合成高分子化合物的基本方法

合成高分子化合物的基本方法第十章高分子化合物第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物內(nèi)容提要：10.1高分子化合物的概述10.2合成高分子材料10.3新型高分子材料10.4復(fù)合材料第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物學(xué)習(xí)要求：1.了解有關(guān)高分子的一些基本概念及特性2.對(duì)一些合成高分子和功能高分子有初步了解。第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物

高分子化學(xué)：研究鏈狀大分子的合成、大分子的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，以及大分子聚合物做為高分子材料的成型及應(yīng)用。在20世紀(jì)，高分子材料已是人類社會(huì)文明的標(biāo)志之一。10.1高分子化合物的概述10.1.1高分子化合物的基本概念聚氯乙烯的結(jié)構(gòu)式：高分子化合物的相對(duì)分子量很大，但化學(xué)組成并不復(fù)雜。高分子化合物也稱聚合物或高聚物。第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物鏈節(jié)：聚合度單體聚合度和高分子的相對(duì)分子質(zhì)量有如下關(guān)系：

Mr=n×m第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物表10-1某些有機(jī)高分子的鏈節(jié)與單體名稱符號(hào)單體商品名聚乙烯PE

腈綸乙綸丙綸

聚丙烯聚丙烯睛聚氯乙烯聚四氟乙烯PP

PAN

PVC氯綸氟綸PTFE第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.1.2高分子化合物的命名高分子化合物的命名有系統(tǒng)命名法和通俗命名法。天然高分子化合物：纖維素、淀粉、蛋白質(zhì)等。

合成高分子化合物常按合成方法、所用原料或高聚物的用途來命名。聚苯乙烯、聚己二酰己二胺、聚對(duì)苯二甲酸已二酯；也有在兩種原料縮寫的名稱后加“樹脂”來命名的。如苯酚和甲醛合成的聚合物稱酚醛樹脂。

有些高分子化合物常使用習(xí)慣名稱或商品名稱及簡(jiǎn)寫代號(hào)。例如聚甲基丙烯酸甲酯，商品名稱為有機(jī)玻璃，簡(jiǎn)寫代號(hào)：PMMA。第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.1.3高分子化合物的結(jié)構(gòu)和特性高分子化合物根據(jù)分子的幾何形狀，分為線型長(zhǎng)鏈狀不帶支鏈的、帶支鏈的和體型網(wǎng)狀的。無(wú)規(guī)線圖直線圖螺旋形片狀(a)線型鏈狀不帶支鏈(b)線型鏈狀帶支鏈

(c)體型網(wǎng)壯第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物特性：1.線型分子屬于熱塑性，加熱可以塑化變型，冷卻可以凝固，并能反復(fù)進(jìn)行，有利于成型加工。2.體型高分子屬于熱固性。一旦加工成型后，不能通過加熱重新回到原來的狀態(tài)。3.高分子材料相對(duì)密度小，但強(qiáng)度高，有的工程塑料的強(qiáng)度超過鋼鐵和其他金屬材料。泡沫塑料的相對(duì)密度只有0.01，比水輕100倍，是非常好的救生材料。玻璃鋼的強(qiáng)度比合金鋼大1.7倍，比鋁大1.5倍，比鈦鋼大1倍。取代金屬材料的位置，全塑汽車的問世。第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物3.高分子具有耐酸、耐腐蝕等特性著名的“塑料王”聚四氟乙烯，在王水中煮也不會(huì)變質(zhì)，其耐酸程度遠(yuǎn)超過金。4.高分子具有絕緣性，電線的包皮、電插座等都是用塑料制成。10.1.4高分子化合物的分類來源分，可分為天然高分子化合物、合成高分子化合物和天然改性高分子化合物。10.2合成高分子材料第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物1907年世界上第一個(gè)合成高分子材料—酚醛塑料—誕生，30～40年代又合成了許多高分子材料，包括塑料、合成纖維和合成橡膠，此后合成高分子工業(yè)發(fā)展迅速。

195019601970197819861988塑料合成纖維合成橡膠總量1.01.51.03.56.01.53.010.525.05.05.035.042.012.04.058.058.511.45.475.373.015.310.198.410-2世界合成高分子材料的消費(fèi)量（單位：百萬(wàn)噸）第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.2.1塑料塑料是指在加熱、加壓下可塑制成型、而在通常條件下能保持固定形狀的合成高分子材料。

熱塑性塑料在加熱到一定程度后變軟或成為粘流態(tài)，可塑造成型，冷卻后定型。再加熱后又可變軟，可再成形，反復(fù)若干次性能基本不變。如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS樹脂。

熱固性塑料是指成型時(shí)需加入引發(fā)劑、固化劑等，固化成型后再次加熱不能再熔融成型的塑料。如環(huán)氧樹脂、聚氨脂等。

塑料按性能和用途來分類，可分為通用塑料、工程塑料、特種塑料和增強(qiáng)塑料。第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.2.2合成纖維

人造纖維是以天然高分子纖維素或蛋白質(zhì)為原料，經(jīng)過化學(xué)改性而制成的，如粘膠纖維（人造棉）、醋酸纖維（人造絲）、再生蛋白質(zhì)纖維等。

合成纖維是由合成高分子為原料，通過拉絲工藝獲得的纖維。合成纖維的品種很多，最重要的品種是聚酯（滌綸）、聚酰胺（尼龍、錦綸）、聚丙烯腈（腈綸），它們占世界合成纖維總產(chǎn)量的90％以上。第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物

合成纖維一般都具有強(qiáng)度高、彈性大、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、耐光、耐熱等特點(diǎn)。廣泛用作衣料等生活用品。表10-3一些合成纖維的性能

名稱化學(xué)組成相對(duì)密度耐曬性耐酸性耐堿性耐蛀性耐霉性滌綸尼龍腈綸維綸氯綸丙綸聚對(duì)苯二甲酸二乙酯聚酰胺聚丙烯腈聚乙烯醇聚氯乙烯聚丙烯1.381.141.14～1.171.26～1.31.390.91優(yōu)差優(yōu)良良差優(yōu)良優(yōu)良優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)良優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)良優(yōu)優(yōu)第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.2.3合成橡膠橡膠分天然橡膠和合成橡膠名稱結(jié)構(gòu)性能用途丁苯橡膠

耐油、耐磨、電絕緣性比天然橡膠好，但彈性、抗拉強(qiáng)度和粘著力不如天然橡膠制造輪胎、傳輸帶、密封配件、電絕緣材料、膠管等氯丁橡膠

耐油、耐氣候、耐臭氧的性能好，機(jī)械性能與天然橡膠相似，但彈性、耐寒性較差制造耐油制品，海底電纜，膠管等

丁腈橡膠

耐油、耐磨、耐熱、耐酸、耐堿，氣密性好。但彈性、耐寒性、電絕緣性較差制造特殊耐油制品、汽車輪胎，工業(yè)墊圈、運(yùn)輸帶及耐熱橡膠制品硅橡膠

優(yōu)良的電絕緣性和很高的耐熱性、耐寒性和耐氧化性。但機(jī)械強(qiáng)度低，耐油性差制造電絕緣材料及襯墊密封、耐高溫、低溫和耐臭氧制品氟橡膠分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的橡膠的總稱

具有高度的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，使用范圍寬，耐高真空，但耐寒性差，加工性能不好

制造飛機(jī)零件，高真空設(shè)備及宇宙飛行器中最重要的橡膠部件等

表10-4一些合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能和用途第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.3新型高分子材料

功能高分子：在合成高分子的主鏈或支鏈上接上帶有顯示某種功能的官能團(tuán)，使高分子具有特殊的功能，滿足光、電、磁、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的功能要求。鏈接10.3.1導(dǎo)電高分子聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑、聚苯硫醚等都具有導(dǎo)電性導(dǎo)電塑料做成的塑料電池已進(jìn)入市場(chǎng)。塑料電池具有體積小，工作壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。據(jù)報(bào)道美國(guó)以把導(dǎo)電聚合物用到隱形飛機(jī)上。第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物

功能高分子的品種和分類返回第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.3.2醫(yī)用高分子

某些合成高分子與人體器官組織的天然高分子有著極其相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性能，因此用高分子材料做成的人工器官具有很好的生物相容性，不會(huì)因與人體接觸而產(chǎn)生排斥和其他作用。

人造器官醫(yī)用高分子材料人造心臟人造血管人造器官人造腎人造鼻人造肺人造骨人造肌肉人造皮膚硅橡膠、聚氨酯橡膠聚氨酯橡膠、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯有機(jī)硅橡膠、聚乙烯醋酸纖維素、聚酯纖維有機(jī)硅橡膠、聚乙烯聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯聚甲基丙烯酸甲酯、酚醛樹脂硅橡膠和滌綸織物硅橡膠、聚多肽表10-5醫(yī)用高分子材料及用途第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物10.3.3可降解高分子生物降解塑料、化學(xué)降解塑料和光照降解塑料，這類可降解高分子將在解決環(huán)境污染方面起到重要的作用。10.3.4高吸水性高分子高吸水性高分子是一種很好的保鮮包裝材料，也適宜做人造皮膚的材料，也可防止土地沙漠10.4復(fù)合材料采用適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，把兩種或兩種以上物化性能不同的材料復(fù)合起來，形成一種多相固體材料，其性能比組成它的各組分材料的性能更好。這樣的多相固體材料稱為復(fù)合材料。第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物復(fù)合材料的重要特點(diǎn)：，就是其性能要比其組分材料的性能好。這種性能變得更好的效應(yīng)稱為復(fù)合效應(yīng)。10.4.1復(fù)合材料的分類兩類原材料構(gòu)成—基體和分散材料按增強(qiáng)材料的形狀分類：顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、夾層增強(qiáng)復(fù)合材料和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。基體分類：樹脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。10.4.1.1纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料玻璃纖維增強(qiáng)塑料玻璃纖維增強(qiáng)塑料是以塑料作為基體材料，而以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物

將玻璃纖維用合成樹脂浸漬后，以層壓或纏繞的方法成型。以這樣的方法制作得到的復(fù)合材料又稱為玻璃鋼。

材料的強(qiáng)度大大提高，可達(dá)到某些合金鋼的水平，而密度卻只有鋼鐵的1／5左右，即材料的比強(qiáng)度很高。仍具有的較好的耐化學(xué)腐蝕性、電絕緣性和易加工性能。玻璃鋼的缺點(diǎn)是它的剛性不如鋼鐵，即受力后易發(fā)生形變。再者，玻璃鋼耐高溫性能較差，當(dāng)溫度超過40℃時(shí)，強(qiáng)度不易保持。2.碳纖維增強(qiáng)塑料

碳纖維的特點(diǎn)是耐高溫、質(zhì)輕且硬、強(qiáng)度高。第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物新一代的運(yùn)動(dòng)器材如羽毛球拍、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、滑雪杖、滑雪板、撐桿、弓箭等都采用碳纖維增強(qiáng)塑料來做，為運(yùn)動(dòng)員創(chuàng)造世界記錄做出了貢獻(xiàn)。10.4.1.2纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料

陶瓷基復(fù)合材料為改變陶瓷的脆性，將石墨或聚合物纖維包埋在陶瓷中，制成的復(fù)合材料有一定的韌性，不易碎裂，且還可在極高的溫度下使用。汽車、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的新型結(jié)構(gòu)材料第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物齊格勒為德國(guó)化學(xué)家。對(duì)自由基化學(xué)反應(yīng)、金屬有機(jī)化學(xué)等都有深入的研究。1953年.通過一系列篩選試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，由四氯化鈦和三乙基鋁組成的催化劑可以使乙烯在低壓下的聚合物完全是線型的，并且易結(jié)晶、密度高、硬度大，稱高密度聚乙烯（低壓聚乙烯）。低壓聚乙烯和高聚乙烯相比，具有生產(chǎn)成本低、設(shè)備投資少、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。第24頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第十章高分子化合物

意大利科學(xué)家納塔經(jīng)過改進(jìn)將此催化劑用在丙烯聚合反應(yīng)中，制得了結(jié)晶形聚丙烯。

由于齊格勒和納塔發(fā)明了乙烯、丙烯聚合的新催化劑，奠定了定向聚合的理論基礎(chǔ)，改進(jìn)了高壓聚合工藝，使聚乙烯、聚丙烯等工業(yè)得到巨大的發(fā)展，為此他們兩人于196