2我们身边的高分子材料资料课件.ppt

上次课的内容n1.基本概念n2.聚合物的分类及命名n3.聚合反应类型（重点）n4.高分子的历史2四大塑料四大塑料“四烯四烯”聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯聚苯乙烯合成纤维合成纤维“六纶六纶”涤纶、涤纶、 尼龙、腈纶、维尼纶、丙纶、氯纶尼龙、腈纶、维尼纶、丙纶、氯纶合成橡胶合成橡胶“四胶四胶” 丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶丁苯橡胶、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：尼龙尼龙：尼龙6、尼龙、尼龙66其他重要的高分子n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n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n元素有机高分子：有机硅橡胶n在学习的过程中掌握塑料分为塑料分为热塑性塑料热塑性塑料和和热固性塑料热固性塑料两类两类nThermoplastics (热塑性塑料热塑性塑料)——Linear or branched polymers which can be melted upon the application of heat. nThermosets (热固性塑料热固性塑料)——Rigid materials and network polymers in which chain motion is greatly restricted by a high degree of crosslinking. Intractable (难加工) once formed. Degrade rather than melt upon heating.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）Ø热塑性塑料热塑性塑料 (Thermoplastics)Ø聚乙烯（聚乙烯（Polyethylene）： 产量最大，结构最简单产量最大，结构最简单Ø聚丙烯聚丙烯( (Polypropylene)：最轻的塑料最轻的塑料Ø聚氯乙烯(Polyvinyl chloride)：全能的塑料，价格低廉全能的塑料，价格低廉 Ø聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacylate)： 最透明的塑料，不会碎的玻璃最透明的塑料，不会碎的玻璃 Ø热固性塑料(Thermosets) Ø环氧树脂 (Epoxy resins )：用作复合材料，粘合剂等用作复合材料，粘合剂等Ø酚醛树脂 (Phenolic resins)：电器绝缘材料等电器绝缘材料等Ø聚酯树脂 (Polyester resins )：玻璃钢等。

玻璃钢等Ø脲醛树脂（（ Urea formaldehyde resin ）：粘合剂）：粘合剂纤 维 FibersØ天然纤维：天然纤维： 棉、麻、丝棉、麻、丝Ø人造纤维：人造纤维： 粘胶纤维粘胶纤维 (Viscose fiber)：： 醋酸纤维醋酸纤维 (Acetate fiber) 硝酸纤维硝酸纤维 Ø合成纤维：合成纤维： 尼龙（尼龙（Nylon）：结实耐磨）：结实耐磨 涤纶（涤纶（Polyester fiber））: 最挺括纤维最挺括纤维 腈纶：最耐晒的纤维腈纶：最耐晒的纤维 氯纶：保暖性最好的纤维氯纶：保暖性最好的纤维 丙纶：最轻的纤维丙纶：最轻的纤维Ø特种纤维：特种纤维： 碳纤维碳纤维橡橡 胶胶 RubberØ天然橡胶 (Natural rubber) ： 综合性能最好，生产受地域限制。

Ø合成橡胶 (Synthetic rubber) 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？n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n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n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高高分分子子结结构构链结构链结构 近程结构近程结构( (一级结构一级结构) )远程结构远程结构（二级结构）：（二级结构）：指单个大分子的大小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）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高分子结构的多层次性化学结构化学结构：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 近程结构近程结构：：直接影响熔点、溶解性、粘度、粘附性直接影响熔点、溶解性、粘度、粘附性凝聚凝聚态结构态结构：：决定决定聚合物聚合物制品使用性能的主要因素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不同层次结构都会影响聚合物性能 远程结构远程结构: : 赋予高分子链柔性，使聚合物有高弹性赋予高分子链柔性，使聚合物有高弹性（小分子没有，大分子独有）小分子没有，大分子独有）聚合物结构决定其性能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聚合物的性能与应用（高分子的今天）（高分子的今天）聚合物的性能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n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）n玻璃化转变是聚合物的普遍现象聚合物的力学性能n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n1-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泡沫塑料打捞沉船法n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。

n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 高比强度高比强度n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n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　高分子材料强度一般比较大 如把如把10kg高分子材料与金属材料各制成高分子材料与金属材料各制成100m长的绳子，长的绳子，可吊起物体的重量如下表：可吊起物体的重量如下表：材料品种材料品种高分子材料高分子材料金属材料金属材料锦纶绳锦纶绳涤纶绳涤纶绳金属钛绳金属钛绳碳钢绳碳钢绳重物质量重物质量／／kg1550012000770065003 绝缘、保温n大多为不良导体，用作电线电缆包皮n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n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n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n有机玻璃n胶卷n光盘n塑料大棚n光纤n光纤之父——高锟n2009Nobel物理学奖获得者n首次提出光纤用于通讯传输的设想6 耐磨性n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n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。

n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，注射成型等加工加工8 阻隔性n防止水、气透过，主要用作包装材料n阻隔放射线高分子材料无处不在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（（10001000倍）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！酚醛塑料酚醛塑料涤纶涤纶聚氯乙烯聚氯乙烯有机玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料塑料聚丙烯聚丙烯神神奇奇的的高高 分分 子子 世世 界界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阿斯匹林( (Aspirin) )是一个是一个“古老古老”的解热的解热镇痛药物，通过乙二醇的桥梁作用把阿斯匹镇痛药物，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，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，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，【【高分子药物高分子药物高分子药物高分子药物】】合成药物长效化合成药物长效化和低毒化，其有效途径是低分子和低毒化，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子连在安全无毒的高分子链上缓释长效阿斯匹林缓释长效阿斯匹林的释放：的释放：尼龙渔网、钓鱼线n“三天打鱼两天晒网”—比喻学习或做事不能持之以恒n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n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n 地球表面有大约四分之三被水覆盖着，但仍缺水n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絮凝剂(如聚丙烯酰胺)防垢剂防垢剂，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高分子高分子領領域為化學與化工科系學生最佳未域為化學與化工科系學生最佳未來來選擇選擇 （台湾交通大学張豐志教授）（台湾交通大学張豐志教授）n美國化學與化工系學生畢業後工作有60-70%與高分子領相關；n任何理工科均可輕易進入；n不須特別聰明只須努力有創意均可；n未來就業机會可永久保證；n未來研究領域發展與應用無限。

小结小结n 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类文明的重要里程碑文明的重要里程碑n当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命当今有人将能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质的三大支柱，而材料又是能源和信息发展的物质基础n社会对材料提出越来越高的要求，从合成高分子社会对材料提出越来越高的要求，从合成高分子出现的那一天起，人们始终在不断地研究、开发出现的那一天起，人们始终在不断地研究、开发性能更优异、应用更广泛的性能更优异、应用更广泛的新型高分子材料，满新型高分子材料，满足社会的要求足社会的要求。