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1、化校合成高分子化合物第1页，本讲稿共63页 现代科技的发展，使人们的生活变得越来越丰富现代科技的发展，使人们的生活变得越来越丰富多彩，五彩缤纷的物质满足了人们的各种需要。生活多彩，五彩缤纷的物质满足了人们的各种需要。生活中的各种物质都由各种基本材料构成，材料的特性决中的各种物质都由各种基本材料构成，材料的特性决定了它所构成的物质的性能。为了便于认识和掌握，定了它所构成的物质的性能。为了便于认识和掌握，人们根据材料的来源、属性、组成和特性等，把材料人们根据材料的来源、属性、组成和特性等，把材料分成如下几类：分成如下几类：第2页，本讲稿共63页材料概况材料概况材材料料无机材无机材料料有机高有机高分
2、子材分子材料料非金属材料非金属材料金属材料金属材料天然高分子材料天然高分子材料合成高分子合成高分子材料材料淀粉淀粉纤维素纤维素蛋白质蛋白质天然橡胶天然橡胶合成塑料合成塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维合成粘合剂合成粘合剂合成涂料合成涂料新型合成高分子材新型合成高分子材料料功能高分子材功能高分子材料料复合高分子复合高分子材料材料三大合成材料三大合成材料第3页，本讲稿共63页随着现代科技的不断发展，合成高分子材料的品种越来越多，随着现代科技的不断发展，合成高分子材料的品种越来越多，性能也越来越完善。性能也越来越完善。再此，我们重点介绍再此，我们重点介绍三大合成材料三大合成材料即：即：合成塑料（如
3、：酚醛树脂、聚乙烯等）合成塑料（如：酚醛树脂、聚乙烯等）合成橡胶（如：丁苯橡胶、氯丁橡胶等）合成橡胶（如：丁苯橡胶、氯丁橡胶等）合成纤维（如：涤纶、腈纶等）合成纤维（如：涤纶、腈纶等）高分子化合物大部分可看作由小分子聚合得到高分子化合物大部分可看作由小分子聚合得到,故又称为故又称为聚合聚合物物或或高聚物高聚物。功能高分子材料功能高分子材料又可以分成：又可以分成：生物高分子材料、医药高生物高分子材料、医药高分子材料、高分子试剂、高分子催化剂等等分子材料、高分子试剂、高分子催化剂等等。第4页，本讲稿共63页4)4)合成有机高分子化合物：合成有机高分子化合物：由人工合成，分子质量达到几由人工合成，分
4、子质量达到几 万万-几千万几千万的有机化合物。如：的有机化合物。如：聚乙烯、合成橡胶、酚醛聚乙烯、合成橡胶、酚醛 树脂树脂等等3)天然高分子化合物天然高分子化合物:来源于自然界来源于自然界,相对分子质量很大相对分子质量很大(几几 万万-几百万几百万-几千万几千万)的化合物。常见的天然高分子化合物的化合物。常见的天然高分子化合物:淀粉、纤维素、天然橡胶、蛋白质淀粉、纤维素、天然橡胶、蛋白质等。等。一、有机高分子材料简介一、有机高分子材料简介1 1有机高分子化合物概况有机高分子化合物概况1 1）小分子小分子：相对分子质量通常较小，通常不上千称为低分子相对分子质量通常较小，通常不上千称为低分子 化合
5、物，简称小分子；如：化合物，简称小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、油脂、葡萄糖、烃、醇、醛、羧酸、酯、油脂、葡萄糖、蔗糖蔗糖等。等。2 2）高分子高分子：相对分子质量达几万甚至几千万，通常称为高分相对分子质量达几万甚至几千万，通常称为高分 子化合物，简称高分子，有时又称高聚物；分为天然高分子化合物，简称高分子，有时又称高聚物；分为天然高分 子和合成高分子。子和合成高分子。如：如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂聚氯乙烯、酚醛树脂等。等。第5页，本讲稿共63页2）根据结构中链节连接方式分类，可以有）根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构线型结构和
6、和体型结构体型结构，线性，线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。如：结构又可分为带支链和不带支链的结构。如：2 2高分子化合物的结构特点高分子化合物的结构特点 1 1）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的）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结构单元重复连接而成；如聚乙烯中：而成；如聚乙烯中：（1 1）-CH-CH2 2-CH-CH2 2-：是重复出现的结构单元是重复出现的结构单元称称链节链节；（2 2）n n表示每个高分子化合物中表示每个高分子化合物中链节的重复次数链节的重复次数，叫，叫聚合度聚合度；n n越大，一越大，一般相对分子质量越大；般相对分子质量越大；
7、（3 3）合成高分子化合物的合成高分子化合物的小分子小分子叫叫单体单体。如乙烯是聚乙烯的单体。如乙烯是聚乙烯的单体第6页，本讲稿共63页线型结构线型结构和和体型结构体型结构的结构特点：的结构特点：A.线型结构又称链状高聚物线型结构又称链状高聚物成千上万个链节以共价键连成一条长链；长链之间相互成千上万个链节以共价键连成一条长链；长链之间相互缠绕，以分子间作用力紧密结合；可以不带支链，也可以带缠绕，以分子间作用力紧密结合；可以不带支链，也可以带支链。其分子链由于分子间的作用力，部分区域可以出现有支链。其分子链由于分子间的作用力，部分区域可以出现有序排列，这种区域叫序排列，这种区域叫结晶区结晶区。结
8、晶区所占的百分率称为结晶。结晶区所占的百分率称为结晶度。高分子化合物结晶度越大，机械强度越大。度。高分子化合物结晶度越大，机械强度越大。特点：特点：具有高弹性、可塑性、在溶剂中能溶解，加热能熔具有高弹性、可塑性、在溶剂中能溶解，加热能熔融，硬度和脆度较小。有独立存在的分子。融，硬度和脆度较小。有独立存在的分子。如：聚乙烯、聚氯乙烯中以如：聚乙烯、聚氯乙烯中以CC键键连接成连接成长链长链；淀粉、；淀粉、纤维素中以纤维素中以CC键键和和CO键键连接成连接成长链长链；第7页，本讲稿共63页B.体型结构体型结构高分子链上有能与别的单体或物质起反应的基团，发生反高分子链上有能与别的单体或物质起反应的基团
9、，发生反应后，高分子主链与主链之间也形成化学键，产生了一些交联，应后，高分子主链与主链之间也形成化学键，产生了一些交联，形成的体型网状结构。形成的体型网状结构。特点：特点：没有弹性和可塑性；不能溶解和熔融；只能溶胀，硬度没有弹性和可塑性；不能溶解和熔融；只能溶胀，硬度和脆度较大。不能反和脆度较大。不能反复熔化，只能一次加工成型。复熔化，只能一次加工成型。如：硫化橡胶中，长链与长链之间又如：硫化橡胶中，长链与长链之间又形成化学键形成化学键，产生，产生网状网状结构结构而交联在一起。而交联在一起。即使链状的高分子化合物，往往也呈扭曲或倦曲状，没有即使链状的高分子化合物，往往也呈扭曲或倦曲状，没有外力
10、拉它不会呈直线形。外力拉它不会呈直线形。第8页，本讲稿共63页（1）溶解性：）溶解性：线型线型高分子化合物高分子化合物能溶解能溶解在适当的有机溶剂中，但溶解速度缓慢。在适当的有机溶剂中，但溶解速度缓慢。体型体型高分子化合物高分子化合物难溶解难溶解在有机溶剂中但会发生溶胀。在有机溶剂中但会发生溶胀。（2）热塑性与热固性：）热塑性与热固性：线型高分子化合物线型高分子化合物受热，在一定范围内开始软化再熔化，冷却后又受热，在一定范围内开始软化再熔化，冷却后又变成固体，再受热又会重复这一过程变成固体，再受热又会重复这一过程这一特性称这一特性称热塑性。热塑性。体型高分子化合物体型高分子化合物受热，一般不会
11、熔化，温度过高化学键断裂受热，一般不会熔化，温度过高化学键断裂结构破坏结构破坏这一特性称这一特性称热固性。热固性。具有热固性的高分子化合物，一般结构都是体型的。具有热固性的高分子化合物，一般结构都是体型的。3 3、合成高分子的性质、合成高分子的性质第9页，本讲稿共63页（3 3）三种力学状态）三种力学状态通常，小分子化合物在固态和液态之间不存在第三种状通常，小分子化合物在固态和液态之间不存在第三种状态，但高分子化合物就不同了，它们除了固态、液态外，还态，但高分子化合物就不同了，它们除了固态、液态外，还可以存在玻璃态、高弹态和粘流态三种状态。可以存在玻璃态、高弹态和粘流态三种状态。玻璃态：玻璃态
12、：整个大分子被冻结，受力时能发生键长和键角整个大分子被冻结，受力时能发生键长和键角微小的张开或压缩的改变，形变与外力成正比，外力除去，微小的张开或压缩的改变，形变与外力成正比，外力除去，形变能立即恢复，称为普弹形变。形变能立即恢复，称为普弹形变。高弹态：高弹态：随着温度升高，分子热运动加剧，当升高到玻随着温度升高，分子热运动加剧，当升高到玻璃化温度以上，虽然高分子化合物还不能璃化温度以上，虽然高分子化合物还不能“流动流动”，但链段，但链段可随外力作用的方向而运动，产生很大的形变，外力解除可随外力作用的方向而运动，产生很大的形变，外力解除后，能恢复原状，即发生高弹形变，所处状态称为高弹态。后，能
13、恢复原状，即发生高弹形变，所处状态称为高弹态。由玻璃态转变到高弹态的温度称为玻璃化温度，由玻璃态转变到高弹态的温度称为玻璃化温度，用用Tg表示表示。第10页，本讲稿共63页粘流态：粘流态：温度再升高，整个大分子链都能发生相对移滑温度再升高，整个大分子链都能发生相对移滑动，发生黏度很大的流动。同小分子液体类似，这种动，发生黏度很大的流动。同小分子液体类似，这种流动流动形变是不可逆形变是不可逆的，称为粘流形变，聚合物所处状态叫粘流的，称为粘流形变，聚合物所处状态叫粘流态。由高弹态变到粘流态的温度称为粘流化温度，态。由高弹态变到粘流态的温度称为粘流化温度，用用Tf表示表示。合成高分子化合物使用的温度
14、范围：合成高分子化合物使用的温度范围：塑料塑料在室温下大都处于玻璃态，在室温下大都处于玻璃态，T Tg g是其使用上限温度。是其使用上限温度。橡胶橡胶处于高弹态，处于高弹态，T Tf f是其使用上限温度。是其使用上限温度。大多数大多数合成纤维合成纤维是结晶聚合物，熔点（是结晶聚合物，熔点（T Tm m）是其使用上限）是其使用上限温度。温度。聚合物玻璃化温度越高，耐热性越高。聚合物玻璃化温度越高，耐热性越高。若聚合物常温下处于玻璃态，则可用来做塑料。若聚合物常温下处于玻璃态，则可用来做塑料。第11页，本讲稿共63页常温下处于高弹态则可用来做橡胶。常温下处于高弹态则可用来做橡胶。Tg-Tf是橡胶的
15、使用温是橡胶的使用温度范围。度范围。聚合物聚合物T Tg g(o oC)C)天然橡胶天然橡胶-73低密度聚乙烯低密度聚乙烯(LDPE)-125聚丙烯聚丙烯(不规则不规则)-20聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯(PET)69聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)75聚丙烯聚丙烯(规则规则)100聚苯乙烯聚苯乙烯100聚碳酸酯聚碳酸酯140一些聚合物的玻璃转化温度一些聚合物的玻璃转化温度一些聚合物的玻璃转化温度一些聚合物的玻璃转化温度第12页，本讲稿共63页线型非晶相高聚物分子三种物理状态在一定温度下可以相线型非晶相高聚物分子三种物理状态在一定温度下可以相互转变：互转变：体型高分子化合物，因为分子链之间有
16、大量交联，限制了体型高分子化合物，因为分子链之间有大量交联，限制了分子链和链段的运动，因此只有一种状态分子链和链段的运动，因此只有一种状态玻璃态玻璃态 第13页，本讲稿共63页（4 4）机械性能）机械性能高分子材料一般都有较好的机械性能，高分子材料一般都有较好的机械性能，强度比较大强度比较大。例如抗拉强度例如抗拉强度:用用10kg高分子材料与高分子材料与10kg金属材料各金属材料各制成制成100m长的绳子，可吊起物体的重量如下表：长的绳子，可吊起物体的重量如下表：材料品种材料品种高分子材料高分子材料金属材料金属材料锦纶绳锦纶绳涤纶绳涤纶绳金属钛绳金属钛绳碳钢绳碳钢绳重物质量重物质量kg1550
17、01200077006500影响高分子材料机械性能的因素有：影响高分子材料机械性能的因素有：聚合度、结晶度和分子间力聚合度、结晶度和分子间力（包括氢键）。（包括氢键）。机械性能随聚合度的增大而增强，同时粘度也迅速增大；机械性能随聚合度的增大而增强，同时粘度也迅速增大；聚合物结晶度越大聚合物结晶度越大 机械性能越好；机械性能越好；分子间作用力、氢键增大，可显著提高聚合物的机械性能分子间作用力、氢键增大，可显著提高聚合物的机械性能第14页，本讲稿共63页（5）电学性能）电学性能高分子的结构是决定其导电性能的主要因素。结构对称的高分子的结构是决定其导电性能的主要因素。结构对称的非极性分子，不能导电。
18、结构不对称的极性分子，由于在交非极性分子，不能导电。结构不对称的极性分子，由于在交流电场中，极性基团或极性链节随电场方向发生周期性的取流电场中，极性基团或极性链节随电场方向发生周期性的取向，具有一定的导电性。含共轭双键的聚合物由于双键中的向，具有一定的导电性。含共轭双键的聚合物由于双键中的电子能在整个分子中运动，在外电场作用下，电子会定向电子能在整个分子中运动，在外电场作用下，电子会定向流动，具有一定的导电性。流动，具有一定的导电性。（6 6）老化与防老化）老化与防老化高分子材料在长期使用过程中，由于受到氧化、热、紫外高分子材料在长期使用过程中，由于受到氧化、热、紫外线、机械、水蒸气、酸碱及微
19、生物等因素作用，逐渐失去弹线、机械、水蒸气、酸碱及微生物等因素作用，逐渐失去弹性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从而使性，出现裂纹，变硬、变脆或变软、发粘、变色等，从而使它的物理机械性能越来越差的现象，叫做高分子化合物的老它的物理机械性能越来越差的现象，叫做高分子化合物的老化。化。第15页，本讲稿共63页高分子的老化原因：高分子的老化原因：主要发生包括交联和裂解两种反应。主要发生包括交联和裂解两种反应。交联交联是指在大分子链之间形成化学键，从线型变为体型结是指在大分子链之间形成化学键，从线型变为体型结构的过程。导致高分子失去弹性、变脆、变硬。构的过程。导致高分子失去弹性、变脆、变硬
20、。裂解又称降解裂解又称降解，是指大分子链发生断裂，聚合物相对分子，是指大分子链发生断裂，聚合物相对分子质量明显降低的过程。使高分子变软、变粘并失去机械强质量明显降低的过程。使高分子变软、变粘并失去机械强度度。防老化的措施：防老化的措施：防老化的措施：防老化的措施：改变聚合物的结构改变聚合物的结构物理防老化：镀上一层金属，或涂一层涂料物理防老化：镀上一层金属，或涂一层涂料化学防老化：加入抗老化剂，如紫外线吸收剂、抑制剂等。化学防老化：加入抗老化剂，如紫外线吸收剂、抑制剂等。第16页，本讲稿共63页合成高分子化合物的优缺点：合成高分子化合物的优缺点：优点：优点：一般弹性好、可塑性强、机械强度高、绝
21、缘性一般弹性好、可塑性强、机械强度高、绝缘性能好等。能好等。缺点：缺点：一般不耐高温、易燃烧、易老化等一般不耐高温、易燃烧、易老化等。二、高分子化合物的合成二、高分子化合物的合成（加聚反应和缩聚反应加聚反应和缩聚反应）1加聚反应：加聚反应：定义：定义：不饱和烃或它们的衍生物的单体通过互相加成聚合不饱和烃或它们的衍生物的单体通过互相加成聚合 成高分子化合物的反应称为加成聚合反应简称成高分子化合物的反应称为加成聚合反应简称加聚反应加聚反应反应形式：反应形式：不饱和键打开或化合物开环后聚合。不饱和键打开或化合物开环后聚合。反应特点反应特点：一般是不可逆。一般是不可逆。第17页，本讲稿共63页催化剂催
22、化剂CH2CH2n CH2CH2n聚苯乙烯聚苯乙烯由乙烯制备聚乙烯由乙烯制备聚乙烯举例：举例：nCH2CH2催化剂催化剂CH2CH2n聚乙烯聚乙烯（1 1）单烯聚合）单烯聚合 单体单体反应都可以用一个通式来表示为反应都可以用一个通式来表示为 CCXMYNn催化剂催化剂CCnYNXM链节链节聚合度聚合度由苯乙烯制备聚苯乙烯由苯乙烯制备聚苯乙烯第18页，本讲稿共63页（2 2）二烯聚合）二烯聚合 nCH2=CHCH=CH2催化剂催化剂CH2CH=CHCH2n双键变双键变单键变单键变单键单键双键双键nCH2=CHCH=CH2CH3催化剂催化剂CH2CHCHCH2nCH3聚异戊二烯聚异戊二烯（3 3）
23、混烯共聚）混烯共聚 讨论讨论下列高分子是由那种单体聚合生成的？完成聚合反应下列高分子是由那种单体聚合生成的？完成聚合反应CH2CHCHCH2nCH3CH2CHCHCH2nCH3催化剂催化剂nCH2CH2+nCHCH2CH3CH2CHCHCH2nCH3乙丙树脂乙丙树脂第19页，本讲稿共63页聚四氟乙烯：聚四氟乙烯：聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯（1）塑料中的）塑料中的“五烯五烯”都是加聚反应的都是加聚反应的产物产物第20页，本讲稿共63页（2）“四胶四胶”（合成橡胶）（合成橡胶）丁苯橡胶：丁苯橡胶：顺丁橡胶顺丁橡胶:乙丙橡胶乙丙橡胶异戊橡胶异戊橡胶:（3）有机玻璃）有机
24、玻璃聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯以上都是加聚反应的产物以上都是加聚反应的产物第21页，本讲稿共63页2.缩聚反应：缩聚反应：定义：定义：有机物的单体间反应，生成高分子的同时还生成有机物的单体间反应，生成高分子的同时还生成 小分子（如水、氨、氯化氢等）的反应小分子（如水、氨、氯化氢等）的反应,称称缩合聚缩合聚合反应合反应简称简称缩聚反应。缩聚反应。反应形式：反应形式：单体分子的官能团之间缩合成高分子单体分子的官能团之间缩合成高分子同时生同时生成小分子成小分子。反应特点：反应特点：一般可逆。一般可逆。常见的缩聚反应产物有：常见的缩聚反应产物有：酚醛树脂、蛋白质（羧基和氨基化合物）、酚醛树脂、蛋
25、白质（羧基和氨基化合物）、涤纶（聚对苯涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）、聚乳酸酯等。二甲酸乙二酯）、聚乳酸酯等。第22页，本讲稿共63页举例：举例：nH2N（CH2）6NH2nHOOC（CH2）4COOHnHOCH2CH2OHnHOOCCOOH催化剂催化剂催化剂催化剂nHOCHCOOHCH3催化剂催化剂nH2NCHCOOHCH3催化剂催化剂OCH2CH2OOCCOn2nH2OOCHCOnnH2OCH3HN（CH2）6NHOC（CH2）4COn2nH2OHNCHCOnnH2OCH3缩聚反应官能团：缩聚反应官能团：双官能团双官能团OHCOOHNH2聚酯类聚酯类聚酰胺类聚酰胺类第23页，本讲稿共63页讨论
26、：讨论：1、请指出下列的高分子化合物哪些是加聚反应的产物，、请指出下列的高分子化合物哪些是加聚反应的产物，哪些是缩聚反应的产物？并写出它们的单体和链节。哪些是缩聚反应的产物？并写出它们的单体和链节。加聚反应单体确定的方法：加聚反应单体确定的方法：截断法截断法片段还原法片段还原法第24页，本讲稿共63页尼龙尼龙-66聚对聚对-苯二甲酸乙二酯苯二甲酸乙二酯(涤纶涤纶)聚丙烯腈（人造羊毛）聚丙烯腈（人造羊毛）工程塑料工程塑料ABS树脂树脂单体单体:对对-苯二甲酸和乙二醇苯二甲酸和乙二醇酚醛塑料酚醛塑料单体单体:甲醛和苯酚甲醛和苯酚名称：聚已二酰已二胺名称：聚已二酰已二胺第25页，本讲稿共63页2、由
27、单体乳酸：、由单体乳酸：CH3-CH-COOH合成的聚乳酸酯合成的聚乳酸酯OH的结构简式。的结构简式。-O-CH-CO-nCH3第26页，本讲稿共63页（4）纤维中的）纤维中的“四纶四纶”锦纶（尼龙）：锦纶（尼龙）：尼龙尼龙-6-6（聚已内酰胺）：（聚已内酰胺）：“6 6”表示表示己内酰胺己内酰胺的碳原子数的碳原子数 尼龙尼龙-66-66（聚己二酰已二胺）（聚己二酰已二胺）:前面数字表示二元胺的碳原子数，后前面数字表示二元胺的碳原子数，后面的数字表示二元酸的碳原子数。面的数字表示二元酸的碳原子数。聚已内酰胺聚已内酰胺(尼龙尼龙-6)聚已二酰已二胺（尼龙聚已二酰已二胺（尼龙-66）聚对苯二甲酸乙
28、二酯聚对苯二甲酸乙二酯PETP(涤纶涤纶)聚丙烯腈聚丙烯腈PAN(丙纶丙纶)聚乙烯醇缩甲醛聚乙烯醇缩甲醛(维纶维纶)O-CH2-OCHCH2nCH2CHn第27页，本讲稿共63页由缩聚产物推单体由缩聚产物推单体从酯基中间断开，在羰基上加从酯基中间断开，在羰基上加-OH，在，在O原子上加原子上加H原子得到羧原子得到羧酸和醇。酸和醇。1、如如:已知涤纶树脂的结构简式为已知涤纶树脂的结构简式为写出合成涤纶树脂所需的单体的结构简式。写出合成涤纶树脂所需的单体的结构简式。在羰基上加在羰基上加-OH，在，在O原子上加原子上加H原子即得单体羟基羧酸。原子即得单体羟基羧酸。2、如如:写出合成如下高分子的单体的
29、结构简式。写出合成如下高分子的单体的结构简式。第28页，本讲稿共63页从从肽键中间断开，在羰基上加肽键中间断开，在羰基上加-OH，在，在N原子上加原子上加H原子即得单原子即得单体。体。3、如如:写出合成如下高分子的单体的结构简式。写出合成如下高分子的单体的结构简式。在羰基上加羟基，在在羰基上加羟基，在N原子上加原子上加H原子即得单体氨基酸。原子即得单体氨基酸。4、如如:写出合成如下物质的单体的结构简式。写出合成如下物质的单体的结构简式。第29页，本讲稿共63页5凡链节中主碳链含有苯环并连接凡链节中主碳链含有苯环并连接-CH2-基团的，基团的，-CH2-基团必基团必来自甲醛，单体有两种即酚和甲醛
30、。来自甲醛，单体有两种即酚和甲醛。橡胶硫化橡胶硫化：长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一长链与长链之间又形成键，产生网状结构而交联在一起。橡胶一定程度的硫化后，使其柔韧性和弹性都会增大。起。橡胶一定程度的硫化后，使其柔韧性和弹性都会增大。第30页，本讲稿共63页塑料、橡胶、合成纤维塑料、橡胶、合成纤维三、介绍几种重要的高分子材料三、介绍几种重要的高分子材料（一）塑料（一）塑料1、塑料的分类和成分、塑料的分类和成分塑料是指具有可塑性的材料。即在一定的温度和压力下可塑料是指具有可塑性的材料。即在一定的温度和压力下可形成规定的形状，当去温、去压时仍能保持所改变的形状形成规定的形状，当去温、
31、去压时仍能保持所改变的形状。塑料塑料热塑性塑料：热塑性塑料：受热软化变形，冷却时凝固，可以反复受热软化变形，冷却时凝固，可以反复加工。如：聚氯乙烯、聚乙烯等一般加工。如：聚氯乙烯、聚乙烯等一般属于属于属于属于线形高分子化合物。线形高分子化合物。线形高分子化合物。线形高分子化合物。热固性塑料：热固性塑料：成型后，受热不会软化变形，也不能反成型后，受热不会软化变形，也不能反复加工。如：酚醛树脂等一般复加工。如：酚醛树脂等一般属于体形高属于体形高属于体形高属于体形高 分子化合物；也可分子化合物；也可分子化合物；也可分子化合物；也可线型树脂加工成型时加线型树脂加工成型时加入少量固化剂、添加剂使之变硬定
32、型。入少量固化剂、添加剂使之变硬定型。第31页，本讲稿共63页2、塑料的特性、塑料的特性（1 1）轻，一般塑料的密度是钢铁的轻，一般塑料的密度是钢铁的1/81/81/41/4。（2 2）抗腐蚀抗腐蚀（3 3）电绝缘性好电绝缘性好（4 4）有优良的耐磨性有优良的耐磨性 构成塑料的构成塑料的主要成分主要成分树脂树脂（俗称塑料粒子）：是构成塑料的主体。（俗称塑料粒子）：是构成塑料的主体。如：聚乙烯树脂、聚丙烯腈树脂等。如：聚乙烯树脂、聚丙烯腈树脂等。添加剂：添加剂：用于改善塑料的性能如增塑剂、稳定用于改善塑料的性能如增塑剂、稳定剂、润滑剂、固化剂、着色剂等等。剂、润滑剂、固化剂、着色剂等等。第32页
33、，本讲稿共63页3、几种常见的塑料、几种常见的塑料（1）聚氯乙烯）聚氯乙烯（PVC）线型热塑性高分子化合物线型热塑性高分子化合物优优点：点：机械强度好，耐腐蚀性，电绝缘性优良，机械强度好，耐腐蚀性，电绝缘性优良，易加工成型，成本低。易加工成型，成本低。缺缺点：点：软化点较低（软化点较低（6580），不耐寒，冬天），不耐寒，冬天硬脆易断裂，耐热耐光差。硬脆易断裂，耐热耐光差。应应用：用：轻工、化工、电器等方面轻工、化工、电器等方面第33页，本讲稿共63页（2）酚醛塑料（俗称电木）酚醛塑料（俗称电木）是由酚醛树脂添加其他配料制成的产品是由酚醛树脂添加其他配料制成的产品制制备：备：苯酚与甲醛在酸催化
34、下进行缩聚反应苯酚与甲醛在酸催化下进行缩聚反应结结构：构：特特点：点：加热不会熔化，不溶于水及有机溶剂。电绝缘加热不会熔化，不溶于水及有机溶剂。电绝缘 性优良，耐许多化学药剂腐蚀。有良好物理机性优良，耐许多化学药剂腐蚀。有良好物理机 械性能，很坚硬。械性能，很坚硬。应应用：用：电气工业绝缘材料（开关、灯头）；化学工电气工业绝缘材料（开关、灯头）；化学工 业防腐材料等业防腐材料等 第34页，本讲稿共63页 （3 3）聚四氟乙烯塑料（）聚四氟乙烯塑料（PTFEPTFE）聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）塑料由四氟乙烯聚合而成。是一种塑料由四氟乙烯聚合而成。是一种性能优异的工程塑料，它具有自润滑性能好
35、，磨擦系数低，性能优异的工程塑料，它具有自润滑性能好，磨擦系数低，耐高低温，耐腐蚀以及良好的绝缘性能和不粘性，耐高低温，耐腐蚀以及良好的绝缘性能和不粘性，且长期使且长期使用温度范围在用温度范围在200260，有，有“塑料王塑料王”之称之称。被广泛应被广泛应用于机械，电子，石油，化工，食品、轻工用于机械，电子，石油，化工，食品、轻工等行业。等行业。第35页，本讲稿共63页（4）聚甲醛塑料）聚甲醛塑料(POM)是以精制的三聚甲醛为原料合成的一种工程塑料，是以精制的三聚甲醛为原料合成的一种工程塑料，POM是一是一种坚韧有弹性的材料，即使在低温下仍有很好的抗蠕变特性、几种坚韧有弹性的材料，即使在低温下
36、仍有很好的抗蠕变特性、几何稳定性和抗冲击性，且易于加工，有很强的硬度和钢性。适合何稳定性和抗冲击性，且易于加工，有很强的硬度和钢性。适合于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道于制作齿轮和轴承。由于它还具有耐高温特性，因此还用于管道器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。器件（管道阀门、泵壳体），草坪设备等。（5）ABS树脂树脂是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体共聚而成的一种是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体共聚而成的一种工程塑工程塑料。料。有较高的机械强度、硬度、热稳定性、耐油性、耐化学腐蚀有较高的机械强度、硬度、热稳定性、耐油性、耐化学腐蚀性、弹性、抗冲击性、电绝缘性和良好的
37、加工性能，在汽车、电性、弹性、抗冲击性、电绝缘性和良好的加工性能，在汽车、电器、电子工业等方面有着非常广泛的应用。器、电子工业等方面有着非常广泛的应用。其余见：书其余见：书P382表表13.2工程塑料工程塑料ABS树脂树脂第36页，本讲稿共63页ABS的应用的应用工程塑料工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程结构件的塑料。如可以作为工程结构件的塑料。如ABSABS、尼龙、聚砜等。、尼龙、聚砜等。工程塑料的优点：工程塑料的优点：工
38、程塑料与金属材料相比工程塑料与金属材料相比 ，有许多优点：，有许多优点：容易加工；生产效率高；节约能源；绝缘性能好；质量轻，容易加工；生产效率高；节约能源；绝缘性能好；质量轻，比重约比重约1.01.01.41.4，比铝轻一半，比钢轻，比铝轻一半，比钢轻3/43/4；比强度高；具；比强度高；具有突出耐磨、耐腐蚀性等，是良好的工程机械更新换代产品。有突出耐磨、耐腐蚀性等，是良好的工程机械更新换代产品。第37页，本讲稿共63页工程塑料的应用：工程塑料的应用：作齿轮、轴承、泵叶、汽车零部件、仪器仪表元件等作齿轮、轴承、泵叶、汽车零部件、仪器仪表元件等要求耐磨并有一定润滑性的，宜选用聚酰胺、聚碳酸酯、要
39、求耐磨并有一定润滑性的，宜选用聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚和聚砜；聚苯醚和聚砜；作汽车传动万向节轴承用聚甲醛最能胜任；作高度防腐作汽车传动万向节轴承用聚甲醛最能胜任；作高度防腐蚀部件、容器或衬里选聚四氟乙烯或氯化聚醚为宜；蚀部件、容器或衬里选聚四氟乙烯或氯化聚醚为宜；作电子、电器等复杂形状的部件，要用或；作电子、电器等复杂形状的部件，要用或；要求耐高温的电绝缘材料，可从聚酰亚胺、聚芳砜、聚芳要求耐高温的电绝缘材料，可从聚酰亚胺、聚芳砜、聚芳酯或和聚四氟乙烯中选用；酯或和聚四氟乙烯中选用；要求耐高温或低温且冲击性好，能作成透明片材使用的，要求耐高温或低温且冲击性好，能作成透明片材使用的，选聚碳酸酯；
40、选聚碳酸酯；作冷藏设备部件或电冰箱内胆，以作冷藏设备部件或电冰箱内胆，以ABS较好较好。第38页，本讲稿共63页（二）（二）合成纤维合成纤维1、纤维和纤维的分类、纤维和纤维的分类纤纤维维:通常把长度比本身直径大通常把长度比本身直径大100100倍以上，并且有柔韧性的丝倍以上，并且有柔韧性的丝 状物质叫做纤维状物质叫做纤维2、成纤的基本条件、成纤的基本条件1 1具有线型分子结构，分子链排列规整。以提高分子间的作用力，增具有线型分子结构，分子链排列规整。以提高分子间的作用力，增强纤维强度。强纤维强度。2 2分子量大小要适当分子量大小要适当(10(104 4)，才有利于拉丝和保证足够的强度。，才有利
41、于拉丝和保证足够的强度。3 3分子链间要有较强的吸引力。分子链间要有较强的吸引力。4 4能溶解或溶融。能溶解或溶融。第39页，本讲稿共63页3、合成纤维、合成纤维是由合成高分子为原料，通过拉是由合成高分子为原料，通过拉丝工艺获得纤维。合成纤维的品种很多，最重要的品种丝工艺获得纤维。合成纤维的品种很多，最重要的品种是聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙、锦纶）、聚丙烯腈是聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙、锦纶）、聚丙烯腈（腈纶），它们占世界合成纤维总产量的（腈纶），它们占世界合成纤维总产量的90%90%以上。此以上。此外还有聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、聚丙烯（丙纶）、聚外还有聚乙烯醇缩甲醛（维纶）、聚丙烯（丙纶）、
42、聚氯乙烯（氯纶）等等。氯乙烯（氯纶）等等。第40页，本讲稿共63页4、几种重要的合成纤维、几种重要的合成纤维（1）锦）锦纶纶链链节节:以以CONH相连结相连结商品名称：商品名称：锦纶（尼龙、耐纶）锦纶（尼龙、耐纶）优优点：点：具有高强度，有一定的弹具有高强度，有一定的弹性、耐性、耐 磨、耐油、耐腐蚀、耐细菌。磨、耐油、耐腐蚀、耐细菌。缺缺点：点：耐光较差，长期光照下强度下降。耐光较差，长期光照下强度下降。第41页，本讲稿共63页例：锦纶例：锦纶6第42页，本讲稿共63页（2）涤）涤纶纶链链节节:以以COO相连结相连结商品名称：商品名称：涤纶、的确良等涤纶、的确良等优优点：点：强度大、耐磨（仅次
43、于聚胺纤维）、富有强度大、耐磨（仅次于聚胺纤维）、富有弹性，、易皱、吸水性小、耐光、耐腐蚀、耐漂白弹性，、易皱、吸水性小、耐光、耐腐蚀、耐漂白剂、耐氧化剂、耐有机试剂及无机酸，绝缘性好剂、耐氧化剂、耐有机试剂及无机酸，绝缘性好 聚对聚对-苯二甲酸乙二酯苯二甲酸乙二酯(涤纶涤纶)第43页，本讲稿共63页缺缺点：点：耐碱性稍差耐碱性稍差例如：的确良例如：的确良聚对苯二甲酸乙二酯纤维的合成聚对苯二甲酸乙二酯纤维的合成第44页，本讲稿共63页（3）聚丙烯腈）聚丙烯腈单单体体:丙烯腈丙烯腈商品名称：商品名称：腈纶（又称合成羊毛）腈纶（又称合成羊毛）优优点：点：柔软蓬松，强度、保暧性及弹性比羊毛柔软蓬松，
44、强度、保暧性及弹性比羊毛好，是优良的天然代用品。好，是优良的天然代用品。缺缺点：点：耐磨性能和透气性不及羊毛好。耐磨性能和透气性不及羊毛好。合合成：成：第45页，本讲稿共63页（4）聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）聚乙烯醇缩甲醛纤维（维纶）商品名称：商品名称：维纶维纶(维尼纶维尼纶)学名聚乙烯醇缩甲醛学名聚乙烯醇缩甲醛特特点：点：外观、手感、吸湿性均极似棉花，有外观、手感、吸湿性均极似棉花，有“合合 成棉花成棉花”之称。其耐磨性、强度都比棉花之称。其耐磨性、强度都比棉花 好。好。O-CH2-OCHCH2nCH2CHn结构式和表示结构式和表示或或第46页，本讲稿共63页其它纤维见：书其它纤维见：书P3
45、83表表13.3第47页，本讲稿共63页合成橡胶是以石油和天然气为原料合成的一种高分子化合物。合成橡胶是以石油和天然气为原料合成的一种高分子化合物。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及具特殊性能的特种橡胶，如如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶及具特殊性能的特种橡胶，如医疗、航空工业上广泛应用的硅橡胶，耐高温的氟橡胶和耐油性医疗、航空工业上广泛应用的硅橡胶，耐高温的氟橡胶和耐油性特别好的丁腈橡胶等。现在的总产量已经超过天然橡胶的一倍以特别好的丁腈橡胶等。现在的总产量已经超过天然橡胶的一倍以上。上。3、合成橡胶、合成橡胶第48页，本讲稿共63页（1）、天然橡胶）、天然橡胶化学组成：化学组成：聚异戊二烯，线
46、型高分子，分子量聚异戊二烯，线型高分子，分子量20-5020-50万万顺式结构：顺式结构：有良好弹性，耐磨性和机械强度差有良好弹性，耐磨性和机械强度差反式结构：反式结构：分子间引力大，结晶区较多，弹性很差，是分子间引力大，结晶区较多，弹性很差，是 硬质橡胶。硬质橡胶。第49页，本讲稿共63页填料和抗老化剂填料和抗老化剂填料：填料：是为了减少生胶的用量，并提高制品的机械强度和耐是为了减少生胶的用量，并提高制品的机械强度和耐磨性能。磨性能。硫化：硫化：使橡胶分子链间发生交联，从而改善生胶易发生使橡胶分子链间发生交联，从而改善生胶易发生形变的缺点。形变的缺点。抗老剂：抗老剂：提高橡胶的抗老的性能，延
47、长橡胶制品的使用寿命。提高橡胶的抗老的性能，延长橡胶制品的使用寿命。第50页，本讲稿共63页顺丁橡胶顺丁橡胶合合成：成：优优点：点：弹性好，耐磨性能、耐低温性能也较好，弹性好，耐磨性能、耐低温性能也较好，具有良好的物理机械性能具有良好的物理机械性能用用途：途：造三角皮带、耐热胶管、电绝缘制品等造三角皮带、耐热胶管、电绝缘制品等缺缺点：点：抗斯裂强度、加工性能较差抗斯裂强度、加工性能较差（2）合成橡胶）合成橡胶第51页，本讲稿共63页丁苯橡胶（丁苯橡胶（SBR）合合成：成：优优点：点：耐磨、耐老化、耐臭氧、与天然橡胶相似耐磨、耐老化、耐臭氧、与天然橡胶相似用用途：途：目前产量最高、用途最广的合成
48、橡胶。目前产量最高、用途最广的合成橡胶。制造轮胎、电缆等制造轮胎、电缆等 缺缺点：点：弹性和机械强度较差粘合性也不好。弹性和机械强度较差粘合性也不好。第52页，本讲稿共63页氯丁橡胶氯丁橡胶 合合成：成：优优点：点：良好的耐油性，特别好的耐老化，耐热性、良好的耐油性，特别好的耐老化，耐热性、耐磨性、耐燃性、耐化学试剂、气密性、耐耐磨性、耐燃性、耐化学试剂、气密性、耐 臭氧性均比天然橡胶优良。臭氧性均比天然橡胶优良。用用途：途：广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐材广泛用作海底电线绝缘材料，化工防腐材 料，耐油制品等料，耐油制品等 缺缺点：点：弹性和耐寒性比天然橡胶差。弹性和耐寒性比天然橡胶差。第
49、53页，本讲稿共63页丁腈橡胶丁腈橡胶合合成成:优优点：点：特别耐油，耐磨、耐热、耐老化性都比天然特别耐油，耐磨、耐热、耐老化性都比天然 橡胶和氯丁橡胶好。橡胶和氯丁橡胶好。用用途：途：用于耐油制品。用于耐油制品。缺缺点：点：弹性、耐臭氧能力及多次挠屈性能较差，耐弹性、耐臭氧能力及多次挠屈性能较差，耐 寒性差。寒性差。第54页，本讲稿共63页硅橡胶硅橡胶结结构：构：线型聚硅醚线型聚硅醚优优点：点：既耐低温，又耐既耐低温，又耐高温。在高温。在-65-250-65-250保持弹保持弹性。耐油防水，不易老化，性。耐油防水，不易老化，绝缘性能也很好。绝缘性能也很好。用用途：途：可作高温高压设备的衬垫，
50、油管衬里，火箭、可作高温高压设备的衬垫，油管衬里，火箭、导弹、飞机的零件和绝缘材料导弹、飞机的零件和绝缘材料。缺缺点：点：机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。机械性能较差，耐酸碱不及其它橡胶。第55页，本讲稿共63页第56页，本讲稿共63页4 4、合成胶粘剂、合成胶粘剂（1）胶粘剂）胶粘剂又称粘合剂，俗称胶。又称粘合剂，俗称胶。是能使两个物体表面是能使两个物体表面粘合在一起的物质。胶粘和其他的连接方法相，有重量轻、粘合在一起的物质。胶粘和其他的连接方法相，有重量轻、连接部位应力分布均匀、强度高、耐疲劳等优点。连接部位应力分布均匀、强度高、耐疲劳等优点。（2 2）常见的胶粘剂）常见的胶粘剂环氧树脂