塑料、纖維和橡膠

1、塑料、纖維和橡膠2有機高分子有機高分子天然（棉花、蠶絲、麻）天然（棉花、蠶絲、麻）合成合成合成材料合成材料功能高分子材料功能高分子材料復(fù)合材料復(fù)合材料塑料塑料合成纖維合成纖維合成橡膠合成橡膠3有機高分子化合物的性質(zhì)有機高分子化合物的性質(zhì)1.1.溶解性：溶解性：通常難溶于水，即使在適當?shù)娜軇┲兴鼈內(nèi)芙獾猛ǔｋy溶于水，即使在適當?shù)娜軇┲兴鼈內(nèi)芙獾靡埠苈蛘咧挥幸欢ǔ潭鹊拿洿笠埠苈?，或者只有一定程度的脹?.2.熱塑性、熱固性熱塑性、熱固性 有些有機高分子加熱時會變軟、流動，受冷時又硬化，有些有機高分子加熱時會變軟、流動，受冷時又硬化，即反復(fù)加熱，受熱再造。而有些高分子化合物受熱時不會即反復(fù)加熱，

2、受熱再造。而有些高分子化合物受熱時不會變軟只能徹底被裂解，因此不能通過加熱受冷反復(fù)再造。變軟只能徹底被裂解，因此不能通過加熱受冷反復(fù)再造。3.3.電絕緣性電絕緣性 4.4.可燃性可燃性5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鏈長短鏈長短相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量高壓高溫引發(fā)劑較低壓力催化劑線型支鏈型少有或沒有相對較長相對較短相對較小相對較大6線型結(jié)構(gòu) 7支鏈型結(jié)構(gòu)8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相對較低相對較高低密度高密度相對較小相對較大相對較小相對較大1、結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)。2

3、、由于碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)故高分子鏈不可能是一條直線，只能呈不規(guī)則的卷曲狀態(tài)，因此高分子化合物具有一定的彈性。93、影響高分子化合物熔點、密度的因素：(1)高分子鏈越長相對分子質(zhì)量越大分子間的作用力越大熔點、密度越高(2)鏈與鏈之間越密鏈之間的作用力越大熔點、密度越高4、無論是直鏈還是支鏈結(jié)構(gòu)都具有熱塑性 樹脂樹脂是指未經(jīng)加工處理的、沒有與各種添加劑混是指未經(jīng)加工處理的、沒有與各種添加劑混合的聚合物合的聚合物熱塑性塑料熱塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) )塑料塑料熱固性塑料（酚醛塑料）熱固性塑料（酚醛塑料）受熱時軟化并可熔化成流動的液體，冷受熱時軟化并可

4、熔化成流動的液體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復(fù)加工，多卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復(fù)加工，多次使用次使用在制造過程中受熱時能變軟塑成一定的在制造過程中受熱時能變軟塑成一定的形狀，但加工成型后就不會受熱熔化形狀，但加工成型后就不會受熱熔化 熱塑性塑料固態(tài)時的線熱塑性塑料固態(tài)時的線型結(jié)構(gòu)型結(jié)構(gòu)熱固性塑料硬化后的體型熱固性塑料硬化后的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱固性塑料再次受熱時，鏈與鏈間會熱固性塑料再次受熱時，鏈與鏈間會形成共價鍵，產(chǎn)生一些交聯(lián)，形成體形成共價鍵，產(chǎn)生一些交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定型型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定型熱塑性塑料具有長鏈狀的熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)。受熱時

5、，分子間作用力減弱，易滑受熱時，分子間作用力減弱，易滑動；冷卻時，相互引力增強，會重動；冷卻時，相互引力增強，會重新硬化新硬化13酚醛樹脂局部結(jié)構(gòu)塑料的電絕緣性是相對的塑料的電絕緣性是相對的從從 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析, 塑料在一般情況下會導(dǎo)電嗎塑料在一般情況下會導(dǎo)電嗎?19纖維纖維化學(xué)纖維化學(xué)纖維合成纖維合成纖維人造纖維人造纖維： 用木材、草類的纖維經(jīng)化學(xué)加用木材、草類的纖維經(jīng)化學(xué)加工制成的黏膠纖維，如人造絲、人工制成的黏膠纖維，如人造絲、人造毛等造毛等幾種纖維的性質(zhì)實驗幾種纖維的性質(zhì)實驗三、橡三、橡 膠膠 。通用橡膠：通用橡膠： 特種橡膠：特種橡膠： 硅橡膠硅橡膠22橡膠橡膠天然橡膠天然橡膠合成

6、橡膠合成橡膠通用橡膠通用橡膠特種橡膠特種橡膠丁苯橡膠丁苯橡膠順丁橡膠順丁橡膠氯丁橡膠氯丁橡膠硅橡膠硅橡膠23天然橡膠天然橡膠線型線型硫磺硫化硫磺硫化劑劑網(wǎng)狀體型網(wǎng)狀體型橡膠硫化后，其柔韌性和彈性都會增大橡膠硫化后，其柔韌性和彈性都會增大二、復(fù)合材料二、復(fù)合材料學(xué)與問學(xué)與問 每種材料都有它的優(yōu)缺點：金屬材料強度大，但每種材料都有它的優(yōu)缺點：金屬材料強度大，但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材料密易受腐蝕；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大、耐高度小，但不耐高溫等。但航天材料需要強度大、耐高溫、密度小的材料，海洋工程需要耐高壓、耐腐蝕的溫、密度小的

7、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？ 要獲得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，發(fā)揮其優(yōu)勢，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是將不同性能的材料組合起來，制成復(fù)合材料，使各組分材料在性能上進行互補，同時產(chǎn)生某些特殊性能。由于復(fù)合材料的設(shè)計自由度很大：不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過改變各組分材料的含量來滿足不同的需求。因此，復(fù)合材料是材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。玻璃鋼（即玻璃纖維增強塑料） 玻璃鋼玻璃鋼即玻璃纖維增強塑料即玻璃纖維增強塑料, , 是將玻璃熔化并迅速拉是將玻

8、璃熔化并迅速拉成細絲，得到異常柔軟的玻璃纖維，再將玻璃纖維加到成細絲，得到異常柔軟的玻璃纖維，再將玻璃纖維加到合成樹脂中，就制得玻璃鋼合成樹脂中，就制得玻璃鋼汽車車身、火車車箱和船體以及印刷電路板。汽車車身、火車車箱和船體以及印刷電路板。復(fù)合材料玻璃鋼復(fù)合材料玻璃鋼玻玻 璃璃 鋼鋼 游游 艇艇玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼冷卻塔玻璃鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國防、航空航天工業(yè)玻璃鋼產(chǎn)品在化工、石油、建筑、體育、國防、航空航天工業(yè)包括神州五號載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用包括神州五號載人飛船等高端技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用鯊魚皮泳衣鯊魚皮泳衣 輕便賽車輕便賽車 碳纖維復(fù)合材料，它具有強度高、耐疲勞、重量

9、輕等優(yōu)點，主碳纖維復(fù)合材料，它具有強度高、耐疲勞、重量輕等優(yōu)點，主要以聚丙烯腈為原料，也可用人造絲、石油瀝青或煤瀝青為原料。要以聚丙烯腈為原料，也可用人造絲、石油瀝青或煤瀝青為原料。復(fù)合材料復(fù)合材料碳纖維碳纖維復(fù)合材料復(fù)合材料隱形飛機上的特殊材料隱形飛機上的特殊材料第三節(jié)功能高分子材料第三節(jié)功能高分子材料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)有機合成材料是材料工有機合成材料是材料工業(yè)的一個重要方面業(yè)的一個重要方面時代的劃分常以時代的劃分常以材料材料為標志為標志 具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料具有新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料 和和在高分子鏈上在高分

10、子鏈上接上帶有具有某種接上帶有具有某種功能的官能團使其具有特殊功能的高功能的官能團使其具有特殊功能的高分子材料分子材料時代周刊評出20世紀最偉大的100項發(fā)明，其中“尿不濕” 榜上有名 為什么為什么“尿不濕尿不濕” 能評為能評為20世紀最偉大的世紀最偉大的100項發(fā)明呢項發(fā)明呢?最初是為誰專門設(shè)計的呢？最初是為誰專門設(shè)計的呢？ 美國在上世紀六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航美國在上世紀六十年代初，航天事業(yè)崛起，如何解決宇航員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫源成為員的排尿問題迫在眉睫，華人唐鑫源成為“尿不濕尿不濕”的發(fā)明人，的發(fā)明人，后來他被譽為美國后來他被譽為美國“太空服之父太空服之父”。美國

11、從美國從1959起甄選的起甄選的7位宇航員合影位宇航員合影“神舟5號”、 “神舟6號”上天的三位航天員先后也都使用了“尿不濕” 航天員專用航天員專用“尿不濕尿不濕”1克能吸收約克能吸收約1000克水克水 ，吸水，吸水性遠強于一般嬰兒使用的性遠強于一般嬰兒使用的“尿不濕尿不濕” “尿不濕”是航天產(chǎn)品“下凡”的成功典范！現(xiàn)在不僅是嬰幼兒使用，還有供特殊成人使用的，更有趣的是有些寵物也系上了“尿不濕”出門溜達，以保護公共衛(wèi)生。 資料顯示：資料顯示：1987年，英國一次性年，英國一次性尿布銷售利潤達尿布銷售利潤達2億英鎊。設(shè)想一下億英鎊。設(shè)想一下我們中國這樣一個我們中國這樣一個人口大國，利潤有人口大國

12、，利潤有多么驚人！多么驚人！ 你了解你了解“尿不濕尿不濕”的材料嗎？它應(yīng)該有什么性能？的材料嗎？它應(yīng)該有什么性能？ “尿不濕尿不濕”起作用的物質(zhì)是一種功能高分子材料，起作用的物質(zhì)是一種功能高分子材料，具有很強的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹脂具有很強的吸水能力。它所用的材料是高吸水性樹脂（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉（常用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉 ）思考：如何以帶有強親水性原子團的化以帶有強親水性原子團的化合物合物CH2=CHCOOH制得網(wǎng)狀聚丙烯酸鈉？ 探尋功能高分子材料時應(yīng)考慮的問題：探尋功能高分子材料時應(yīng)考慮的問題： 1）具有什么樣的主鏈？）具有什么樣的主鏈？單體單體 2）具有什么樣的功能基

13、？）具有什么樣的功能基？官能團官能團 3）不斷修正。）不斷修正。同時要加入少量二烯作交聯(lián)劑得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)CH2=CH - COHO+NaOHCH2=CH - CONaO+H2O催化劑催化劑CH2=CH-COONan CH2-CH nCOONa 交聯(lián)劑變線型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸交聯(lián)劑變線型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。水性而又不溶于水，耐擠壓。纖維素的結(jié)構(gòu)簡式纖維素的結(jié)構(gòu)簡式 傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？傳統(tǒng)吸水性的材料棉花為何有一定的吸水性？ 發(fā)現(xiàn)其每個鏈節(jié)上都有發(fā)現(xiàn)其每個鏈節(jié)上都有OH，它是一種親水基，它是一種親水基 旱地種植、改良土壤、改造沙漠等

14、。旱地種植、改良土壤、改造沙漠等。強吸水能力的功能高分子材料除了用于強吸水能力的功能高分子材料除了用于 “尿不尿不濕濕”，還有哪些用途？，還有哪些用途？ 保水劑是一種吸水能力特強的功能高分子材料。保水劑是一種吸水能力特強的功能高分子材料。無毒無害，反復(fù)吸水、釋水無毒無害，反復(fù)吸水、釋水 “微型水庫微型水庫”。同時，。同時，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑等。等。 2、高分子分離膜、高分子分離膜有選擇地讓某些物質(zhì)通過有選擇地讓某些物質(zhì)通過 高分子

15、分子膜的特點：高分子分子膜的特點： 能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。質(zhì)分離掉。 分子膜的應(yīng)用：分子膜的應(yīng)用：生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦咸生活用水、工業(yè)廢水等廢液的處理；海水、苦咸水的淡化；水的淡化； 濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源的轉(zhuǎn)換濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒各種能源的轉(zhuǎn)換 高分子分離膜的組成：高分子分離膜的組成： 是用具有特殊分離功能的高分子材料制成是用具有特殊分離功能的高分子材料制成 分離膜具有神奇的魔術(shù)師般的本領(lǐng)，從下面的實驗中不難領(lǐng)會。將一瓶含酒精4.5的普通啤酒用水稀釋成兩瓶，然后倒入玻璃容器內(nèi)

16、，只要將這種溶液通過薄薄的一層分離膜，就能夠在幾分鐘內(nèi)提取出酒精濃度達 93的乙醇。這種乙醇用一根火柴就能點燃。這個實驗中在分離膜的表面施加了高頻電場，促使乙醇溶解、擴散、和水分離，所耗電能僅為蒸餾法的十分之一。在過去要從液體中分離另一種液體，只能使用蒸餾法。 能從海水中分離出淡水的逆滲透膜已達到大規(guī)模使能從海水中分離出淡水的逆滲透膜已達到大規(guī)模使用的階段，它也是一種半透膜，只讓水分子通過，而使含用的階段，它也是一種半透膜，只讓水分子通過，而使含鹽的低分子溶質(zhì)幾乎不能通過，施加一定的壓力后，就能鹽的低分子溶質(zhì)幾乎不能通過，施加一定的壓力后，就能使水加速擠出。采用不同結(jié)構(gòu)的逆滲透膜就可以獲得工業(yè)

17、使水加速擠出。采用不同結(jié)構(gòu)的逆滲透膜就可以獲得工業(yè)鍋爐水、飲料水、無菌水、去離子水、洗滌半導(dǎo)體的超純鍋爐水、飲料水、無菌水、去離子水、洗滌半導(dǎo)體的超純水等。在非洲一些缺水地區(qū)建立起不少海水淡化裝置。一水等。在非洲一些缺水地區(qū)建立起不少海水淡化裝置。一種種PECPEC10001000的海水淡化裝置對海水如加壓的海水淡化裝置對海水如加壓 40407070公公斤斤/ /平方厘米，就可以得到平方厘米，就可以得到16162020的淡水。建于沙特的淡水。建于沙特阿拉伯的基塔自來水廠，是世界上最大的海水淡化廠，阿拉伯的基塔自來水廠，是世界上最大的海水淡化廠，日供應(yīng)淡水日供應(yīng)淡水1200012000噸，主要使用醋酸纖維素分離膜裝置。噸，主要使用醋酸纖維素分離膜裝置。 3、醫(yī)用高分子材料、醫(yī)用高分子材料具有優(yōu)異的生物相容性具有優(yōu)異的生物相容性人人造造關(guān)關(guān)節(jié)節(jié)一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起一張柔軟的紙，白中透出微黃，這張不起眼的眼的“白紙白紙”就是填補國內(nèi)空白的高科就是填補國內(nèi)空白的高科技技“人造皮膚人造皮膚”。這種。這種“人造皮膚人造皮膚”能能幫助傷口盡快恢復(fù)。比如燒燙傷