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来源:未知 发布日期:2019-11-25 21:23 浏览:

  第六讲 合成高分子质料 合成质料是人们行使化学本事人工合成出的质料,大致可分为无机合成质料和有机合成质料。本章先容的合成高分子质料属于有机合成质料。 第一节 高分子的构造和个性 1 高分子 由一千个以上原子通过共价键维系造成,分子量可达几万至几百万,这类分子称为高分子,或称高分子化合物。 自然高分子 :淀粉、纤维素、棉、麻、丝、毛 ;卵白质、糖类、核酸 合成高分子 :聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺(尼龙) 聚乙烯 通俗把乙烯分子称为单体,单体经集结后取得的聚乙烯分子称为集结物,或称高聚物。聚乙烯分子中有一个反复的构造单位[-CH2-CH2-]称为链节,n称为集结度,也即是聚乙烯分子中所含链节的数目。 2 高分子的原料和合本钱事 原料 :淀粉类如薯类、植物种子、橡子等;煤;石油 整个的合本钱事有加成集结、缩合集结和共集结等 ①加成集结响应 加聚响应后除了天生集结物外,再没有任何其他产品天生,集结物中包罗了单体中所有原子,如聚乙烯、聚氯乙烯。 加成集结的式样 聚氯乙烯分子举行加成集结反适时,不妨出现三种情景:头—头、尾—尾贯穿;头—尾贯穿;繁芜无序贯穿,如图所示。 (a)? 头—头、尾—尾贯穿 (b)? 头—尾贯穿 (c)? 无原则贯穿 正在工业上愚弄加成集结响应坐褥的合成高分子约占合成高分子总量的80 %,最苛重的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。 ②缩合集结响应 含有双官能团或众官能团的单体分子,通过分子间官能团的缩合响应把单体分子集结起来,同时天生水、醇、氨等小分子化合物,称为缩合集结响应,简称缩聚响应。 尼龙-66又称聚酰胺。用己二胺和己二酸动作单体,这两种单体分子之间通过脱水缩合,最终造成长链状大分子集结物,它的商品名称叫尼龙-66或锦纶-66。 “具体良”是对苯二甲酸和乙二醇脱水缩合集结而成的聚酯纤维高分子,商品名称也叫涤纶,它有挺括不皱、易洗易干等特质。 缩合集结响应正在合成高分子工业上的苛重性仅次于加聚响应,常睹的聚酰胺(尼龙)、聚酯(涤纶)、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚碳酸酯等。 ③共集结响应 将两种或两种以上差异的单体举行集结,这种集结物叫做共聚物。共聚物中单体单位的构造、数目和罗列式样会影响共聚物的物理本能。比方聚丙烯腈(腈纶)性如羊毛,但着色性差,若用1 %的丙烯基磺酸钠与之共集结后,腈纶纤维就可染成各式颜色。又如将丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)举行共集结制得的ABS树脂,是一种归纳本能极好的三元共聚物。 3 合成高分子的构造、个性和定名 构造 :线型长链状不带支链的、带支链的和体型网状的 .线型高分子可呈蜷曲、弯折或呈螺旋状,加热可熔化,也可溶于有机溶剂,易于结晶,合成纤维和大大都塑料都是线型高分子。支链高分子正在良众本能上与线型高分子近似,但支链的存正在使高分子的密度减小,结晶才气下降。体型高分子具有不熔不溶、耐热性高和刚性好的特质,合用作工程和构造质料。 高分子 特质 热塑性、热固性、耐磨性、绝缘性、相对密度小、比强度上等出格的本能。相对密度正在1~2之间,聚丙烯塑料,相对密度只要0.91;泡沫塑料的相对密度只要0.01。高分子质料相对密度小,但强度高,有的工程塑料的强度越过钢铁和其他金属质料。比方玻璃钢的强度比合金钢大1.7倍,比铝大1.5倍,比钛钢大l倍。高分子中存正在宏大的分子间效力力是高分子质料具有高强度的首要源由。 高分子化合物的化学响应本能较差,对化学试剂显得比力稳固。高分子具有耐酸、耐腐化等个性,有名的“塑料王”聚四氟乙烯,其耐酸水准远越过金。聚四氟乙烯是优异的耐酸、耐腐化质料。 高分子中的分子链是原子以共价键维系起来的,分子既不行电离,ig彩票也不行正在构造中通报电子,以是高分子具有绝缘性,电线的包皮、电插座等都是用塑料制成。其它,高分子能够抗辐射。 合成高分子的定名,一种是正在单体前加“聚”宇,如聚乙烯聚氯乙烯等;另一种是正在简化的单体名称后面加“树脂”二字,如酚醛树脂,它是由甲醛和苯酚缩聚取得的,又如脲醛树脂、环氧树脂等。 第二节 合成高分子质料 1 塑料 塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料。 若将塑料按本能和用处来分类,可分为通用塑料、工程塑料、特种塑料和巩固塑料。 通用塑料产量大、用处广、价值低,个中聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯约占所有塑料产量的80 %,尤以聚乙烯的产量最大。 ① 聚乙烯 低压聚乙烯适合做强度、硬度较高的塑料成品,如桶、瓶、管、棒等。 高压聚乙烯,又称低密度聚乙烯。适合做食物包装袋、奶瓶等软塑料成品。 ②工程塑料 可动作工程质料和取代金属用的塑料。首要有聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS塑料等 如聚甲醛的力学、呆滞本能与铜、锌近似,用它做汽车上的轴承,应用寿命比金属的长一倍。又如聚碳酸酯,它不单可取代某些金属,还可取代玻璃、木柴和合金等,做各式仪器的外壳、自行车车架、飞机的挡风玻璃等。 ③特种塑料 是指正在高温、高腐化或高辐射等出格条目下应用的塑料,它们首要用正在尖端身手配置上。比方聚四氟乙烯具有优异的绝缘本能,抗腐化性非常好,能耐高温和低温,可正在-200~250 ?C局限内永久应用,正在宇航、冷冻、化工、电器、医疗工具等工业部分都有寻常的行使。 2 合成纤维 合成纤维是由合成高分子为原料,通过拉丝工艺得回纤维。合成纤维的种类良众,最苛重的种类是聚酯(涤纶)、聚酰胺(尼龙、锦纶)、聚丙烯腈(腈纶),它们占宇宙合成纤维总产量的90 %以上。其它尚有聚乙烯醇缩甲醛(维纶)、聚丙烯(丙纶)、聚氯乙烯(氯纶)等。 ①聚酯纤维 商品名涤纶,又叫具体良。首要用于织衣料,也可做运输带、缆绳等。涤纶的分子链构造中含有酯基(COOR),这类刚性基团的存正在,使分子罗列规整、周密,结晶度较高,不易变形,受力形变后也易收复,这是涤纶抗皱性好的源由。 ②聚酰胺纤维 商品名尼龙,也叫锦纶;最常睹的是尼龙-6和尼龙—66。尼龙首要用于制做渔网、着陆伞、丝袜及针织内衣等。尼龙织物的特质是强度大,弹性好,耐磨性好。这些卓异的本能是由构造决策的。聚酰胺分子链中存正在酰胺基(CONH2),分子链之间通过氢键的效力,使分子链之间的效力力大为强化,担保了织物的强度。 3 合成橡胶 橡胶分自然橡胶和合成橡胶。自然橡胶的基础构成是异戊二烯。人们用异戊二烯动作单体举行集结响应,取得了合成橡胶,称为异戊橡胶。丁二烯根源丰饶,以丁二烯为根本拓荒了一系列合成橡胶。如顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶等。宇宙橡胶产量中,自然橡胶仅占15 %支配,其余都是合成橡胶。 合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶用量较大,比方丁苯橡胶占合成橡胶产量的60 %;其次是顺丁橡胶,占15 %;其它尚有异戊橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶等,它们都属通用橡胶。 特种橡胶是正在出格条目下应用的橡胶,它们有出格的性子,如硅橡胶是以硅氧原于庖代主链中的碳原子造成的一种特种橡胶,它柔弱、滑腻,能耐高温,可接受高温消毒而稳固形。 很众合成橡胶是线型高分子,具有可塑性,但强度低,回弹力差,易出现悠久变形。列入硫磺与橡胶分子效力,可使橡胶硫化。 硫的效力是使线型橡胶分子之间造成硫桥而交联起来,更动为体型构造,使橡胶落空塑性,同时得回高弹性。 第三节 新型高分子质料 正在合成高分子的主链或支链上接上带有显示某种功用的官能团,使高分子具有出格的功用,餍足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功用央浼,这类高分子通称为功用高分子。它将成为合成高分子质料中很有发达出途的一个分支。已知的功用高分子的种类和分类如下。 ①导电高分子 70年代人们合成了聚乙炔,觉察它有导电本能。乙炔分子中碳与碳以叁键维系,单体经加聚集结后取得聚乙炔,这是一种双键、单键间隔贯穿的线型高分子,分子中存正在共轭?键系统,?电子能够正在全盘共轭系统中自正在活动,所以能够导电。随后,又觉察聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑、等都具有导电性,导电高分子质料惹起人们的珍重。用导电塑料做成的塑料电池已进人市集,硬币巨细的电池,一个电极是金属锂,另一个电极是聚苯胺导电塑料,电池可众次反复充电应用,处事寿命长。 ②医用高分子 高分子质料行使于医学上已有40众年史册。目前已知可用于制做人制器官的合成高分子质料有:尼龙、环氧树脂、聚乙烯、聚乙烯醇、聚甲醛、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯酯、硅橡胶、聚氨酯、聚碳酸酯等。除了脑、胃和个别内渗透器官外,人体中简直全豹器官都可用高分子质料创制。 ③可降解高分子 包装食物的塑料袋和泡沫塑料饭盒用可降解高分子质料来做,那末销毁的塑料将正在肯定条目下自行认识成为粉末。 目前己提出生物降解、化学降解和光照降解等三种本事,并合成了生物降解塑料、化学降解塑料和光照降解塑料,这类可降解高分子将正在处理境遇污染方面起到苛重的效力。 ④高吸水性高分子 高吸水性高分子摄取越过自重几百倍乃至上千倍的水,体积固然膨胀,但加压却挤不出水来。这类怪异的高分子质料可用淀粉、纤维素等自然高分子与丙烯酸、苯乙烯磺酸举行接枝共聚取得,或用聚乙烯醇与聚丙烯酸盐交联取得。高吸水性高分子的吸水机制尚不分明,不妨与高分子交联后构造中立体汇集扩充相闭。 第四节 复合质料 前面先容的合成高分子质料、金属质料和无机非金属质料各有其甜头和缺陷,倘使将这三类差异的质料通过复合工艺组合成为新的复合质料,它既能维持原先质料的甜头,又能填补缺陷。 比方金属质料易腐化,合成高分子质料易老化、不耐高温,陶瓷质料易碎裂等坏处二都能够通过复合的本事予以革新和制服。所以复合质料是正在三大质料根本上发达起来的新质料。 高分子(塑料、树脂)、金属、陶瓷等质料都能够动作基体,掺入巩固体后便成为复合质料。若按巩固体的样子分类,复合质料可分为:颗粒巩固复合质料、夹层巩固复合质料和纤维巩固复合质料。目前发达较疾、行使较广的是纤维巩固复合质料,若按基体分类,也可分为三类:树脂基复合质料、金属基复合质料和陶瓷基复合质料。 1 纤维巩固树脂基复合质料 ①玻璃钢 它是由玻璃纤维与聚酯类树脂复合而成的质料。将玻璃熔化并以极疾的速率拉成细丝,这种玻璃纤维极度柔弱,能够纺织。玻璃纤维的强度很高,比自然纤维或化学纤维赶过5-30倍。正在创制玻璃钢时,可将直径为5-10 ?m的玻璃纤维制成纱、带材或织物加到树脂中,也能够把玻璃纤维切成短纤维列入基体。玻璃钢具有优秀的本能,它的强度高、质地轻、耐腐化、抗袭击、绝缘性好。巩固体除了用寻常玻璃外,还能够按照整个用处调剂玻璃因素,制取耐化学腐化、耐高温、高强度和高模量的玻璃纤维。玻璃钢仍旧寻常用于飞机、汽车、船舶、修修和家具等行业。 ②碳纤维巩固塑料 目前制备碳纤维的本事是将聚丙烯腈合成纤维正在200—300 ?C的气氛中加热使其氧化,然后,正在1000—1500 ?C 的惰性气体中碳化,即可取得强度很高的碳纤维。用沥青为原料也可制成碳纤维,本钱比用聚丙烯腈下降约50 %。碳纤维原料根源广、本钱低、本能好,是很有发达出途的巩固质料。 碳纤维巩固塑料能够按照应用温度的差异拣选差异的树脂基体。如环氧树脂应用温度为150~200 ?C ;聚双马来酰亚胺为200~250 ?C ;而聚酰亚胺正在300 ℃以上。这类热固性树脂的碳纤维复合质料较众行使于创制航天飞翔器外壳或火箭喷管的耐烧蚀质料中。新一代的运动器械如羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、滑雪杖、滑雪板、撑杆、弓箭等都采用碳纤维巩固塑料来做,为运策动缔造宇宙记载做出了孝敬。 2 纤维巩固金属基复合质料 树脂基复合质料的耐热性低,普通不越过300 ℃,且不导电,导热性也较差,这就束缚了它们正在某些条目下的应用。而金属基复合质料恰恰正在这些方面具有上风,成为各邦竟相发达的新质料。 首要应用硼纤维、碳纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维。基体金属用得较众的是铝、镁、钛及某些合金。 碳纤维是金属基复合质料中行使最寻常的巩固质料。碳纤维巩固铝具有耐高温、耐热疲顿、耐紫外线和耐湿润等本能,适合于正在航空、航天范畴中做飞机的构造质料。硼纤维巩固铝也用于空间身手和军事方面。碳化硅纤维巩固铝比铝轻10 %,强度高10 %,刚性高一倍,具有更好的化学稳固性、耐热性和高温抗氧化性。它们首要用于汽车工业和飞机创制业。用碳化硅纤维巩固钛做成的板材和管材已用来创制飞机垂尾、导弹壳体和空间部件。 3 纤维巩固陶瓷基复合质料 跟着对高温高强质料的央浼愈来愈高,人们转向研制陶瓷基复合质料。基体陶瓷大概有Al2O3,MgO·Al2O3,SiO2,Al2O3·ZrO2,Si3N4,SiC等。巩固质料有碳纤维、碳化硅纤维和碳化硅晶须。所谓晶须即是由晶体滋长造成的针状短纤维。纤维巩固陶瓷能够添补陶瓷的韧性,这是处理陶瓷脆性的途径之一。由纤维巩固陶瓷做成的陶瓷瓦片,用粘接剂贴正在航天飞机机身上,使航天飞性能安静地穿越大气层回到地球上。 复 习 题 1. 举例证实什么是自然质料和合成质料。 2. 下列集结物的商品名叫什么? 聚丙烯腈,聚甲基丙烯酸甲酯,聚酰胺,聚对苯二甲酸二乙酯 3.什么是硫化剂?橡胶为什么需求硫化? * * *

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