应用广泛的高分子材料.ppt

1,第二节 应用广泛的高分子材料,有机高分子,,天然（棉花、蚕丝、麻、纤维素）,合成,,合成材料,功能高分子材料,复合材料,,塑料,合成纤维,合成橡胶,高分子分离膜,液晶高分子,导电高分子,医用高分子,高吸水性树脂,,一、有机高分子的分类及命名,二、高分子化合物的结构特点,1、高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成； 如聚乙烯　　　　　　　　　中：,2、根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构，线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。,高分子化合物,线型高分子,支链型高分子,体型高分子,,网状结构(体型),三、高分子合成材料——塑料,结构 性质 用途,,决定,,决定,适用于高分子化合物,1、分类： 热塑性塑料——如聚乙烯 高分子链间无化学键，只有微弱的分子间作用力，因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象;随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程。,热固性塑料：——如酚醛树脂 塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂)的作用分子链间产生化学交联（化学健），形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。,合成高分子,,线型,支链型,,－热固型,热塑型,加工成型后受热不再熔化,可反复加工，多次使用,能溶解在适当的有机溶剂里,不易溶解，只有一定程度的胀大,,,网状结构,(体型),树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物 塑料＝树脂＋添加剂 树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用,塑料一般由合成树脂及增塑剂、防老化剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是合成树脂。,2、主要成分：,高压高温引发剂,较低压力催化剂,线型,支链型,有,少有或没有,相对较长,相对较短,相对较小,相对较大,3. 常见塑料： 例如：聚乙烯,低,相对较低,相对较小,相对较小,相对较高,高,相对较大,相对较大,影响高分子化合物熔点、密度的因素：,1．高分子链越长——相对分子质量越大——分子间的作用力越大——熔点、密度越高,2．链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高,低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多.,低压、高密度、高熔点－管材、桶,高压、低密度、低沸点－塑料薄膜,◆ 聚乙烯(PE)产品,保鲜膜,吹塑成型的聚乙烯薄膜,无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料,单体: CH2=CH2,聚乙烯制品,,,改进聚合反应的催化剂，得到超高相对分子质量（≥100万）、性能更为优越的聚乙烯。它具有高强度、高耐磨性、熔融温度135-137 ℃ ，使用温度100℃以上，可用作防弹头盔、防弹衣的材料。,◆聚氯乙烯（PVC）,化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬,单体: CH2=CHCl,聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）,单体：,◆聚四氟乙烯,单体：,CF2＝CF2,人们给聚四氟乙烯冠以“塑料王”的美称。,一种特别的菜锅——不粘锅。,（1）组成： 用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。 （2）形成： 在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻（或对位）羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构高分子。,4、酚醛树脂（电木）,【思考与交流】,为什么酚醛树脂也能形成网状结构？,羟甲基苯酚,在碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。,酚醛树脂局部结构,酚醛树脂,烹饪器具的手柄,宇宙飞船的外壳,电器部件,主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合器材。,,酚醛树脂,反应物：酚类＋醛类,苯酚＋甲醛,,酚醛树脂,（电木）,,酸催化－线型,碱催化－网状结构（体型）,具热塑性，能溶于一些有机溶剂中,具热固性，不溶于任何溶剂,,,【拓展】,尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构式吗？,脲甲醛树脂的线形结构：,脲甲醛树脂的网状结构：,下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是（ ）,[CH2－CH2－CH－CH2]n,CH3,,,,,OH,,,[ CH2],,[CH2－CH2＝CH－CH2]n,Cl,,,,n,[CH2－CH]n,Cl,,,,A．,B．,C．,D．,BC,线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为体型结构。,纤维,,天然纤维,化学纤维,,棉花 羊毛 蚕丝 麻,,合成纤维：用石油、天然气等不含天然纤维的物质为原料制得单体，经过聚合反应制得的纤维（如：六大纶,人造纤维：,涤纶,锦纶,腈纶,丙纶,维纶,氯纶,用木材等为原料，经化学加工处理的纤维,四、合成纤维,【区别】纤维与纤维素一样吗?,纤维和纤维素？,不是一种物质。区别：1.纤维在工业上是指柔韧.纤细的丝状物，具有相当的长度、弹性和吸湿性，而纤维素是一种天然高分子化合物，是构成植物细胞壁的基础物质。2.纤维是一种物体，没有一定的组成，如棉花的主要成分是纤维素，而羊毛的主要成分是蛋白质；纤维素的是一种物质，有固定的组成（C6H10O5)n。,2、合成纤维性能： 合成纤维工业创立于20世纪40年代，由于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常迅速的发展。 它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。 衣物： 工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料 渔业：渔网、缆绳； 医疗：输液管、缝合线、止血棉等； 航空：降落伞、飞行服、太空服等。,涤纶,尼龙,纺纶纤维织成的防弹衣腈纶,腈纶,锦纶,丙纶,维纶,氯纶,如果服装面料是由一种纤维材料制成的，则用“纯X”或“100％X”来表示。如“纯棉”“纯毛”或“100％棉”“100％毛”；如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的，标签上应注明每种纤维种类的含量，如“涤纶20％棉80％”等。,服装标签,婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下列高分子中有可能被采用的是（ ）,B,HOCH2CH2OH,,对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式,+ HOCH2CH2OH,合成纤维中目前产量占第一位的是——涤纶,聚对苯二甲酸乙二醇酯,n,n,催化剂,,世界上出现的第一种合成纤维是 20 世纪 30 年代美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙 66（Nylon，聚酰胺66），它是由己二酸和己二胺缩聚而成的,HOOC(CH2)4COOH,H2N(CH2)6NH2,nHO-OC(CH2)4CO-OH +,nH-NH(CH2)6HN-H,,己二酸和己二胺缩聚合成尼龙-66的化学方程式,橡胶的来源,森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。,五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶。 现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎，都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工步骤后制成的。 合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成技术制造出来的。 现在已发展了20多个大品种，人们常用型合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。,橡胶的发展,橡胶,,,天然橡胶,合成橡胶,通用橡胶,特种橡胶,,丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶,——硅橡胶,,巴西三叶橡胶,杜仲胶,五、合成橡胶,合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。,合成橡胶的用途,橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形状。,2、性质： 耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀性、耐老化等方面有着其独特的优势。 橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都要高，一般在105—106范围内。,橡胶的老化：橡胶及其制品在加工,贮存和使用过程中,由于受内外因素的综合作用而引起橡胶物理化学性质和机械性能的逐步变坏,最后丧失使用价值,这种变化叫做橡胶老化。 如表面上表现为龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等。,,天然橡胶,异戊二烯,硫磺硫化剂,,天然橡胶——线型,网状体型,橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大,,丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体，合成丁苯橡胶,CH2=CH-CH=CH2,1,3-丁二烯,苯乙烯,合成橡胶,顺丁橡胶：弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。1，3-丁二烯为原料，在催化剂存在下，得到顺式聚1，3-丁二烯的线型结构。,nCH2=CH-CH=CH2,,催化剂,C=C,CH2,CH2,H,H n,,,,,,,,1 2 3 4,1 4,2 3,1 4,催化剂,nCH2=CH-CH=CH2,,C=C,CH2,CH2,H,H n,,,,,,,,1 2 3 4,2 3,硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。,