我們身邊的高分子材料

上次課的內(nèi)容1.基本概念2.聚合物的分類及命名3.聚合反應(yīng)類型（重點(diǎn)）4.高分子的歷史2四大塑料“四烯”聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯合成纖維“六綸”滌綸、尼龍、腈綸、維尼綸、丙綸、氯綸合成橡膠“四膠”丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠常見的高分子材料

（需要記下）尼龍：尼龍6、尼龍66其他重要的高分子碳鏈高分子：聚異丁烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氯丁二烯雜鏈高分子：聚甲醛、聚環(huán)氧乙烷、環(huán)氧樹脂、聚碳酸酯、不飽和聚酯、醇酸樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂、脲醛樹脂元素有機(jī)高分子：有機(jī)硅橡膠在學(xué)習(xí)的過(guò)程中掌握塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類Thermoplastics

(熱塑性塑料)——Linearorbranchedpolymerswhichcanbemeltedupontheapplicationofheat.Thermosets(熱固性塑料)——Rigidmaterialsandnetworkpolymersinwhichchainmotionisgreatlyrestrictedbyahighdegreeofcrosslinking.Intractable(難加工)

onceformed.Degraderatherthanmeltuponheating.體型結(jié)構(gòu)的樹脂在塑制成型后，再加熱時(shí)就能固化成不溶的聚合物（熱固性）。線型或支鏈型樹脂加熱軟化后變?yōu)轲こ砹黧w，可塑制成型，冷卻后固化定型；但若再加熱，又將變軟而可以重塑（熱塑性）。熱塑性塑料

(Thermoplastics)聚乙烯（Polyethylene）：產(chǎn)量最大，結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單。聚丙烯(Polypropylene)：最輕的塑料。聚氯乙烯(Polyvinylchloride)：全能的塑料，價(jià)格低廉。

聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethacylate)：

最透明的塑料，不會(huì)碎的玻璃。熱固性塑料(Thermosets)環(huán)氧樹脂

(Epoxyresins)：用作復(fù)合材料，粘合劑等。酚醛樹脂(Phenolicresins)：電器絕緣材料等。聚酯樹脂

(Polyesterresins)：玻璃鋼等。脲醛樹脂（Ureaformaldehyderesin）：粘合劑纖維

Fibers天然纖維：棉、麻、絲人造纖維：粘膠纖維(Viscosefiber)：醋酸纖維(Acetatefiber)

硝酸纖維合成纖維：尼龍（Nylon）：結(jié)實(shí)耐磨滌綸（Polyesterfiber）:最挺括纖維腈綸：最耐曬的纖維氯綸：保暖性最好的纖維丙綸：最輕的纖維特種纖維：碳纖維橡膠Rubber天然橡膠(Naturalrubber)：綜合性能最好，生產(chǎn)受地域限制。合成橡膠(Syntheticrubber)

丁苯橡膠：產(chǎn)量最大（占80％）。氯丁橡膠：用途廣泛，價(jià)廉物美。丁腈橡膠：耐油性好。乙丙橡膠：比重最輕。順丁橡膠：彈性最好。

丁基橡膠：氣密性最好—內(nèi)胎。硅橡膠：低溫性能最好。氟橡膠：全能橡膠，在最惡劣條件下使用。為什么要學(xué)習(xí)聚合物的結(jié)構(gòu)？高分子材料千差萬(wàn)別，有的硬、有的軟，有的脆，有的韌，是什么導(dǎo)致它們性能上的不同？是結(jié)構(gòu)。高分子的制備、結(jié)構(gòu)和性能之間存在著必然聯(lián)系，原料及制備條件決定了結(jié)構(gòu)，而結(jié)構(gòu)又決定了性能，結(jié)構(gòu)和性能又會(huì)影響聚合的進(jìn)行。高分子化學(xué)家的目標(biāo)就是通過(guò)聚合反應(yīng)，獲得具有特定結(jié)構(gòu)形態(tài)和預(yù)期性能的高分子，以滿足應(yīng)用的要求。因此，只有認(rèn)識(shí)了結(jié)構(gòu)，才能對(duì)高分子進(jìn)行設(shè)計(jì)，并指導(dǎo)合成出這樣的結(jié)構(gòu)。9高分子結(jié)構(gòu)鏈結(jié)構(gòu)

近程結(jié)構(gòu)(一級(jí)結(jié)構(gòu))遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)（二級(jí)結(jié)構(gòu)）：指單個(gè)大分子的大小和在空間的存在的各種形狀（構(gòu)象）凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)（三級(jí)結(jié)構(gòu)）：是指大分子之間的堆砌方式，包括晶態(tài)，非晶態(tài)，取向態(tài)，液晶態(tài)，織態(tài)等。與高分子結(jié)構(gòu)的多層次性化學(xué)結(jié)構(gòu)：分子鏈的組成、取代基和端基、單體單元的鏈接方式、共聚物序列結(jié)構(gòu)、分子鏈的幾何形態(tài)立體化學(xué)結(jié)構(gòu)：幾何異構(gòu)和立體異構(gòu)紅字部分是由化學(xué)反應(yīng)控制的結(jié)構(gòu)10近程結(jié)構(gòu)：直接影響熔點(diǎn)、溶解性、粘度、粘附性。凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)：決定聚合物制品使用性能的主要因素。不同層次結(jié)構(gòu)都會(huì)影響聚合物性能遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu):賦予高分子鏈柔性，使聚合物有高彈性（小分子沒有，大分子獨(dú)有）。聚合物結(jié)構(gòu)決定其性能凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)定分子量單分散性PS作為標(biāo)樣進(jìn)行校正聚合物的性能與應(yīng)用（高分子的今天）聚合物的性能

與小分子相比，高分子具有高的分子量、高彈性、高粘度、低結(jié)晶度和無(wú)氣態(tài)的特點(diǎn)（簡(jiǎn)稱為“三高一低一消失”）高粘度的聚合物熔體和溶液是聚合體系的特征之一。聚合物的熱轉(zhuǎn)變聚合物的分子運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地依賴于溫度及時(shí)間，聚合物的力學(xué)三態(tài)：玻璃態(tài)（具有脆性和剛性）高彈態(tài)（具有高的彈性）粘流態(tài)（可流動(dòng)，但粘性大）玻璃化轉(zhuǎn)變是聚合物的普遍現(xiàn)象聚合物的力學(xué)性能聚合物的力學(xué)性能可通過(guò)測(cè)定聚合物的應(yīng)力－應(yīng)變曲線來(lái)獲得不同聚合物的應(yīng)力－應(yīng)變曲線1-質(zhì)輕一般密度為1-2泡沫塑料只有0.01其它性能聚合物的其它性能泡沫塑料打撈沉船法將比重輕的閉孔型泡沫塑料輸入沉船艙內(nèi)，排去海水，可使沉船浮起。泡沫塑料打撈法的優(yōu)點(diǎn)是可省去在沉船下穿引船底鋼纜，減少或免去封艙工作而能獲得較大浮力。此外，對(duì)海上風(fēng)浪的適應(yīng)性也優(yōu)于其他方法。2高比強(qiáng)度玻璃鋼（一種聚合物基復(fù)合材料），一般指用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚脂。質(zhì)輕而硬，不導(dǎo)電，機(jī)械強(qiáng)度高（其比強(qiáng)度比合金鋼高1.7倍），耐腐蝕?？梢源驿摬闹圃鞕C(jī)器零件和汽車、船舶外殼等。高分子材料強(qiáng)度一般比較大。如把10kg高分子材料與金屬材料各制成100m長(zhǎng)的繩子，可吊起物體的重量如下表：材料品種高分子材料金屬材料錦綸繩滌綸繩金屬鈦繩碳鋼繩重物質(zhì)量／kg1550012000770065003絕緣、保溫大多為不良導(dǎo)體，用作電線電纜包皮泡沫塑料用于冷藏、隔熱部分物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)

（括號(hào)內(nèi)數(shù)值為導(dǎo)熱系數(shù)值，單位為w/（m·℃））聚合物材料不易傳熱對(duì)于放熱反應(yīng)，如何將放出的熱量排出反應(yīng)體系，是聚合反應(yīng)順利實(shí)施的關(guān)鍵。4耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性金屬防腐蝕涂料涂層隔絕水、空氣，防止金屬腐蝕。塑料王：聚四氟乙烯5優(yōu)良的透光性有機(jī)玻璃膠卷光盤塑料大棚光纖光纖之父——高錕2009Nobel物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者首次提出光纖用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想6耐磨性地板涂層、塑膠跑道等光固化聚丙烯酸酯涂層、聚氨酯涂層軸承、齒輪、鞋底、輪胎等等7可加工性指將各種形態(tài)的塑料(粉、粒料、溶液或分散體)制成所需形狀的制品或坯件。成型的方法多達(dá)三十幾種，例如擠出、注射成型、壓延、吹塑、熱成型、模壓、模塑，注射成型等。加工8阻隔性防止水、氣透過(guò)，主要用作包裝材料阻隔放射線高分子材料無(wú)處不在尖端技術(shù):

航天飛行器、衛(wèi)星、火箭等用材。工業(yè)：電子元器件、電纜、信息記錄儲(chǔ)存?zhèn)鬏?、管道等。農(nóng)業(yè)：地膜、大棚、滴灌設(shè)備、高吸水樹脂（1000倍）等。衣：服裝、防彈衣、消防服等。食：包裝、不粘鍋等。?。貉b飾、門窗、家電、家具等。行：飛機(jī)、汽車、自行車等交通工具用材—“輕量化”。

醫(yī)：接觸眼鏡、一次性醫(yī)療用具、人工臟器、縫合線等。其它：體育、采油、能源、通訊、軍事、水處理、環(huán)保

—巨大的市場(chǎng)、廣闊的就業(yè)機(jī)會(huì)——造福人類，大有作為—

29我被高分子包圍了呀！酚醛塑料滌綸聚氯乙烯有機(jī)玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料聚丙烯神奇的高分子世界身邊的高分子材料醫(yī)用高分子材料—人工器官高分子藥物阿斯匹林(Aspirin)是一個(gè)“古老”的解熱鎮(zhèn)痛藥物，通過(guò)乙二醇的橋梁作用把阿斯匹林連接在高聚物上，制成緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林，用于關(guān)節(jié)炎和冠心病的輔助治療，【高分子藥物】合成藥物長(zhǎng)效化和低毒化，其有效途徑是低分子藥物高分子化。例如可將藥物分子連在安全無(wú)毒的高分子鏈上。緩釋長(zhǎng)效阿斯匹林的釋放：尼龍漁網(wǎng)、釣魚線“三天打魚兩天曬網(wǎng)”—比喻學(xué)習(xí)或做事不能持之以恒。古代人用棉線織成漁網(wǎng)的，這種網(wǎng)在海水里浸泡得時(shí)間稍長(zhǎng)，網(wǎng)線便會(huì)變得疏松，極易被魚蝦撞破。所以，漁民打漁回來(lái)需要馬上晾曬網(wǎng)?，F(xiàn)代漁網(wǎng)99%以上用合成纖維加工而成，主要有尼龍6、聚乙烯、聚酯等纖維。其具有更長(zhǎng)的使用周期，和更高的捕撈效率。不僅結(jié)實(shí)，而且抗拉拽，不怕在水里長(zhǎng)時(shí)間的浸泡。也可作釣魚線。水處理用高分子

地球表面有大約四分之三被水覆蓋著，但仍缺水。通過(guò)高分子分離膜選擇性濾去海水中過(guò)多的電解質(zhì)離子、微生物雜質(zhì)等，海水就淡化了。絮凝劑(如聚丙烯酰胺)防垢劑，能抑制水中鈣、鎂等鹽類形成水垢的化學(xué)品，例如聚丙烯酸鹽、水解聚馬來(lái)酸酐等。緩蝕劑:可以防止或減緩水對(duì)金屬材料或設(shè)備腐蝕的化學(xué)品，例如膦?；人峁簿畚?。高分子領(lǐng)域?yàn)榛瘜W(xué)與化工科系學(xué)生最佳未來(lái)選擇（臺(tái)灣交通大學(xué)張豐志教授）美國(guó)化學(xué)與化工