生活中的高分子材料-材料工程論文

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一、高分子材料的定義

高分子材料：以高分子化合物為基礎(chǔ)的材料，高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，由千百個(gè)原子彼此以共價(jià)鍵結(jié)合形成相對(duì)分子質(zhì)量特殊大、具有重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的有機(jī)化合物。

高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬，所含原子數(shù)目普通在幾萬以上，而且這些原子是利用共價(jià)鍵銜接起來的。高分子化合物中的原子銜接成很長(zhǎng)的線狀分子時(shí)，叫線型高分子(如聚乙烯的分子)。假如高分子化合物中的原子銜接成網(wǎng)狀時(shí)，這種高分子因?yàn)槠胀ǘ疾皇瞧矫娼Y(jié)構(gòu)而是立體結(jié)構(gòu)，所以也叫體型高分子。

二、高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高分子材料的高分子鏈通常是由103~105個(gè)結(jié)構(gòu)單元組成，高分子鏈結(jié)構(gòu)和許許多多高分子鏈聚在一起的聚攏態(tài)結(jié)構(gòu)形成了高分子材料的特別結(jié)構(gòu)。因而高分子材料除具有低分子化合物所具有些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(猶如分異構(gòu)體、幾何結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)異構(gòu))外，還具有許多特別的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。高分子結(jié)構(gòu)通常分為鏈結(jié)構(gòu)和聚攏態(tài)結(jié)構(gòu)兩個(gè)部分。鏈結(jié)構(gòu)是指單個(gè)高分子化合物分子的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，所以鏈結(jié)構(gòu)又可分為近程和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)。近程結(jié)構(gòu)屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)，也稱一級(jí)結(jié)構(gòu)，包括鏈中原子的種類和羅列、取代基和端基的種類、結(jié)構(gòu)單元的羅列挨次、支鏈類型和長(zhǎng)度等。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)是指分子的尺寸、形態(tài)，鏈的柔順性以及分子在環(huán)境中的構(gòu)象，也稱二級(jí)結(jié)構(gòu)。聚攏態(tài)結(jié)構(gòu)是指高聚物材料整體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括晶體結(jié)構(gòu)、非晶態(tài)結(jié)構(gòu)、取向態(tài)結(jié)構(gòu)、液晶態(tài)結(jié)構(gòu)等有關(guān)高聚物材料中分子的積累狀況，統(tǒng)稱為三級(jí)結(jié)構(gòu)。wwW.meiword.cOM

三、高分子材料按來源分類

高分子材料按來源分，可分為自然?高分子材料、半合成高分子材料（改性自然?高分子材料）和合成高分子材料。

自然?高分子材料包括纖維素、蛋白質(zhì)、蠶絲、橡膠、淀粉等。合成高分子材料以及以高聚物為基礎(chǔ)的，如各種塑料，合成橡膠，合成纖維、涂料與粘接劑等。

四、生活中的高分子材料

生活中的高分子材料無數(shù)，如蠶絲、棉、麻、毛、玻璃、橡膠、纖維、塑料、高分子膠粘劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。下面就以塑料和纖維素舉例說明。

（一）、塑料

塑料是一種合成高分子材料，又可稱為高分子或巨分子，也是普通所俗稱的塑料或樹脂，能夠自由轉(zhuǎn)變形體樣式。是通過單體原料以合成或縮合反應(yīng)聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。

塑料主要有以下特性：①大多數(shù)塑料質(zhì)輕，化學(xué)性穩(wěn)定,不會(huì)銹蝕；②耐沖擊性好；③具有較好的透亮?????性和耐磨耗性；④絕緣性好，導(dǎo)熱性低；⑤普通成型性、著色性好，加工成本低；⑥大部分塑料耐熱性差，熱膨脹率大，易燃燒；⑦尺寸穩(wěn)定性差，簡(jiǎn)單變形；⑧多數(shù)塑料耐低溫性差，低溫下變脆；⑨簡(jiǎn)單老化；⑩某些塑料易溶于溶劑。塑料的優(yōu)點(diǎn)1、大部分塑料的抗腐蝕本事強(qiáng)，不與酸、堿反應(yīng)。2、塑料創(chuàng)造成本低。3、耐用、防水、質(zhì)輕。4、簡(jiǎn)單被塑制成不同外形。5、是良好的絕緣體。6、塑料能夠用于制備燃料油和燃料氣，這樣能夠降低原油消耗。塑料的缺點(diǎn)1、回收通過廢棄塑料時(shí)，分類非常困難，而且經(jīng)濟(jì)上不合算。2、塑料簡(jiǎn)單燃燒，燃燒時(shí)產(chǎn)生有毒氣體。3、塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的，石油資源是有限的。

塑料的結(jié)構(gòu)基本有兩種類型：第一種是線型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為線型高分子化合物；其次種是體型結(jié)構(gòu)，具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合稱為體型高分子化合物。線型結(jié)構(gòu)（包括支鏈結(jié)構(gòu)）高聚物因?yàn)橛行┓肿哟嬖?，故有彈性、可塑性，在溶劑中能溶解，加熱能熔融，硬度和脆性較小的特征。體型結(jié)構(gòu)高聚物因?yàn)闆]有些大分子存在，故沒有彈性和可塑性，不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆性較大。塑料則兩種結(jié)構(gòu)的高分子都有，由線型高分子制成的是熱塑性塑料，由體型高分子制成的是熱固性塑料。

塑料的應(yīng)用：透亮?????塑料制成整體薄板車頂。薄板車頂?shù)男赂拍罨谕噶?????靈便的聚碳酸酯或硅樹脂材料，能夠被永遠(yuǎn)性地塑造成單個(gè)的聚碳酸酯薄板，也可作為可折疊鉸鏈和封條。拜耳材料科技研發(fā)的原型總共配備了四個(gè)靈便的薄板部件，形成了四扇“頂窗”，每扇窗都可單獨(dú)打開和關(guān)閉。導(dǎo)軌用于銜接薄板部件，形成一個(gè)牢固、透亮?????的聚碳酸酯車頂外殼。一個(gè)同樣透亮?????的管子沿車頂結(jié)構(gòu)縱向放置，在“頂窗”打開后用來調(diào)整折疊薄板。這樣能夠形成三維立體結(jié)構(gòu)，組件比平坦的薄板越發(fā)牢固。同時(shí)也大大降低了單個(gè)組件的數(shù)量。

（二）、纖維素

纖維素是由葡萄糖組成的大分子多糖。不溶于水及普通有機(jī)溶劑。是植物細(xì)胞壁的主要成分。纖維素是世界上最豐盛的自然?有機(jī)物，占植物界碳含量的50%以上。纖維素是自然界中存在量最大的一類有機(jī)化合物。它是植物骨架和細(xì)胞的主要成分。在棉花、亞麻和普通的木材中，含量都很高。

纖維素的結(jié)構(gòu)：纖維素是一種復(fù)雜的多糖，分子中含有約幾千個(gè)單糖單元，即幾千個(gè)（c6h10o5）；相對(duì)分子質(zhì)量從幾十萬至百萬；屬于自然?有機(jī)高分子化合物；纖維素結(jié)構(gòu)與淀粉不同，故性質(zhì)有差異。

纖維素的性能：纖維素不溶于水和乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑，能溶于銅氨cu(nh3）4（oh）2溶液和銅乙二胺[nh2ch2ch2nh2]cu（oh）2溶液等。水可使纖維素發(fā)生有限溶脹，某些酸、堿和鹽的水溶液可滲入纖維結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)生無限溶脹，使纖維素溶解。纖維素加熱到約150℃時(shí)不發(fā)生顯著變化，超過這溫度會(huì)因?yàn)槊撍饾u焦化。纖維素與較濃的無機(jī)酸起水解作用生成葡萄糖等，與較濃的苛性堿溶液作用生成堿纖維素，與強(qiáng)氧化劑作用生成氧化纖維素。

纖維素的用途：棉麻纖維大量用于紡織工業(yè)；木材、稻草、麥秸、蔗渣等用于造紙；創(chuàng)造硝酸纖維：火棉（含n量較高，制無煙火藥）、膠棉（含n量較低，制賽璐珞和油漆）；創(chuàng)造醋酸纖維：不易著火，用于制膠片；創(chuàng)造粘膠纖維（naoh、cs2處理后所得，長(zhǎng)纖維稱人造絲，短纖維