理化生應(yīng)用廣泛的高分子材料學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1理化生應(yīng)用理化生應(yīng)用(yngyng)廣泛的高分子材料廣泛的高分子材料第一頁，共40頁。三三大大支支柱柱產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)能源能源材料材料信息信息是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)有機合成高分子材料是有機合成高分子材料是材料工業(yè)的一個重要方材料工業(yè)的一個重要方面面 時代時代 的劃分常以材料為標(biāo)志的劃分常以材料為標(biāo)志 石器時代、青銅器時代、鐵器時代、石器時代、青銅器時代、鐵器時代、 鋼鐵時代鋼鐵時代 、高分子時代、高分子時代材料(cilio)簡介第1頁/共40頁第二頁，共40頁。合合成成(hchng)材材料料合成合成(hchng)高分子材高分子材料料功能功能(gngnng)高分高分子材料子

2、材料復(fù)合材料復(fù)合材料高分子分離膜、液晶高分子、導(dǎo)高分子分離膜、液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用高分子、電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水性樹脂高吸水性樹脂塑料、合成纖維、合成橡膠塑料、合成纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料、黏合劑、涂料三大合成材料三大合成材料第2頁/共40頁第三頁，共40頁。一一 、塑料、塑料(slio)(slio)添加了特定添加了特定(tdng)用途的添加用途的添加劑的樹脂劑的樹脂樹脂是指未經(jīng)加工處理的、沒有與各樹脂是指未經(jīng)加工處理的、沒有與各種添加劑混合的聚合物種添加劑混合的聚合物塑料樹脂添加劑塑料樹脂添加劑樹脂的本性決定樹脂的本性決定(judng)了塑料的主要了塑料的主要基本性基本性能

3、，添加劑也起重要作用能，添加劑也起重要作用第3頁/共40頁第四頁，共40頁。決定決定 決定決定 線型結(jié)構(gòu)線型結(jié)構(gòu)(jigu)：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)(jigu)支鏈結(jié)構(gòu)：支鏈結(jié)構(gòu)：具有熱塑性?？捎米魉芰媳∧ぁ⒕哂袩崴苄浴？捎米魉芰媳∧?、塑料袋。塑料袋。具有熱固性。即加工成型不會受熱具有熱固性。即加工成型不會受熱熔化。可用作電木（酚醛塑料）。熔化。可用作電木（酚醛塑料）。第4頁/共40頁第五頁，共40頁。熱固性塑料再次受熱時，熱固性塑料再次受熱時，鏈與鏈間會形成共價鍵，鏈與鏈間會形成共價鍵，產(chǎn)生一些產(chǎn)生一些(yxi)(yxi)交聯(lián)，形交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定型型

4、為什么兩種塑料(slio)的特性不同呢?熱塑性塑料具有長鏈狀的線熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)。受熱時，。受熱時，分子間作用力減弱，易滑動分子間作用力減弱，易滑動；冷卻時，相互引力增強，；冷卻時，相互引力增強，會重新硬化會重新硬化結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)第5頁/共40頁第六頁，共40頁。熱塑性塑料：高分子熱塑性塑料：高分子(fnz)(fnz)鏈間無永久性的化鏈間無永久性的化學(xué)交聯(lián)學(xué)交聯(lián), ,只有微弱的分子只有微弱的分子(fnz)(fnz)間作用力間作用力 以及以及由于鏈間糾纏所造成的暫時性物理交聯(lián)，此交聯(lián)由于鏈間糾纏所造成的暫時性物理交聯(lián)，此交聯(lián)會隨加工過程而產(chǎn)生

5、有糾纏及去糾纏的現(xiàn)象；因會隨加工過程而產(chǎn)生有糾纏及去糾纏的現(xiàn)象；因此熱塑性塑料會隨加熱而有軟化變形乃至于流動此熱塑性塑料會隨加熱而有軟化變形乃至于流動的現(xiàn)象的現(xiàn)象: :隨溫度下降則有固化變硬的情形，為可隨溫度下降則有固化變硬的情形，為可逆過程逆過程 。 第6頁/共40頁第七頁，共40頁。第7頁/共40頁第八頁，共40頁。熱固性塑料：塑料在加工過程中受熱發(fā)生聚合反熱固性塑料：塑料在加工過程中受熱發(fā)生聚合反應(yīng)，透過交聯(lián)劑應(yīng)，透過交聯(lián)劑(或稱做架橋劑或稱做架橋劑)的作用分子鏈間產(chǎn)的作用分子鏈間產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)，形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。交聯(lián)反應(yīng)本生化學(xué)交聯(lián)，形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。交聯(lián)反應(yīng)本身身(bnshn)是不

6、可逆的化學(xué)反應(yīng)，因此熱固性塑是不可逆的化學(xué)反應(yīng)，因此熱固性塑料在加工后并不會如熱塑性塑料般會受熱軟化，料在加工后并不會如熱塑性塑料般會受熱軟化，若溫度過高則發(fā)生裂解而不會有軟化變形的現(xiàn)象若溫度過高則發(fā)生裂解而不會有軟化變形的現(xiàn)象。 第8頁/共40頁第九頁，共40頁。第9頁/共40頁第十頁，共40頁。耳機線為什么總纏在一起耳機線為什么總纏在一起(yq)？聚乙烯分子鏈上的聚乙烯分子鏈上的碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳單鍵相連，單鍵可單鍵相連，單鍵可旋轉(zhuǎn)，使它不可能旋轉(zhuǎn)，使它不可能成一條直線成一條直線(zhxin)，只能成，只能成不規(guī)則的卷曲狀態(tài)不規(guī)則的卷曲狀態(tài)。第10頁/共40頁第十一頁，共40

7、頁。1.聚乙烯聚乙烯高壓聚乙烯高壓聚乙烯低壓聚乙烯低壓聚乙烯合成條件合成條件分子結(jié)構(gòu)類型分子結(jié)構(gòu)類型有無支鏈有無支鏈高分子鏈長短高分子鏈長短相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量高壓高壓(goy)高溫引高溫引發(fā)劑發(fā)劑較低壓力較低壓力(yl)催化催化劑劑線型線型支鏈型支鏈型有長短不一的支鏈有長短不一的支鏈少有少有(sho yu)或沒有或沒有相對較長相對較長相對較短相對較短較低較低較高較高第11頁/共40頁第十二頁，共40頁。高壓聚乙烯高壓聚乙烯低壓聚乙烯低壓聚乙烯熔融溫度熔融溫度密度密度硬度硬度分子間作分子間作用力用力低密度低密度相對相對(xingdu)較低較低相對相對(xingdu)較小較小相對相對(xin

8、gdu)較小較小相對較高相對較高高密度高密度相對較大相對較大相對較大相對較大高或低密度的聚乙烯均可溶解于適當(dāng)?shù)挠袡C溶劑高或低密度的聚乙烯均可溶解于適當(dāng)?shù)挠袡C溶劑（低密度聚乙烯）（低密度聚乙烯）（高密度聚乙烯）（高密度聚乙烯）第12頁/共40頁第十三頁，共40頁。影響高分子化合物熔點、密度影響高分子化合物熔點、密度(md)的因素的因素：(1)(1)高分子鏈越長高分子鏈越長相對相對(xingdu)(xingdu)分子分子質(zhì)量越大質(zhì)量越大分子間的作用力越大分子間的作用力越大熔點熔點、密度越高、密度越高(2)(2)鏈與鏈之間越密鏈與鏈之間越密鏈之間的作用鏈之間的作用力越大力越大熔點熔點(rngdin)

9、(rngdin)、密度越、密度越高高第13頁/共40頁第十四頁，共40頁。 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)產(chǎn)品產(chǎn)品(chnpn) (chnpn) 保鮮膜保鮮膜吹塑成型吹塑成型(chngxng)的的聚乙烯薄膜聚乙烯薄膜無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，適合做食品無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，適合做食品(shpn)(shpn)和和藥物的包裝材料藥物的包裝材料單體單體: CH2=CH2第14頁/共40頁第十五頁，共40頁。聚氯乙烯聚氯乙烯(j l y (j l y x)x)（PVCPVC）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕(fsh)(fsh)，使用溫，使用溫度不宜超過度不宜超過6060，在低溫下會變硬，在低溫下

10、會變硬分為：軟質(zhì)塑料和硬質(zhì)塑料分為：軟質(zhì)塑料和硬質(zhì)塑料單體單體(dn t): CH2=CHCl第15頁/共40頁第十六頁，共40頁。聚苯乙烯聚苯乙烯單體單體(dn t)：CH2=CHC6H5第16頁/共40頁第十七頁，共40頁。聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有機玻璃（有機玻璃(yuj b l)(yuj b l)）單體單體(dn t)：CH2=CCH3COOCH3第17頁/共40頁第十八頁，共40頁。單體單體(dn t)：CF2CF2第18頁/共40頁第十九頁，共40頁。酚醛塑料酚醛塑料(fn qun (fn qun s lio)s lio)單體單體(dn t)：苯酚苯酚(bn fn)、甲

11、醛、甲醛第19頁/共40頁第二十頁，共40頁。分組編號分組編號實驗步驟實驗步驟苯酚苯酚+甲醛甲醛+濃鹽酸濃鹽酸 苯酚苯酚+甲醛甲醛+濃氨水濃氨水產(chǎn)品外觀產(chǎn)品外觀加熱試驗加熱試驗酒精溶解酒精溶解結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點水浴加熱水浴加熱15min洗凈洗凈(x jn)、 烘干烘干粉紅色固體粉紅色固體(gt) 軟化（熱塑性）軟化（熱塑性） 不軟化（熱固不軟化（熱固 性）性）溶解溶解不溶解不溶解線型結(jié)構(gòu)線型結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 第20頁/共40頁第二十一頁，共40頁。酚醛塑料酚醛塑料(fn qun s lio)單體單體(dn t)：苯酚苯酚(bn fn)、 甲醛甲醛OHHCHOOHCH2OHOHCH2 OHC

12、H2OHOHCH2n水浴加熱水浴加熱酚醛樹脂的制備.wmv.flv酸性條件下線性結(jié)構(gòu)酸性條件下線性結(jié)構(gòu)第21頁/共40頁第二十二頁，共40頁。OH+ HCHOOHCH2OHCH2OHHOCH2堿性堿性(jin xn)條件下生成三羥甲基條件下生成三羥甲基苯酚苯酚第22頁/共40頁第二十三頁，共40頁。酚醛樹脂酚醛樹脂(fn qun sh zh)局部結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)第23頁/共40頁第二十四頁，共40頁。下列高聚物經(jīng)簡單下列高聚物經(jīng)簡單(jindn)處理可以從處理可以從線型結(jié)線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是（構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是（ ）CH2CH2CHCH2nCH3OH CH2CH2CH2CHCH2nClnCH2

13、CHnClABCDBC線型結(jié)構(gòu)里必須還存在能發(fā)生線型結(jié)構(gòu)里必須還存在能發(fā)生(fshng)加聚或縮聚反應(yīng)的官能加聚或縮聚反應(yīng)的官能團，如雙鍵、羥基、氨基等，才團，如雙鍵、羥基、氨基等，才有可能轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)。有可能轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)。第24頁/共40頁第二十五頁，共40頁。二、合成纖維二、合成纖維(hchngxinwi(hchngxinwi) )灼燒情況灼燒情況受酸溶液受酸溶液的影響的影響受堿溶液的受堿溶液的影響影響純棉純棉燒后呈粉狀，燒后呈粉狀，無異味無異味輕微輕微輕微輕微羊毛羊毛燒焦羽毛氣味，灰燒焦羽毛氣味，灰燼為黑色小顆粒燼為黑色小顆粒受腐蝕受腐蝕部分溶解部分溶解尼龍布尼龍布 接近火接近火 焰

14、時迅速焰時迅速卷縮，趁熱可拉成卷縮，趁熱可拉成絲，燒后不易破碎絲，燒后不易破碎幾乎不變幾乎不變幾乎不變幾乎不變第25頁/共40頁第二十六頁，共40頁。天然纖維：天然纖維：如棉花如棉花(min hua)、羊毛、羊毛、蠶絲和麻等蠶絲和麻等纖維纖維(xinwi)合成纖維：用石油、天然氣等合成纖維：用石油、天然氣等不含天然纖維的物質(zhì)為原料，不含天然纖維的物質(zhì)為原料，經(jīng)過化學(xué)合成加工制得的纖維經(jīng)過化學(xué)合成加工制得的纖維如腈綸如腈綸(人造羊毛人造羊毛(yngmo) 、錦綸、錦綸(尼龍尼龍)、維綸、氯綸、維綸、氯綸、滌綸滌綸(的確良的確良)和丙綸等和丙綸等“六大六大綸綸” 合成纖維具有合成纖維具有優(yōu)良的性能

15、優(yōu)良的性能：如：如強度高、彈性好、耐磨、耐化強度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕和不怕蟲蛀學(xué)腐蝕和不怕蟲蛀等。等。第26頁/共40頁第二十七頁，共40頁。滌綸滌綸(dln)尼龍尼龍(nlng)紡綸纖維紡綸纖維(xinwi)織成織成的防彈衣腈綸的防彈衣腈綸腈綸腈綸第27頁/共40頁第二十八頁，共40頁。芳綸：全芳香族聚酰胺芳綸：全芳香族聚酰胺抗拉強度抗拉強度3.4GPa模量（模量（59190）GPa斷裂斷裂(dun li)伸伸長長5%第28頁/共40頁第二十九頁，共40頁。第29頁/共40頁第三十頁，共40頁。三三. .橡橡 膠膠 橡膠是制造飛機、汽車和醫(yī)療器械等所必需的橡膠是制造飛機、汽車和醫(yī)療器

16、械等所必需的材料材料(cilio)，是重要的戰(zhàn)略物資。，是重要的戰(zhàn)略物資。1、天然橡膠的化學(xué)、天然橡膠的化學(xué)(huxu)組成是聚異戊組成是聚異戊二烯：二烯：2、合成橡膠、合成橡膠(hchngxinjio)分為通用橡膠和分為通用橡膠和特種橡膠特種橡膠通用橡膠：通用橡膠：如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種橡膠：特種橡膠：如耐熱和耐酸堿的如耐熱和耐酸堿的氟橡膠氟橡膠、耐高溫和耐嚴(yán)寒的、耐高溫和耐嚴(yán)寒的硅橡膠硅橡膠等等性能全面，但易老化性能全面，但易老化性能不及天然橡膠全面，但其具有彈性、絕緣性、氣性能不及天然橡膠全面，但其具有彈性、絕緣性、氣密性、耐高溫或低溫等

17、性能。密性、耐高溫或低溫等性能。第30頁/共40頁第三十一頁，共40頁。橡橡膠膠產(chǎn)產(chǎn)品品第31頁/共40頁第三十二頁，共40頁。天然橡膠為何容易天然橡膠為何容易(rngy)老化？實驗室老化？實驗室盛哪些藥品的試劑瓶的瓶塞不能用橡膠塞盛哪些藥品的試劑瓶的瓶塞不能用橡膠塞？天然橡膠含有雙鍵，易起加成反應(yīng)天然橡膠含有雙鍵，易起加成反應(yīng)(ji chn fn yn)和易被氧化，所以易老化。和易被氧化，所以易老化。KMnO4 溶液、濃溶液、濃HNO3、液溴、汽油、苯、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。、四氯化碳等。第32頁/共40頁第三十三頁，共40頁。nCH2=CH-CH=CH2催化劑催化劑C=CCH2CH2

18、HH n1 2 3 41 42 3兩種：三葉兩種：三葉(sn y)橡膠（順式）、杜仲膠（反式橡膠（順式）、杜仲膠（反式）第33頁/共40頁第三十四頁，共40頁。丁二烯和苯乙烯共聚丁二烯和苯乙烯共聚(gngj)而成的彈而成的彈性體，合成丁苯橡膠性體，合成丁苯橡膠CH2=CH-CH=CH2 CH2= CH 1,3-丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯第34頁/共40頁第三十五頁，共40頁。硫化橡膠硫化橡膠(lihu xingjio)優(yōu)點優(yōu)點: 具有較高的強度、韌性具有較高的強度、韌性(rn xn)、良好的彈性和化學(xué)、良好的彈性和化學(xué)穩(wěn)定性等穩(wěn)定性等第35頁/共40頁第三十六頁，共40頁。四、復(fù)合材料四、復(fù)合材料(f h ci lio)1學(xué)與問學(xué)與問 每種材料都有它的優(yōu)缺點：金屬材料強度每種材料都有它的優(yōu)缺點：金屬材料強度(qingd)大大，但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材料密，但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高溫等。但航天材料需要強度度小，但不耐高溫等。但航天材料需要強度(qingd)大、大、耐高溫、密度小的材料，海洋工程需要耐高壓、耐腐蝕的耐高溫、密度小的材料，海洋工程需要耐高壓、耐腐蝕的材料。怎樣才能獲得這些特殊材料呢？材料。怎樣才能獲得這些特殊材料呢？