在非晶区内呈无序排列。
在高聚物中结晶是不完全的,而且总是晶态与非晶态共存或全部非晶态。
常用结晶度来衡量其结晶倾向——晶区部分的体积或重量的百分数称结晶度。