H-1----第一章高分子材料簡介

1、,緒論,2020/10/7,聚合物合成與制備,之,韓丙勇,主要內(nèi)容,課程簡介,高分子材料簡介,課程簡介,幾個相關問題： 教材：無(公共信箱：;密碼：ylzbuct123) 授課方式：三個老師各講一部分（韓丙勇，趙東林，趙京波）。以課堂講解為主，課下閱讀參考書為輔。 課堂紀律： 結(jié)課方式： 成績評定： 考試紀律,課程簡介,材料簡介 自由基聚合及其材料 陰（負）離子聚合及其材料 陽（正）離子聚合及其材料 配位聚合及其材料 縮聚合和其它逐步聚合及其材料 其它,課程簡介,材料分類： 屬性： 金屬；無機非金屬；有機材料；復合材料 使用性能: 結(jié)構(gòu)材料：用途廣，用量大 功能材料：用量少，附加值大,課程簡介

2、,高分子材料的發(fā)展 從天然樹脂到合成樹脂 1909年美國貝克蘭制成酚醛樹脂 從天然橡膠到合成橡膠 1912年德國化學家霍夫曼人工合成橡膠成功 從天然纖維到合成纖維 1935年合成纖維問世（尼龍-66）(美國人卡羅澤斯,課程簡介,人類進入了高分子的時代,高分子已成為本世紀最重要的材料,課程簡介,面對材料合成的需要，高分子化學應怎樣應對 高分子材料合成的基礎 有機化學中的反應。 反應中心,高分子材料簡介,主要特點： 產(chǎn)量大、品種多、應用廣 聚合物已成為用量最大的材料。 高分子材料的品種繁多，可以用于制備性能優(yōu)異的各種制品。 高分子材料已應用于國民經(jīng)濟所有的技術領域和人們的日常生活之中,高分子材料簡

3、介,主要特點： 聚合物的組成簡單、結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化 高分子的鏈的排列、組合形態(tài)（聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）千變?nèi)f化。,高分子材料簡介-通用高分子材料,性能特點 密度?。壕酆衔锏拿芏刃?，僅是金屬的1/10,高分子材料簡介-通用高分子材料,性能特點 聚合物的導電性差，是優(yōu)良的絕緣體。 如電線絕緣層 做電氣絕緣材料 導電高分子例外,高分子材料簡介-通用高分子材料,性能特點 阻隔性好（透氣、透濕性差）,高分子材料簡介-通用高分子材料,性能特點 熔融溫度低、加工性能好(耐溫性差)。,高分子材料簡介-通用高分子材料,種類 塑料： 聚乙烯PE、聚丙烯PP(最輕的塑料)、聚氯乙烯PVC(通用性強)、聚苯乙烯PS(富于裝飾性)、

4、PMMA和PC（光學塑料）,高分子材料簡介-通用高分子材料,種類 塑料：,塑料農(nóng)用薄膜塑料溫室，大棚，地膜等 作物生長期縮短，不受季節(jié)影響； 產(chǎn)量增加； 抑止雜草生長，減少病蟲害 蔬菜供應得到保障,高分子材料簡介-通用高分子材料,種類 橡膠： 天然橡膠NR、聚丁二烯PB、丁苯橡膠（S-SBR，E-SBR）、熱塑性彈性體TPE、乙丙橡膠、丁基橡膠、硅橡膠等,高分子材料簡介-通用高分子材料,種類 纖維： 滌綸、尼龍、維尼龍、芳綸等,高分子材料簡介-通用高分子材料,種類 纖維：,過去：三天打漁、兩天曬網(wǎng) 天然纖維漁網(wǎng)： 吸水性強，易發(fā)霉，易腐蝕 強度差，不透明 合成纖維漁網(wǎng)： 不吸水，不會發(fā)霉，耐腐

5、蝕 強度高，透明或不透明,勞動強度減輕 產(chǎn)量增加,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高性能高分子材料 (1) 工程塑料 五大工程塑料： 聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、改性聚苯醚、熱塑性聚酯 特種工程塑料： 聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高性能高分子材料 (1) 工程塑料 與通用塑料相比：耐熱性優(yōu)良、抗拉、抗彎和抗沖擊強度高，不易變形 與金屬相比：密度低、比強度高、電氣絕緣性能優(yōu)良、耐磨、減摩性好、吸震、消聲性能優(yōu)異；耐化學品腐蝕、成型加工和成本較低等。 用途：耐熱、高比強和耐磨的輕型材料,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高

6、性能高分子材料 (1) 工程塑料,用尼龍、聚甲醛等塑料制齒輪、活塞摩擦系數(shù)小、自潤滑性好，噪聲小。,隨身聽全塑機芯,織布車間,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高性能高分子材料 (2) 高強度、高模量高分子材料 超細PE纖維：270GPa 聚對亞苯基苯并噻唑PPBT 碳纖維 芳綸,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高性能高分子材料 (3)特種膠氟橡膠 氟橡膠優(yōu)良的耐化學品性、耐溶劑性、耐熱性、耐油性 ,優(yōu)良的耐磨性。 用于制備橡膠密封圈(商品名：Vitron)、旋轉(zhuǎn)軸密封、手套、防護服、化學軟管、泵用隔膜、化學裝置襯里等。,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高性能高分子材料 (3)

7、特種膠硅橡膠 彈性高、衛(wèi)生性好、耐水、耐溶劑性及阻燃性好。耐寒性（-70 ）和耐高溫性（150 ）俱佳。 用作高溫密封（如高壓鍋墊圈）和低溫密封件。電加熱器絕緣、導電按鈕、密封膠及美容材料。,高分子材料簡介-新型高分子材料,1. 高性能高分子材料 (4) 高分子合金 第一代：高抗沖聚苯乙烯HIPS 第二代：苯乙烯-丁二烯-丙烯腈ABS 第三代：超韌品種，工程塑料合金，分子復合材料等,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 化學功能 離子交換樹脂、螯合樹脂、感光樹脂、氧化還原樹脂、高分子試劑、高分子催化劑。 物理功能 導電性高分子、高介電性高分子、高分子光電導體、電磁性高分子 介于

8、化學與物理功能之間 高吸水高分子、高分子染料、高分子穩(wěn)定劑、高分子相容劑、高分子功能膜、高分子功能電極,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 離子交換膜 原理：通過離子交換除去水中的重離子,水軟化和超純水制備,能去離子，但不能去除細菌,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 高分子催化劑：酯化反應催化劑,高分子強酸催化劑,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 感光樹脂 重鉻酸鹽（光敏劑）+聚乙烯醇 重鉻酸鹽具有感光性，受光照時，使PVA交聯(lián) 缺點：鉻鹽有毒，對環(huán)境有污染，保存性差。 重氮鹽（光敏劑） + 聚乙烯醇 無毒，制版圖像清晰， 保存期長。

9、光聚合型感光樹脂。如丙烯酸酯類。,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 感光樹脂與光刻膠,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 感光樹脂與光刻膠,面積減小34萬倍, 速度提高48萬倍,第一臺: 面積: 170m2 運算速度：5,000次/秒,P4: 面積: 50cm2 運算速度：2.4G/秒,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 超強吸水性樹脂 常用吸水性材料。 纖維類物質(zhì)，如：脫脂棉，毛巾，抹布，衛(wèi)生紙、尿布等 水凝膠：涼粉、明膠、瓊脂、等 干燥劑：硅膠、氯化鈣、氧化鈣、活性碳、分子篩、硫酸等 吸水效率僅幾倍到幾十倍 超強吸水性樹脂，吸水性強，

10、達10002000倍。 而且保水性特別強。,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 超強吸水性樹脂,親水聚合物吸水后網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)張開容納大量的水,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 超強吸水性樹脂（應用舉例） 整個防汛阻水袋自重約0.5Kg，使用時，只需將產(chǎn)品浸泡水中或直接在產(chǎn)品上淋水，內(nèi)部填充物的體積和重量能夠在24分鐘內(nèi)迅速增加80倍以上。 注意：要用淡水，不能用鹽水。,水,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 質(zhì)子交換膜,質(zhì)子交換膜材料 DuPont全氟磺酸膜Nafion,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 質(zhì)子交換膜（應用舉

11、例）,在負極側(cè)(氫極)， 催化劑(鉑金)使氫離子化，成為易于反應的H+離子。 在正極側(cè)(氧極)， H+離子通過電解液(如KOH)輸送到正極，并與正極上的氧分子結(jié)合，形成水。 被分離開的電子經(jīng)過外部電路移到正極上，形成電流。,燃料電池,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 質(zhì)子交換膜（應用舉例） 對燃料電池用作汽車能源的基本要求： 成本：低于50美元/1KW時 行駛公里：幾百公里 目前水平： 豐田：最遠行駛距離：100km 奔馳：最高時速：150km/h,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 膜材料 多孔材料 微孔材料：孔徑小于2納米 介孔材料：孔徑2-50納米

12、大孔材料：孔徑大于50納米 高分子膜材料：致密膜、多孔膜、纖維膜、復合膜。多尺寸孔徑,高分子材料簡介-新型高分子材料,2. 功能高分子材料 膜材料（應用） 納濾、超濾和微濾,微濾可去除水中的微生物和細菌，操作壓力0.05MPa 超濾可去除水中的細菌和病毒，操作壓力0.2MPa 納濾：可去除水中的細菌、病毒和有機物，操作壓力0.7MPa,高分子材料簡介-新型高分子材料,3.生物醫(yī)用高分子材料 人工器官用高分子材料 控制藥物釋放的高分子材料（緩釋、定點釋放） 仿生高分子材料,高分子材料簡介-新型高分子材料,3.生物醫(yī)用高分子材料 人工器官用高分子材料,人工心,人工肺,高分子材料簡介-新型高分子材料,3.生物醫(yī)用高分子材料 人工器官用高分子材料,高分子材料是這些組織工程的支架材料，干細胞的培養(yǎng)基。,人工耳,氣管軟管,尿管,高分子材料簡介-新型高分子材料,3.生物醫(yī)用高分子材料 人工器官用高分子材料,上海交通大學醫(yī)學院附屬第九人民醫(yī)院曹誼林教授科研團隊,先制定設計圖，再用一種高分子化學材料聚羥基乙酸做成模型支架， 將牛軟骨細胞“種”在支架上，繁殖生長出建造人耳所需的細胞外基質(zhì)后，再植入老鼠體內(nèi)。 等完全降解材料制成的支架消失后，軟骨組織與老鼠皮膚長在一起，就成了外觀酷似真耳的“人耳”,高分子材料簡介-新型高分子材料,3.生物醫(yī)用高分子材料 人工器官用高分