塑料、纤维和橡胶

1、2有机高分子有机高分子天然（棉花、蚕丝、麻）天然（棉花、蚕丝、麻）合成合成合成材料合成材料功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料塑料塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶3有机高分子化合物的性质有机高分子化合物的性质1.1.溶解性溶解性：通常难溶于水，即使在适当的溶剂中它们通常难溶于水，即使在适当的溶剂中它们溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大2.2.热塑性、热固性热塑性、热固性 有些有些有机高分子加热时会变软、流动，受冷时有机高分子加热时会变软、流动，受冷时又硬化，即反复加热，受热再造。而有些高分子化又硬化，即反复加热，受热再造。而有些高分子化合物受热

2、时不会变软只能彻底被裂解，因此不能通合物受热时不会变软只能彻底被裂解，因此不能通过加热受冷反复再造。过加热受冷反复再造。3.3.电绝缘性电绝缘性 4.4.可燃性可燃性5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型分子结构类型有无支链有无支链链长短链长短相对分子质量相对分子质量高压高温引发剂较低压力催化剂线型支链型少有或没有相对较长相对较短相对较小相对较大6线型结构 7支链型结构8高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度熔融温度密度密度硬度硬度分子间作分子间作用力用力相对较低相对较高低密度高密度相对较小相对较大相对较小相对较大1、结构决定性质。2、由于碳碳单键可以

3、旋转故高分子链不可能是一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合物具有一定的弹性。93、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4、无论是直链还是支链结构都具有热塑性 树脂树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物合的聚合物热塑性塑料热塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) )塑料塑料热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料）受热时软化并可熔化成流动的液受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后

4、变成固体，加热后又熔化，体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用可反复加工，多次使用在制造过程中受热时能变软塑成一在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化定的形状，但加工成型后就不会受热熔化 热塑性塑料固态时的线热塑性塑料固态时的线型结构型结构热固性塑料硬化后的体型热固性塑料硬化后的体型网状结构网状结构热固性塑料热固性塑料再次受热时，链与再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些链间会形成共价键，产生一些交联，形成交联，形成体型网状结构体型网状结构，硬，硬化定型化定型热塑性塑料热塑性塑料具有长链状的具有长链状的线型线型结构结构。受热时，分子间作用力受热时

5、，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化引力增强，会重新硬化13酚醛树脂局部结构塑料的电绝缘性是相对的塑料的电绝缘性是相对的从从 结构分析结构分析, 塑料在一般情况下会导电吗塑料在一般情况下会导电吗?19纤维纤维化学纤维化学纤维合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维： 用木材、草类的纤维经化用木材、草类的纤维经化学加工制成的黏胶纤维，如人学加工制成的黏胶纤维，如人造丝、人造毛等造丝、人造毛等几种纤维的性质实验几种纤维的性质实验三、橡三、橡 胶胶 。通用橡胶：通用橡胶： 特种橡胶：特种橡胶： 硅橡胶硅橡胶22橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶

6、通用橡胶特种橡胶特种橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶硅橡胶硅橡胶23天然橡胶天然橡胶线型线型硫磺硫硫磺硫化剂化剂网状体型网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大二、复合材料二、复合材料学与问学与问 每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，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、耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐

7、蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？ 要获得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基础上发展创新，发挥其优势，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是将不同性能的材料组合起来，制成复合材料，使各组分材料在性能上进行互补，同时产生某些特殊性能。由于复合材料的设计自由度很大：不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。因此，复合材料是材料科学发展的必然趋势。玻璃钢（即玻璃纤维增强塑料） 玻璃钢玻璃钢即即玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料, , 是将玻璃熔化并迅是将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到

8、异常柔软的玻璃纤维，再将玻璃速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢汽车车身、火车车箱和船体以及印刷电路板。汽车车身、火车车箱和船体以及印刷电路板。复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢玻玻 璃璃 钢钢 游游 艇艇玻璃钢冷却塔玻璃钢冷却塔玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用鲨鱼皮泳衣鲨鱼皮泳衣 轻便赛车轻便赛车 碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻碳纤维复合材料，它具

9、有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥青或煤沥青为原料。青或煤沥青为原料。复合材料复合材料碳纤维碳纤维复合材料复合材料隐形飞机上的特殊材料隐形飞机上的特殊材料第三节功能高分子材料第三节功能高分子材料三三大大支支柱柱产产业业能源能源材料材料信息信息是能源和信息发展的基础是能源和信息发展的基础有机合成材料是材料有机合成材料是材料工业的一个重要方面工业的一个重要方面时代的划分常以时代的划分常以材料材料为标志为标志 具有新型骨架结构的高分子材料具有新型骨架结构的高分子材料 和和在高分子链上在高分子链上接上带有具有某接

10、上带有具有某种功能的官能团使其具有种功能的官能团使其具有特殊功能特殊功能的高分子材料的高分子材料时代周刊评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿” 榜上有名 为什么为什么“尿不湿尿不湿” 能评为能评为20世纪最伟大的世纪最伟大的100项项发明呢发明呢?最初是为谁专门设计的呢？最初是为谁专门设计的呢？ 美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源唐鑫源成为成为“尿不尿不湿湿”的发明人，后来他被誉为美国的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父太空服之父”。美国从美国从1959起甄选

11、的起甄选的7位宇航员合影位宇航员合影“神舟5号”、 “神舟6号”上天的三位航天员先后也都使用了“尿不湿” 航天员专用航天员专用“尿不湿尿不湿”1克能吸收约克能吸收约1000克水克水 ，吸水性远强于一般婴儿使用的吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿尿不湿” “尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。 资料显示：资料显示：1987年，英国年，英国一次性尿布销一次性尿布销售利润达售利润达2亿英亿英镑。设想一下镑。设想一下我们中国这样我们中国这样一个人口大国，一个人口大国，利润有多么惊利润有多么惊人！

12、人！ 你了解你了解“尿不湿尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？的材料吗？它应该有什么性能？ “尿不湿尿不湿”起作用的物质是一种起作用的物质是一种功能高分子功能高分子材料，材料，具有具有很强的吸水能力很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树。它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠 ）思考：如何以带有强亲水性原子团的以带有强亲水性原子团的化合物化合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？ 探寻功能高分子材料时应考虑的问题：探寻功能高分子材料时应考虑的问题： 1）具有什么样的主链？）具有什么样的主链？单体单体 2）具有什么样的功能基？）具有什么样的功能基？

13、官能团官能团 3）不断修正。）不断修正。同时要加入少量二烯作交联剂得网状结构网状结构CH2=CH - COHO+NaOHCH2=CH - CONaO+H2O催化剂催化剂CH2=CH-COONan CH2-CH nCOONa 交联剂变线型结构为体型结构，使其既交联剂变线型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。有吸水性而又不溶于水，耐挤压。纤维素的结构简式纤维素的结构简式 传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？ 发现其每个链节上都有发现其每个链节上都有OH，它是一种亲水基，它是一种亲水基 旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。旱地种植、改良土壤、改

14、造沙漠等。强吸水能力的功能高分子材料除强吸水能力的功能高分子材料除了用于了用于 “尿不尿不湿湿”，还有哪些用途？，还有哪些用途？ 保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害，反复吸水、释水无毒无害，反复吸水、释水 “微型水库微型水库”。同时，。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。等。 2、高分子分离膜、高分子分离膜有选择地有选择地让某些物质通过让某些物质通过 高分子分子膜的特点：高分子分子

15、膜的特点： 能够能够有选择地有选择地让某些物质通过，而把另外一些让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。物质分离掉。 分子膜的应用：分子膜的应用：生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；咸水的淡化； 浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换转换 高分子分离膜的组成：高分子分离膜的组成： 是用具有是用具有特殊分离功能特殊分离功能的高分子材料制成的高分子材料制成 分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5的普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容器内，只要将这种溶液通过薄薄

16、的一层分离膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场，促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中分离另一种液体，只能使用蒸馏法。 能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规模使用的阶段，它也是一种半透膜，只让水分子通模使用的阶段，它也是一种半透膜，只让水分子通过，而使含盐的低分子溶质几乎不能通过，施加一过，而使含盐的低分子溶质几乎不能通过，施加一定的压力后，就能使水加速挤出。采用不同结构的定的压力后，就能使水加速挤出。采用不同结构的逆渗透膜就可以获得

17、工业锅炉水、饮料水、无菌水、逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。一种水地区建立起不少海水淡化装置。一种PECPEC10001000的海水淡化装置对海水如加压的海水淡化装置对海水如加压 40407070公斤公斤/ /平方厘平方厘米，就可以得到米，就可以得到16162020的淡水。建于沙特阿拉的淡水。建于沙特阿拉伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供应淡水日供应淡水1200012000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。装置。 3、医用高分子材料、医用高分子材料具有优异的具有优异的生物相容性生物相容性人人造造关关节节一张柔软的纸，白中透出微黄，这一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的张不起眼的“白纸白纸”就是填补国就是填补国内空白的高科技内空白的高科技“人造皮肤人造皮肤”。这种这种“人造皮肤人造皮肤”能帮助伤口尽能帮助伤口尽快恢复。比