聚合物之一般性质与分类.docx

何谓聚合物？ 聚合物依其来源分为天然聚合物和合成聚合物： 天然聚合物合成聚合物天然聚合物大部分存在于生物体中，而且是生命所必须的。这些天然聚合物有的是重要营养素，例如蛋白质、淀粉；有的是可应用于日常用品，例如天然橡胶、纤维素；有的在生物体内能支配我们的遗传，例如核酸 合成聚合物通常为高分子量有机化合物，其结构较天然聚合物简单，通常最多含两个不同单元。如耐纶、聚氯乙烯（PVC）、新平橡胶等 聚合物均由许多小单元连接构成，有的成为很长的链状，也有由链状构成网状，比较如下：链状聚合物网状聚合物热塑性聚合物热固性聚合物单元连接成链状单元连接成网状通常加热后就熔化，有可塑性，冷却后就变硬成形，可重复使用。在高温时仍然不被熔化亦不变形，这种聚合物可耐高温，可惜不能回收再用，而造成环保问题。保特瓶、耐纶、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）尿素甲醛树脂、酚甲醛树脂（俗称电木）、废轮胎常见塑料的性质和用途 塑料制品是目前在我们的日常生活中，最常使用的聚合高分子有机化合物，主要含有C、H、O三种元素。一般的塑料容器材质分为以下几类，分别是：聚乙烯 (PE) ：塑料袋、玩具、涂料聚丙烯 (PP) ：塑料瓶聚氯乙烯 (PVC) ：雨衣、地板聚苯乙烯 (PS) ：聚苯乙烯泡沫(保丽龙)聚甲基丙烯酸甲酯 ：高质量透明塑料制品聚四氟乙烯 (特夫纶、铁氟龙) ：不黏锅的涂膜、绝缘体聚乙烯对苯二甲酸酯 (PET) ：保特瓶，目前是容器的主流酚甲醛树脂 (雷木) ：电器的插头、绝缘材料三聚氰铵甲醛树脂 (泡绵) ：沙发的填充料高密度聚乙烯（HDPE）：塑料袋、洗发精瓶低密度聚乙烯（LDPE）：牛奶瓶、胶卷盒塑料由于不易在自然情况下分解，常被称为千年公害。有些被人随意丢弃在路边，造成景观的破坏；有些被人露天燃烧，造成空气的污染。塑料的回收工作是当务之急。 塑料种类很多，一般并不易分辨。因而在容器上标明号码，就是方便用户做回收分类之用。如美国塑料工业协会（SPI）提倡一种顺时针三角形的号码标识（如图 ），在塑料回收的三角图形中有1至7的阿拉伯数字，显示塑料材质。不过目前国内只有1号中的保特瓶和6号中的保丽龙餐具在做回收。保鲜膜虽然保鲜膜的特性：（1）水蒸气不容易穿透保鲜膜，因此食物如果以保鲜膜包裹，比较不会因水分散失而干燥变硬。（2）高温时会熔化。（3）不溶于水但容易溶于丙酮等有机溶剂；而且只要轻轻一撕，就能为料理食物带来极大的便利，只是愈来愈多的研究发现，便利之下所带来的代价可能超乎你我的想象唷。为了全家人的健康，千万不可用保鲜膜包着食物，进微波炉加热烹煮！因为有些塑料膜含有干扰内分泌的物质，会扰乱人体内的荷尔蒙，引起妇女乳癌、新生儿先天缺陷、男性精虫数减低，甚至精神疾病。 根据纽约时报的报导，美国的环保署已开始过滤几千种化学物质，试图把可能会造成内分泌失调的凶手找出来，再进一步深入研究。荷尔蒙随血液运送到人体各部，牵制人体新陈代谢、生长、生育等功能，过多时会扳动破坏已调整好的内分泌系统。最有名的人造荷尔蒙包括戴奥辛、DDT杀虫剂及多氯联苯。 动物实验证明有害数据显示，有些聚氯乙烯塑料包装产品，含有 di-(2-ethylhexyl)adipate，简称为DEHA的一种塑化剂，以增加保鲜膜的附着力，但会渗入食 物，尤其是高脂肪的食物。美国消费者联盟最近测试封装奶酪，发现19种产品当中，7种被生鲜超市包装在保鲜膜内的奶酪，含有高量DEHA，每百万个单位含 51270个单位，平均为153单位，远超过安全范围。欧洲共同市场国家所规定的容许范围，是每百万个单位最多只能含18单位。在塑料保鲜膜还在广泛使用的此时，身为消费者也可采取自保之道： 一回家就把肉、奶酪等食物从保鲜膜类的塑料包装取出，放在其他塑料袋或容器中。也把肉、奶酪的表层削下来丢弃。如果可能的话，跟肉贩买肉，并且请他用纸、或自备纸来包肉。食物装在陶瓷碗内，如果上面附盖塑料制品，别碰到食物。用微波炉烹调或加热时，绝对不让食物碰到任何塑料膜。即使是塑料业者，也同意这点。保利纶 保利纶，学名聚苯乙烯，一般俗称保丽龙 它是在1920年由史托丁格利用苯乙烯（styrene）为单体聚合而成的聚苯乙烯（polystyrene，PS）。我们日常用品中的免洗餐具就是保丽龙；而另外像冰淇淋蛋糕盒，以及家电产品装箱时的缓冲垫等，也都是保丽龙之一种，因为使用上之原因，它不能像免洗餐具一样不堪一击；这种强度大增的保丽龙，即是除了苯乙烯外，又加入了丁烯或丙烯共同聚合而成。 保丽龙确实替人们带来了非常便利的生活，但在使用上，安全通常不能直接和方便画上等号。由苯乙烯聚合而成的聚苯乙烯(保丽龙) ，本身不具有毒性，故理论上即使因盛装热食而软化，都应不会被人体因误食经消化、吸收而导致伤害。但很不幸地，其单体分子苯乙烯却具有毒性，它会抑制中枢神经系统而导致心律不整，甚至损害肝脏及肾脏。若以白老鼠做实验，苯乙烯的口服毒性LD50（半数致死剂量）为0.66公克 / 公斤；即是若有一百只健康的白老鼠，当喂食的苯乙烯量与牠们的体重比到达0.66公克 / 公斤时，将有五十只的白老鼠将魂归西天。 一般而言，当LD50到达五十毫克 / 公斤时，已被毒物学者认为有高度毒性。所以别看保丽龙一副很纯洁的样子，其实在制造过程中，若聚合反应未达100，都会残留有苯乙烯单体，在使用时都可能会释出而造成毒害。目前常用的免洗餐具及生鲜包装用的保丽龙，即必须符合食品卫生标准，不准超出1000ppm。所以只要符合标准，且除了柑橘类果汁、酸梅汁、柠檬汁、酸辣汤等外，盛装100以下的食品，或避免放进微波炉中加热，都应无安全上的顾虑。 绝大多数的人都无法清楚分辨自己使用的免洗杯是何种材质所制，在此提供你一个简单的检测方法；由于保丽龙一遇火便冒大烟，只要点火测试便知。此外，摔不破的美耐皿塑料碗盘，是热融树脂制成，制程中必须加入有毒物质甲醛，也可能在使用过程中释出。所以建议你，购买美耐皿餐具买来后，先放在热水中煮沸三分钟，让甲醛分解成二氧化碳和水，便可放心使用。 保丽龙的 一般性质及用途：（1）遇高温时会熔化，所以高温的刀锋可轻易切入，但刀锋冷却后，如果不施加较大的力量，刀锋就不会自动切入（2）不溶于水，但易溶于碳氢化合物，例如丙酮等有机溶剂（3）不易导热或导电，可作为冰箱宇冷气机之隔热材料，制成容器、商品包装之材料（4）保丽纶餐具使用后应回收由厂商以丙酮溶解后重新制造，可减少污染聚合物之一般性质与分类一、聚合物：1. 聚合物(Polymer)(1) 意义：由很多小分子单元重复链接而成的巨分子称为聚合物(2) 形成：单体 单体单元 聚合物 (构成聚合物之小分子) (小分子存在于聚合物中的部份)2. 存在(1) 天然聚合物动物中：蛋白质、核酸(DNA、RNA)植物中：淀粉、纤维素、橡胶(2) 合成聚合物耐纶(织物材料)聚氯二烯(橡胶材料)聚硅氧(高温弯浴油，浴缸塞隙剂)聚氯乙烯 (PVC) ：(地板、塑料、雨衣材料)聚乙烯 (PE) ：塑料袋、玩具、涂料聚丙烯 (PP) ：塑料瓶聚苯乙烯 (PS) ：聚苯乙烯泡沫(保丽龙)聚四氟乙烯 (特夫纶、铁氟龙) ：不黏锅的涂膜、绝缘体聚乙烯对苯二甲酸酯 (PET) ：保特瓶，目前是容器的主流酚甲醛树脂 (雷木) ：电器的插头、绝缘材料三聚氰铵甲醛树脂 (泡绵) ：沙发的填充料聚合物的分子非常大，分子量由1000起，高可达百万以上3. 单体(momomer)：构成聚合物的小分子称为单体(1) 加成聚合的单体：具有不饱和键(2) 缩合聚合的单体：具有可失去H2O、HX型之官能基聚酯：酸之衍生与R-OH官能基聚酰胺：酸之衍生物与NH3或胺类之官能基聚醚：具有R-OH之分子间脱水4. 单体单元(monomeric unit)：小分子存于聚合物中的部份称为单体单元(1) 同元聚合物：只有一种单体的聚合物称为同元聚合物，如聚乙烯(2) 共聚物：若单体单元为两种或多种的聚合物，称为共聚物，如耐纶二、聚合物之一般性质 1. 平均分子量聚合物通常是不同数目单体组成之分子混合物，很难形成晶体，聚合物之分子量是指平均分子量2. 分子量大机械强度高分子量极大，故分子间有很强的吸引力，因此具有适当的机械强度、硬度、挠曲性、弹性、延伸性等性质，故可加工成纤维状及皮膜状等实用制品3. 有侧链：很多聚合物分子具有侧链，会影响其分子分子排列的整齐性，因此影响比重、机械性质等4. 官能基化性不变在聚合物链上所接的官能基保有此官能基原有之化性。例如：羟基会发生酯化；芳环会发生磺酸化等。在链上附挂的官能基的活性会受到邻近官能基的影响，有的增强，有的减弱，完全根据两者性质而定三、聚合物的分类 1. 依来源分(1) 有机物天然聚合物：纤维素、淀粉、蛋白质、核酸、天然橡胶合成聚合物：聚乙烯、耐纶、达克纶、电木、聚硅氧(2) 无机物：石英、石棉、云母、石墨等天然聚合物大部分存在于生物体中，而且是生命所必须的这些天然聚合物有的是重要营养素，例如蛋白质、淀粉；有的是可应用于日常用品，例如橡胶、纤维素；有的在生物体内能支配我们的遗传，例如核酸；例如淀粉存在于植物中，分子量依来源不同，大约由数万到数百万，是由很多葡萄糖分子组成的聚合物。淀粉在酸性溶液中，能水解生成葡萄糖，其过程如下：合成聚合物通常为高分子量有机化合物，其结构较天然聚合物简单，通常最多含两个不同单元。如耐纶、PVC、新平橡胶等2. 依聚合方式来分(1) 加成聚合(addition polymerization)不饱和有机物之单体单体间之聚合反应时，无小分子放出者，称为加成聚合加成聚合物：其单体常为不饱和的有机化合物，所得之聚合物称之如：乙烯聚合而成的聚乙烯如：四氟乙烯聚合而成之特夫纶(2) 缩合聚合(condensation polymerization)单体聚合时，失去一个小分子，如水或HX，称缩合反应。所成之聚合物，称为缩合聚合物缩合聚合之单体皆多为官能基化合物，所以缩合聚合物必是以多官能基为单体之聚合物如：乙二醇与对苯二甲酸缩合而成之聚酯，达克纶3. 依单体种类(1) 同聚合物(homopolyer)：聚合物所含单体单元完全相同者(亦称：同元聚合物)。如：聚乙烯(PV)、聚氯乙烯(PVC)(2) 共聚合物(copolymer)：聚合物含有两种或两种以上的单体单元者。如聚酯、聚酰胺4. 依聚合的结构方式来分聚合物均由许多小单元连接构成，有的成为很长的链状，也有由链状构成网状，比较如下：(1)链状聚合物(热塑性聚合物):单元连接成链状，通常加热后就熔化，有可塑性，冷却后就变硬成形，可重复使用。例如：保特瓶、耐纶、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC） (2)网状聚合物(热固性聚合物)：单元连接成网状，在高温时仍然不被熔化亦不变形，这种聚合物可耐高温，可惜不能回收再用，而造成环保问题。例如：尿素甲醛树脂、酚甲醛树脂（俗称电木）、废轮胎 示范主题：杯子消失了-有机溶剂溶解聚合物简介将保丽龙杯或塑料杯放置于装了有机溶剂的烧杯中，发现杯子越来越小，最后不见了，以此现象来介绍极性的概念。示范步骤1. 将干净的保丽龙（杯面碗）或是喝饮料用的塑料杯，杯口向下，放入大烧杯中，如图一所示。2. 在大烧杯内放入约 8 公分高的丙酮。3. 仔细地观察变化现象，如图二和图三所示。图一图二图三溶液和器材1.500 mL 的烧杯一个。2. 保丽龙碗或抛弃式塑料杯一个。3. 约 500 mL 的丙酮。原理和概念1. 高度聚合的聚合物通常会有一个高平均分子量而且不溶于大部分的溶剂中。2.有些极性较小的有机溶剂可以溶解聚合物 。3.低分子量的聚合物在有机溶剂中的溶解法则会遵循与其单体相同的法则。4.保丽龙是非极性的的碳氢化合物，所以我们可以知道，它应该会溶于非极性与无氢键的溶剂 ; 而不溶于极性与具有氢键的溶剂中。教学提示1. 不一定要用丙酮，用其他的有机溶剂也可以。如二氯乙烷，但其毒性较大。2. 使用保丽龙的效果会比塑料杯好。3. 溶解过程中，由于丙酮沸点低，所以可能挥发的也快。因此要随时注意补充适量的丙酮。4.丙酮易挥发，注意勿吸入大量的丙酮。5. 溶到最后我们可以发现烧杯底部会有黏黏的残留物，溶剂完全挥发它们会再度变硬。6. 很多聚合物是热塑性的性质，也就是说当我们对它们适度地加热时，不会发生化学变化，它们会变的软软的，所以我们可以重新塑造它们的形状。7. 每一种聚合物的耐热程度不同，必须看其特性来使用在不同的用途上。8. 聚苯乙烯 (polystyrene) 是最常见的聚合物之一，它是由很多的苯乙烯（styrene)单位构成的。杯面和碗面的保丽龙是由发泡的聚苯乙烯做成的。9. 由于塑料是良好的隔热物质，再加上其稳定的特性，所以我们会把塑料拿来作为隔绝的物质。10. 市面上的杯面或碗面 (也就是我们说的泡面)，其保丽龙容器遇热油会溶解掉，因此希望大家尽量不要使用保丽龙器具