高分子材料的性能特点和优势

1）高分子化合物的力学性能

（1）高弹性

轻度交联的高聚物在玻璃化温度以上时具有典型的高弹性，即变形大，弹性模量小，而且弹性随温度的升高而增大。橡胶是典型的高弹性材料。

（2）黏弹性

高聚物的黏弹性是指高聚物材料既具有弹性材料的一般特性，又具有黏性流体的一些特性，即受力同时发生高弹性变形和黏性流动，变形与时间有关。高聚物的黏弹性主要表现在蠕变、应力松弛、滞后和内耗等现象上。

①蠕变和应力松弛　在一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，高聚物大分子链的构象发生变化和位移，由原来的卷曲态变为较伸直的形态，从而产生蠕变。而随时间的延长，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。这是由于高聚物形变时，链段的运动受内摩擦力的影响跟不上外力的变化，所以形变总是落后于应力，产生滞后。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、断裂和韧性

①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（多数在1g／cm3左右），所以其比强度比一些金属高。

②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。某些高聚物在一定的介质中，在小应力下即可断裂，称为环境应力断裂。

③韧性　高聚物的韧性用吸收能量表示。各类高聚物的吸收能量相差很大，脆性高聚物的吸收能量值一般都小于0．16J，韧性高聚物的吸收能量值一般都大于0．7J。

（4）耐磨性

高聚物的硬度低，但耐磨性高。如塑料的摩擦因数小，在无润滑和少润滑的摩擦条件下有些还具有自润滑性，它们的耐磨、减摩性能要比金属材料高很多。

2）高分子化合物的物理化学性能

（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，具有高的电绝缘性。

（2）热性能(www.xing528.com)

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。

（3）化学稳定性

高聚物大分子链以共价键结合，没有自由电子，因此不发生电化学反应，也不易与其他物质发生化学反应。所以大多数高聚物具有较高的化学稳定性，对酸、碱溶液具有优良的耐腐蚀性能。

3）高分子化合物的老化及防止

高分子化合物在长期存放和使用过程中，由于受光、热、氧、机械力、化学介质和微生物等因素的长期作用，性能逐渐变差，如变硬、变脆、变色，直到失去使用价值的过程称为老化。老化的主要原因是在外界因素作用下，大分子链的结构发生交联或裂解。

防止老化的措施主要有以下方法：①对高聚物改性，改变大分子的结构，提高其稳定性；②进行表面处理，在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐老化涂料，隔绝材料与外界的接触；③加入各种稳定剂，如热稳定剂、抗氧化剂等。

4）高分子材料的改性方法

（1）填充改性

在高聚物中加入有机或无机填料，使高分子材料的硬度、耐磨性、热性能等得到改善。不同的填料具有不同的作用，常用的填料有碳酸钙、云母、石棉、炭黑、石墨、二硫化钼等。

（2）增强改性

在高聚物中加入增强材料，显著提高高分子材料的强度。增强材料有尼龙纤维、玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、炭黑、碳酸钙等。

（3）共混改性

将两种或两种以上的高聚物均匀混在一起，形成具有较高性能的聚合物共混物。

（4）化学改性

用化学反应的方法改变高聚物的化学组成与结构，从而提高高分子材料的性能。