第二节合成广泛的高分子材料.ppt

三大支柱产业 能源材料信息 是能源和信息发展的基础 有机合成高分子材料是材料工业的一个重要方面 时代的划分常以材料为标志 石器时代 青铜器时代 铁器时代 钢铁时代 高分子时代 材料简介 第二节应用广泛的有机高分子材料 合成材料 合成高分子材料 功能高分子材料 复合材料 高分子分离膜 液晶高分子 导电高分子 医用高分子 高吸水性树脂 塑料 合成纤维 合成橡胶 黏合剂 涂料 三大合成材料 一 塑料 添加了特定用途的添加剂的树脂 树脂是指未经加工处理的 没有与各种添加剂混合的聚合物塑料 树脂 添加剂树脂的本性决定了塑料的主要基本性能 添加剂也起重要作用 结构性质用途 线型结构 网状结构 结构 支链结构 具有热塑性 可用作塑料薄膜 塑料袋 具有热固性 即加工成型不会受热熔化 可用作电木 酚醛塑料 热固性塑料再次受热时 链与链间会形成共价键 产生一些交联 形成体型网状结构 硬化定型 为什么两种塑料的特性不同呢 热塑性塑料具有长链状的线型结构 受热时 分子间作用力减弱 易滑动 冷却时 相互引力增强 会重新硬化 结构决定性质 热塑性塑料 高分子链间无永久性的化学交联 只有微弱的分子间作用力以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理交联 此交联会随加工过程而产生有纠缠及去纠缠的现象 因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象 随温度下降则有固化变硬的情形 为可逆过程 热塑性塑料的特性 受热时软化并可熔化成流动的液体 冷却后变成固体 加热后又熔化 可反复加工 多次使用 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 或称做架桥剂 的作用分子链间产生化学交联 形成紧密的网状结构 交联反应本身是不可逆的化学反应 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 若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象 热固性塑料的特性 不能加热熔融 只能一次成型 耳机线为什么总缠在一起 聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连 单键可旋转 使它不可能成一条直线 只能成不规则的卷曲状态 1 聚乙烯 较低压力催化剂 线型 少有或没有 高压高温引发剂 支链型 有长短不一的支链 相对较长 相对较短 较低 较高 低密度 相对较低 相对较小 相对较高 高密度 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 影响高分子化合物熔点 密度的因素 1 高分子链越长 相对分子质量越大 分子间的作用力越大 熔点 密度越高 2 链与链之间越密 链之间的作用力越大 熔点 密度越高 聚乙烯 PE 产品 无毒 化学稳定性好 适合做食品和药物的包装材料 单体 CH2 CH2 保鲜膜 吹塑成型的聚乙烯薄膜 聚氯乙烯 PVC 化学稳定性好 耐酸碱腐蚀 使用温度不宜超过60 在低温下会变硬分为 软质塑料和硬质塑料 单体 CH2 CHCl 聚苯乙烯 单体 聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 单体 聚四氟乙烯塑料 单体 CF2 CF2 酚醛塑料 单体 苯酚 甲醛 2 酚醛树脂的制取和性质 水浴加热15min 洗净 烘干 粉红色固体 软化 热塑性 不软化 热固性 溶解 不溶解 线型结构 网状结构 酚醛塑料 单体 苯酚 甲醛 水浴加热 酚醛树脂的制备 wmv flv 酸性条件下线性结构 碱性条件下生成三羟甲基苯酚 酚醛树脂局部结构 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 CH2 CH2 CH CH2 n CH3 OH CH2 CH2 CH2 CH CH2 n Cl n CH2 CH n Cl A B C D BC 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 才有可能转变为体型结构 二 合成纤维 天然纤维 如棉花 羊毛 蚕丝和麻等 纤维 合成纤维 用石油 天然气等不含天然纤维的物质为原料 经过化学合成加工制得的纤维如腈纶 人造羊毛 锦纶 尼龙 维纶 氯纶 涤纶 的确良 和丙纶等 六大纶 合成纤维具有优良的性能 如强度高 弹性好 耐磨 耐化学腐蚀和不怕虫蛀等 世界上出现的第一种合成纤维是20世纪30年代美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙66 Nylon 聚酰胺66 它是由己二酸和己二胺缩聚而成的 涤纶 尼龙 纺纶纤维织成的防弹衣腈纶 腈纶 2003年3月26日 在伊拉克的英国皇家海军陆战队战士埃里克 沃尔德曼头盔连中四枪 沃尔德曼所戴的头盔是这次英军专门为战争打造的 其外层和普通头盔没什么区别 里料则采用的是一种名叫 凯夫拉尔 的特制纤维 该纤维含有高分子聚合塑料 硬度比普通钢铁高40 质地如此坚硬 能够刀枪不入也就不足为奇了 高强纤维的代表 Kevlar 芳纶 全芳香族聚酰胺 抗拉强度3 4GPa模量 59 190 GPa断裂伸长5 宇航员费俊龙 聂海胜凯旋归来 唐鑫源 江苏省无锡市人 先后毕业于上海光华大学 美国麻省罗宛尔理工大学 北卡罗纳大学 威斯康新大学 专攻化学 纺织染整工程 高分子化学 获哲学博士 1962年 美国太空总署太空飞行中心成立 唐鑫源先生出任材料研究所所长 主持研究太空应用材料 研制成能抵御辐射线与高温的非金属材料 以及防火材料等等 应用于登陆月球之阿波罗APOLLO太空艇及登陆月球艇 太空飞行实验室SKYLAB 太空梭SPACESHUTTLE以及太空站SPACESTATION 同时主持研究设计太空衣 飞行工作衣 驾驶装 运动装 维生系统 太空工作设备与工具 以维持和保护太空飞行任务之功效与安全 赞誉唐鑫源先生为 太空衣之父 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 控制温度和湿度 防止辐射 还要经得起微流星的冲击 宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料 其中多数是有机合成材料 密闭头盔由透明聚碳酸酯组成 密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成 宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜 三 橡胶 橡胶是制造飞机 汽车和医疗器械等所必需的材料 是重要的战略物资 1 天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯 2 合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶 通用橡胶 如丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶等 特种橡胶 如耐热和耐酸碱的氟橡胶 耐高温和耐严寒的硅橡胶等 性能全面 但易老化 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 橡胶产品 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用橡胶塞 天然橡胶含有双键 易起加成反应和易被氧化 所以易老化 KMnO4溶液 浓HNO3 液溴 汽油 苯 四氯化碳等 顺丁橡胶 nCH2 CH CH CH2 催化剂 C C CH2 CH2 H Hn 1234 14 23 两种 三叶橡胶 顺式 杜仲胶 反式 丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体 合成丁苯橡胶 CH2 CH CH CH2 丁苯橡胶SBR 1 3 丁二烯 苯乙烯 硫化橡胶 优点 具有较高的强度 韧性 良好的弹性和化学稳定性等 四 复合材料 学与问 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 怎样才能获得这些特殊材料呢 复合材料 两种或两种以上高分子材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 玻璃钢 玻璃钢