应用广泛的高分子材料

第第2节节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料高分子化合物的分类高分子化合物的分类1.按来源分类：天然高分子（天然橡胶、纤维素、淀粉）按来源分类：天然高分子（天然橡胶、纤维素、淀粉）合成高分子（合成橡胶、合成纤维、塑料）合成高分子（合成橡胶、合成纤维、塑料）2.按工艺性质和应用分类：塑料、橡胶、纤维按工艺性质和应用分类：塑料、橡胶、纤维 3.按高分子主链结构分类按高分子主链结构分类：碳链高分子化合物、：碳链高分子化合物、杂链高分子化合物等。杂链高分子化合物等。4.按合成高分子化合物的反应类型分类：加聚物、缩聚物按合成高分子化合物的反应类型分类：加聚物、缩聚物5.按应用功能分类：按应用功能分类：特殊高分子、功能高分子、仿生高分子、生物高分子特殊高分子、功能高分子、仿生高分子、生物高分子、医药高分子、高分子试剂、高分子催化剂。医药高分子、高分子试剂、高分子催化剂。通用高分子通用高分子用量最大，面也广。用量最大，面也广。四烯：四烯：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯 六纶：六纶：涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶 四胶：四胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、乙丙橡胶 1.高分子命名一般习惯上用俗名。纤维、淀粉高分子命名一般习惯上用俗名。纤维、淀粉 2.在单体前加个在单体前加个“聚聚”字。字。聚氯乙烯聚氯乙烯 3.缩聚反应制得的高聚物，在原料后加缩聚反应制得的高聚物，在原料后加“树脂树脂”二二字。酚醛树脂、环氧树脂字。酚醛树脂、环氧树脂 4.商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯商品名称：腈纶、的确良（聚对苯二甲酸乙二酯纤维）、电木（酚醛树脂）纤维）、电木（酚醛树脂）高分子化合物的命名高分子化合物的命名高分子化合物的物理状态高分子化合物的物理状态玻璃态高弹态粘流态tgtf塑料所处状态橡胶所处状态液态树脂所处状态温度升高温度降低q 玻璃态：玻璃态：形变困难，硬度大。q 高弹态：高弹态：形变很容易，具有高弹性。q 粘流态：粘流态：形变能任意发生，具有流动性。1晶相高聚物和非晶相高聚物晶相高聚物和非晶相高聚物2线型非晶相高聚物的聚集状态线型非晶相高聚物的聚集状态一、一、塑料2.分类分类3.组成组成据应用可分为通用塑料工程塑料据受热可分为热塑性塑料热固性塑料塑料通常由树脂（主要成份）添加剂：填料、增塑剂、稳定剂 、润滑剂、色料等 1 定义：是指具有可塑性能的高分子材料。定义：是指具有可塑性能的高分子材料。树树 脂脂:指尚未与各种添加剂混合的高聚物。指尚未与各种添加剂混合的高聚物。填填 料料:（又称添加剂）提高制品的强度和耐热（又称添加剂）提高制品的强度和耐热性并可降低成本。性并可降低成本。2050%2050%）。）。增塑剂增塑剂:（又称软化剂）使制品具有韧性。增强（又称软化剂）使制品具有韧性。增强可塑性，降低脆性和刚性。可塑性，降低脆性和刚性。稳定剂：稳定剂：防止塑料老化，延长使用寿命。防止塑料老化，延长使用寿命。润滑剂：润滑剂：防止塑料在成型过程中粘附压模，造成防止塑料在成型过程中粘附压模，造成脱落困难。脱落困难。固化剂：固化剂：加速高聚物分子间发生交联、硬化。加速高聚物分子间发生交联、硬化。色色 料：料：使制品美观。使制品美观。几种常见的塑料几种常见的塑料1.1.聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)PVC)是线型结构热塑性高分子化合物nH2CCHClH2CCHCln引发剂3338优点：优点：机械强度好，耐腐蚀性，电绝缘性机械强度好，耐腐蚀性，电绝缘性优良，易加工成型，成本低。优良，易加工成型，成本低。缺点：缺点：软化点较低（软化点较低（65806580），不耐寒，），不耐寒，冬天硬脆易断裂，耐热耐光差。冬天硬脆易断裂，耐热耐光差。外观：外观：白色、无臭，无味的无定形物。白色、无臭，无味的无定形物。应用：应用：轻工、化工、电器等方面。轻工、化工、电器等方面。2 2 酚醛塑料（俗称电木）酚醛塑料（俗称电木）是酚醛树脂添加其他配料制成的产品。制备：制备：苯酚与甲醛在酸催化下进行缩聚反应结构：结构：OHH2COHH2COHn 特点：特点：加热不会熔化，不溶于水及有机溶剂。电绝缘性优良，耐许多化学药剂腐蚀。有良好物理机械性能，很坚硬。应用：应用：电气工业绝缘材料（开关、灯头）；化学工业防腐材料等。纤维天然纤维化学纤维植物纤维：如棉花、麻等。动物纤维：丝、毛等。人造纤维：如粘胶纤维、硝化纤维等合成纤维：如尼龙、涤纶、丙纶等 。成纤的基本条件成纤的基本条件 1 1具有线型分子结构，分子链排列规整。具有线型分子结构，分子链排列规整。2 2分子量大小要适当，才有利于拉丝和保证足够的分子量大小要适当，才有利于拉丝和保证足够的强度。强度。(10(104 4)。3 3分子链间要有较强的吸引力分子链间要有较强的吸引力 4 4能溶解或溶融。能溶解或溶融。二、纤维二、纤维几种重要的合成纤维几种重要的合成纤维1 1聚酰胺纤维聚酰胺纤维 各链节以各链节以 CONH CONH 相连结相连结 商品名称：锦纶（又称尼龙）、耐纶等商品名称：锦纶（又称尼龙）、耐纶等 优点：优点：具有高强度，有一定的弹性、耐磨、耐油、耐腐蚀、耐细菌。具有高强度，有一定的弹性、耐磨、耐油、耐腐蚀、耐细菌。缺点：缺点：耐光较差，长期光照下强度下降。耐光较差，长期光照下强度下降。例：例：OH3H2NiNH2OHH2SO4NH4OH发烟 H2SO4已内酰胺锦纶-6+OHO130180380450锌、铁NOHBeckmann重排NHO2503001.52atmNH(CH2)5COnHOH 2 聚酯纤维聚酯纤维 各链节以各链节以COOCOO相连结相连结 商品名称：商品名称：涤纶、的确良等涤纶、的确良等 优点：优点：强度大、耐磨（仅次于聚胺纤维）、富有弹性、强度大、耐磨（仅次于聚胺纤维）、富有弹性、易皱、吸水性小、耐光、耐腐蚀、耐漂白剂、耐氧化剂、耐有易皱、吸水性小、耐光、耐腐蚀、耐漂白剂、耐氧化剂、耐有机试剂及无机酸，绝缘性好。机试剂及无机酸，绝缘性好。缺点：缺点：耐碱性稍差。耐碱性稍差。例：例：的确良的确良聚对苯二甲酸乙二酯纤维聚对苯二甲酸乙二酯纤维COOCH3H3COOC2HOCH2CH2OHCOOCH2CH2OHHOH2CH2COOCCOOOH2CH2COOCOCH2CH2OHH抽丝便得的确良纤维酯交换+缩聚nH 3 聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维 单体：单体：是丙烯腈是丙烯腈 商品名称：商品名称：腈纶（又称合成羊毛）腈纶（又称合成羊毛）优点：优点：柔软蓬松，强度、保暧性及弹性柔软蓬松，强度、保暧性及弹性比比 羊毛好，是优良的天然代用品。羊毛好，是优良的天然代用品。缺点：缺点：耐磨性能不及羊毛好。耐磨性能不及羊毛好。合成：合成：H2CCHCH3NH3O2H2CCH-CN+425510磷钼酸铋引发剂H2CCHCNn 4 聚乙烯醇缩甲醛纤维聚乙烯醇缩甲醛纤维 商品名称：商品名称：维纶维纶 特点：特点：外观、手感、吸湿性均极似棉花，有外观、手感、吸湿性均极似棉花，有“合成棉花合成棉花”之称。其耐磨性、强度都比棉花好。之称。其耐磨性、强度都比棉花好。H2CCH2CH2OCHOCH2 单体：单体：三、天然橡胶三、天然橡胶H2CCH2CCH2CCH2CCH2CCH2CCCH2H3CHCH3HHH3CCH21 1来源：来源：填料：填料：是为了减少生胶的用量，并提高是为了减少生胶的用量，并提高制品的机械强度和耐磨性能。制品的机械强度和耐磨性能。硫化：硫化：使橡胶分子链间发生交联，从而使橡胶分子链间发生交联，从而改善生胶易发生形变的缺点。改善生胶易发生形变的缺点。防老剂：防老剂：提高橡胶的抗老的性能，提高橡胶的抗老的性能，延长橡胶制品的使用寿命。延长橡胶制品的使用寿命。2 2化学组成：聚异戊二烯，线型高分子，分子量化学组成：聚异戊二烯，线型高分子，分子量20-5020-50万。万。3顺式结构：有良好的高弹性，但耐磨性和机械强度差。顺式结构：有良好的高弹性，但耐磨性和机械强度差。H2CCH2CCCH2H2CCCH2CCH2CCCH2H3CHH3CHHH3CCH2 4反式结构：反式结构：分子间引力大，结晶区较多，弹性很差，是硬质橡胶。分子间引力大，结晶区较多，弹性很差，是硬质橡胶。5 填料和防老剂填料和防老剂四、合成橡胶四、合成橡胶HCCCH2HH2CnCH2=CH-CH=CH2COO2Ni,Al(C2H5)3nBF3 (C2H5)2O顺丁橡胶合成：合成：优点：优点：弹性好，耐磨性能、耐低温性能弹性好，耐磨性能、耐低温性能也较好。具有良好的物理机械性能。也较好。具有良好的物理机械性能。缺点：缺点：抗斯裂强度、加工性能较差。抗斯裂强度、加工性能较差。用途：用途：一般制造三角皮带、耐热胶管、一般制造三角皮带、耐热胶管、电绝缘制品等。电绝缘制品等。2.丁苯橡胶丁苯橡胶 合成：合成：nCH2=CH-CH=CH2+nH2C=HCH2C-HC=HC-H2C-H2C-HCn丁苯橡胶 优点：优点：耐磨、耐自然老化、耐臭氧、与天然橡耐磨、耐自然老化、耐臭氧、与天然橡胶相似。胶相似。缺点：缺点：弹性和机械强度较差粘合性也不好。弹性和机械强度较差粘合性也不好。用途：用途：目前产量最高、用途最广的合成橡胶。目前产量最高、用途最广的合成橡胶。制造轮胎、电缆等。制造轮胎、电缆等。优点：优点：由于氯原子的存在，赋予氯丁橡胶良好由于氯原子的存在，赋予氯丁橡胶良好的耐油性和其他物理机械性能。耐老化特别好。的耐油性和其他物理机械性能。耐老化特别好。耐热性、耐磨性、耐燃性、耐化学试剂、气密性耐热性、耐磨性、耐燃性、耐化学试剂、气密性、耐臭氧性均比天然橡胶优良。、耐臭氧性均比天然橡胶优良。缺点：缺点：弹性和耐寒性比天然橡胶差。弹性和耐寒性比天然橡胶差。用途：用途：广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐材料，耐油制品等。材料，耐油制品等。3.氯丁橡胶氯丁橡胶 合成：合成：nCH2=CH-CH=CH2Cl40K2S2O8引发剂CH2-CH=CHCH2ClnH2CCHnCH2=CH-CH=CH2+35引发剂CNnH2C-HC=HC-H2C-H2C-HCnCN丁腈橡胶 4.丁腈橡胶丁腈橡胶 合成：合成：优点：优点：特别耐油，耐磨、耐热、耐老化性都比特别耐油，耐磨、耐热、耐老化性都比天然橡胶和氯丁橡胶好。天然橡胶和氯丁橡胶好。缺点：缺点：弹性、耐臭氧能力及多次挠屈性能较差弹性、耐臭氧能力及多次挠屈性能较差，耐寒性差。，耐寒性差。用途：用途：用于耐油制品。用于耐油制品。OSiRROSiRRn 5.硅橡胶硅橡胶 结构：结构：优点：优点：既耐低温，又耐高温。在既耐低温，又耐高温。在-65 250保持保持弹性。耐油防水，不易老化，绝缘性能也很好。弹性。耐油防水，不易老化，绝缘性能也很好。缺点：缺点：机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。用途：用途：可作高温高压设备的衬垫，油管衬里，火可作高温高压设备的衬垫，油管衬里，火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料。