2我们身边的高分子材料

上次课的内容,1.基本概念2.聚合物的分类及命名3.聚合反应类型（重点）4.高分子的历史,2,四大塑料“四烯”聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯合成纤维“六纶”涤纶、尼龙、腈纶、维尼纶、丙纶、氯纶合成橡胶“四胶”丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶,常见的高分子材料（需要记下）,尼龙：尼龙6、尼龙66,其他重要的高分子,碳链高分子：聚异丁烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氯丁二烯杂链高分子：聚甲醛、聚环氧乙烷、环氧树脂、聚碳酸酯、不饱和聚酯、醇酸树脂、聚氨酯、酚醛树脂、脲醛树脂元素有机高分子：有机硅橡胶在学习的过程中掌握,塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两类,Thermoplastics(热塑性塑料)Linearorbranchedpolymerswhichcanbemeltedupontheapplicationofheat.Thermosets(热固性塑料)Rigidmaterialsandnetworkpolymersinwhichchainmotionisgreatlyrestrictedbyahighdegreeofcrosslinking.Intractable(难加工)onceformed.Degraderatherthanmeltuponheating.,体型结构的树脂在塑制成型后，再加热时就能固化成不溶的聚合物（热固性）。,线型或支链型树脂加热软化后变为黏稠流体，可塑制成型，冷却后固化定型；但若再加热，又将变软而可以重塑（热塑性）。,热塑性塑料(Thermoplastics)聚乙烯（Polyethylene）：产量最大，结构最简单。聚丙烯(Polypropylene)：最轻的塑料。聚氯乙烯(Polyvinylchloride)：全能的塑料，价格低廉。聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethacylate)：最透明的塑料，不会碎的玻璃。,热固性塑料(Thermosets)环氧树脂(Epoxyresins)：用作复合材料，粘合剂等。酚醛树脂(Phenolicresins)：电器绝缘材料等。聚酯树脂(Polyesterresins)：玻璃钢等。脲醛树脂（Ureaformaldehyderesin）：粘合剂,纤维Fibers,天然纤维：棉、麻、丝人造纤维：粘胶纤维(Viscosefiber)：醋酸纤维(Acetatefiber)硝酸纤维合成纤维：尼龙（Nylon）：结实耐磨涤纶（Polyesterfiber）:最挺括纤维腈纶：最耐晒的纤维氯纶：保暖性最好的纤维丙纶：最轻的纤维特种纤维：碳纤维,橡胶Rubber,天然橡胶(Naturalrubber)：综合性能最好，生产受地域限制。合成橡胶(Syntheticrubber)丁苯橡胶：产量最大（占80）。氯丁橡胶：用途广泛，价廉物美。丁腈橡胶：耐油性好。乙丙橡胶：比重最轻。顺丁橡胶：弹性最好。丁基橡胶：气密性最好内胎。硅橡胶：低温性能最好。氟橡胶：全能橡胶，在最恶劣条件下使用。,为什么要学习聚合物的结构？,高分子材料千差万别，有的硬、有的软，有的脆，有的韧，是什么导致它们性能上的不同？是结构。高分子的制备、结构和性能之间存在着必然联系，原料及制备条件决定了结构，而结构又决定了性能，结构和性能又会影响聚合的进行。高分子化学家的目标就是通过聚合反应，获得具有特定结构形态和预期性能的高分子，以满足应用的要求。因此，只有认识了结构，才能对高分子进行设计，并指导合成出这样的结构。,9,高分子结构,链结构,近程结构(一级结构),远程结构（二级结构）：指单个大分子的大小和在空间的存在的各种形状（构象）,凝聚态结构（三级结构）：是指大分子之间的堆砌方式，包括晶态，非晶态，取向态，液晶态，织态等。与,高分子结构的多层次性,化学结构：分子链的组成、取代基和端基、单体单元的链接方式、共聚物序列结构、分子链的几何形态,立体化学结构：几何异构和立体异构,红字部分是由化学反应控制的结构,10,近程结构：直接影响熔点、溶解性、粘度、粘附性。,凝聚态结构：决定聚合物制品使用性能的主要因素。不同层次结构都会影响聚合物性能,远程结构:赋予高分子链柔性，使聚合物有高弹性（小分子没有，大分子独有）。,聚合物结构决定其性能,凝胶渗透色谱(GPC)测定分子量,单分散性PS作为标样进行校正,聚合物的性能与应用（高分子的今天）,聚合物的性能,与小分子相比，高分子具有高的分子量、高弹性、高粘度、低结晶度和无气态的特点（简称为“三高一低一消失”）高粘度的聚合物熔体和溶液是聚合体系的特征之一。,聚合物的热转变,聚合物的分子运动强烈地依赖于温度及时间，聚合物的力学三态：玻璃态（具有脆性和刚性）高弹态（具有高的弹性）粘流态（可流动，但粘性大）玻璃化转变是聚合物的普遍现象,聚合物的力学性能,聚合物的力学性能可通过测定聚合物的应力应变曲线来获得,不同聚合物的应力应变曲线,1-质轻一般密度为1-2泡沫塑料只有0.01其它性能,聚合物的其它性能,泡沫塑料打捞沉船法,将比重轻的闭孔型泡沫塑料输入沉船舱内，排去海水，可使沉船浮起。泡沫塑料打捞法的优点是可省去在沉船下穿引船底钢缆，减少或免去封舱工作而能获得较大浮力。此外，对海上风浪的适应性也优于其他方法。,2高比强度,玻璃钢（一种聚合物基复合材料），一般指用玻璃纤维增强不饱和聚脂。质轻而硬，不导电，机械强度高（其比强度比合金钢高1.7倍），耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。,高分子材料强度一般比较大。如把10kg高分子材料与金属材料各制成100m长的绳子，可吊起物体的重量如下表：,3绝缘、保温,大多为不良导体，用作电线电缆包皮泡沫塑料用于冷藏、隔热,部分物质的导热系数（括号内数值为导热系数值，单位为w/（m）,聚合物材料不易传热,对于放热反应，如何将放出的热量排出反应体系，是聚合反应顺利实施的关键。,4耐腐蚀和化学稳定性,金属防腐蚀涂料涂层隔绝水、空气，防止金属腐蚀。塑料王：聚四氟乙烯,5优良的透光性,有机玻璃胶卷光盘塑料大棚光纤光纤之父高锟2009Nobel物理学奖获得者首次提出光纤用于通讯传输的设想,6耐磨性,地板涂层、塑胶跑道等光固化聚丙烯酸酯涂层、聚氨酯涂层轴承、齿轮、鞋底、轮胎等等,7可加工性,指将各种形态的塑料(粉、粒料、溶液或分散体)制成所需形状的制品或坯件。成型的方法多达三十几种，例如挤出、注射成型、压延、吹塑、热成型、模压、模塑，注射成型等。,加工,8阻隔性,防止水、气透过，主要用作包装材料阻隔放射线,高分子材料无处不在,尖端技术:航天飞行器、卫星、火箭等用材。工业：电子元器件、电缆、信息记录储存传输、管道等。农业：地膜、大棚、滴灌设备、高吸水树脂（1000倍）等。衣：服装、防弹衣、消防服等。食：包装、不粘锅等。住：装饰、门窗、家电、家具等。行：飞机、汽车、自行车等交通工具用材“轻量化”。医：接触眼镜、一次性医疗用具、人工脏器、缝合线等。其它：体育、采油、能源、通讯、军事、水处理、环保巨大的市场、广阔的就业机会造福人类，大有作为,29,我被高分子包围了呀！,酚醛塑料,涤纶,聚氯乙烯,有机玻璃,聚苯乙烯,聚四氟乙烯,神奇的高分子世界,身边的高分子材料,医用高分子材料人工器官,高分子药物,阿斯匹林(Aspirin)是一个“古老”的解热镇痛药物，通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿斯匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，,【高分子药物】合成药物长效化和低毒化，其有效途径是低分子药物高分子化。例如可将药物分子连在安全无毒的高分子链上。缓释长效阿斯匹林的释放：,尼龙渔网、钓鱼线,“三天打鱼两天晒网”比喻学习或做事不能持之以恒。古代人用棉线织成渔网的，这种网在海水里浸泡得时间稍长，网线便会变得疏松，极易被鱼虾撞破。所以，渔民打渔回来需要马上晾晒网。现代渔网99%以上用合成纤维加工而成，主要有尼龙6、聚乙烯、聚酯等纤维。其具有更长的使用周期，和更高的捕捞效率。不仅结实，而且抗拉拽，不怕在水里长时间的浸泡。也可作钓鱼线。,水处理用高分子,地球表面有大约四分之三被水覆盖着，但仍缺水。通过高分子分离膜选择性滤去海水中过多的电解质离子、微生物杂质等，海水就淡化了。,絮凝剂(如聚丙烯酰胺),防垢剂，能抑制水中钙、镁等盐类形成水垢的化学品，例如聚丙烯酸盐、水解聚马来酸酐等。,缓蚀剂:可以防止或减缓水对金属材料或设备腐蚀的化学品，例如膦酰基羧酸共聚物。,高分子域為化學與化工科系學生最佳未選擇（台湾交通大学張豐志教授）,美國化學與化工系學生畢業後工作有60-70%與高分子相關；任何工科均可輕進入；