第一讲本单元的学习目的和要求：通过了解高分子材料的基本概念、分类、主要品种及其分析、高分子材料在国民经济中的地位和作用、高分子材料加工的学科分类。要求学生掌握高分子材料成型的理论基础知识和品种分类。本单元的重点和难点：高分子材料的基本概念、分类、主要品种及其分析。第一部分前言及绪论第一章前言及绪论1.1前言1.1.1自我介绍（略）1.1.2本课程在专业学科中的定位1.1.2.1学科培养结构简图大一大二大三大四高等数学：思想无机化学原料：塑料橡胶高分子物理大学语文：中文表达有机化学制品高分子化学分析化学工艺：原理英语：英文表达基础课专业课化工学科基础课专业基础课1.1.2.2本课程定位联系高分子工业原料与制品的纽带，通过设备表达。1.1.2.3本课程的内容聚合物的加工理论基础，纤维、塑料、橡胶的成型加工，涂料及粘合剂加工原理简介，以及一些特殊加工方法简介。1.1.3本课程教学的时间安排章节学时分配2第一部分前言及绪论10第二部分高分子材料成型原理中的共性问题聚合物流体的制备聚合物的混合聚合物流体的流变性26第三部分高分子材料成型原理中的个性问题10塑料材料的成型加工原理2
2 第一讲 本单元的学习目的和要求：通过了解高分子材料的基本概念、分类、主要品种及其分析、高 分子材料在国民经济中的地位和作用、高分子材料加工的学科分类。要求学生掌握高分子材 料成型的理论基础知识和品种分类。 本单元的重点和难点：高分子材料的基本概念、分类、主要品种及其分析。 第一部分 前言及绪论 第一章 前言及绪论 1.1 前言 1.1.1 自我介绍（略） 1.1.2 本课程在专业学科中的定位 1.1.2.1 学科培养结构简图 基础课 化工学科基础课 专业基础课 专业课 1.1.2.2 本课程定位 联系高分子工业原料与制品的纽带，通过设备表达。 1.1.2.3 本课程的内容 聚合物的加工理论基础，纤维、塑料、橡胶的成型加工，涂料及粘合剂加工 原理简介，以及一些特殊加工方法简介。 1.1.3 本课程教学的时间安排 章节 学时分配 第一部分 前言及绪论 2 第二部分 高分子材料成型原理中的共性问题 10 第三部分 高分子材料成型原理中的个性问题 26 塑料材料的成型加工原理 10 大四 原料：塑料橡胶 制品 工艺：原理 设备：如模具 大三 高分子物理 高分子化学 材料研究方法 大二 无机化学 有机化学 分析化学 物理化学 大一 高等数学：思想 大学语文：中文表达 英语：英文表达 政治法律：规范 聚合物流体的制备 聚合物的混合 聚合物流体的流变性
专题一：吹塑、吸塑及冷压烧结成型10橡胶材料的成型加工原理4化学纤维的成型加工原理专题二：静电纺丝的原理及其过程2涂料、粘合剂及功能高分子的简介2第四部分：本课程的复习总结合计401.1.4本课程所使用的教材[1]沈新元主编.高分子材料加工原理(第2版).中国纺织出版社，2009，31.1.5推荐参考书[1]史玉升，李远才，杨劲松．高分子材料成型工艺.化学工业出版社，2006，7[2]王贵恒主编．高分子材料成型加工原理，化学工业出版社，2003，9（参考教材，第一版1982，2）1.2绪论1.2.1高分子材料的基本概念1.2.1.1高分子化合物及高分子材料的区别高分子化合物：系指由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在1万以上的化合物。高分子材料：以高分子化合物为基体组分的材料。1.2.1.2定义中的几个问题共价键与分子间力、相对分子质量、1万以上1.2.2高分子材料的分类按来源分类：天然高分子材料及合成高分子材料按化学组成分类：有机高分子材料及无机高分子材料按性能分类：通用高分子材料及新型高分子材料等等1.2.3高分子材料的主要品种高分子材料的六大品种：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、功能高分子（旧类别）高分子材料的新类别：通用高分子材料：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂新型高分子材料：功能高分子、智能高分子、高性能高分子、生态高分子1.2.3.1纤维定义：一般认为，纤维是一种细长形状的物体，有较大的长径比，还应具有一定的柔性、强度、模量、伸长和弹性等。3
3 专题一：吹塑、吸塑及冷压烧结成型 橡胶材料的成型加工原理 10 化学纤维的成型加工原理 4 专题二：静电纺丝的原理及其过程 涂料、粘合剂及功能高分子的简介 2 第四部分：本课程的复习总结 2 合计 40 1.1.4 本课程所使用的教材 [1] 沈新元 主编. 高分子材料加工原理(第 2 版). 中国纺织出版社，2009，3. 1.1.5 推荐参考书 [1] 史玉升，李远才，杨劲松. 高分子材料成型工艺. 化学工业出版社，2006，7 [2] 王贵恒 主编. 高分子材料成型加工原理. 化学工业出版社，2003，9（参考 教材，第一版 1982，2） 1.2 绪论 1.2.1 高分子材料的基本概念 1.2.1.1 高分子化合物及高分子材料的区别 高分子化合物：系指由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子 量在 1 万以上的化合物。 高分子材料：以高分子化合物为基体组分的材料。 1.2.1.2 定义中的几个问题 共价键与分子间力、相对分子质量、1 万以上 1.2.2 高分子材料的分类 按来源分类：天然高分子材料及合成高分子材料 按化学组成分类：有机高分子材料及无机高分子材料 按性能分类：通用高分子材料及新型高分子材料 等等 1.2.3 高分子材料的主要品种 高分子材料的六大品种：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、功能高分子（旧 类别） 高分子材料的新类别： 通用高分子材料：塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂 新型高分子材料：功能高分子、智能高分子、高性能高分子、生态高分子 1.2.3.1 纤维 定义：一般认为，纤维是一种细长形状的物体，有较大的长径比，还应具有 一定的柔性、强度、模量、伸长和弹性等
分类：按来源分为天然纤维和化学纤维，其中化学纤维又可分为人造纤维和合成纤维。1.2.3.2塑料定义：是以高分子化合物为主要成分，在一定条件下可加工成一定形状并且在常温下保持其形状的材料。重要特性：可塑性分类：按来源可分为合成塑料及半合成塑料按加工性可分为热塑性塑料及热固性塑料按使用性可分为通用塑料及工程塑料通用塑料举例：PE，PP，PVC，PS工程塑料举例：PSF，PA，ABS，PC，POM1.2.3.3橡胶定义：是有机高分子弹性化合物，在很宽的温度(-50~100C）范围内具有优异的弹性的一类材料。重要特性：高弹性（熵弹性），弹性的效果取决于硫化程度分类：按来源可分为天然橡胶和合成橡胶天然橡胶的组成：聚异戊二烯、蛋白质、灰分等1.2.3.4胶粘剂（粘合剂）定义：能把各种材料紧密地结合在一起的物质。原料特性：包括主体材料和辅助材料（A料及B料）分类：按主体材料的来源可分为天然胶粘剂和合成胶粘剂按作用不同可分为主体材料和辅助材料按化学组成还可分为无机粘合剂及有机粘合剂1.2.3.5涂料定义：是指涂布在物体表面能形成具有保护和装饰作用膜层的材料。分类：比较复杂，一般按照成膜物来进行分类，如油性涂料、天然树酯涂料、沥青涂料、醇酸树酯涂料等1.2.3.6功能高分子材料功能高分子：是指在高分子的主链或侧链上具有反应性官能团，因而具有特定功能的高分子材料。功能高分子材料：由功能高分子构成，与常规高分子材料相比具有不同的性质，并具有某些特殊功能的高分子材料。分类：按组成和结构上可分为结构型功能高分子材料及复合型功能高分子材料。从作用机理上可分为感知材料和驱动材料4
4 分类：按来源分为天然纤维和化学纤维，其中化学纤维又可分为人造纤维和 合成纤维。 1.2.3.2 塑料 定义：是以高分子化合物为主要成分，在一定条件下可加工成一定形状并且 在常温下保持其形状的材料。 重要特性：可塑性 分类：按来源可分为合成塑料及半合成塑料 按加工性可分为热塑性塑料及热固性塑料 按使用性可分为通用塑料及工程塑料 通用塑料举例：PE，PP，PVC，PS 工程塑料举例：PSF，PA，ABS，PC，POM 1.2.3.3 橡胶 定义：是有机高分子弹性化合物，在很宽的温度(-50~100°C)范围内具有优异 的弹性的一类材料。 重要特性：高弹性（熵弹性），弹性的效果取决于硫化程度 分类：按来源可分为天然橡胶和合成橡胶 天然橡胶的组成：聚异戊二烯、蛋白质、灰分等 1.2.3.4 胶粘剂（粘合剂） 定义：能把各种材料紧密地结合在一起的物质。 原料特性：包括主体材料和辅助材料(A 料及 B 料) 分类：按主体材料的来源可分为天然胶粘剂和合成胶粘剂 按作用不同可分为主体材料和辅助材料 按化学组成还可分为无机粘合剂及有机粘合剂 1.2.3.5 涂料 定义：是指涂布在物体表面能形成具有保护和装饰作用膜层的材料。 分类：比较复杂，一般按照成膜物来进行分类，如油性涂料、天然树酯涂料、 沥青涂料、醇酸树酯涂料等 1.2.3.6 功能高分子材料 功能高分子：是指在高分子的主链或侧链上具有反应性官能团，因而具有特 定功能的高分子材料。 功能高分子材料：由功能高分子构成，与常规高分子材料相比具有不同的性 质，并具有某些特殊功能的高分子材料。 分类：按组成和结构上可分为结构型功能高分子材料及复合型功能高分子材 料。 从作用机理上可分为感知材料和驱动材料
感知材料：对外界或内部刺激强度具有感知功能的材料，可用于传感器。驱动材料：对外界环境条件或内部状态发生变化做出响应或驱动的材料。刺激信号包括：应力、应变、光、电、磁、热、湿度、化学及辐射等1.2.3.7智能高分子材料定义：是指随外界条件的变化而进行相应动作的高分子材料。智能高分子材料源于功能高分子，但又不同于传统的功能高分子，比功能高分子材料更高级。1.2.3.8高性能高分子材料定义：材料的机械性能、耐热、耐久、耐蚀等性能提高较高的高分子材料。1.2.3.9生态高分子材料定义：在生产、使用过程中对环境无污染的高分子材料。1.2.4本课程讲授的重点1.2.4.1不同品种高分子材料的分析塑料、橡胶、纤维：多用于结构材料，原料状态不同，但化学成分基本相同，主要涉及材料的成型于加工。涂料、粘合剂：多用于结构材料的连接和保护，使用和施工过程相对单一，各种产品中原料的化学成分差异较大，多涉及材料的合成工艺。功能高分子材料：用于功能材料，化学成分明显不同，一般使用特殊的合成和材料成型方法，使用量小，更多停留在实验室水平。1.2.4.2本课程的重点塑料、橡胶、纤维的成型及加工原理，结合各个工艺的基本过程进行讲授。1.3高分子材料在国民经济中的地位和作用1.3.1材料的重要性1.3.1.1时代的划分以材料为标志开始年代材料时代开始年代材料时代石器时代1800年钢时代公元前10万年公元前3000年青铜器时代1950年硅时代公元前1000年铁器时代1980年高分子时代公元元年水泥时代1990年新材料时代1.3.1.2传统材料是国民经济的基础三大支柱：能源、信息、材料，材料是人类文明的载体1.3.1.3新材料是社会现代化的先导新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平，对人类社会的文明与经济的发展起着不可估量的作用。5
5 感知材料：对外界或内部刺激强度具有感知功能的材料，可用于传感器。 驱动材料：对外界环境条件或内部状态发生变化做出响应或驱动的材料。 刺激信号包括：应力、应变、光、电、磁、热、湿度、化学及辐射等 1.2.3.7 智能高分子材料 定义：是指随外界条件的变化而进行相应动作的高分子材料。 智能高分子材料源于功能高分子，但又不同于传统的功能高分子，比功能高 分子材料更高级。 1.2.3.8 高性能高分子材料 定义：材料的机械性能、耐热、耐久、耐蚀等性能提高较高的高分子材料。 1.2.3.9 生态高分子材料 定义：在生产、使用过程中对环境无污染的高分子材料。 1.2.4 本课程讲授的重点 1.2.4.1 不同品种高分子材料的分析 塑料、橡胶、纤维：多用于结构材料，原料状态不同，但化学成分基本相同， 主要涉及材料的成型于加工。 涂料、粘合剂：多用于结构材料的连接和保护，使用和施工过程相对单一， 各种产品中原料的化学成分差异较大，多涉及材料的合成工 艺。 功能高分子材料：用于功能材料，化学成分明显不同，一般使用特殊的合成 和材料成型方法，使用量小，更多停留在实验室水平。 1.2.4.2 本课程的重点 塑料、橡胶、纤维的成型及加工原理，结合各个工艺的基本过程进行讲授。 1.3 高分子材料在国民经济中的地位和作用 1.3.1 材料的重要性 1.3.1.1 时代的划分以材料为标志 开始年代 材料时代 开始年代 材料时代 公元前 10 万年 石器时代 1800 年 钢时代 公元前 3000 年 青铜器时代 1950 年 硅时代 公元前 1000 年 铁器时代 1980 年 高分子时代 公元元年 水泥时代 1990 年 新材料时代 1.3.1.2 传统材料是国民经济的基础 三大支柱：能源、信息、材料，材料是人类文明的载体 1.3.1.3 新材料是社会现代化的先导 新材料的研究、开发与应用反映着一个国家的科学技术与工业水平，对人类 社会的文明与经济的发展起着不可估量的作用
1.3.2高分子材料的地位和作用1.3.2.1高分子材料比传统材料发展迅速原因：原料丰富、制造方便、加工容易、品种繁多、形态多样、性能优异以及在生产和应用领域中所需的投资低，经济效益显著。几个数字：1996~2003年合成树脂及塑料的产量1.4亿吨/年，2006年达到2.45亿吨，按体积算已经大大超过金属材料；合成橡胶1960年产量为202.1万吨，2003年增长为1908万吨；合成纤维1960年为70.2万吨，2007年增长为4452.2万吨。目前：塑料、合成纤维和合成橡胶三大高分子材料能有效的取代传统材料。1.3.2.2合成高分子材料在很多领域能有效的取代传统材料电气行业、建筑材料、包装行业、汽车行业、家具行业、农业、摄影业等重点讲述以塑代钢、以塑代木及以塑代胶1.3.2.3新型高分子材料的发展空间大(1）材质由均质向复合方向发展（2）性能由高性能、功能化向多功能和结构功能化方向发展(3）尺寸向越来越小的方向发展（4）层次由被动向主动方向发展(5）合成和加工技术向仿生化发展(6）原料和生产向绿色化发展1.4高分子材料加工的学科分类高分子材料的加工包括：挤出、注塑、纺丝、压延、压型、浇注、吹塑、吸塑、二次成型、冷压烧结（塑料）开炼、混炼、压延、成型、硫化（橡胶特种加工方法特点：尽管制品在物理上处于和原材料不同的状态，但化学成分基本相同高分子材料的合成：涂料和粘合剂的制备，高分子材料的功能化特点：经过一定途径，从气态、液态、固态的各种原料中得到化学上不同于原材料的高分子材料实际高分子材料的加工过程：包括基础阶段、成型、后成型过程，也就是混料、成型、加工过程。思考题：1.高分子材料有哪些分类？主要品种有哪些？2.简述高分子材料各种加工方法的未来发展趋势？6
6 1.3.2 高分子材料的地位和作用 1.3.2.1 高分子材料比传统材料发展迅速 原因：原料丰富、制造方便、加工容易、品种繁多、形态多样、性能优异以 及在生产和应用领域中所需的投资低，经济效益显著。 几个数字： 1996~2003 年合成树脂及塑料的产量 1.4 亿吨/年，2006 年达到 2.45 亿吨， 按体积算已经大大超过金属材料；合成橡胶 1960 年产量为 202.1 万吨，2003 年 增长为 1908 万吨；合成纤维 1960 年为 70.2 万吨，2007 年增长为 4452.2 万吨。 目前：塑料、合成纤维和合成橡胶三大高分子材料能有效的取代传统材料。 1.3.2.2 合成高分子材料在很多领域能有效的取代传统材料 电气行业、建筑材料、包装行业、汽车行业、家具行业、农业、摄影业等 重点讲述以塑代钢、以塑代木及以塑代胶 1.3.2.3 新型高分子材料的发展空间大 ⑴ 材质由均质向复合方向发展 ⑵ 性能由高性能、功能化向多功能和结构功能化方向发展 ⑶ 尺寸向越来越小的方向发展 ⑷ 层次由被动向主动方向发展 ⑸ 合成和加工技术向仿生化发展 ⑹ 原料和生产向绿色化发展 1.4 高分子材料加工的学科分类 高分子材料的加工包括：挤出、注塑、纺丝、压延、压型、浇注、吹塑、吸 塑、二次成型、冷压烧结(塑料) 开炼、混炼、压延、成型、硫化(橡胶) 特种加工方法 特点：尽管制品在物理上处于和原材料不同的状态，但化学成分基本相同 高分子材料的合成：涂料和粘合剂的制备，高分子材料的功能化 特点：经过一定途径，从气态、液态、固态的各种原料中得到化学上不同于 原材料的高分子材料 实际高分子材料的加工过程：包括基础阶段、成型、后成型过程，也就是混 料、成型、加工过程。 思考题： 1. 高分子材料有哪些分类？主要品种有哪些？ 2. 简述高分子材料各种加工方法的未来发展趋势？