二氧化硅和硅酸鹽

關(guān)于二氧化硅和硅酸鹽2023/2/221第1頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/222——物理性質(zhì)純凈的石英稱水晶，是堅(jiān)硬，脆性、難溶的無(wú)色透明晶體，膨脹系數(shù)很小，驟熱驟冷也不易破裂，常用以作光學(xué)儀器，是光導(dǎo)纖維的主要材料，紫水晶、煙水晶是由于混入雜質(zhì)所致——化學(xué)性質(zhì)SiO2的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不溶于水與酸作用情況只有濃磷酸和氫氟酸可與之作用SiO2+2H3PO4(濃)====SiP2O7+3H2OSiO2+4HF====SiF4+2H2OSiF4極易與HF配位形成氟硅酸SiF4

+2HF====H2SiF6氟硅酸在水溶液內(nèi)很穩(wěn)定，是強(qiáng)酸，酸性與硫酸相仿

第2頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/223與堿作用情況SiO2是酸性氧化物，能緩慢地溶解在強(qiáng)堿中生成硅酸鹽SiO2+2NaOH====Na2SiO3+H2O高溫時(shí)，SiO2與氫氧化鈉或碳酸鈉共熔得到硅酸鈉SiO2+2Na2CO3====Na2SiO3+CO2Na2SiO3呈玻璃狀，能溶于水，水溶液稱為水玻璃，可作粘合劑、防火涂料和防腐劑2.硅酸●概況

SiO2是硅酸的酸酐，可構(gòu)成多種硅酸，組成隨形成條件而變，以SiO2yH2O表示。已知的有：偏硅酸H2SiO3（SiO2H2O）它最簡(jiǎn)單，常以H2SiO3代表硅酸；二硅酸H6Si2O7（2SiO23H2O）；三硅酸H4Si3O8（3SiO22H2O）；二偏硅酸H2Si2O5（2SiO2H2O）；正硅酸H4SiO4（SiO22H2O）第3頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/224●性質(zhì)——制取實(shí)驗(yàn)室用可溶性硅酸鹽和酸作用制取硅酸SiO32-+2H+====H2SiO3——硅酸是二元弱酸，Ka1=310-10，Ka2=210-12。硅酸在純水中溶解度很小。生成的硅酸不立即沉淀。原因：?jiǎn)蝹€(gè)硅酸分子可溶。硅酸分子會(huì)逐漸進(jìn)行聚合成多硅酸溶膠，加電解質(zhì)于稀的硅酸溶膠中方可得粘漿狀的硅酸沉淀，若硅酸較濃則得硅酸凝膠。蒸發(fā)硅酸凝膠部分水，得到硅酸干膠，即硅膠(silicagel)——關(guān)于硅膠白色稍透明的固體，多孔性，內(nèi)表面積很大，可達(dá)800m2·g-1~900m2·g-1，有強(qiáng)的吸附性能，可作吸附劑、干燥劑和催化劑載體。實(shí)驗(yàn)室用變色硅膠作干燥劑：硅膠用CoCl2溶液浸透后烘干。無(wú)水Co2+為藍(lán)色，水合Co(H2O)62+為粉紅色。吸附水分增多，顏色由藍(lán)向粉紅轉(zhuǎn)變，重新烘干變?yōu)樗{(lán)色第4頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2253.硅酸鹽●性質(zhì)溶解性所有硅酸鹽中，僅堿金屬硅酸鹽可溶水，其余金屬的硅酸鹽都難溶于水。貴金屬硅酸鹽一般具有特征的顏色水溶液性質(zhì)溶液呈堿性。在硅酸鈉溶液中加入NH4Cl，NH4+與水作用而顯酸性，SiO32-與水作用顯堿性，相互促進(jìn)，使其與水作用更完全，H2SiO3沉淀和氨氣放出，可鑒定可溶性硅酸鹽SiO32-+2NH4++2H2O====H2SiO3+2NH3H2O2NH3+2H2O分布硅酸鹽分布極廣，種類繁多，約占礦物總類的1/4，構(gòu)成地殼總質(zhì)量的80%。硅酸鹽組成非常復(fù)雜，為方便，常看作硅酐和金屬氧化物相結(jié)合的化合物，化學(xué)式可寫作第5頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/226鉀長(zhǎng)石K2OAl2O36SiO2

或K2Al2Si6O16高嶺土Al2O32SiO22H2O或Al2H4Si2O9白云母K2OAl2O36SiO22H2O或K2H4Al2(SiO3)6石棉CaO3MgO4SiO2

或CaMg3(SiO3)4沸石Na2OAl2O32SiO2nH2O或Na2A12(SiO4)

2nH2O滑石3MgO4SiO2H2O或Mg3H2(SiO3)4高嶺土是粘土的基本成分。純高嶺土為制造瓷器的原料。鉀長(zhǎng)石、云母和石英是構(gòu)成花崗巖的主要成分?；◢弾r和粘土都是主要的建筑材料。石棉耐酸、耐熱，可用來(lái)包扎蒸氣管道和過(guò)濾酸液，也可制成耐火布。云母透明、耐熱，可作爐窗和絕緣材料。沸石可作硬水的軟化劑，也是天然的分子篩第6頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/227●結(jié)構(gòu)類型硅酸鹽基本結(jié)構(gòu)單位都是[SiO4]四面體。[SiO4]四面體不同的連接方式構(gòu)成4類不同的硅氧骨干結(jié)構(gòu)形式（1）分立型硅酸鹽結(jié)構(gòu)中含有單個(gè)的負(fù)離子[SiO4]2-或2，3，4，6個(gè)[SiO4]四面體，聯(lián)成直鏈或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的負(fù)離子[Si2O7]6-，[SinO3n]2n-，這些分立的硅氧骨干靠帶正電的金屬離子相互聯(lián)結(jié)（2）鏈型硅酸鹽許多[SiO4]四面體連接成無(wú)限長(zhǎng)的單鏈或雙鏈，因而此類結(jié)構(gòu)中含有在一個(gè)方向上無(wú)限延伸的硅氧骨干如[SiO3]n2n-，[Si4O11]n6n-（3）層型硅酸鹽許多[SiO4]四面體通過(guò)共用頂角氧原子連成片狀結(jié)構(gòu)。含有在二維平面上延伸的硅氧骨干[Si2O5]n2n-，[AlSi3O10]n5-（4）骨架型硅酸鹽許多[SiO4]四面體聯(lián)結(jié)成無(wú)限個(gè)三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。[SiO4]四面體通過(guò)共用4個(gè)氧原子而組成各種各樣的空間格架，其硅氧骨干如[AlSi3O8]nn-等第7頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/228§14.5*無(wú)機(jī)非金屬材料

見(jiàn)第19章材料與化學(xué)§14.6*常見(jiàn)離子的鑒定方法略第8頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/229第十九章材料與化學(xué)本章要點(diǎn)本章主要介紹化學(xué)與材料科學(xué)之間的關(guān)系，重點(diǎn)是化學(xué)在各種新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中的作用，包括金屬材料、新型無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料、復(fù)合材料以及納米材料等第9頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2210§19.1引言●定義材料（materials）是能用以制作有用物件的物質(zhì)●分類按化學(xué)組成——金屬材料以金屬元素為基礎(chǔ)的材料——無(wú)機(jī)非金屬材料除金屬和高分子材料外的幾乎所有的材料——有機(jī)高分子材料——復(fù)合材料●意義國(guó)際社會(huì)公認(rèn)，材料、能源和信息技術(shù)是新科技革命的三大支柱。從現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展史中可以看到，每一項(xiàng)重大的新技術(shù)發(fā)現(xiàn)，往往都有賴于新材料的發(fā)展第10頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2211§19.2金屬材料●概況——金屬材料是以金屬元素為基礎(chǔ)的材料。純金屬的機(jī)械性能常難滿足工程技術(shù)的需要，故金屬材料常以合金的形式使用——合金在純金屬中，加人一種或多種其他元素，通過(guò)適當(dāng)?shù)某尚图庸?，制造出具有不同性能的各種金屬材料19.2.1輕質(zhì)合金●定義輕質(zhì)合金是以輕金屬為主要成分的合金材料。有色金屬與合金中的鋁、鎂及其合金屬于輕金屬和輕合金第11頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2212●類型——鋁合金按加工方式分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。經(jīng)熱處理提高強(qiáng)度的變形鋁合金為硬鋁合金，其制品的強(qiáng)度和鋼相近，而質(zhì)量?jī)H為鋼的1／4左右，但耐腐蝕性較差。用壓力加工法提高強(qiáng)度的變形鋁合金稱為防銹鋁合金，可耐海水腐蝕，用于造船工業(yè)——鋁鋰合金輕合金中用途最廣泛。特點(diǎn)：高強(qiáng)高模。原因：鋰的密度為0.534g／cm3，是鋁的1／5，鋼的1／15。在鋁合金中增加少量鋰可使密度顯著降低。對(duì)于追求輕質(zhì)高強(qiáng)材料的航空航天工業(yè)有很大吸引力。民航機(jī)上改用鋁鋰合金，飛機(jī)重量可以減輕8％～16％，如B737將可減重2178kg，B747SP可減重4200kg，B747—200可減重5200kg，A310可減重2600kg，A340可減重3900kg第12頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/221319.2.2形狀記憶合金●形狀記憶效應(yīng)合金材料在一定條件下變形后仍能恢復(fù)到變形前原始形狀的能力。原因：合金存在著一對(duì)可逆轉(zhuǎn)變的晶體結(jié)構(gòu)的。1951年美國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)金一鎘（Au—Cd）合金有記憶形狀的特性。以后發(fā)現(xiàn)銦一鉈（In—Tl）、鎳一鈦（Ni—Ti）等●應(yīng)用

——加工成內(nèi)徑比欲連接管外徑小的套管，再擴(kuò)徑，把欲連管道插入。溫度至常溫時(shí)，套管收縮即形成緊固密封。20世紀(jì)70年代初，Ni—Ti合金管接頭在美國(guó)F14飛機(jī)油路連接系統(tǒng)上得到應(yīng)用——優(yōu)點(diǎn)連接方式接觸緊密，防滲漏、裝配時(shí)間短，遠(yuǎn)勝于焊接，特別適合于航空、航天、核工業(yè)及海底輸油管道等危險(xiǎn)場(chǎng)合等領(lǐng)域。Ni—Ti形狀記憶合金可制成人造衛(wèi)星天線而卷入衛(wèi)星體內(nèi)，當(dāng)衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，借助于太陽(yáng)熱或其他熱源在太空展開(kāi)第13頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/221419.2.3貯氫合金●概況——貯氫材料某些過(guò)渡金屬、合金和金屬間化合物有特殊的晶體結(jié)構(gòu)，使氫易進(jìn)入其晶格間隙形成金屬氫化物，這些金屬氫化物可貯存1000～1300倍的氫，加熱時(shí)氫能從金屬中釋放出來(lái)——發(fā)現(xiàn)史1968年美國(guó)布魯海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先發(fā)現(xiàn)鎂一鎳合金具有吸氫特性，1969年荷蘭菲利普實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)釤鈷（SmCo5）合金能大量吸收氫，隨后又發(fā)現(xiàn)鑭一鎳（LaNi5）合金在常溫下具有良好的可逆吸放氫性能，現(xiàn)貯氫合金正在向合金系的多元化發(fā)展●應(yīng)用利用貯氫合金貯運(yùn)氫氣，既輕便又安全，不僅沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)，還有貯存時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)損耗等優(yōu)點(diǎn)。貯氫合金的迅速發(fā)展，必為氫氣的利用開(kāi)辟更廣闊的前途第14頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/221519.2.4金屬磁性材料●磁性材料（體）能磁化到較大磁化強(qiáng)度并在實(shí)際中可利用其磁性的強(qiáng)磁性體即稱為磁性材料發(fā)展史——指南針、指南車——20世紀(jì)60年代：第一代稀土永磁合金。目前第四代稀土永磁材料●應(yīng)用主要有兩大類——硬磁材料或永磁材料用于發(fā)電機(jī)、電氣儀表等方面——軟磁材料用于電動(dòng)機(jī)及變壓器的磁芯以及各種磁頭材料第15頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2216§19.3（新型）無(wú)機(jī)非金屬材料●概況——范圍無(wú)機(jī)非金屬材料包括了除金屬材料和高分子材料以外的幾乎所有的材料。所有材料中用量最大——無(wú)機(jī)非金屬材料的種類陶瓷、磚瓦、玻璃、水泥和耐火材料等以硅酸鹽化合物為主要成分制成的傳統(tǒng)無(wú)機(jī)材料由氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等制成的新型無(wú)機(jī)非金屬材料——性能特點(diǎn)耐高溫、高硬度、抗腐蝕等優(yōu)異性能，以及優(yōu)良的介電、壓電、光學(xué)、電磁學(xué)及其功能轉(zhuǎn)換等特性第16頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/221719.3.1陶瓷材料●陶瓷(ceramics)

——一般的陶瓷，是以黏土為主要原料，高溫煅燒而制得的硬而強(qiáng)、耐水、性脆的硅酸鹽材料——陶瓷的制作黏土等與適量水充分調(diào)制后，制成一定形狀的坯體。經(jīng)低溫干燥，高溫?zé)Y(jié)和冷卻階段，生成以3A12O32SiO2為主要成分的陶瓷材料——類型陶器用普通黏土為原料，在不高于1000℃的溫度下燒結(jié)而得細(xì)瓷用較純凈的黏土，在更高的溫度下燒成，并經(jīng)上釉而得新型陶瓷用高純度無(wú)機(jī)化合物為原料，在嚴(yán)格控制條件下成型、燒結(jié)或作其他處理制成具有微細(xì)結(jié)晶組織的無(wú)機(jī)材料第17頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2218——陶瓷材料的優(yōu)點(diǎn)化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿侵蝕和抗高溫氧化，制備工藝簡(jiǎn)單，組成可變，可通過(guò)控制其組成獲得新性能。某些材料經(jīng)適當(dāng)處理，還可以和晶體材料一樣顯示各向異性，有的性能甚至比晶體材料還要優(yōu)越——新型陶瓷或高性能陶瓷（highperformanceceramics）幾乎不含有玻璃相的結(jié)晶態(tài)陶瓷。為有別于傳統(tǒng)陶瓷，稱先進(jìn)陶瓷（advancedceramics），或高技術(shù)陶瓷（hightechceramics）；有時(shí)也稱為精細(xì)陶瓷（fineceramics），取其顯微結(jié)構(gòu)非常精細(xì)，制備技術(shù)非常精細(xì)之意；也稱為工程陶瓷（engineeringceramics）?？煞譃橄冗M(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷利用材料本身具有的優(yōu)異力學(xué)性質(zhì)用于制備各種機(jī)械結(jié)構(gòu)的零部件，以至切削刀具。它提供了其他材料不能提供的高使用效能。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷代表了當(dāng)代陶瓷科學(xué)的最高水平，生產(chǎn)和市場(chǎng)容量以每年15％～18％的速度增長(zhǎng)第18頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2219先進(jìn)功能陶瓷利用材料的電、磁、聲、光、熱、彈等方面直接的或耦合的效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)某種使用功能的陶瓷。功能陶瓷與電子技術(shù)有著很密切的關(guān)系，所謂的“功能”在很多情況下都與電子技術(shù)有聯(lián)系。特點(diǎn)：品種繁多、豐富多彩，如電容器陶瓷、磁性陶瓷、壓電陶瓷、電致伸縮陶瓷、熱釋電陶瓷、半導(dǎo)電陶瓷、導(dǎo)電陶瓷、透明和電光陶瓷等。電容器陶瓷作為云母電容器代用品的陶瓷電容器已經(jīng)成為使用最多的電容器。世界每年生產(chǎn)的陶瓷電容器在500億只以上，超過(guò)電容器總產(chǎn)量的一半，并且還在以每年15％的速度增長(zhǎng)。約占先進(jìn)陶瓷市場(chǎng)容量的70％～80％納米陶瓷陶瓷發(fā)展的第三次飛躍，預(yù)期在本世紀(jì)初，陶瓷科學(xué)將在這一方面取得重大突破第19頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/22202.玻璃●定義熔融體通過(guò)一定方式冷卻，因黏度逐漸增加而具有固體性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征的非晶體物質(zhì)，都稱為玻璃（glass）●類型——普通玻璃硅酸鹽玻璃，用石英砂、純堿和石灰石共熔而制得的一種無(wú)色透明的熔體Na2CO3+CaCO3+6SiO2====Na2OCaO6SiO2+2CO2——特殊玻璃改變普通玻璃的化學(xué)組成或?qū)ΣＡ厥馓幚恚傻玫礁鞣N特殊性能的玻璃第20頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2221有色玻璃加入少量金屬氧化物制得光色玻璃加入AgCl和CuCl2制得：強(qiáng)光下AgC極小晶體分解成Ag和Cl原子，Ag使玻璃變暗，光照撤除，結(jié)合成AgCl硅酸硼玻璃減少玻璃中Na2O量加入B2O3，得質(zhì)硬、耐熱的，最高使用溫度可達(dá)1600℃以上，又稱硬質(zhì)玻璃或耐熱玻璃微晶玻璃玻璃中加Li2O為催化劑，用紫外線照射，形成Li2O、SiO2微晶。其強(qiáng)度比玻璃大6倍，比高碳鋼硬、比鋁輕，有很高的熱穩(wěn)定性，加熱到900℃，驟然投入冷水中也不會(huì)炸裂，用于無(wú)線電、電子、航空航天、原子能和化工生產(chǎn)鋼化玻璃采取適當(dāng)措施，提高其破壞時(shí)的表面張力，增加玻璃的強(qiáng)度。其即使破碎，碎塊也不成尖銳角，又稱“安全玻璃”其它

生化玻璃、激光玻璃、導(dǎo)電玻璃、玻璃光導(dǎo)纖維第21頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/22223.水泥(cement)●定義和組成水泥是一種水硬性膠凝材料，加入適量水后成為塑性漿體，可將砂、石、纖維等材料黏結(jié)起來(lái)，硬化成有較高強(qiáng)度的整體。在硬化過(guò)程中，通常的硅酸鹽水泥與水主要形成4種化合物：氫氧化鈣、含水的鋁酸鈣、硅酸鈣和鐵酸鈣●制作粘土和石灰石調(diào)勻，放入旋轉(zhuǎn)窯中，于1500℃以上煅燒成熔塊，混入少量石膏，磨粉后制成。主要成分是CaO（占總重量的62%~67%）、SiO2（20%~24%），Al2O3（4%~7%），F(xiàn)e2O3（2%~5%）等●特點(diǎn)水泥與水拌和后，一段時(shí)間內(nèi)具有可塑性，便于成型，再逐漸變硬，在一定時(shí)間內(nèi)具有足夠的強(qiáng)度。據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，將水泥按規(guī)定方法制成試樣，在一定的溫度、濕度下，經(jīng)28天后所達(dá)到的抗壓強(qiáng)度（kgcm-2）數(shù)值，表示為水泥的標(biāo)號(hào)數(shù)第22頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2223●硬化機(jī)理復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，大致可分為三個(gè)階段（1）溶解期加水后，水泥顆粒與水反應(yīng)、溶解、水化生成硅酸鹽、鋁酸鹽的水化物及Ca(OH)2等（2）膠化期水化產(chǎn)物在水中溶解達(dá)到飽和后，逐漸形成膠凝體，水泥凝結(jié)但還不具有強(qiáng)度（3）結(jié)晶期凝膠體脫水，氫氧化鈣及水化鋁酸鈣等析出針狀晶體伸入硅酸鈣凝膠體內(nèi)，水泥硬化而具有強(qiáng)度除硅酸鹽水泥外，還有適應(yīng)各種不同用途的水泥，如高鋁水泥和耐酸水泥等第23頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/22244.耐火材料(fireproofmaterial)（自學(xué)）

●定義耐火材料是指能耐1580℃以上高溫，并在高溫下能耐氣體、熔融爐渣等物質(zhì)侵蝕，且具有一定機(jī)械強(qiáng)度的無(wú)機(jī)非金屬材料

●分類——普通耐火材料（1580℃~1770℃）——高級(jí)耐火材料（1770℃~2000℃）——特級(jí)耐火材料（＞2000℃）還可根據(jù)材料的化學(xué)性質(zhì)將其分為酸性、中性和堿性耐火材料。幾種耐火材料的成分、性能和用途，見(jiàn)表14.20第24頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/222519.3.2半導(dǎo)體材料(略)第25頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/222619.3.3激光晶體（自學(xué)）●激光器固體、液體和氣體都能受激發(fā)光。用這些材料制成的激光器分別稱固體、液體和氣體激光器。固體激光器由兩部分組成：作為“發(fā)光中心”的激活離子和作為激活離子載體的基質(zhì)材料●激活離子類型有Cr3+、三價(jià)和二價(jià)稀土離子（Nd3+、Ho3+）、（Dy2+）及錒系元素●基質(zhì)晶體的類型有氧化物（－Al2O3）、氟化物（CaF2）、復(fù)合氧化物（Y3Al5O12）和復(fù)合氟化物（LiYF4）。應(yīng)用較廣和性能較好的激光晶體是紅寶石、Y3Al5O12（即YAG）及其摻雜體和La2Be2O5：Nd3+。新近研制開(kāi)發(fā)的許多復(fù)合功能激光晶體，由于其本身亦具有非線性光學(xué)性質(zhì)，因而在受激發(fā)射的同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)自信頻、自鎖模等多種功能，可用于制成緊湊、高效率、低成本的微小型激光器第26頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2227§19.4有機(jī)高分子材料●概況——類型塑料、化纖和橡膠三大類——性能密度?。▋H為鋼鐵的1／8～1／7）、比強(qiáng)度（強(qiáng)度與密度之比）大、電絕緣性和耐腐蝕性好、加工容易等許多優(yōu)點(diǎn)，可部分取代金屬材料及無(wú)機(jī)材料——應(yīng)用發(fā)展極迅速，應(yīng)用遍及衣、食、住、行以至信息、能源、航空航天及國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域●高分子材料的分類——根據(jù)來(lái)源分為天然高分子和合成高分子——根據(jù)用途分成通用高分子材料、工程高分了材料和功能高分子材料第27頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2228通用高分于材料三大合成材料

——塑料高低壓聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯與聚氯乙烯五個(gè)烯類聚合物，占80％。其他20％包括酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂、聚氨酯與聚酯四個(gè)縮聚型高分于材料

——合成橡膠丁苯橡膠占50％以上；其他為順丁橡膠、氯丁橡膠與丁腈橡膠。乙丙橡膠與異戊橡膠是有發(fā)展?jié)摿Φ钠贩N

——合成纖維有滌綸（PET，占40％），尼龍一6與尼龍一66，聚丙烯腈工程高分子材料是一類本身或與其他材料配合使用時(shí)，具有優(yōu)異的機(jī)械力學(xué)性能的新型高分于材料。主要包括工程塑料、高分子粘膠劑、高分子涂料以及高分子密封材料等

第28頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2229功能高分子材料一類新型高分子材料，除有優(yōu)良的機(jī)械力學(xué)性能外，還具有特殊的物理功能和化學(xué)功能。例，集成電路因體積小，其引線無(wú)法使用焊錫聯(lián)接，但用導(dǎo)電橡膠就可取代焊錫將引線聯(lián)接起來(lái)。為防止大規(guī)模集成電路硅片的破碎，將它固定在氧化鋁陶瓷上，再用環(huán)氧一氨基甲酯高分子材料包封起來(lái)，抗曲撓強(qiáng)度高達(dá)133．6MPa。由于功能高分子材料的諸多特殊功能，使它在工程技術(shù)和高科技領(lǐng)域中有著廣泛而重要的應(yīng)用第29頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/223019.4.1工程塑料(engineeringplastics)●定義具有優(yōu)良的機(jī)械性能，可用作工程結(jié)構(gòu)材料的熱塑性塑料。其基體是多分子主鏈，除含碳原子外，還含氧、氯、硫原子的雜鏈線形結(jié)構(gòu)的合成樹(shù)脂●分類——以聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚和熱塑性聚酯為基材的五大通用工程塑料——耐熱150℃以上，以聚砜、聚醚砜、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰胺、聚酰胺－酰亞胺等為基材的特種工程塑料。也有把丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS樹(shù)脂）和用作結(jié)構(gòu)改性聚丙烯歸入工程塑料第30頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2231●性能及應(yīng)用——工程塑料主要特性是密度小，比強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性優(yōu)良，耐磨，具有自潤(rùn)滑性，耐熱和尺寸穩(wěn)定性高，抗沖擊、抗疲勞性能優(yōu)良等。廣泛用于機(jī)械設(shè)備、儀器儀表、電子電器、石油化工、交通運(yùn)輸、建筑行業(yè)及家電、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品加工、生活日用等方面，在航空航天、國(guó)防軍工及尖端科技領(lǐng)域，也有著廣泛的應(yīng)用——工程塑料可采用通常的塑料加工方法加工成各種制品。雖價(jià)格常高于通用塑料，仍受到普遍重視，發(fā)展很快——主要品種聚酰胺(polyamide)、聚甲醛(polyformaldehyde)、聚碳酸酯(polycarbonate)、ABS樹(shù)脂(acrylonitrile-butadiene-styreneresin)、聚砜(polysulfone)、聚苯硫醚(polyphenylenesulfide)及其他芳雜環(huán)聚合物等。這里著重介紹聚碳酸酯和ABS樹(shù)脂第31頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/22321.聚碳酸酯

(polycarbonate)簡(jiǎn)稱PC結(jié)構(gòu)性能是一種熱塑性樹(shù)脂，以雙酚A型聚碳酸酯使用最為普遍。無(wú)毒、無(wú)臭、透明，除了有優(yōu)異的沖擊韌性外，還具有良好的絕緣性能、耐熱耐焊性和成型加工性能應(yīng)用據(jù)聚碳酸酯可用于齒輪等機(jī)械零件、汽車零部件、電動(dòng)工具外殼、電器儀表零件和照相機(jī)機(jī)體等。由于其抗沖擊強(qiáng)度高，可做成安全防護(hù)用的面盔、安全帽、機(jī)械防護(hù)罩，以及飛機(jī)的擋風(fēng)罩、座艙蓋和儀表板等。此外，在醫(yī)療衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面也有廣泛應(yīng)用第32頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/22332.ABS樹(shù)脂(acrylonitrile-butadiene-styreneresin)簡(jiǎn)稱ABS結(jié)構(gòu)由丁二烯橡膠、丙烯腈及苯乙烯接枝共聚所得性能沖擊強(qiáng)度高，尺寸穩(wěn)定，耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性及電性能優(yōu)良，易于成型加工，表面還可電鍍(如鍍鉻)。改變ABS三種組分的比例，可使它具有稍微不同的性能，以適應(yīng)各種特殊的用途應(yīng)用ABS生產(chǎn)量大、發(fā)展快，是工程塑料中的重要品種。它兼?zhèn)淞巳N組分的優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于機(jī)械、汽車、石油化工，作為金屬材料的代用品；可用作新型建筑材料；用作電視機(jī)、洗衣機(jī)、收錄機(jī)、電冰箱等的外殼材料以及水表、紡織器材、電氣零件、郵箱、食品包裝容器、家具等的優(yōu)質(zhì)材料第33頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/223419.4.2功能高分子材料●定義功能高分子(functionalpolymers)是指除了具有傳統(tǒng)的力學(xué)性能外，還具有某些特定功能（化學(xué)活性、光敏性、導(dǎo)電性、催化活性、生物相容性、藥理性能、選擇分離性能等）的一類高分子。功能高分子是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的新領(lǐng)域(1)光敏高分子(photosensitivepolymers)又稱光敏樹(shù)脂——定義一類在光的作用下能迅速發(fā)生化學(xué)或物理變化，或通過(guò)高分子或小分子上光敏官能團(tuán)起的光化學(xué)反應(yīng)和相應(yīng)的物理性質(zhì)變化而獲得的高分子材料。廣泛用于印刷版、光刻膠、光敏油墨、光敏油漆——分類一類是成像系統(tǒng)，主要用于光加工工藝、非銀鹽照相、復(fù)制、信息記錄和顯示等方面；另一類是非圖像系統(tǒng)，大量用于光固化涂層、印刷油墨、粘合劑和醫(yī)用材料等方面第34頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2235——原理例，光致抗蝕劑光致抗蝕劑又稱為光刻膠，大量用于印刷制版和電子工業(yè)的光刻技術(shù)中。工作原理：受光部分的高分子發(fā)生交聯(lián)，生成難溶性的硬化膜，未曝光部分可被溶劑沖洗掉。可在金屬板上有目的地保留電路圖形，再經(jīng)化學(xué)腐蝕，制成微小的印刷線路板或各種凸凹形狀不同的膠輥(負(fù)像)。原不溶膠光照后成為可溶性，加工可得正像通常用的光致抗蝕劑有：聚肉桂酸酯型，丙烯?；?，疊氮型和重氮鹽類光敏高分子第35頁(yè)，共40頁(yè)，2023年，2月20日，星期二2023/2/2236(2)電學(xué)功能高分子——原理高聚物分子中若存在共軛雙鍵，電子可在整個(gè)共軛系統(tǒng)中自由運(yùn)動(dòng)，可以導(dǎo)電。如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑、聚苯硫醚等都具有導(dǎo)電性——應(yīng)用電池的電極材料