H-1----第一章高分子材料简介

1、绪论绪论2021-8-31聚合物合成与制备之韩丙勇主要内容课程简介高分子材料简介课程简介课程简介 几个相关问题： 教材：无(公共信箱：;密码：ylzbuct123) 授课方式：三个老师各讲一部分（韩丙勇，赵东韩丙勇，赵东林，赵京波林，赵京波）。）。以课堂讲解为主，课下阅读参考书为辅。 课堂纪律： 结课方式： 成绩评定： 考试纪律课程简介课程简介 材料简介 自由基聚合及其材料 阴（负）离子聚合及其材料 阳（正）离子聚合及其材料 配位聚合及其材料 缩聚合和其它逐步聚合及其材料 其它课程简介课程简介 材料分类：材料分类： 属性属性： 金属；无机非金属；有机材料；复合材料 使用性能使用性能:结构材料：

2、用途广，用量大功能材料：用量少，附加值大课程简介课程简介高分子材料的发展 从天然树脂到合成树脂 1909年美国贝克兰制成酚醛树脂 从天然橡胶到合成橡胶 1912年德国化学家霍夫曼人工合成橡胶成功 从天然纤维到合成纤维 1935年 合成纤维问世（尼龙-66）(美国人卡罗泽斯 课程简介课程简介 人类进入了高分子的时代人类进入了高分子的时代高分子已成为本世纪最重要的材料课程简介课程简介面对材料合成的需要，高分子化学应怎样应对面对材料合成的需要，高分子化学应怎样应对高分子材料合成的基础 有机化学中的反应。 反应中心高分子材料简介高分子材料简介主要特点主要特点： 产量大、品种多、应用广 聚合物已成为用量

3、最大的材料。高分子材料的品种繁多，可以用于制备性能优异的各种制品。高分子材料已应用于国民经济所有的技术领域和人们的日常生活之中高分子材料简介高分子材料简介主要特点： 聚合物的组成简单、结构千变万化高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 性能特点 密度小：聚合物的密度小，仅是金属的1/10高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 性能特点 聚合物的导电性差，是优良的绝缘体。 如电线绝缘层 做电气绝缘材料 导电高分子例外高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 性能特点 阻隔性好（透气、透湿性差）高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通

4、用高分子材料 性能特点 熔融温度低、加工性能好(耐温性差)。高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 种类 塑料： 聚乙烯PE、聚丙烯PP(最轻的塑料)、聚氯乙烯PVC(通用性强)、聚苯乙烯PS(富于装饰性)、PMMA和PC（光学塑料）高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 种类 塑料： 塑料农用薄膜塑料温室，大棚，地膜等 作物生长期缩短，不受季节影响； 产量增加； 抑止杂草生长，减少病虫害 蔬菜供应得到保障农用塑料大棚高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 种类 橡胶： 天然橡胶NR、聚丁二烯PB、丁苯橡胶（S-SBR，E-SBR）、

5、热塑性弹性体TPE、乙丙橡胶、丁基橡胶、硅橡胶等高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 种类 纤维： 涤纶、尼龙、维尼龙、芳纶等高分子材料简介高分子材料简介-通用高分子材料通用高分子材料 种类 纤维：过去：三天打渔、两天晒网 天然纤维渔网： 吸水性强，易发霉，易腐蚀 强度差，不透明 合成纤维渔网： 不吸水，不会发霉，耐腐蚀 强度高，透明或不透明劳动强度减轻产量增加高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高分子材料 (1) 工程塑料 五大工程塑料： 聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、改性聚苯醚、热塑性聚酯 特种工程塑料： 聚苯硫醚、聚酰亚胺

6、、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高分子材料 (1) 工程塑料 与通用塑料相比：耐热性优良、抗拉、抗弯和抗冲击强度高，不易变形 与金属相比：密度低、比强度高、电气绝缘性能优良、耐磨、减摩性好、吸震、消声性能优异；耐化学品腐蚀、成型加工和成本较低等。 用途：耐热、高比强和耐磨的轻型材料高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高分子材料 (1) 工程塑料用尼龙、聚甲醛等塑料制齿轮、活塞摩擦系数小、自润滑性好，噪声小。随身听全塑机芯织布车间高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高

7、分子材料 (2) 高强度、高模量高分子材料 超细PE纤维：270GPa 聚对亚苯基苯并噻唑PPBT 碳纤维 芳纶高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高分子材料 (3)特种胶氟橡胶 氟橡胶优良的耐化学品性、耐溶剂性、耐热性、耐油性 ,优良的耐磨性。 用于制备橡胶密封圈(商品名：Vitron)、旋转轴密封、手套、防护服、化学软管、泵用隔膜、化学装置衬里等。高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高分子材料 (3)特种胶硅橡胶 弹性高、卫生性好、耐水、耐溶剂性及阻燃性好。耐寒性（-70 ）和耐高温性（150 ）俱佳。用作高温密封（如高压

8、锅垫圈）和低温密封件。电加热器绝缘、导电按钮、密封胶及美容材料。高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料1. 高性能高分子材料 (4) 高分子合金 第一代：高抗冲聚苯乙烯HIPS 第二代：苯乙烯-丁二烯-丙烯腈ABS 第三代：超韧品种，工程塑料合金，分子复合材料等高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 化学功能 离子交换树脂、螯合树脂、感光树脂、氧化还原树脂、高分子试剂、高分子催化剂。 物理功能 导电性高分子、高介电性高分子、高分子光电导体、电磁性高分子 介于化学与物理功能之间 高吸水高分子、高分子染料、高分子稳定剂、高分子相容剂、高分

9、子功能膜、高分子功能电极高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 离子交换膜 原理：通过离子交换除去水中的重离子H+Ca+ CHCH2SO3-H+nCHCH2SO3- 0.5Ca+nOH-+CHCH2N+(CH3)3Cl-Cl-+ CHCH2N+(CH3)3OH-nn水软化和超纯水制备,能去离子，但不能去除细菌高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 高分子催化剂：酯化反应催化剂SO3HSO3HSO3HSO3H高分子强酸催化剂高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 感光树脂 重铬

10、酸盐（光敏剂）+聚乙烯醇 重铬酸盐具有感光性，受光照时，使PVA交联 缺点：铬盐有毒，对环境有污染，保存性差。 重氮盐（光敏剂） + 聚乙烯醇 无毒，制版图像清晰， 保存期长。 光聚合型感光树脂。如丙烯酸酯类。高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 感光树脂与光刻胶高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 感光树脂与光刻胶高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 超强吸水性树脂 常用吸水性材料。 纤维类物质，如：脱脂棉，毛巾，抹布，卫生纸、尿布等 水凝胶：凉粉、明胶、琼脂、等 干

11、燥剂：硅胶、氯化钙、氧化钙、活性碳、分子筛、硫酸等吸水效率仅几倍到几十倍 超强吸水性树脂，吸水性强，达10002000倍。而且保水性特别强。高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 超强吸水性树脂亲水聚合物吸水后网状结构张开容纳大量的水高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 超强吸水性树脂（应用举例） 整个防汛阻水袋自重约0.5Kg，使用时，只需将产品浸泡水中或直接在产品上淋水，内部填充物的体积和重量能够在24分钟内迅速增加80倍以上。 注意：要用淡水，不能用盐水。水高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高

12、分子材料2. 功能高分子材料 质子交换膜(CF2CF2)nCF2CFOCF2CFCF3OCF2CF2SO3H+nm质子交换膜材料 DuPont全氟磺酸膜Nafion高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 质子交换膜（应用举例）n在负极侧(氢极)， 催化剂(铂金)使氢离子化，成为易于反应的H+离子。n在正极侧(氧极)， H+离子通过电解液(如KOH)输送到正极，并与正极上的氧分子结合，形成水。n被分离开的电子经过外部电路移到正极上，形成电流。燃料电池高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 质子交换膜（应用举例） 对燃

13、料电池用作汽车能源的基本要求： 成本：低于50美元/1KW时 行驶公里：几百公里 目前水平： 丰田：最远行驶距离：100km 奔驰：最高时速：150km/h高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 膜材料 多孔材料 微孔材料：孔径小于2纳米 介孔材料：孔径2-50纳米 大孔材料：孔径大于50纳米 高分子膜材料：致密膜、多孔膜、纤维膜、复合膜。多尺寸孔径高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料2. 功能高分子材料 膜材料（应用） 纳滤、超滤和微滤微滤可去除水中的微生物和细菌，操作压力0.05MPa超滤可去除水中的细菌和病毒，操作压力0.2M

14、Pa纳滤：可去除水中的细菌、病毒和有机物，操作压力0.7MPa高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料3.生物医用高分子材料 人工器官用高分子材料 控制药物释放的高分子材料（缓释、定点释放） 仿生高分子材料高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料3.生物医用高分子材料 人工器官用高分子材料人工心高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料3.生物医用高分子材料 人工器官用高分子材料高分子材料是这些组织工程的支架材料，干细胞的培养基。人工耳气管软管尿管高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料3.生物医用高分子材料 人工器官用高分

15、子材料上海交通大学医学院附属第九人民医院曹谊林教授科研团队 先制定设计图，再用一种高分子化学材料聚羟基乙酸做成模型支架，将牛软骨细胞“种”在支架上，繁殖生长出建造人耳所需的细胞外基质后，再植入老鼠体内。等完全降解材料制成的支架消失后，软骨组织与老鼠皮肤长在一起，就成了外观酷似真耳的“人耳” 高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料3.生物医用高分子材料 人工器官用高分子材料 控制药物释放的高分子材料（缓释、定点释放） 仿生高分子材料高分子材料简介高分子材料简介-新型高分子材料新型高分子材料4. 树脂基复合材料 玻璃纤维增强材料 碳纤维增强材料性能 密度 g.cm-3 抗张强度 MPa 弯曲强度 MPa 热膨胀系数 10-6/C 金属金属钢钢7.87008404204600.12热塑性塑料 聚丙烯/玻纤(短) 1.179012028尼龙66/玻纤(短) 1.3417026018.9热固性塑料热固性塑料环氧环氧/玻纤玻纤 1.82.070300702808酚醛