1．高分子材料的基本概念
高分子材料具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料一般分天然和人工合成两大类。天然高分子材料有蚕丝、羊毛、纤维素和橡胶以及存在于生物组织中的淀粉和蛋白质等。工程上的高分子材料主要是人工合成的各种有机材料。通常根据机械性能和使用状态将其分为塑料、橡胶和合成纤维三大类。
人工合成的高分子材料，就是把低分子材料(单体)聚合起来所形成的。其聚合过程称为聚合反应。最常用的聚合反应有加成聚合反应(简称加聚反应)和缩合聚合反应(简称缩聚反应)两种。
聚合后材料的分子量多数在5000～1000000之间。一般把分子量大于5000的定为高分子材料。常用的加聚树脂有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、ABS树脂、聚醋酸乙烯(PVAC)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
常用的缩聚树脂有酚醛树脂(PF)、脲醛树脂(UF)、环氧树脂(EP)、不饱和聚酯(UP)、聚氨酯树脂(PU)和聚酯树脂(PES)等。
2．高分子材料的基本性能及特点
(1)质轻。密度平均为1.45g／cm3，约为钢的1／5，铝的1／2；
(2)比强度高。接近或超过钢材，是一种优良的轻质高强材料；
(3)有良好的韧性。即高分子材料在断裂前能吸收较大的能量；
(4)减摩、耐磨性好。有些高分子材料在无润滑和少润滑的摩擦条件下，它们的耐磨、减摩性能是金属材料无法比拟的；
(5)电绝缘性好。可与陶瓷、橡胶媲美；
(6)耐蚀性。化学稳定性好，对一般的酸、碱、盐及油脂有较好的耐腐蚀性；
(7)导热系数小。如泡沫塑料的导热系数只有0.02～0.046W／(m·K)，约为金属的1／1500，是理想的绝热材料；
(8)易老化。高分子材料能在光、空气、热及环境介质的作用下，分子结构产生逆变，机械性能变差，寿命缩短；
(9)易燃。塑料不仅可燃，而且燃烧时发烟，产生有毒气体；
(10)耐热性。高分子材料的耐热性是指温度升高时其性能明显降低的抵抗能力。热固性塑料的耐热性比热塑性塑料高。
(11)刚度小。如塑料弹性模量，只有钢材的1／10～1／20，且在荷载长期作用下易产生蠕变。但在塑料中加入纤维增强材料，其强度可大大提高，甚至可超过钢材。
3．工程中常用的高分子材料
(1)塑料制品。
1)塑料的组成。常用的塑料制品都是以合成树脂为基本材料，再按一定比例加入填充料、增塑剂、着色剂和稳定剂等材料，经混炼、塑化，并在一定压力和温度下制成的。因而，塑料是一种以树脂为主要成分的多组分材料，但也有少部分塑料制品例外，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)合成树脂。塑料的应用十分广泛，按制品的形态，塑料可分为板材、管材、泡沫塑料、模制品和溶液或乳液。
①树脂。树脂有合成树脂和天然树脂之分，在所有的塑料制品中几乎都是采用合成树脂。树脂是塑料组成材料中的基本组分，在一般塑料中约占30％～60％，有的甚至更多。
树脂在塑料中主要起胶结作用，通过胶结作用把填充料等胶结成坚实整体。因此，塑料的性质主要取决于树脂的性质。
按产源分有天然树脂和合成树脂两种。
天然树脂：指松香、虫胶等，由于产源有限，在塑料制品中很少使用。
合成树脂：合成树脂分子结构分为直线型、支链型和体型(或称为网状型)三种。聚苯乙烯(PS)、用低压法制造的高密度聚乙烯(HDPE)和聚酯纤维素分子等，都是属于线型的；低密度聚乙烯(LDPE)和聚醋酸乙烯(PVAC)等属于支链；酚醛树脂(PF)、不饱和聚酯(UP)、环氧树脂(EP)、脲醛树脂(UF)等属于网状结构；按受热时状态不同，可分为热塑性和热固性树脂。
热塑性树脂是指分子结构的几何形状为直线型、支链型，在加热时树脂具有一定的流动性或可塑性，冷却后又重新硬化而物质成分没有发生变化，且这一过程可以反复进行的树脂。 |
