- 中文名
- 有机高分子材料
- 外文名
- Organic polymer materials
- 类 别
- 化合物
- 主要元素
- 碳、氢、氧、氮
- 相对分子质量
- 一般在10000以上
- 分 类
- 塑料、纤维、橡胶
基本特点
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2、有足够的强度和模量——能够代替部分金属材料制造多种机械零部件。
3、优良的电(绝缘)性能——对电机、电器、仪器仪表、电线电缆中的绝缘起着重要的推进作用。而添加适当的导电材料又可成为特殊导体材料。
4、优良的减摩、耐磨和自润滑性能——许多高分子材料可在液体介质中或少油、无油干摩擦条件下运行，其性能甚至优于金属。
5、优良的耐蚀性能——对酸、碱或某些化学药品一般都具有良好的耐蚀性能。在一些特殊介质中，如含氯离子的酸性介质。其耐蚀能力胜过金属，甚至胜过一般的不锈钢。
6、富于粘结力——高分子胶粘剂能将不同品种、不同形状的材料零件胶接一起，胶接牢固，并且有密封、堵漏作用。
7、易于合金化——两种或两种以上的高聚物可用物理的、化学的方法共混制得共混聚合物合金。如尼龙与聚烯烃共混的塑料合金，其冲击韧度可提高15倍以上。聚合物的合金化使材料改性的自由度加大，可制备出性能多样、适应不同工况要求的新材料。
8、富有弹性——不论是线型或体型高分子，都具有一定的弹性。橡胶弹性最好，具有良好的吸振、防振和密封功能。
10、耐热性差——长期使用温度大多在200℃以下。近年来， 可用于200℃以上的品种有所增加；用在300～4000℃温度下的，是追求的目标。但有的高分子材料能耐液氮、液氦等超低温度。
11、可燃——高分子材料是有机物，具有可燃性，或离火自熄；通常加入阻燃剂以消除其可燃性。
12、易老化——在热、光、氧的长期作用过程中，高分子发生降解过程，使其理化性能、力学性能降低。完全消失以至失去使用价值。为此，常须加入防老化剂及其他防护措施延长使用寿命。 [1]
材料分类
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有机高分子材料种类繁多，根据不同的分类原则可将其分为不同的类别。
1、按聚合物的性能和用途分类
根据聚合物的性能和用途，可将有机高分子材料分为塑料、纤维、橡胶三大类，此外还有涂料、胶粘剂和离子交换树脂等。
(1) 塑料 在一定条件下具有流动性、可塑性，并能加工成形，当恢复平常条件时仍可保持加工时形状的高分子材料称为塑料。塑料又分为热塑性塑料和热固性塑料两种。热塑性塑料可溶、可熔，并且在一定条件下可以反复加工成形，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等；热固性塑料则不溶、不熔，并且在一定温度及压力下加工成形时会发生变化，这样形成的材料在再次受压、受热下不能反复加工成形，而具有固定的形状，例如酚醛树脂、脲醛树脂等。
(2) 纤维具备或保持其本身长度大于直径1000倍以上而又具有一定强度的线条或丝状高分子材料称为纤维。纤维的直径一般很小，受力后形变较小(一般为百分之几到20%)，在较宽的温度范围内力学性能变化不大。纤维分为天然纤维和化学纤维。化学纤维又分为改性纤维素纤维(人造纤维，如粘胶纤维)与合成纤维。改性纤维素纤维是将天然纤维经化学处理后再纺丝而得到的纤维。例如将天然纤维用碱和二硫化碳处理后，在酸液中纺丝就得到人造丝(即粘胶纤维)。合成纤维是将单体经聚合反应而得到的树脂经纺丝而成的纤维。重要的纤维品种有：聚酯纤维(又称涤纶)；聚酰胺纤维，如尼龙66；聚丙烯腈纤维(又称腈纶)；聚丙烯纤维(丙纶)和聚氯乙烯纤维(氯纶)等。
(3) 橡胶在室温下具有高弹性的高分子材料称为橡胶。在外力作用下，橡胶能产生很大的形变(可达1000%)，外力除去后又能迅速恢复原状。重要的橡胶品种有：聚丁二烯(顺丁橡胶)、聚异戊二烯(异戊橡胶)、氯丁橡胶、丁基橡胶等。
塑料、纤维和橡胶三大类聚合物之间并没有严格的界限。有的高分子可以作纤维，也可以作塑料，如聚氯乙烯既是典型的塑料，又可做成纤维即氯纶；若将氯乙烯配入适量增塑剂，可制成类似橡胶的软制品。又如尼龙既可以用作纤维又可作工程塑料；橡胶在较低温度下也可作塑料使用。
2、按聚合物的热行为分类
(1) 热塑性高分子材料 热塑性高分子材料成形后分子呈线性结构，在一定条件（如温度、压力）下可塑成一定形状并在常温下保持其形状，而且还可在特定的温度范围内反复加热软化、冷却固化，加工成形方便，有利于制品再生。因此，热塑性高分子材料用途广、产量大（占所有高分子材料的80%以上）。常见的热塑性高分子材料有聚乙烯、聚丙烯等。
(2) 热固性高分子材料热固性高分子材料成形后变成网状的体型结构，不熔不溶，受热后只能分解，不能软化，不能回复到可塑状态。常见的热固性高分子材料有酚醛树脂、环氧树脂等 [2]。
加工性能
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有机高分子材料具有一些特有的加工性能，如良好的高弹性、耐磨性、化学稳定性等，这些加工性能为有机高分子材料提供了适用多种加工技术的可能性，也是高分子材料能够得到广泛应用的重要原因。
1、有机高分子材料的力学性能
(1) 高弹性轻度交联的高聚物具有典型的高弹性，即变形大、弹性模量小，而且弹性随温度升高而增大。橡胶是典型的高弹性材料。
(2) 粘弹性高聚物的粘弹性是指高聚物材料既具有弹性材料的一般特性，又具有粘性流体的一些特性，即受力的同时发生高弹性变形和粘性流动，主要表现在蠕变和应力松弛、滞后和内耗等现象上。
1) 蠕变和应力松弛。在恒定温度和应力作用下，应变随时间延长而增加的现象称为蠕变。应力松弛是在应变恒定的情况下，应力随时间延长而衰减的现象。在外力的作用下，高聚物大分子链由原来的卷曲态变为较伸直的形态，从而产生蠕变；随时间的延长，大分子链构象逐步调整，趋向于比较稳定的卷曲状态，从而产生应力松弛。
2) 滞后和内耗。滞后是指在交变应力的作用下，变形速度跟不上应力变化的现象。在克服内摩擦时，一部分机械能被损耗，转化为热能，即内耗。滞后越严重，内耗越大。内耗大对减振和吸声有利，但内耗会引起发热，导致高聚物老化。
(3) 强度高聚物的强度很低，如塑料的抗拉强度一般低于100MPa，比金属材料低很多。但高聚物的密度很小，只有钢的1/4～1/8，所以其比强度比一些金属高。
(4) 断裂高聚物材料由于内部结构不均一，含有许多微裂纹，造成应力集中，使裂纹容易很快发展。在小应力下即可断裂，称为环境应力断裂。
(5) 韧性高聚物的韧性用冲击韧度表示。各类高聚物的冲击韧度相差很大，脆性高聚物的冲击韧度值一般都小于0.2J/cm2，韧性高聚物的冲击韧度值一般都大于0.9J/cm2。
(6)耐磨性高聚物的硬度低，但耐磨性高。如塑料的摩擦因数小，有些还具有自润滑性能，在无润滑和少润滑的摩擦条件下，它们的耐磨、减摩性能要比金属材料高很多。
2、有机高分子材料的电学和物理化学性能
(1) 电学性能高聚物内原子间以共价键相连，没有自由电子和离子，因此介电常数小、介电损耗低，具有高的绝缘性。
(2) 热性能高聚物在受热过程中，大分子链和链段容易产生运动，因此其耐热性较差。由于高聚物内部无自由电子，因此具有低的导热性能。高聚物的线胀系数也较大。
