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)、不饱和聚酯树脂(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1.459/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)减摩和耐磨性好。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~o.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l眭能变差,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1/20~1/10,且在荷载长期作用下易产生蠕变。但在塑料中加人纤维增强材料,其强度可大大提高,甚至可超过钢材。