材料科學(xué)講座

 　　一.合成高分子材料

　　從20世紀(jì)初人工合成第一個(gè)高聚物——酚醛樹(shù)脂并投入工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái)，人們開(kāi)始了有關(guān)高分子的理論研究，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，高分子科學(xué)逐漸成為了一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科。雖然合成高分子工業(yè)歷史這樣短暫，但其發(fā)展是十分迅速的。人們常稱(chēng)之為“三大合成材料”的合成塑料、合成橡膠和合成纖維已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)，成為四化建設(shè)不可缺少的材料。

　　1 高聚物的類(lèi)型與特點(diǎn)

　　(1).線型、支化和交聯(lián)高聚物

　　高聚物(也叫高分子)是由一種或幾種簡(jiǎn)單的低分子化合物(簡(jiǎn)稱(chēng)單體)聚合而成的分子量很大的物質(zhì)。例如聚乙烯，它是由單體乙烯聚合而成的：

　　

 

　　聚乙烯通常稱(chēng)作線型或叫直鏈聚合物。這是因?yàn)樗虚L(zhǎng)的碳-碳鏈的原因。但是這個(gè)名稱(chēng)并不十分妥當(dāng)，因?yàn)樘兼溕系奶荚邮且詓p3雜化軌道互相成鍵，因此碳-碳主鏈不可能呈直線。碳鏈不為直線的更重要的原因是隨著碳原子數(shù)的增多，碳鏈本身彎曲成無(wú)規(guī)的結(jié)構(gòu)形式，如圖8-14(a)。]

　　

 

　　支化高聚物是指在主鏈上有一些短的支鏈段，如圖8-14(b)，要使這種高聚物有規(guī)則的排列就較困難。因此，支化高聚物的結(jié)晶程度隨支化的增加而降低，因而導(dǎo)致它們的物性也有差異。例如，由于聚合工藝的不同，聚乙烯可分為高密度聚乙烯和低密度聚乙烯。在Ziegler-Natta催化劑作用下，聚合壓力較低(0.2～1.5MPa)，所得到的是支化少的線型聚乙烯，它易于結(jié)晶，所以密度大，因此叫高密度聚乙烯(也叫低壓聚乙烯)。當(dāng)由自由基引發(fā)加聚時(shí)，聚合壓力高(約150MPa)，得到的是支化度較高、結(jié)晶度較小的低密度聚乙烯(也叫高壓聚乙烯)。這兩種聚乙烯性能差異見(jiàn)表8-8。

　　交聯(lián)高聚物(也叫體型高聚物)可以看作許多線型或支鏈型大分子由化學(xué)鍵連接而成的體型結(jié)構(gòu)(圖8-14(c))。許多大分子鍵合在一起，形成一個(gè)整體，已無(wú)單個(gè)大分子可言。

　　表8-8 高壓聚乙烯與低壓聚乙烯性能比較

　　性能

　　高壓聚乙烯

　　低壓聚乙烯

　　密度/g·cm-3

　　0.91～0.93

　　0.94～0.96

　　熔點(diǎn)/℃

　　105～110

　　125～130

　　結(jié)晶度

　　55%～65%

　　80%～90%

　　膜拉伸強(qiáng)度/MPa

　　24

　　43

　　斷裂伸長(zhǎng)率

　　50%～60%

　　5%～400%

　　用途

　　薄膜

　　瓶、管、棒等

　　線型和支化的聚合物一般是熱塑性的，加熱時(shí)能流動(dòng)，并能塑制成一定的形狀。常見(jiàn)的熱塑性高聚物如聚烯烴、聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)以及聚酰胺(尼龍)等。輕度交聯(lián)的高聚物為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，受熱時(shí)可以軟化，但不熔融。適當(dāng)?shù)娜軇┛墒蛊淙苊?，但不溶解。許多生橡膠，如天然橡膠和丁苯橡膠等，加工前都是高分子量的線型聚合物，加工時(shí)，由于加入適當(dāng)助劑(如硫)，才使之交聯(lián)成為體型聚合物。由于交聯(lián)程度淺，故保持有良好的高彈性。還有一些聚合物，如酚醛、脲醛及醇酸等樹(shù)脂，在樹(shù)脂合成階段，需控制原料比和反應(yīng)程度，使之停留在線型或少量支化的低分子階段上。在成型加工階段，經(jīng)加熱再使其中潛在的活性基因繼續(xù)反應(yīng)成體型結(jié)構(gòu)，聚合物因而固化;繼續(xù)加熱不再塑化，這種行為稱(chēng)熱固性。一般交聯(lián)度愈高，高聚物變得愈剛硬、尺寸愈穩(wěn)定。

　　(2).均聚物與共聚物

　　由一種單體聚合而成的聚合物叫均聚物，如聚乙烯。由兩種或兩種以上的單體聚合而成的聚合物叫共聚物，如丁苯橡膠和丁腈橡膠等。在共聚物中，按照單體的分布情況可分：無(wú)規(guī)共聚、交替共聚、嵌段共聚和接枝共聚等：

　　

 

　　共聚物的分子鏈包含一種以上單體，單體的結(jié)構(gòu)、相對(duì)數(shù)量以及排列方式?jīng)Q定了共聚物的性能。因此，通過(guò)共聚可制得一系列不同性能的產(chǎn)物。例如聚苯乙烯，由于主鏈上有相當(dāng)密度的苯基側(cè)基，阻礙了主鏈碳的內(nèi)旋轉(zhuǎn)，大分子的柔順性差，質(zhì)脆，內(nèi)應(yīng)力大，不耐沖擊，軟化點(diǎn)低(約80℃)，在沸水下變形，限制了它的應(yīng)用?？赏ㄟ^(guò)共聚使其改性。如用丙烯腈與苯乙烯共聚，可制得AS樹(shù)脂，它的抗沖擊性，耐應(yīng)力開(kāi)裂等均較聚苯乙烯好。

　　

 

　　又如，用75%的丁二烯與25%的苯乙烯共聚，制成丁苯橡膠(SBR)，這是合成橡膠中最大的品種，具有較好的耐磨性和耐老化性：

　　

 

　　再如，用丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三元共聚可制成腈丁苯樹(shù)脂(ABS)。它具有優(yōu)良的抗沖擊性，又能在較高壓力下使用，不僅具有較好的抗沖擊性，同時(shí)具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和硬度等。因此ABS樹(shù)脂被廣泛用于汽車(chē)工業(yè)中作零部件，機(jī)械工業(yè)中制造齒輪、把手、管道以及儀表外殼等。

　　

 

　　(3).立體規(guī)整性與順?lè)戳?gòu)

　　某些單體在形成高聚物中，由于其取代基在空間排列方式的不同，有可能形成立體規(guī)整性不同的高聚物。例如，聚丙烯中甲基側(cè)基有規(guī)則地全部分布在碳-碳骨架面的同一側(cè)叫等規(guī)(也叫全同)聚丙烯;若甲基間隔地分布在碳-碳骨架面的兩側(cè)叫間規(guī)聚丙烯;若甲基無(wú)規(guī)則地分布在碳-碳骨架面的兩側(cè)時(shí)叫無(wú)規(guī)聚丙烯，見(jiàn)圖8-15。由于立體規(guī)整性不同，高聚物的性能也有較大的差異。等規(guī)聚丙烯質(zhì)輕、熔融溫度高(無(wú)規(guī)聚丙烯熔融溫度太低，不能成型)，強(qiáng)度高和硬度都很大，且耐磨、耐化學(xué)腐蝕，耐彎曲及耐疲勞等。

　　單體1，3-丁二烯可聚合成兩種聚合物，一種是聚1，2-丁二烯，通式是

，另一種是聚1，4-丁二烯，通式是

。前者存在有規(guī)立構(gòu)(即立體規(guī)整性)，而后者由于主鏈中有C=C雙鍵，存在順?lè)戳?gòu)(也叫幾何立構(gòu))，見(jiàn)圖8-16。

 

　　

 

　　順式聚1，4-丁二烯在常溫下是無(wú)定形的彈性體。同樣，順式聚1，4-異戊二烯(天然橡膠)也是優(yōu)良的彈性體。而反式的聚二烯烴在常溫下彈性較差，且是結(jié)晶性的聚合物。

　　用異戊二烯合成出含100%的順式聚1，4-異戊二烯是很困難的，在過(guò)去甚至是不可能的。由于新催化劑的應(yīng)用，現(xiàn)已可以合成出與天然橡膠性能相近的順式聚1，4-異戊二烯，但是其合成成本比天然橡膠高得多。

　　從丁二烯的衍生物制備合成橡膠是解決問(wèn)題的一種有效途徑。因?yàn)椋谶@些聚合物中，雙鍵的幾何排列(順、反立構(gòu))不很重要，如用：2-氯-1，3-丁二烯聚合成氯丁橡膠：

　　

 

　　高分子材料除具有各自的特性以外，還具有許多共同的特點(diǎn)：①較低的密度(一般為1.0～1.5g/cm3)和較高的機(jī)械強(qiáng)度。②優(yōu)于金屬的化學(xué)穩(wěn)定性。例如，聚四氟乙烯(稱(chēng)塑料王)能夠耐王水的腐蝕，聚甲醛也有不亞于塑料王的化學(xué)穩(wěn)定性。常見(jiàn)的聚氯乙烯也可耐90%的濃H2SO4、各種濃度的鹽酸以及60～80℃熱堿的腐蝕。③優(yōu)良的電絕緣性。例如，有機(jī)硅樹(shù)脂作為電機(jī)的絕緣材料，可大大減輕電機(jī)重量，延長(zhǎng)電機(jī)壽命。④加工成型方便。⑤耐熱性差，如低壓聚乙烯的軟化點(diǎn)在100℃左右，聚碳酸酯也只有240℃左右。

　　2 高聚物的合成方法

　　高聚物是由單體經(jīng)聚合反應(yīng)制得的。聚合反應(yīng)可分為加成聚合(包括共聚)與縮合聚合，簡(jiǎn)稱(chēng)加聚與縮聚。

　　由不飽和單體經(jīng)相互加成連接而成高聚物的反應(yīng)叫加聚反應(yīng)。加聚反應(yīng)的特點(diǎn)是：在聚合過(guò)程中沒(méi)有低分子化合物生成，生成的聚合物和單體具有相同的成分，根據(jù)反應(yīng)活性中心的種類(lèi)不同，可把加聚反應(yīng)分為自由基聚合反應(yīng)和離子型聚合反應(yīng)以及配位聚合反應(yīng)。

　　(1).自由基聚合與離子型聚合

　　所謂自由基聚合，是指單體在引發(fā)劑及熱、光或輻射能引發(fā)下，單體共價(jià)鍵中的公用電子對(duì)發(fā)生均裂，生成活性很高的自由基，自由基再發(fā)生鏈鎖反應(yīng);而離子型聚合反應(yīng)是在催化劑作用下，單體中共價(jià)鍵的公用電子對(duì)發(fā)生異裂，生成帶電離子，由離子再進(jìn)行鏈鎖反應(yīng)。

　　鏈鎖反應(yīng)一般有3個(gè)階段。①鏈的引發(fā)，即將單體引發(fā)生成自由基(或離子);②鏈增長(zhǎng)，即形成的活性單體重復(fù)地和單體分子加成，使活性鏈不斷地增長(zhǎng);③鏈的終止，活性鏈增長(zhǎng)到一定程度，就會(huì)因失去活性中心而終止。

　　(2).配位聚合 用含有過(guò)渡元素的催化劑使單體分子中的雙鍵活化而進(jìn)行的聚合反應(yīng)叫配位聚合。配位聚合催化劑的典型代表是Ziegler-Natta催化劑。由于K.Ziegler和G.Natta在配位聚合催化劑方面的杰出貢獻(xiàn)，1963年倆人被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。Ziegler-Natta型催化劑是由烷基鋁—氯化鈦組成的[例如，Al(C2H5)3-TiCl3] 。此類(lèi)催化劑的出現(xiàn)使得控制聚合物的線性和立體規(guī)整性成為可能。

　　例如，自由基聚合生成的聚乙烯密度低(支化)，而由Ziegler-Natta型催化劑進(jìn)行配位聚合所生成的聚乙烯是高度線性的，且具有較高剛性、較高抗拉強(qiáng)度和高密度。又如，由自由基聚合生成的聚丙烯是軟的、似橡膠的無(wú)規(guī)聚合物。而由Ziegler-Natta催化劑進(jìn)行配位聚合卻產(chǎn)生等規(guī)聚丙烯。這種聚合物結(jié)晶度和硬度較高，韌性也較強(qiáng)。

　　(3).縮聚反應(yīng)

　　縮聚反應(yīng)是由相同或者不相同的單體通過(guò)縮合反應(yīng)而形成的高聚物的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，伴有低分子物質(zhì)(如，H2O，HX，ROH等)生成，并且很多反應(yīng)是可逆的平衡反應(yīng)。因?yàn)橛械头肿游镔|(zhì)生成，所以縮聚物的化學(xué)組成與單體不同。

　　加聚反應(yīng)與縮聚反應(yīng)無(wú)論在形式上或本質(zhì)上都有著不同之處，如前指出，加聚反應(yīng)是按自由基(或離子型)鏈鎖反應(yīng)進(jìn)行，是不可逆反應(yīng)。而縮聚反應(yīng)中鏈的增長(zhǎng)是一個(gè)逐步的過(guò)程。以聚酯反應(yīng)為例，當(dāng)一個(gè)二元酸與一個(gè)二元醇分子進(jìn)行酯化反應(yīng)時(shí)，生成一個(gè)一端含有羧基、另一端含有羥基，仍能進(jìn)行酯化反應(yīng)的酯分子。

　　

 

　　這個(gè)酯分子可進(jìn)一步與一個(gè)二元醇分子或與一個(gè)二元酸分子起酯化反應(yīng)，生成比原來(lái)多一個(gè)酯鍵和R′(或R)基，兩端都是羥基(或羧基)的酯分子。

　　這種大分子的兩端仍然具有羥基或羧基，能進(jìn)一步使酯化反應(yīng)繼續(xù)下去，最后生成高分子聚酯。在系統(tǒng)中，單體二元酸和二元醇消失后，主要是低分子聚酯分子之間的酯化反應(yīng)，生成聚酯大分子。從上述反應(yīng)歷程可見(jiàn)，縮聚反應(yīng)生成的聚合物的分子量增加是逐步的，并且生成的是分子量大小不同的同系物，它們的組成具有多分散性。

　　縮聚反應(yīng)中的單體通常為含有兩個(gè)或兩個(gè)以上反應(yīng)官能團(tuán)的低分子化合物。所謂反應(yīng)官能團(tuán)，通常指氨基(—NH2)，羥基(—OH)，羧基(—COOH)等。聚酯(含有酯基：

)、聚酰胺(含酰胺基：

)等均由縮聚反應(yīng)制得。常見(jiàn)的縮聚反應(yīng)

 

　　制得的高聚物如表8-9所示。

　　

 

　　3 工程塑料

　　通用高分子是量大面廣的高分子。如：塑料中的“四烯”(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯)，纖維中的“四綸”(滌綸、錦綸、腈綸和維尼綸)以及橡膠中的“四膠”(丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠和乙丙橡膠)等都是主要的通用高分子材料。見(jiàn)表8-10。

　　表 8-10 一些通用的高聚物的俗名或商品名

　　化學(xué)名稱(chēng)

　　俗名或商品名

　　縮寫(xiě)

　　塑

　　料

　　聚乙烯

　　聚乙烯

　　PE

　　聚丙烯

　　聚丙烯

　　PP

　　聚氯乙烯

　　聚氯乙烯

　　PVC

　　聚苯乙烯

　　聚苯乙烯

　　PS

　　丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物

　　腈丁苯共聚物

　　ABS

　　合

　　成

　　纖

　　維

　　聚對(duì)苯二甲酸乙二(醇)酯

　　滌綸

　　PET

　　聚己二酰二胺

　　錦綸66或尼龍66

　　PA

　　聚丙烯腈

　　腈綸

　　PAN

　　聚乙烯醇縮甲醛

　　維尼綸

　　PVA

　　合

　　成

　　橡

　　膠

　　丁二烯-苯乙烯共聚物

　　丁苯橡膠

　　SBR

　　順聚丁二烯

　　順丁橡膠

　　BR

　　聚氯丁二烯

　　氯丁橡膠

　　CR

　　乙烯-丙烯共聚物

　　乙丙橡膠

　　EPR

　　工程塑料是一類(lèi)新興的高分子合成材料，出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，其機(jī)械強(qiáng)度好，可以代替金屬用作工程材料。一般說(shuō)，凡可作為工程材料(結(jié)構(gòu)材料)的塑料都叫工程塑料。因?yàn)?，這類(lèi)材料具有某些金屬性能，能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性、良好的電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，即使在較高或較低溫度下使用仍能保持其優(yōu)良性能。因此工程塑料在機(jī)械制造工業(yè)、儀器儀表工業(yè)、交通運(yùn)輸、化學(xué)工業(yè)等方面均得到廣泛應(yīng)用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程塑料在尖端科學(xué)中也日益得到廣泛的應(yīng)用。

　　工程塑料品種較多，但廣泛應(yīng)用的有：聚酰胺

，聚甲醛

，聚碳酸酯

和聚砜

等。聚酰胺塑料作為結(jié)構(gòu)材料大量應(yīng)用于工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各部門(mén)。由于它的沖擊韌性、耐磨性、自潤(rùn)滑性和無(wú)音性等較好，因此用于制造軸承、齒輪和滾珠輥軸等。由于它的耐油性能好，可用以生產(chǎn)輸油管、高壓油管及儲(chǔ)油容器等。聚酰胺纖維(也叫錦綸)具有斷裂強(qiáng)度高，抗沖擊性能優(yōu)異及耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，加之與橡膠的粘附力好，因此，可用于制造輪胎簾子線。聚甲醛是具有優(yōu)良綜合性能的通用工程塑料。它的機(jī)械強(qiáng)度大，剛性高，尺寸穩(wěn)定性好，且原料甲醛來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，生產(chǎn)工藝、設(shè)備均較簡(jiǎn)單，是一種很有發(fā)展前途的塑料。聚碳酸酯的沖擊強(qiáng)度特別突出，并有很高的抗張、抗彎及抗壓強(qiáng)度，同時(shí)在寬廣的溫度范圍內(nèi)和潮濕的條件下仍具有優(yōu)異的電性能，因此被廣泛用來(lái)制作機(jī)械零件如齒輪、汽車(chē)外殼以及電容器和其它高級(jí)絕緣材料等。聚砜分子鏈中由于含有相當(dāng)數(shù)量的苯環(huán)，因而降低了分子的柔順性，增加了鏈的剛性和熱穩(wěn)定性，可在150℃下長(zhǎng)期使用。在較高溫度下聚砜材料仍能保持在常溫下所具有的各種機(jī)械性能和硬度，這是一般工程塑料比不上的。現(xiàn)將一些工程塑料的性能作一比較，列于表8-11中。

 

　　表8-11 一些工程塑料的性能

　　性能

　　聚碳酸酯

　　聚酰胺-66

　　聚甲醛

　　聚砜

　　ABS

　　密度/g·cm-3

　　1.20

　　1.15

　　1.41

　　1.24

　　1.02～1.08

　　玻璃化溫度/℃

　　150

　　196

　　熔融溫度/℃

　　220～230

　　250～260

　　160～175

　　熱變形溫度/℃

　　130～140

　　110～124

　　174

　　93～118

　　抗張強(qiáng)度/kg·cm-2

　　600

　　600

　　700

　　715

　　600

　　抗張彈性模數(shù)/kg·cm-2

　　2.4×104

　　1.8×104

　　2.7×104

　　2.5×104

　　2.1×104～

　　3.2×104

　　抗彎強(qiáng)度/kg·cm-2

　　770～920

　　800～1100

　　1078

　　520～920

　　抗沖擊強(qiáng)度(懸臂式)/kg·cm·cm-2

　　10.8～15.2

　　10.8

　　7.6

　　6.9

　　3.8～8

　　洛氏硬度

　　118

　　108

　　120

　　120

　　101～118

　　抗壓強(qiáng)度/kg·cm-2

　　750～850

　　910～980

　　1075～1265

　　977

　　490～880

　　擊穿電壓強(qiáng)度/kV·mm-1

　　～20

　　>20

　　>20

　　>20

　　13～20

　　可燃性

　　自熄

　　自熄

　　自熄

　　自熄

　　上面介紹了部分工程塑料，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，愈來(lái)愈迫切地需要具有耐高溫、耐腐蝕及耐磨等特殊性能的高分子合成材料，一些新的高分子材料將會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，并將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

　　二. 復(fù)合材料

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料提出愈來(lái)愈高的要求，單一的金屬、非金屬或有機(jī)高分子材料往往不能滿(mǎn)足人們的需要。采用復(fù)合技術(shù)，把一些不同性能的材料復(fù)合在一起，使其互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，從而獲得單一材料不具備的優(yōu)越的綜合性能，于是就產(chǎn)生了復(fù)合材料。復(fù)合材料由兩部分組成，一部分是對(duì)材料的強(qiáng)度與剛度等有重要影響的增強(qiáng)材料;另一部分是使增強(qiáng)材料成為一整體的基體材料。

　　1 復(fù)合材料的特點(diǎn)

　　(1).比強(qiáng)度、比模量高

　　比強(qiáng)度與比模量是材料承載能力的一個(gè)重要指標(biāo)。一般比強(qiáng)度愈大，原料自重就愈小;比模量越大，零件的剛性就愈大。據(jù)估計(jì)，當(dāng)用復(fù)合材料和用高強(qiáng)度鋼制成具有相同強(qiáng)度的零件時(shí)，其重量可減輕70%左右，這對(duì)于需要減輕材料重量的構(gòu)件具有十分重大的意義。

　　(2).抗疲勞性能好

　　纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料在一定程度上能阻止材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋的擴(kuò)展，提高材料的疲勞極限。

　　(3).減摩、耐磨和自潤(rùn)滑性能好

　　(4).化學(xué)穩(wěn)定性好

　　但目前復(fù)合材料還存在抗沖擊性能低，橫向強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度差等缺點(diǎn)。因此，有待于研究改進(jìn)。

　　2 幾類(lèi)先進(jìn)的復(fù)合材料

　　(1).樹(shù)脂基復(fù)合材料

　　以高分子、碳、陶瓷或金屬纖維增強(qiáng)的樹(shù)脂基復(fù)合材料是較為成熟、使用較多的一類(lèi)材料。如用玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂——玻璃鋼，而用碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的復(fù)合材料在許多方面(如比強(qiáng)度和比模量)均已超過(guò)玻璃鋼，同時(shí)它還具有優(yōu)良的抗疲勞性能及優(yōu)良的耐沖擊性能等，已大量用于飛機(jī)及宇航技術(shù)中，且有可能替代鋼用于汽車(chē)制造，可大大減輕汽車(chē)重量。

　　(2).金屬基復(fù)合材料

　　金屬基復(fù)合材料是金屬用陶瓷、碳纖維、晶須或顆粒增強(qiáng)的材料。這類(lèi)復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量很高。一般，用長(zhǎng)纖維增強(qiáng)最為有效，但價(jià)格昂貴，它主要用于宇航中。晶須或顆粒增強(qiáng)金屬材料已大量用于民用工業(yè)。

　　(3).陶瓷基復(fù)合材料

　　陶瓷材料一般性脆，采用纖維復(fù)合可大大提高陶瓷的韌性和材料的抗疲勞性能。

　　三. 環(huán)境材料

　　所謂環(huán)境材料就是指與環(huán)境相適應(yīng)的材料。使用環(huán)境材料可節(jié)約資源和能源，并減少污染，減少溫室效應(yīng)與對(duì)臭氧層的破壞。環(huán)境材料還容易回收，故可循環(huán)使用。環(huán)境材料開(kāi)始提出于20世紀(jì)70年代，隨著對(duì)環(huán)保的高度重視，人們對(duì)環(huán)境材料越來(lái)越感興趣。需要指出的是，環(huán)境材料不是某一類(lèi)材料系統(tǒng)，其名稱(chēng)起源于它對(duì)環(huán)境的功能或貢獻(xiàn)。因此，根據(jù)功能用途和對(duì)地球環(huán)境和人類(lèi)健康的貢獻(xiàn)可把環(huán)境材料劃分為不同種類(lèi)：循環(huán)材料、凈化材料、綠色能源材料(如：太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、廢熱和垃圾發(fā)電等)和綠色建材等。

　　環(huán)境材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用只不過(guò)剛剛開(kāi)始，尚有大量的問(wèn)題有待研究解決。工程技術(shù)人員除了需研究材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系外，還應(yīng)增強(qiáng)環(huán)境意識(shí)，掌握材料與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)性。

　　[小結(jié)]

　　1.高聚物可分成線型、支化和交聯(lián)。線型和支化高分子一般是熱塑性的;而交聯(lián)度較高的高分子一般是熱固性的，受熱不能熔化。聚合物的立體規(guī)整性和順?lè)戳?gòu)及其對(duì)性能的影響。共聚是改進(jìn)聚合物性能的一個(gè)重要方法。

　　2.高聚物可通過(guò)加成聚合(包括共聚)和縮合聚合兩種方法制得。加成聚合根據(jù)反應(yīng)機(jī)理的不同可分成自由基聚合、離子型聚合和配位聚合。配位聚合?？缮闪Ⅲw規(guī)整的聚合物，所以也叫定向聚合?？s合聚合是有小分子生成且存在多步平衡的過(guò)程，生成的聚合物具有多分散性。

　　3.常用塑料(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯)，常用橡膠(丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠和乙丙橡膠)，常用纖維(滌綸、錦綸、腈綸和維尼綸)。4類(lèi)工程塑料(聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯和聚砜)的性能與應(yīng)用。

　　4.幾類(lèi)先進(jìn)的復(fù)合材料特點(diǎn)。

　　5.研制環(huán)境材料的重要性。