《应用广泛的高分子材料》LAST.ppt

第二节 应用广泛的高分子材料,有机高分子,,天然（棉花、蚕丝、麻）,合成,,合成材料,功能高分子材料,复合材料,,塑料,合成纤维,合成橡胶,二、高分子化合物的结构特点,1、高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成； 如聚乙烯 中：,【按结构分类】,高分子化合物,线型高分子,支链型高分子,体型高分子,,网状结构(体型),2、根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构，线性结构又可分为带支链和不带支链的结构一、塑料,热塑性塑料(聚乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯等),塑料,,热固性塑料（酚醛塑料）,特性：受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用,特性：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,热固性塑料III再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型,为什么两种塑料的特性不同呢?,热塑性塑料具有长链状的线型I 和II结构受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化,热塑性塑料：高分子链间无永久性的化学交联,只有微弱的分子间作用力 以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理交联 ，此交联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象；因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象:随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程 。

常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚系树脂、聚酯树脂,热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂)的作用分子链间产生化学交联，形成紧密的网状结构交联反应本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象3. 常见塑料： 例如：聚乙烯,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,低密度,相对较低,相对较小,相对较小,相对较高,高密度,相对较大,相对较大,高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中,低密度聚乙烯 LDPE,高密度聚乙烯 HDPE,食品包装袋等薄膜制品,瓶、桶、板、管、棒材等,低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多－,低压、高密度、高熔点、较硬－管材、桶、瓶,高压、低密度、低沸点、较软－塑料薄膜、食品包装袋,【思考】高压聚乙烯为什么比低压聚乙烯的熔点低、密度低？为什么高分子化合物具有一定的弹性？,影响高分子化合物熔点、密度的因素：,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 高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相对分子质量小,链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高 高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低，熔点和密度也就较低。

参看P106教材）,高分子链之间的作用力与链的长短有关,熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关,◆ 聚乙烯(PE)产品,保鲜膜,吹塑成型的聚乙烯薄膜,无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料,单体: CH2=CH2,聚乙烯制品,,,改进聚合反应的催化剂，得到超高相对分子质量（≥100万）、性能更为优越的聚乙烯它具有高强度、高耐磨性、熔融温度135-137 ℃ ，使用温度100℃以上，可用作防弹头盔、防弹衣的材料耳机线为什么总缠在一起？,形状,结构,聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态◆聚氯乙烯（PVC）,化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬 分为：软质塑料和硬质塑料,单体: CH2=CHCl,聚 四 氟 乙 烯 塑 料,,单体：,CF2＝CF2,◆聚苯乙烯,单体：,,聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）,单体：,透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多种有机溶剂，可用来制造飞机、汽车玻璃，光学仪器和许多日常生活用品◆酚醛塑料,单体：,苯酚、甲醛,具有良好的电绝缘性，耐热抗水，但易被强酸强碱腐蚀，可制电工器材，仪表外壳等,酚醛树脂的制备和性质,②水浴加热15min,③洗净、 烘干,米黄色略带粉色,软化（热塑性）,不软化（热固 性）,溶解,不溶解,线性结构,网状结构,,淡黄色,,,水浴加热,P.1081、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？2、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。

尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂你能写出它们的结构吗？,思考与交流,,,【理解】,树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物 塑料＝树脂＋添加剂 树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用,塑料一般由合成树脂及增塑剂、防老化剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是合成树脂1）组成：用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物 （2）形成：在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻（或对位）羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构高分子4、酚醛树脂（电木）,酚醛树脂P108,烹饪器具的手柄,宇宙飞船的外壳,电器部件,主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合器材阅读与交流（P.109),1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维？ 2、合成纤维有哪些优点？哪些缺点？如何加以改善？,纤维,,天然纤维,化学纤维,,人造纤维：,合成纤维：,动物纤维如羊毛、蚕丝等,用木材为原料，经 化学加工处理所得,以各种单体为原料 经聚合反应制成,,植物纤维如棉花、麻等,二、合成纤维,合成纤维：用石油、天然气等不含天然纤维的物质为原料，经过化学合成加工制得的纤维 如腈纶(人造羊毛) 、锦纶(尼龙)、维纶、氯纶、涤纶(的确良)和丙纶等“六大纶”,合成纤维具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。

涤纶,尼龙,纺纶纤维织成 的防弹衣腈纶,腈纶,,2003年3月26日，在伊拉克的英国皇家海军陆战队战士埃里克·沃尔德曼头盔连中四枪 沃尔德曼所戴的头盔是这次英军专门为战争打造的，其外层和普通头盔没什么区别，里料则采用的是一种名叫“凯夫拉尔”的特制纤维该纤维含有高分子聚合塑料，硬度比普通钢铁高40%质地如此坚硬，能够刀枪不入也就不足为奇了高强纤维的代表: Kevlar,芳纶：全芳香族聚酰胺,抗拉强度3.4GPa 模量（59～190）GPa断裂伸长5%,宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料其中多数是有机合成材料密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜橡 胶 产 品,三.橡 胶,橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，是重要的战略物资1、天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯：,2、合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶,通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等特种橡胶：如耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等,,性能全面，但易老化,性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气密性、耐高温或低温等性能。

3、橡胶的分类：,橡胶,天然橡胶,合成橡胶,,三叶树胶（顺）,杜仲树胶（反）,,,丁苯橡胶,顺丁橡胶,合成天然橡胶,氯丁橡胶,乙丙橡胶,硅橡胶,共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键,性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？,天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化 KMnO4 溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等阅读与交流（P.110-111),1.什么是顺丁橡胶？橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响？ 2.天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？,nCH2=CH-CH=CH2,,催化剂,C=C,CH2,CH2,H,H n,,,,,,,,1 2 3 4,1 4,2 3,硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）,硫化橡胶,优点: 具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等,丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体，合成丁苯橡胶,CH2=CH-CH=CH2,丁苯橡胶SBR,1,3-丁二烯,苯乙烯,。