高分子化合物與材料

1、高分子化合物與材料第1頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四三維目標(biāo)知識(shí)與技能方法與目標(biāo)情感態(tài)度與價(jià)值觀教學(xué)重難點(diǎn)第2頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四4.了解幾種重要高分子材料和復(fù)合材料的性能及其應(yīng)用。1.了解高分子化合物的基本概念、命名和分類(lèi)。2.了解高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)與重要特性。3.了解高分子化合物的合成反應(yīng)及改性、回收再利用的方法。本章學(xué)習(xí)要求第3頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四7.2 高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)和重要特性 7.3 高分子化合物的合成、改性與再利用 7.1 高分子化合物概述7.4 日常生活中的高分子材

2、料7.5 材料的未來(lái)與分子設(shè)計(jì)目 錄第4頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有機(jī)化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1000以下，而高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量在1萬(wàn)以上，有的可達(dá)上千萬(wàn)。 1基本概念高分子化合物的基本特征(同低分子化合物的根本區(qū)別)：相對(duì)分子質(zhì)量大。 7.1.1 高分子化合物的基本概念和特點(diǎn)7.1 高分子化合物概述第5頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量雖然很大，但其化學(xué)組成一般卻比較簡(jiǎn)單。 例 聚氯乙烯的分子是由許多氯乙烯結(jié)合而成： 單體

3、聚合物聚合度鏈節(jié)*平均聚合度 n 鏈節(jié)的式量 = 高聚物的平均相對(duì)分子質(zhì)量簡(jiǎn)寫(xiě)：鏈節(jié)單體聚合成高分子化合物的低分子化合物鏈節(jié)組成高分子鏈的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元聚合度高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目第6頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四（1）高分子化合物組成簡(jiǎn)單，相對(duì)分子質(zhì)量大，具有“多分散性”。是多分子的混合物。 （2）高分子化合物可歸納為線型和體型兩種結(jié)構(gòu)。線型結(jié)構(gòu)中包括鏈型和支鏈型。 （3）高分子化合物由于其相對(duì)分子質(zhì)量很大，有較好的機(jī)械強(qiáng)度，又由于其分子是由共價(jià)鍵結(jié)合而成，故有較好的絕緣性和耐腐蝕性，由于其分子鏈很長(zhǎng)，呈卷曲狀，故有較好的可塑性和高彈性。 （4）高分子化合物在常溫常

4、壓下主要以固態(tài)或液態(tài)存在，幾乎無(wú)揮發(fā)性，溶解性也很差，有時(shí)只發(fā)生溶脹。2高分子化合物的特點(diǎn)第7頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四1高分子化合物的命名 （1）按原料單體或聚合物的結(jié)構(gòu)特征命名 在單體名稱(chēng)前面冠以“聚”字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯等。 在單體名稱(chēng)后面加“樹(shù)脂” ：酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。7.1.2 高分子化合物的命名和分類(lèi)（2）按商品名命名*我國(guó)習(xí)慣以“綸”作為合成纖維商品名的后綴，如滌綸、氯綸、腈綸、錦綸、丙綸等。有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酯。尼龍或錦綸聚酰胺，如尼龍610。 為解決聚合物讀寫(xiě)不便，常采用國(guó)際通用的英文縮寫(xiě)符號(hào)，如

5、PVC、ABS等。第8頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四聚合物 單體 名稱(chēng) 商品名稱(chēng) 符號(hào) 名稱(chēng) 結(jié)構(gòu)式 聚氯乙烯 氯綸 PVC 氯乙烯 聚丙烯 丙綸 PP丙烯 聚丙烯腈 腈綸 PAN丙烯腈 聚己內(nèi)酰胺 錦綸6 （或尼龍-6） PA6己內(nèi)酰胺 表7.1 一些聚合物的名稱(chēng)、商品名稱(chēng)、符號(hào)及單體第9頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四聚己二酰己二胺 錦綸66 （尼龍66） PA66己二酸己二胺 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 滌綸 PET對(duì)苯二甲酸乙二醇 聚苯乙烯 聚苯乙烯樹(shù)脂 PS苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 有機(jī)玻璃 PMMA甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯腈-丁二烯-苯

6、乙烯 ABS樹(shù)脂 ABS丙烯腈丁二烯 苯乙烯 第10頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四（2）按主鏈結(jié)構(gòu)分類(lèi)（1）按來(lái)源分類(lèi) 天然高分子和合成高分子。碳鏈聚合物 主鏈完全由碳原子組成。如聚乙烯：雜鏈聚合物 主鏈除碳原子外，還含有氧、氮、硫等雜原子。如聚己二酰己二胺（尼龍-66）：2高分子化合物的分類(lèi)第11頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四元素有機(jī)聚合物 主鏈由硅、硼、鋁與氧、氮、硫、磷等組成，側(cè)鏈?zhǔn)怯袡C(jī)基團(tuán)。如聚二甲基硅氧烷：（3）按性能和用途分類(lèi) 塑料、纖維、橡膠、涂料、粘合劑和功能高分子六大類(lèi)。（4）按功能分類(lèi) 通用高分子、工程材料高分子、功能

7、高分子、仿生高分子等 。元素?zé)o機(jī)聚合物 主鏈和側(cè)鏈均由無(wú)機(jī)元素或基團(tuán)組成。如聚二氯磷腈：第12頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四（2）體形結(jié)構(gòu)的高聚物 分子中無(wú)獨(dú)立的大分子存在，因此只有交聚度的概念。 （1）線型結(jié)構(gòu)高分子物質(zhì) 分子中有獨(dú)立的大分子存在，分子鏈中以單鍵相連的相鄰兩鏈節(jié)之間還可以保持一定的鍵角而旋轉(zhuǎn)，因此，一個(gè)分子鏈在無(wú)外力作用時(shí)會(huì)有眾多的分子空間形態(tài)，絕大部分為卷曲狀。高分子鏈這種強(qiáng)烈卷曲的傾向稱(chēng)為（分子）鏈的柔順性，它對(duì)高聚物的彈性和塑性等有重要影響。鍵角固定的高分子鏈節(jié)的旋轉(zhuǎn)示意圖1高聚物分子的幾何形狀 7.2.1 高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)7.2 高分

8、子化合物的基本結(jié)構(gòu)和要重特性第13頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四體型結(jié)構(gòu)的高聚物，由于分子鏈間有大量的交聯(lián)，分子鏈不可能產(chǎn)生有序排列，因而都是非晶態(tài)的。 從結(jié)晶狀態(tài)來(lái)看，線型結(jié)構(gòu)的高聚物分為晶態(tài)高聚物和非晶態(tài)高聚物，或者兩者共存。高聚物中結(jié)晶性區(qū)域稱(chēng)為結(jié)晶區(qū)，非結(jié)晶區(qū)域稱(chēng)非結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶的多少稱(chēng)結(jié)晶度（高聚物含晶體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。 2高聚物的聚集態(tài)第14頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四玻璃態(tài) 分子鏈節(jié)或整個(gè)分子鏈無(wú)法產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，高聚物呈現(xiàn)如玻璃體狀的固態(tài)。例如常溫下的塑料。 高彈態(tài) 鏈節(jié)可以較自由地旋轉(zhuǎn)，但整個(gè)分子鏈不能移動(dòng)。例如常溫下的橡

9、膠。高彈態(tài)是高聚物所獨(dú)有的罕見(jiàn)的一種物理形態(tài)，能產(chǎn)生很大形變，除去外力后能可逆恢復(fù)原狀。 粘流態(tài) 高聚物分子鏈節(jié)可以自由地旋轉(zhuǎn)，整個(gè)分子鏈也能自由移動(dòng)，從而成為能流動(dòng)的粘液，比液態(tài)低分子化合物的粘度要大得多，又稱(chēng)為塑性態(tài)。例如膠粘劑或涂料。 3線型非晶態(tài)高聚物的物理形態(tài)第15頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四玻璃化溫度 由高彈態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用Tg 表示。 粘流化溫度 由高彈態(tài)向粘流態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，用Tf 表示。 塑料與纖維: 要求Tg 高， Tf 低（較耐熱，加工成型溫度不高）橡膠：要求Tg 低， Tf 高（耐寒又耐熱）一些非晶態(tài)高聚物的Tg和Tf值：聚氯乙烯 T

10、g =81 Tf =175聚苯乙烯 Tg =100 Tf =135聚丁二烯(順丁橡膠) Tg =-108 Tf 天然橡膠 Tg =-73 Tf =122第16頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四1彈性和塑性 （1）彈性 當(dāng)高聚物Tg TR (室溫) TR ，高聚物處于玻璃態(tài)，用做材料時(shí)可做塑料。 7.2.2 高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系 玻璃化溫度Tg是高聚物的鏈節(jié)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的最低溫度。它的高低與分子鏈的柔順性和分子鏈間的作用力大小有關(guān)。分子的柔順性越大， Tg越低。 體型高聚物的分子鏈由于被化學(xué)鍵牢固地交聯(lián)，很難變形，因此，當(dāng)溫度改變時(shí)不會(huì)出現(xiàn)粘流態(tài)，交聯(lián)度大時(shí)也不會(huì)出

11、現(xiàn)高彈態(tài)，而只呈玻璃態(tài)。第17頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四主要指標(biāo)有機(jī)械強(qiáng)度、剛性、沖出強(qiáng)度。主要影響因素有：(1) 平均相對(duì)分子質(zhì)量（或平均聚合度）的增大，有利于增加分子鏈間的作用力，可使拉伸強(qiáng)度與沖擊強(qiáng)度等有所提高。(2) 極性取代基或鏈間能形成氫鍵時(shí)，能增加分子鏈之間的作用力而提高其強(qiáng)度。強(qiáng)度：天然橡膠（M r=20萬(wàn)） 丁苯橡膠（ M r =45萬(wàn)）拉伸強(qiáng)度: 聚氯乙烯(含極性基團(tuán)-Cl) 聚乙烯 2機(jī)械性能第18頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四(3) 適度交聯(lián)有利于增加分子鏈之間的作用力。(4) 在結(jié)晶區(qū)內(nèi)分子鏈排列緊密有序，可

12、使分子鏈之間的作用力增大，機(jī)械強(qiáng)度也隨之增高。(5) 主鏈含苯環(huán)或側(cè)鏈引入芳環(huán)、雜環(huán)取代基等的高聚物，其強(qiáng)度和剛性比含脂肪族主鏈的高聚物的要高。 如聚乙烯交聯(lián)后，沖擊強(qiáng)度可提高34倍。 機(jī)械強(qiáng)度: 高結(jié)晶聚乙烯 低結(jié)晶聚乙烯強(qiáng)度： 芳香尼龍(如芳綸-1313) 普通尼龍第19頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高分子化合物通常以共價(jià)鍵結(jié)合，一般不存在自由電子和離子，因此高聚物通常是很好的絕緣體，可作為絕緣材料。 高聚物的極性越小，其絕緣性越好。 非極性高聚物 分子鏈節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯等。 極性高聚物 分子鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺等。

13、 例：試比較下列高聚物的電絕緣性：聚四氟乙烯 聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯3電絕緣性和抗靜電性 第20頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四電絕緣材料的高聚物可分為： （1）鏈節(jié)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)且無(wú)極性基團(tuán)的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，對(duì)直流電和交流電都絕緣，可用作高頻電絕緣材料。 （2）無(wú)極性基團(tuán)，但鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)的高聚物，如聚苯乙烯，天然橡膠等，可用做中頻電絕緣材料。 （3）鏈節(jié)結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)且有極性基團(tuán)的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺，酚醛樹(shù)指等，可用做低頻或中頻電絕緣材料。 第21頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四分子的極性可用相對(duì)介電常數(shù)衡量，通常非極性高

14、聚物的2，弱極性或中等極性高聚物的24，強(qiáng)極性高聚物的4。 高聚物 高聚物 聚四氟乙烯 2.0 聚氯乙烯 3.23.6 聚丙烯 2.2 聚甲基丙烯酸甲酯 3.33.9 低密度聚乙烯 2.252.35 硅樹(shù)脂 2.754.20 高密度聚乙烯 2.302.35 尼龍66 4.0 聚苯乙烯 2.453.10 酚醛樹(shù)脂 5.0 6.5 表7.2 常見(jiàn)高聚物的相對(duì)介電常數(shù)第22頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四靜電現(xiàn)象 兩種電性不同的物體相互接觸或磨擦?xí)r，會(huì)有電子的轉(zhuǎn)移而使一物種體帶正電荷，另一種物體帶負(fù)電荷的現(xiàn)象。 靜電現(xiàn)象具有兩面性，它應(yīng)用于靜電印刷、油漆噴涂和靜電分離等。但

15、靜電往往是有害的，例如腈綸纖維起毛球、吸灰塵；粉料在干燥運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)結(jié)塊等。常用的抗靜電劑是一些表面活性劑，其主要作用是提高高聚物表面的電導(dǎo)性，使之迅速放電，防止電荷積累。另外，在高聚物中填充導(dǎo)電填料如炭黑、金屬粉、導(dǎo)電纖維等也同樣起到抗靜電的作用。第23頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高聚物溶解的兩個(gè)階段：溶脹 溶劑分子滲入高聚物內(nèi)部，使高分子鏈間產(chǎn)生松動(dòng)，并通過(guò)溶劑化使高聚物膨脹成凝膠狀。 溶解 高分子鏈從凝膠表面分散進(jìn)入溶劑中，溶解形成均一的溶液。 （1）溶解性一般線型（包括帶支鏈）的高聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲谐？梢匀芙狻Ｈ缇郾揭蚁ú噬婢撸┛扇苡诒交蚣妆?，有機(jī)玻璃（

16、繪圖直尺）可溶于氯仿或丙酮。但體型高聚時(shí)，通常只發(fā)生溶脹而不能溶解。4溶解性和保水性第24頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四溶劑選擇的原則是“相似相溶” ，極性大的高聚物選用極性大的溶劑；極性小的高聚物先用極性小的溶劑。例如，未硫化的天然橡膠是弱極性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非極性或弱極性溶劑中。 高吸水性樹(shù)脂含有羥基等強(qiáng)親水基團(tuán)，不溶于水，在水中只能溶脹，有驚人的吸水能力。吸水后成凝膠狀，在加壓下，水分也不易擠出來(lái)。例如，由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料，吸水重量可達(dá)自重的4603倍；這些高吸水性的樹(shù)脂已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)保濕大棚，制作嬰兒尿不濕、防止土地荒漠化等。 （2）保水

17、性晶態(tài)高聚物一般需將其加熱至熔點(diǎn)附近，待晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)后，溶劑分子才能滲入，使高聚物逐漸溶解。相對(duì)分子質(zhì)量大的高聚物，鏈間作用力大，不利于其溶解。 第25頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高聚物主要由C-C、C-H、C-O等牢固的共價(jià)鍵連接而成，含活潑的基團(tuán)較少，且分子鏈相互纏繞，使分子鏈上不少基團(tuán)難以參與反應(yīng)，因而一般化學(xué)穩(wěn)定性較高。 （1）穩(wěn)定性 一些含 高聚物不耐水，在酸或堿的催化下會(huì)與水反應(yīng)。例如，聚酰胺與水的反應(yīng)：高聚物一般化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕，但不耐高溫，易老化。5化學(xué)穩(wěn)定性和老化第26頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四老化是指

18、高聚物及其材料在加工、貯存和使用過(guò)程中，長(zhǎng)期受化學(xué)、物理（熱、光、電、機(jī)械等）以及生物（霉菌）因素的綜合影響，發(fā)生裂解或交聯(lián)，導(dǎo)致性能變壞的現(xiàn)象。例如，塑料制品變脆、橡膠龜裂、纖維泛黃、油漆發(fā)粘等。老化是物理性質(zhì)變壞的不可逆過(guò)程。主要有兩種過(guò)程：降解 鏈斷裂，Mr變小 發(fā)粘、變軟、喪失機(jī)械強(qiáng)度交聯(lián) 線型變體型變硬、變脆、喪失彈性，如天然膠、聚氯乙烯的老化若在高聚物分子鏈中引入較多的芳環(huán)、雜環(huán)結(jié)構(gòu)，或在主鏈或支鏈中引入無(wú)機(jī)元素（如硅、磷、鋁等），均可提高其熱穩(wěn)定性。為了延緩光、氧、熱對(duì)高聚物的老化作用，通?？稍诟呔畚镏屑尤敫黝?lèi)光穩(wěn)定劑、抗氧劑（芳香族胺類(lèi)如二苯胺和酚類(lèi)等），或熱穩(wěn)定劑（如硬脂酸鹽

19、等）。（2）老化第27頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四聚合反應(yīng) 7.3.1 高分子化合物的合成反應(yīng)加成聚合反應(yīng)（加聚反應(yīng)） 聚合反應(yīng)由小分子單體合成聚合物的化學(xué)反應(yīng)縮合聚合反應(yīng)（縮聚反應(yīng)）7.3 高分子化合物的合成、改性與再利用第28頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四加聚反應(yīng)僅由一種單體聚合而成的，分子鏈中只包含一種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng)由兩種或兩種以上單體同時(shí)進(jìn)行聚合，生成的聚合物含有多種單體構(gòu)成的鏈節(jié)的聚合反應(yīng)共聚物往往可兼具兩種或兩種以上均聚物的一些優(yōu)異性能，因此通過(guò)共聚方法可以改善產(chǎn)品的性能。 加聚反應(yīng)由一種或多種單體相互加成，或由環(huán)

20、狀化合物開(kāi)環(huán)相互結(jié)合成聚合物的反應(yīng)。均聚反應(yīng)共聚反應(yīng)1加聚反應(yīng)第29頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四縮聚反應(yīng)由一種或多種單體相互縮合生成高聚物，同時(shí)有低分子物質(zhì)（如水、鹵化氫、氮、醇等）析出的反應(yīng)。例如癸二酸和己二胺合成為尼龍-610的反應(yīng)： 2縮聚反應(yīng)第30頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高分子材料的改性 通過(guò)各種方法改變已有材料的組成、 結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改善性能、擴(kuò)大品種和應(yīng)用范圍的目的。 通常采用的改性方法大體上可分為化學(xué)法與物理化學(xué)法兩大類(lèi)： 7.3.2 高分子化合物的改性1高聚物的化學(xué)改性 借化學(xué)反應(yīng)改變高聚物本身的組成、結(jié)構(gòu)，以達(dá)到材

21、料改性的目的。 常用的反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)共聚反應(yīng) 官能團(tuán)反應(yīng)第31頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四經(jīng)部分交聯(lián)后的橡膠，既提高了強(qiáng)度和韌性，又同時(shí)保留了較好的彈性。硫化后的橡膠只發(fā)生溶脹，具有耐溶劑性。例 橡膠的硫化： 借化學(xué)鍵的形成，使線型高聚物連接成為體型高聚物的反應(yīng)。（1）交聯(lián)反應(yīng)第32頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四ABS工程塑料具有聚苯乙烯優(yōu)良的電性能和易加工成型性，丁二烯提高彈性和沖擊強(qiáng)度，丙烯腈可增加耐熱、耐油、耐腐蝕性和表面硬度，使之成為綜合性能優(yōu)良的工程材料。由兩種或兩種以上不同單體通過(guò)共聚所生成的共聚物，往往在性能上有取長(zhǎng)補(bǔ)短的效

22、果。 （2）共聚反應(yīng)第33頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四如離子交換樹(shù)脂就是利用官能團(tuán)反應(yīng)，在高聚物結(jié)構(gòu)中引入可供離子交換的基團(tuán)，使之具有離子交換功能，且應(yīng)具備不溶性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。 先要制備高聚物母體（即骨架）如苯乙烯-二乙烯苯共聚物（體型高聚物），然后再通過(guò)官能團(tuán)反應(yīng)，在高聚物骨架上引入活性基團(tuán)。例如，制取磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，可利用上述共聚物與H2SO4的磺化反應(yīng)，引入磺酸基SO3H。由此所得離子交換樹(shù)脂（簡(jiǎn)稱(chēng)為聚苯乙烯磺酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂）的結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)）式可表示如下： 利用官能團(tuán)反應(yīng)，在高分子結(jié)構(gòu)中引入適當(dāng)?shù)墓δ芑?，使高分子具有特定的功能。?）官能團(tuán)反應(yīng)第3

23、4頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四通?？珊?jiǎn)寫(xiě)為R-SO3H（R代表樹(shù)脂母體），磺酸基-SO3H中的氫離子能與溶液中的陽(yáng)離子進(jìn)行離子交換。同理，若利用官能團(tuán)反應(yīng)在高聚物母體中引入可與溶液中陰離子進(jìn)行離子交換的基團(tuán)，即可得陰離子交換樹(shù)脂。例如，季銨型陰離子交換樹(shù)脂R-N（CH3）3Cl。第35頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四在高聚物中摻和各種助劑（又稱(chēng)添加劑）、將不同高聚物共混、或用其他材料與高分子材料復(fù)合而完成的改性。（1）摻和改性 聚合物中通常要加入填料、增塑劑、防老劑（抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、紫外光穩(wěn)定劑）、著色劑、發(fā)泡劑、固化劑、潤(rùn)滑劑、阻燃劑

24、等添加劑，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用效果。 其中填料和增塑劑是添加劑中用量最大的。 填料降低成本類(lèi)型 有機(jī)填料 木粉、纖維、棉布等 作用改善性能: 機(jī)械性能、耐熱性、電性能、加工性能無(wú)機(jī)填料 碳酸鈣、硅藻土、炭黑、滑石粉、金屬粉、金屬氧化物、白炭黑（SiO2）等2高聚物的物理化學(xué)改性第36頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四通常都選用一些高沸點(diǎn)（一般大于300）的液體或低熔點(diǎn)的固體有機(jī)化合物（如鄰苯二甲酸酯類(lèi)、磷酸酯類(lèi)、脂肪族二元酸酯類(lèi)、環(huán)氧化合物等）作為增塑劑。如聚氯乙烯中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%70%的增塑劑就成為軟質(zhì)聚氯乙烯塑料。增塑劑的加入能增大高聚物分子鏈間的距離，減弱分

25、子鏈之間的作用力，從而使其Tg和Tf值降低，材料的脆性和加工性能得以改善。一些能增進(jìn)高聚物柔韌性和熔融流動(dòng)性的物質(zhì)。 增塑劑第37頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四將兩種或兩種以上不同的高聚物混合形成具有純組分所沒(méi)有的綜合性能的高聚物的方法。形成的高聚物稱(chēng)為共混高聚物(又稱(chēng)為高分子合金)。 聚合物共混物塑料塑料共混。如ABS-PVC共混，可改善耐燃性橡膠橡膠共混。丁腈橡膠與天然橡膠共混，可提高天然橡膠的耐油性和耐熱性橡膠塑料共混。PVC-天然氯丁膠共混，可改善抗沖擊性能共混的作用： 改變單一聚合物的弱點(diǎn)，性能互補(bǔ)，獲得優(yōu)良綜合性能； 賦予特別性能或功能，如賦予粘結(jié)性能、

26、減震、導(dǎo)電、阻燃、 耐水等； 改善加工功能。（2）共混改性第38頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四 由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料組合制得一種多相材料的過(guò)程。 與共混相比，復(fù)合包含的范圍更廣；共混改性的組分材料僅限于高聚物，而復(fù)合改性的對(duì)象除高聚物外，還可包括金屬材料與無(wú)機(jī)非金屬材料。 （3）復(fù)合改性第39頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四高分子化合物的回收及再利用的基本意義： 解決了環(huán)境污染問(wèn)題 由于高分子化合物的化學(xué)穩(wěn)定性好，難以分解，日積月累，會(huì)污染環(huán)境、危害生態(tài)。 充分利用自然資源 7.3.3 高分子化合物的回收及再利用高分子化合物的回收

27、、利用包括： 再生利用和改性利用 熱分解回收化工原料 焚燒回收熱能 掩埋處理 光降解和微生物降解 第40頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四從上世紀(jì)六十年代開(kāi)始，塑料(主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯)進(jìn)入廣泛實(shí)用階段。由于塑料具有很多優(yōu)點(diǎn)：它取材容易，價(jià)格低廉，加工方便，質(zhì)地輕巧，因此塑料一問(wèn)世，便深受歡迎，它迅速滲入到社會(huì)生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。創(chuàng)造了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。塑料被列為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，塑料的普及被譽(yù)為白色革命。隨著塑料產(chǎn)量不斷增大，成本越來(lái)越低，我們用過(guò)的大量農(nóng)用薄膜、包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被

28、拋棄在環(huán)境中，給景觀和環(huán)境帶來(lái)很大破壞。由于塑料包裝物大多呈白色，它們?cè)斐傻沫h(huán)境污染被稱(chēng)為白色污染。* 塑料的貢獻(xiàn)與白色污染第41頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四視覺(jué)污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在環(huán)境中，給人們的視覺(jué)帶來(lái)不良刺激，影響環(huán)境的美感。白色污染的潛在危害則是多方面的。 （1）一次性發(fā)泡塑料飯盒和塑料袋盛裝食物嚴(yán)重影響我們的身體健康。 （2）使土壤環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。（3）填埋作業(yè)仍是我國(guó)處理城市垃圾的一個(gè)主要方法。由于塑料膜密度小、體積大，它能很快填滿(mǎn)場(chǎng)地，降低填埋場(chǎng)地處理垃圾的能力；而且，填埋后的場(chǎng)地由于地基松軟，垃圾中的細(xì)菌、病毒等有害

29、物質(zhì)很容易滲入地下，污染地下水，危及周?chē)h(huán)境。（4）把廢塑料直接進(jìn)行焚燒處理，將給環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。白色污染存在的兩種危害：視覺(jué)污染和潛在危害1.白色污染的危害第42頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四（1）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。（2）回收廢塑料并使之資源化是解決白色污染的根本途徑。近年來(lái)，一些國(guó)家大力開(kāi)展3R運(yùn)動(dòng)：即要求做到廢塑料的減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle）。（3）研究開(kāi)發(fā)降解塑料。降解塑料有三類(lèi)：光降解塑料、生物降解塑料及雙降解塑料。（4）加強(qiáng)環(huán)保宣傳，提高公民的環(huán)保意識(shí)，在社會(huì)上形成良好的環(huán)保氛圍，是解決白

30、色污染及其它各種形式污染的前提。2. 白色污染的防治 一靠法律二靠科學(xué)第43頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四7.4 日常生活中的高分子材料高分子材料、無(wú)機(jī)材料和金屬材料并列為三大材料。高分子材料與其他材料相比，具有密度小、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、絕緣性好、易于加工成型等特點(diǎn)。但也普遍存在四個(gè)弱點(diǎn)，即強(qiáng)度不夠高，不耐高溫、易燃燒和易老化。高分子材料由于其品種多，功能齊全、能適應(yīng)多種需要，加工容易，適宜于自動(dòng)化生產(chǎn)，原料來(lái)源豐富易得、價(jià)格便宜等原因，已成為我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚闹匾牧?。功能高分子材料研究的迅速發(fā)展，更加擴(kuò)展了高分子材料的應(yīng)用范圍。第44頁(yè)，共95頁(yè)，2022

31、年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四產(chǎn)量大，價(jià)格低，日常生活中應(yīng)用范圍廣的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。7.4.1 塑料1.根據(jù)塑料制品的用途可分為:機(jī)械性能好，能用于制造各種機(jī)械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚醛樹(shù)脂、ABS塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料、環(huán)氧樹(shù)指等。通用塑料工程塑料特殊塑料第45頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四在加工過(guò)程中，一般只發(fā)生物理變化，受熱變?yōu)樗苄泽w，成型后冷卻又變硬定型，若再受熱還可改變形狀重新成型的塑料。在成型過(guò)程中發(fā)生化學(xué)變化，利用塑料在受熱時(shí)可流動(dòng)的特征而成型，并延長(zhǎng)時(shí)

32、間，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成為不熔不溶的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，并固化定型而形成的塑料。熱塑性塑料（線型）熱固性塑料（體型）2.根據(jù)塑料受熱特性可分類(lèi)第46頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四結(jié)構(gòu)式:性能：強(qiáng)極性，絕緣性好，耐酸堿，難燃，具有自熄性。缺點(diǎn)是介電性能差，在100 120即可分解出氯化氫，熱穩(wěn)定性差 用途：制造水槽，下水管；制造箱、包、沙發(fā)、桌布、窗簾、雨傘、包裝袋；還可做涼鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等氯化聚氯乙烯CPVC（過(guò)氯乙烯）可作熱水硬管，使用溫度65 105。（1）聚氯乙烯（PVC)第47頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四結(jié)構(gòu)式:性能：化學(xué)性質(zhì)

33、非常穩(wěn)定，耐酸、堿，耐溶劑性能好，吸水性低，無(wú)毒，受熱易老化 用途：制造食品包裝袋、各種飲水瓶、容器、玩具等；還可制各種管材、電線絕緣層等 第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）高韌性、高耐磨。密度越低，制造成本越低。（2）聚乙烯 (PE)第48頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：具有韌性、耐磨、耐熱，具有吸濕性、無(wú)毒、接伸強(qiáng)度大 用途：可做尼龍布、尼龍襪子、尼龍繩及醫(yī)用消毒容器等；做機(jī)械零件、儀表、儀器零件結(jié)構(gòu)式:（3）聚酰胺 （尼龍）第49頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：耐酸堿，耐腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐寒，絕緣性好，耐磨。缺點(diǎn)是剛性差

34、結(jié)構(gòu)式:用途：可用作高溫環(huán)境中化工設(shè)備的密封零件，無(wú)油潤(rùn)滑條件下作軸承、活塞等，還可做電容器、電纜絕緣材料 （4）聚四氟乙烯（塑料王）第50頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：難溶、難熔、耐熱，機(jī)械強(qiáng)度高，剛性好，抗沖擊性好 結(jié)構(gòu)式:用途：制造線路板、插座、插頭、電話機(jī)、行李車(chē)輪、工具手柄、貼面板、三合板、刨花板等 （5）酚醛樹(shù)脂（電木）第51頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：堅(jiān)硬、耐高溫、良好的機(jī)械性能、電絕緣性好、韌性好、抗沖擊性好、透明度高 用途：制造繼電器盒蓋，計(jì)算機(jī)和磁盤(pán)的殼體、熒光燈罩、汽車(chē)及透明窗的玻璃等結(jié)構(gòu)式:（6）聚碳

35、酸酯（透明金屬）第52頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：變硬度、高抗沖強(qiáng)度、抗蠕變性好，耐熱、耐寒、耐磨、抗氧化性好，尺寸穩(wěn)定性好 用途： 制造機(jī)械、電子、電氣制造航空、航天等部門(mén)的零部件結(jié)構(gòu)式:（7）聚砜 第53頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四 性能：無(wú)毒、無(wú)味，易溶于酮、醛、酯等有機(jī)溶劑。耐磨性、抗沖擊性能好 用途：用于家用電器、箱包、裝飾板材、汽車(chē)收音機(jī)等零部件結(jié)構(gòu)式:（8）ABS塑料第54頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：其透明性在現(xiàn)有高聚物中是最好的，缺點(diǎn)是耐磨能差，硬度較低，易溶于有機(jī)溶劑等 結(jié)構(gòu)

36、式:用途：廣泛用于航空、醫(yī)療、儀器等領(lǐng)域（9）聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）第55頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。 天然橡膠其化學(xué)組成是聚異戊二烯有順式與反式兩種構(gòu)型，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：順式 反式 7.4.2 橡膠1.天然橡膠第56頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四（1）分子鏈的柔順性較好 （2）分子鏈間僅有較弱的作用力 （3）分子鏈中一般含有容易進(jìn)行交聯(lián)的基團(tuán)（如含不飽和雙鍵） 人們仿造天然橡膠的結(jié)構(gòu)，合成了各種各樣的合成橡膠。合成橡膠在某些性能上往往優(yōu)于天然橡膠，例如耐磨、耐油、耐寒等方面。 2. 合成橡膠下

37、面列舉幾種常見(jiàn)的合成橡膠的性能及用途。 順式-1,4-聚異戊二烯適合做橡膠，其分子結(jié)構(gòu)具有三個(gè)特點(diǎn)： 第57頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：耐水，耐老化性能，特別是耐磨性和氣密性好。缺點(diǎn)是不耐油和有機(jī)溶劑，抗撕強(qiáng)度小 結(jié)構(gòu)式:用途：為合成橡膠中最大的品種（約占50%），廣泛用于制造汽車(chē)輪胎，皮帶等；與天然橡膠共混可作密封材料和電絕緣材料（1）丁苯橡膠第58頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸堿，耐老化，耐曲撓性及氣密性都很好；缺點(diǎn)是密度較大，耐寒和彈性較差 結(jié)構(gòu)式:用途：制造運(yùn)輸帶、防毒面具，電纜外皮、輪胎、膠

38、粘劑等 （2）氯丁橡膠（萬(wàn)能橡膠）第59頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：彈性、耐老化性和耐低溫性、耐磨性，都超過(guò)天然橡膠；缺點(diǎn)是抗撕裂能力差，易出現(xiàn)裂紋 結(jié)構(gòu)式:用途：為合成橡膠的第二大品種（約占15%），大約60%以上用于制造輪胎 （3）順丁橡膠第60頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：耐油性好，拉伸強(qiáng)度大，耐熱性好；缺點(diǎn)是電絕緣性、耐寒性差，塑性低、難加工 用途：用作機(jī)械上的墊圈以及制備收音機(jī)和汽車(chē)等需要耐油的零件 結(jié)構(gòu)式:（4）丁腈橡膠第61頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：分子無(wú)雙鍵存在，故耐熱、

39、耐氧化、耐老化性好，使用溫度高 結(jié)構(gòu)式:用途：制造耐熱膠管、墊片、三角膠帶、輸送帶、人力車(chē)胎等 （5）乙丙橡膠第62頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：是一種耐熱性和耐老化性很好的橡膠，它的特點(diǎn)是既耐高溫，又耐低溫，彈性好，耐油，防水，其制品柔軟光滑，物理性能穩(wěn)定、無(wú)毒、生物惰性、加工性能好，缺點(diǎn)是機(jī)械性能差，較脆，易撕裂 結(jié)構(gòu)式:用途：可用于醫(yī)用材料，如導(dǎo)管，引流管，靜脈插管，人造器管等，還可用于飛機(jī)、導(dǎo)彈上的一些零部件及電絕緣材料（6）硅橡膠第63頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四纖維 天然纖維化學(xué)纖維 合成纖維 7.4.3 纖維棉花、羊

40、毛、蠶絲、麻等再生人造纖維再生纖維素纖維和纖維素酯纖維等錦綸、滌綸、腈綸、維綸、丙綸和氯綸等用低分子化合物為原料，通過(guò)化學(xué)合成和機(jī)械加工而制得的均勻線條或絲狀高聚物。以天然高分子化合物為原料，經(jīng)化學(xué)處理和機(jī)械加工制得的纖維。第64頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四 合成纖維具有優(yōu)良的性能，例如強(qiáng)度大、彈性好、耐磨、耐腐蝕、不怕蟲(chóng)蛀等。因而廣泛地用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钪?。合成纖維的條件 ：1.高聚物必須是線型結(jié)構(gòu)，且相對(duì)分子質(zhì)量大小要適當(dāng)。 2.必須能夠拉伸，這就要求高分子鏈應(yīng)具有極性或鏈間能有氫鍵結(jié)合，或有極性基團(tuán)間的相互作用 隨著高科技的發(fā)展，現(xiàn)在已制造出很多高

41、功能性（如抗靜電、吸水性、阻燃性、滲 透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性）纖維及高性能纖維（如全芳香族聚酯纖維、全芳香族聚酰胺纖維、高強(qiáng)聚乙烯醇纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維等）。 第65頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：顯著優(yōu)點(diǎn)是：抗皺、保型、挺括、美觀。對(duì)熱、光穩(wěn)定性好。潤(rùn)濕時(shí)強(qiáng)度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會(huì)變黃。缺點(diǎn)是不吸汗，而且需要高溫染色 結(jié)構(gòu)式:用途：是產(chǎn)量最大的合成纖維，大約90%作為衣料用（紡織品為75%，紡織物為15%）。用于工業(yè)生產(chǎn)的只占總量的6%左右 (1) 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(滌綸、的確涼)第66頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日

42、，19點(diǎn)21分，星期四性能：強(qiáng)韌耐磨、彈性高、質(zhì)量輕，染色性好，較不易起皺，抗疲勞性好。吸濕率為3.5%5.0%，在合成纖維中是較大的，吸汗性適當(dāng)，但容易走樣 用途：約一半作衣料用，一半用于工業(yè)生產(chǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，約1/3是做輪胎簾子線。尼龍66的耐熱性比尼龍6高，做輪胎簾子線很受歡迎 結(jié)構(gòu)式:(2) 聚己二酰己二胺纖維（錦綸66，尼龍66）第67頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：具有與羊毛相似的特性，質(zhì)輕，保溫性和體積膨大性?xún)?yōu)良。強(qiáng)韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高。吸水率低，不適宜作貼身內(nèi)衣。缺點(diǎn)是強(qiáng)度不如尼龍和滌綸 結(jié)構(gòu)式:用途：大約70%作衣料用（

43、紡織物占60%左右），用于工業(yè)生產(chǎn)的只占5%左右 (3) 聚丙烯腈纖維(腈綸、人造羊毛)第68頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：親水性好，吸濕率可達(dá)5%，和尼龍相等，與棉花（7%）相近。強(qiáng)度與聚酯或尼龍相近，拉伸彈性比羊毛差，比棉花好 結(jié)構(gòu)式:用途：70%用于工業(yè)生產(chǎn)，其中以布和繩索居多。可代替棉花作衣料用 (4) 聚乙烯醇纖維（維綸、維尼綸）第69頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四性能：它的抗張強(qiáng)度與蠶絲、棉花相當(dāng)，潤(rùn)濕時(shí)也完全不變。最大的優(yōu)點(diǎn)是難燃性和自熄性。缺點(diǎn)是耐熱性低染色不好 用途：幾乎都不作衣料用，作過(guò)濾網(wǎng)等工業(yè)產(chǎn)品約占50%，

44、室內(nèi)裝飾用占40% 結(jié)構(gòu)式:(5) 聚氯乙烯（氯綸）第70頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四功能高分子材料 具有某種特殊功能的高分子材料。例如離子交換、滲透、導(dǎo)電、發(fā)光、對(duì)環(huán)境因素（光、電、磁、熱、pH）的敏感性、催化活性等 。7.4.4 感光高分子材料感光高分子材料 在光照射下能迅速發(fā)生物理或化學(xué)變化，經(jīng)過(guò)一定的處理過(guò)程，可以得到記錄影像的高分子材料。光交聯(lián)型高分子光分解型高分子光致變色高分子感光高分子材料第71頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四在光照下，分子鏈間能發(fā)生交聯(lián)偶合反應(yīng)的感光性高分子。聚乙烯醇肉桂酸酯生成的交聯(lián)產(chǎn)物不溶于有機(jī)溶劑。當(dāng)

45、用適當(dāng)溶劑（顯影液）沖洗時(shí)，未感光部分被沖洗下來(lái)，而感光部分因不溶解而保留下來(lái)，結(jié)果得到與底片相反的圖像（負(fù)圖像,即負(fù)性光刻膠）。 1光交聯(lián)型高分子第72頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四在光照下，高分子側(cè)鏈上的基團(tuán)發(fā)生分解的感光性高分子。 受光照的部分溶于顯影液（稀堿液），而未受光照部分則保持不變，顯出圖像，稱(chēng)為正圖像。鄰重氮醌不溶于稀堿液烯酮茚甲酸可溶于稀堿中正、負(fù)性光刻膠可以用于制造集成電路、照相底片、印刷、激光光盤(pán)等很多方面。 2光分解型高分子第73頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四在光照后化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前后對(duì)可見(jiàn)光的吸收波長(zhǎng)不同，顯示

46、出顏色變化，停止光照后又恢復(fù)原來(lái)的顏色的高分子。無(wú)色藍(lán)色可制備各種光色太陽(yáng)鏡、電焊鏡、護(hù)目鏡，各種玻璃窗，軍事用偽裝材料，密寫(xiě)信息材料等。 3光致變色高分子第74頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四基體材料 粘合增加材料，傳導(dǎo)和分散外力。 為了增強(qiáng)兩者的結(jié)合力，有時(shí)加“偶聯(lián)劑”。如硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在其分子中同時(shí)具有能和無(wú)機(jī)質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)。通過(guò)使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起分子橋，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在一起，起提高復(fù)合材料的性能和增加粘接強(qiáng)度的作用。 7.4.5 復(fù)合材料復(fù)合材料 =

47、基體材料 + 增強(qiáng)材料 連續(xù)相存在分散相存在增強(qiáng)材料 承載負(fù)荷，增加強(qiáng)度。第75頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四1聚合物基復(fù)合材料 主要是指纖維增強(qiáng)聚合物材料。如將碳纖維包埋在環(huán)氧樹(shù)脂中使復(fù)合材料強(qiáng)度增加；玻璃纖維復(fù)合材料為玻璃纖維與聚酯的復(fù)合體；玻璃纖維聚酰胺復(fù)合材料。 鋁基復(fù)合材料、鎳基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料等。 碳纖維、碳化硅纖維和碳化硅晶須等。2金屬基復(fù)合材料3陶瓷基復(fù)合材料復(fù)合材料按基體材料可分為：聚合物基復(fù)合材料，金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。 第76頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四 * 7.5 材料的未來(lái)與分子設(shè)計(jì)材料、能源和

48、信息構(gòu)成現(xiàn)代文明的三大支柱。 新世紀(jì)對(duì)材料不僅功能上提出更高的要求，而且必須考慮資源、能源、環(huán)境和安全等與可持續(xù)發(fā)展有關(guān)的問(wèn)題。對(duì)未來(lái)材料的發(fā)展趨勢(shì)大致可以概括為“六化”：即智能化、仿生化，復(fù)合化、納米化、輕量化和高功能化。未來(lái)的材料第77頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四智能化是指其功能可隨外界環(huán)境變化因素產(chǎn)生感知，而自動(dòng)作出適時(shí)、靈敏和適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，并能自動(dòng)地調(diào)節(jié)、修飾和修復(fù)。例如，形狀記憶合金便是一種智能材料。高分子屬于軟物質(zhì)，其特點(diǎn)是對(duì)弱的外界影響作出相對(duì)顯著的響應(yīng)和變化。因此研究高分子的軟物質(zhì)特征，利用外場(chǎng)的變化來(lái)調(diào)節(jié)高分子功能的變化，發(fā)掘高分子的自適應(yīng)性，尋找

49、實(shí)現(xiàn)高分子功能材料智能化的途徑，將是人們今后的努力目標(biāo)。 1智能化第78頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四 通過(guò)研究自然界中生物體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其特有的功能，學(xué)習(xí)制造新材料的思路和方法，并在材料的設(shè)計(jì)和制造中加以模仿，稱(chēng)為仿生材料學(xué)。科學(xué)家找到了貝殼硬而摔不破的原因，于是模仿貝殼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出一種摔不破的陶瓷。將涂有石墨層的SiC陶瓷片用熱壓法層層疊起來(lái)，抗沖擊能力可提高100倍。英國(guó)科學(xué)家用其制造汽車(chē)陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，它耐高溫，不需要水冷系統(tǒng)。2仿生化第79頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四既堅(jiān)硬又柔韌的仿生陶瓷是航天航空理想的發(fā)動(dòng)機(jī)材料，也是制造裝甲車(chē)

50、、坦克和防彈車(chē)的理想材料。蜘蛛絲是世界上最堅(jiān)韌的纖維之一，美國(guó)投入很大力量研究天然蜘蛛絲的結(jié)構(gòu)、性能及生長(zhǎng)機(jī)理，已研制出仿生蛛絲。如何獲取價(jià)廉的原料，也是科學(xué)家肩負(fù)的巨大責(zé)任。植物的光合作用制造了大量有機(jī)物質(zhì)，有機(jī)物質(zhì)有的已被人類(lèi)作為天然高分子材料使用著，如順式聚異戊二烯、反式聚異戊二烯、纖維素、木材等；有的可能是潛在的合成高分子的單體資源，如木質(zhì)素、纖維素和淀粉等。第80頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四地球上以沙漠形式存在著大量SiO2，如能找到更方便、更廉價(jià)的將SiO2轉(zhuǎn)化成高分子單體的方法，這無(wú)疑將給合成高分子開(kāi)辟另一重要的單體來(lái)源。若能模擬自然界的生物轉(zhuǎn)化和光

51、合作用的催化功能，研究開(kāi)發(fā)光合作用合成碳?xì)浠衔锏男麓呋瘎瑢?huì)徹底解決合成高分子的原料問(wèn)題。第81頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四材料的分子設(shè)計(jì)是指應(yīng)用已有的系統(tǒng)化的分子結(jié)構(gòu)和性能等知識(shí)和信息，指導(dǎo)合成具有預(yù)期性能的材料。通常采用“逆向而行”的思維方法，即根據(jù)所需性能來(lái)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行制備。科學(xué)家成功地設(shè)計(jì)了半導(dǎo)體超晶格材料，通過(guò)人工設(shè)計(jì)和調(diào)控材料中的電子結(jié)構(gòu)，由組分不同的半導(dǎo)體超薄層交替生長(zhǎng)而成多層異質(zhì)周期結(jié)構(gòu)材料，從而極大地推動(dòng)了半導(dǎo)體激光器的研制。材料的分子設(shè)計(jì)第82頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四目前作為針對(duì)性的或局部性的高分子設(shè)計(jì)已

52、取得很大進(jìn)展。纖維分子設(shè)計(jì)中的仿絲綢纖維設(shè)計(jì)，難燃性、耐熱纖維的設(shè)計(jì)等；塑料的分子設(shè)計(jì)中的ABS系樹(shù)脂的分子設(shè)計(jì)，透明聚氯乙烯用的助劑的分子設(shè)計(jì)等；為了保護(hù)環(huán)境、消除“白色污染”的自然降解高分子的分子設(shè)計(jì)，具有某種生物效能的高分子的分子設(shè)計(jì)等。研制自然降解型高分子的基本方法就是在原料聚合物中引進(jìn)或造成感光性或感氧性結(jié)構(gòu)或可發(fā)生微生物降解結(jié)構(gòu)。第83頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四(1) 用共聚法在高分子鏈上引入極少量羰基乙烯與一氧化碳、苯乙烯與丙烯醛共聚可得：聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它們的共聚物等也可以用通過(guò)共聚引入羰基的方法達(dá)到類(lèi)似的效果，獲得具有預(yù)期壽

53、命的聚合物。由于羰基的存在，制品易被陽(yáng)光降解。現(xiàn)以光降解和微生物降解的分子設(shè)計(jì)為例，舉例簡(jiǎn)介于下：可降解高聚物的分子設(shè)計(jì)第84頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四天然高分子如淀粉、纖維素等可被微生物分解。但合成高分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能滲入其內(nèi)部，無(wú)法被分解。方法一：采用改性天然高分子如改性淀粉與合成高分子共混，使其制品在自然條件下因天然高分子組分被生物分解而粉碎。但是殘留的碎片是合成高分子。方法二：采用聚合物改性方法，把少量親水性基團(tuán)引入聚烯烴分子中，使微生物能夠滲入到材料內(nèi)部從而發(fā)生微生物降解。(2)合成可為微生物分解的聚合物第85頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，

54、5月20日，19點(diǎn)21分，星期四選讀材料 醫(yī)用功能高分子功能高分子材料指除傳統(tǒng)使用性能外，還具有某種特定功能的高分子材料。功能高分子材料電磁功能高分子材料 如導(dǎo)電高分子材料、高分子磁性體、磁記錄材料等。光功能高分子材料 如光導(dǎo)材料、光記錄、光敏劑、感光材料等。分子材料和化學(xué)功能材料 如分離膜、離子交換樹(shù)脂、高分子催化劑等。生物醫(yī)用高分子材料 如人造器官、醫(yī)用高分子器械、醫(yī)用高分子藥物、仿生高分子等。第86頁(yè)，共95頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)21分，星期四作為醫(yī)用高分子材料，應(yīng)符合以下要求：不因高壓煮沸、干燥滅菌、藥液等發(fā)生變質(zhì)?；瘜W(xué)性能穩(wěn)定，對(duì)生理組織的適應(yīng)性良好，無(wú)毒；無(wú)致癌性和生理排異性，不