合成广泛的高分子材料

1会计学合成广泛的高分子材料合成广泛的高分子材料结构结构结构结构 性质性质性质性质 用途用途用途用途决定决定 决定决定 线型结线型结构：构：网状结网状结构：构：结结构构支链结构：支链结构：具有热塑性。可用作具有热塑性。可用作塑料薄膜、塑料袋。塑料薄膜、塑料袋。具有热固性。即加工具有热固性。即加工成型不会受热熔化。成型不会受热熔化。可用作电木（酚醛塑可用作电木（酚醛塑料）。料）。第1页/共43页热固性塑料热固性塑料再次受再次受热时，链与链间会热时，链与链间会形成共价键，产生形成共价键，产生一些交联，形成一些交联，形成体体型网状结构型网状结构，硬化，硬化定型定型为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料热塑性塑料具有长具有长链状的链状的线型结构线型结构。受热时，分子间作受热时，分子间作用力减弱，易滑动；用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力冷却时，相互引力增强，会重新硬化增强，会重新硬化结结构构决决定定性性质质第2页/共43页热塑性塑料：热塑性塑料：高分子链间无永久性高分子链间无永久性的化学交联的化学交联,只有只有微弱的分子间作微弱的分子间作用力用力以及由于链间纠缠所造成的以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理交联暂时性物理交联，此交联会随加工此交联会随加工过程而产生过程而产生有纠缠及去纠缠的现象；有纠缠及去纠缠的现象；因此热塑性塑料会随加热而有因此热塑性塑料会随加热而有软化软化变形乃至于流动变形乃至于流动的现象的现象:随温度下随温度下降则有固化变硬降则有固化变硬的情形，为的情形，为可逆过可逆过程程。第3页/共43页热塑性塑料的特性热塑性塑料的特性热塑性塑料的特性热塑性塑料的特性受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用次使用次使用次使用热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生聚合热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂反应，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的作用的作用分子链分子链间产生化学交联间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联，形成紧密的网状结构。交联反应本身是反应本身是不可逆不可逆的化学反应，因此热固性塑的化学反应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。象。第4页/共43页热固性塑料的特性：热固性塑料的特性：热固性塑料的特性：热固性塑料的特性：不能加热熔融，只能一次不能加热熔融，只能一次不能加热熔融，只能一次不能加热熔融，只能一次成型。成型。成型。成型。耳机线为什么总缠在一起？耳机线为什么总缠在一起？聚乙烯分子链上的碳聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，相连，单键可旋转，使它不可能成一条直使它不可能成一条直线，只能成不规则的线，只能成不规则的卷曲状态。卷曲状态。第5页/共43页1.聚乙烯聚乙烯高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯合成条件合成条件分子结构类分子结构类型型有无支链有无支链高分子链长高分子链长短短相对分子质相对分子质量量较低压力催化剂较低压力催化剂线型线型少有或没少有或没有有高压高温引发剂高压高温引发剂支链型支链型有长短不一的有长短不一的支链支链相对较长相对较长相对较短相对较短较低较低较高较高熔融温度熔融温度密度密度分子间作用分子间作用力力低密度低密度相对较低相对较低相对较小相对较小相对较高相对较高高密度高密度相对较大相对较大高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂第6页/共43页影响高分子化合物熔点、密度的因素：影响高分子化合物熔点、密度的因素：(1)高分子高分子链越长链越长相对分子质量越大相对分子质量越大分子分子间的作用力越大间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高(2)链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用力越大链之间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 无毒无毒，化学，化学稳定性好稳定性好，适合做食品和药物的，适合做食品和药物的包装材料包装材料单体单体:CH2=CH2保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜第7页/共43页聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学化学稳定性稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用好，耐酸碱腐蚀，使用温度温度不不宜宜超超过过6060，在在低温低温下会下会变硬变硬分为：分为：软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料单体单体:CH2=CHCl第8页/共43页聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5第9页/共43页聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2=CCH3COOCH3第10页/共43页聚聚四四氟氟乙乙烯烯塑塑料料单体：单体：CF2CF2第11页/共43页酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲苯酚、甲醛醛第12页/共43页2.2.2.2.酚醛树脂的制取和性质酚醛树脂的制取和性质酚醛树脂的制取和性质酚醛树脂的制取和性质分组编号分组编号实验步骤实验步骤苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓浓盐酸盐酸苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓浓氨水氨水产品外观产品外观加热试验加热试验酒精溶解酒精溶解结构特点结构特点水浴加热水浴加热15min洗净、洗净、烘干烘干粉红色固体粉红色固体 软化（热塑性）软化（热塑性）不软化（热固不软化（热固 性）性）溶解溶解不溶解不溶解线型线型结构结构 网状网状结构结构 第13页/共43页酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、苯酚、甲醛甲醛OHHCHOOHCH2OHOHCH2 OH CH2OH CH2n水浴加热水浴加热酚醛树脂的制备.wmv.flv酸性条件下线性酸性条件下线性结构结构第14页/共43页OH+HCHOOHCH2OHCH2OHHOCH2碱性条件下生成三羟甲基碱性条件下生成三羟甲基苯酚苯酚第15页/共43页酚酚醛醛树树脂脂局局部部结结构构第16页/共43页 下列高聚物经简单处理可以从线型结下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是（构变成体型结构的是（）CH2CH2CHCH2nCH3OH CH2CH2CH2CHCH2nClnCH2CHnClABCDBC线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为体型结构。才有可能转变为体型结构。第17页/共43页二、合成纤二、合成纤维维灼烧情况灼烧情况受酸溶液受酸溶液的影响的影响受碱溶液的受碱溶液的影响影响纯棉纯棉烧后呈粉状，烧后呈粉状，无异味无异味轻微轻微轻微轻微羊毛羊毛烧焦羽毛气味，烧焦羽毛气味，灰烬为黑色小颗灰烬为黑色小颗粒粒受腐蚀受腐蚀部分溶解部分溶解尼龙尼龙布布接近火接近火 焰时迅焰时迅速卷缩，趁热可速卷缩，趁热可拉成丝，烧后不拉成丝，烧后不易破碎易破碎几乎不变几乎不变 几乎不变几乎不变第18页/共43页天然纤维：天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝和麻如棉花、羊毛、蚕丝和麻等等纤纤维维合成纤维：合成纤维：用石油、天然气用石油、天然气等不含天然纤维的物质为原等不含天然纤维的物质为原料，经过化学合成加工制得料，经过化学合成加工制得的纤维的纤维如腈纶如腈纶(人造羊毛人造羊毛)、锦纶、锦纶(尼龙尼龙)、维纶、氯纶、涤纶、维纶、氯纶、涤纶(的确良的确良)和丙纶等和丙纶等“六大纶六大纶”合成纤维具有合成纤维具有优良的性能优良的性能：如：如强度高、弹性好、耐磨、耐化强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀学腐蚀和不怕虫蛀等。等。第19页/共43页世界上出现的世界上出现的第一第一种种合成纤维是合成纤维是 20 世纪世纪 30 年代美国年代美国杜邦公司科研小组杜邦公司科研小组研制出的尼龙研制出的尼龙 66（NylonNylon，聚酰，聚酰胺胺66），它是由己），它是由己二酸和己二胺缩聚二酸和己二胺缩聚而成的。而成的。第20页/共43页涤涤纶纶尼尼龙龙纺纶纤维纺纶纤维织成织成的防弹衣的防弹衣腈纶腈纶腈纶腈纶第21页/共43页2003年年3月月26日，日，在伊拉克的英国皇在伊拉克的英国皇家海军陆战队战士家海军陆战队战士埃里克埃里克沃尔德曼头沃尔德曼头盔连中四枪。盔连中四枪。沃尔沃尔德曼所戴的头盔是德曼所戴的头盔是这次英军专门为战这次英军专门为战争打造的，其外层争打造的，其外层和普通头盔没什么和普通头盔没什么区别，里料则采用区别，里料则采用的是一种名叫的是一种名叫“凯凯夫拉尔夫拉尔”的的特制纤特制纤维维。该纤维含有高该纤维含有高分子聚合塑料分子聚合塑料，硬，硬度比普通钢铁高度比普通钢铁高40%。质地如此坚。质地如此坚硬，能够刀枪不入硬，能够刀枪不入也就不足为奇了。也就不足为奇了。第22页/共43页高强纤维的代表高强纤维的代表高强纤维的代表高强纤维的代表:Kevlar Kevlar芳纶：全芳香族聚芳纶：全芳香族聚酰胺酰胺抗拉强度抗拉强度3.4GPa3.4GPa模量模量（5959190190）GPaGPa断断裂伸长裂伸长5%5%第23页/共43页宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来第24页/共43页唐鑫源，江苏省无锡市唐鑫源，江苏省无锡市唐鑫源，江苏省无锡市唐鑫源，江苏省无锡市人。先后毕业于上海光人。先后毕业于上海光人。先后毕业于上海光人。先后毕业于上海光华大学、美国麻省罗宛华大学、美国麻省罗宛华大学、美国麻省罗宛华大学、美国麻省罗宛尔理工大学、北卡罗纳尔理工大学、北卡罗纳尔理工大学、北卡罗纳尔理工大学、北卡罗纳大学、威斯康新大学，大学、威斯康新大学，大学、威斯康新大学，大学、威斯康新大学，专攻化学、纺织染整工专攻化学、纺织染整工专攻化学、纺织染整工专攻化学、纺织染整工程、高分子化学，获哲程、高分子化学，获哲程、高分子化学，获哲程、高分子化学，获哲学博士。学博士。学博士。学博士。1962196219621962年，美国年，美国年，美国年，美国太空总署太空飞行中心太空总署太空飞行中心太空总署太空飞行中心太空总署太空飞行中心成立，唐鑫源先生出任成立，唐鑫源先生出任成立，唐鑫源先生出任成立，唐鑫源先生出任材料研究所所长，主持材料研究所所长，主持材料研究所所长，主持材料研究所所长，主持研究太空应用材料，研研究太空应用材料，研研究太空应用材料，研研究太空应用材料，研制成能抵御辐射线与高制成能抵御辐射线与高制成能抵御辐射线与高制成能抵御辐射线与高温的非金属材料，以及温的非金属材料，以及温的非金属材料，以及温的非金属材料，以及防火材料等等，应用于防火材料等等，应用于防火材料等等，应用于防火材料等等，应用于登陆月球之阿波罗登陆月球之阿波罗登陆月球之阿波罗登陆月球之阿波罗APOLLOAPOLLOAPOLLOAPOLLO太空艇及登陆月太空艇及登陆月太空艇及登陆月太空艇及登陆月球艇、太空飞行实验室球艇、太空飞行实验室球艇、太空飞行实验室球艇、太空飞行实验室SKYLABSKYLABSKYLABSKYLAB，太空梭，太空梭，太空梭，太空梭SPACE SPACE SPACE SPACE SHUTTLESHUTTLESHUTTLESHUTTLE以及太空站以及太空站以及太空站以及太空站SPACE STATIONSPACE STATIONSPACE STATIONSPACE STATION。同时主。同时主。同时主。同时主持研究设计太空衣、飞持研究设计太空衣、飞持研究设计太空衣、飞持研究设计太空衣、飞行工作衣、驾驶装、运行工作衣、驾驶装、运行工作衣、驾驶装、运行工作衣、驾驶装、运动装、维生系统、太空动装、维生系统、太空动装、维生系统、太空动装、维生系统、太空工作设备与工具，以维工作设备与工具，以维工作设备与工具，以维工作设备与工具，以维持和保护太空飞行任务持和保护太空飞行任务持和保护太空飞行任务持和保护太空飞行任务之功效与安全。赞誉唐之功效与安全。赞誉唐之功效与安全。赞誉唐之功效与安全。赞誉唐鑫源先生为鑫源先生为鑫源先生为鑫源先生为“太空衣之太空衣之太空衣之太空衣之父父父父”第25页/共43页 宇航员的服装能使太空的人处于加压宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，控状态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击。微流星的冲击。宇航服中已经应用了宇航服中已经应用了一百三十多种一百三十多种新新型材料。其中多数是有机合成材料。型材料。其中多数是有机合成材料。密闭头盔由透明密闭头盔由透明聚碳酸酯聚碳酸酯组成，密闭组成，密闭服由耐高温的防火服由耐高温的防火聚酰胺纤维聚酰胺纤维织物等特织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料碳材料制制成的金刚石膜。成的金刚石膜。第26页/共43页第27页/共43页三三.橡橡 胶胶橡胶橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，是重要的战略物资。必需的材料，是重要的战略物资。1、天然橡胶天然橡胶的化学的化学组成是组成是聚异戊二烯聚异戊二烯：2、合成橡胶分为、合成橡胶分为通用橡胶通用橡胶和和特种橡胶特种橡胶通用橡胶：通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。等。特种橡胶：特种橡胶：如耐热和耐酸碱的如耐热和耐酸碱的氟橡胶氟橡胶、耐高温、耐高温和耐严寒的和耐严寒的硅橡胶硅橡胶等等性能全面，但易老性能全面，但易老化化性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气密性、耐高温或低温等性能。性、气密性、耐高温或低温等性能。第28页/共43页橡橡胶胶产产品品第29页/共43页天然橡胶为何容易老化？实验室天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？用橡胶塞？天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。所以易老化。KMnO4溶液、浓溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。四氯化碳等。顺丁橡胶顺丁橡胶nCH2=CH-CH=CH2催化催化剂剂C=CCH2CH2HHn12341423两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）式）第30页/共43页丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯共聚共聚而成的弹性体，合而成的弹性体，合成丁苯橡胶成丁苯橡胶CH2=CH-CH=CH2CH2=CH丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶SBRSBR1,3-丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯硫化橡胶硫化橡胶优点优点:具有较高的强具有较高的强度、韧性、良好的度、韧性、良好的弹性和化学稳定性弹性和化学稳定性等等第31页/共43页四、四、复合材料复合材料学与问学与问每种材料都有它的优缺点：金属材每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温等。但航天材料需要强度但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高温、密度小的材料，海洋工大、耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？才能获得这些特殊材料呢？复合材料：复合材料：两种或两种以上高分子材两种或两种以上高分子材料组合成的一种新型材料料组合成的一种新型材料你能举出一些复合材料的例子吗？第32页/共43页玻璃钢 玻璃钢即玻璃钢即玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料,是将玻璃是将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢中，就制得玻璃钢性能：性能：强度达到某些合金钢的水平，强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性能，具有较好的韧性。第33页/共43页精品课精品课件件！第34页/共43页精品课精品课件件！第35页/共43页玻璃纤维增强塑料：玻璃纤维增强塑料：是玻璃纤维和合成树脂是玻璃纤维和合成树脂组成的合成材料组成的合成材料（玻璃钢）（玻璃钢）安安全全玻玻璃璃玻璃钢中基体是：玻璃钢中基体是：增强剂是：增强剂是：合成树合成树脂脂玻璃纤玻璃纤维维第36页/共43页