华南理工大学材料概论课件第3-1章

材 料 概 论,原材料的选用与合成制备工艺过程与方法,第三章 材料的制备方法,3.1 原材料的选用与合成 3.2 制备工艺过程与方法,3.1 原材料的选用与合成 需考虑化学组成、纯度、颗粒度等，以及成本和对环境的影响。一般可将材料领域的原材料分为:,第三章 材料的制备方法,1.矿石的开采和还原 3.工业废渣的利用 2.硅酸盐矿物原料 4.原料的质量要求,3.1.1 天然矿物原料,第三章 材料的制备方法,金属矿物冶炼金属：如铁矿石、铝土矿、方铅矿、黄铜矿等 硅酸盐矿物玻璃、陶瓷、水泥等主原料：石英砂、粘土、长石、石灰石等； 石油、天然气、煤、电石及某些农副产品等：合成高分子化合物的基本原料 煤和石油产品冶金和无机材料生产中的燃料。,B.矿石原料的开采和选别 C.矿石原料的预处理：焙烧富集，or 球团化 D.可当材料使用的天然矿物,1.矿石的开采和还原,第三章 材料的制备方法,A.矿物：指地壳中的化学元素，经各种地质作用所形成的、并在一定条件下相对稳定的单质or化合物，是组成矿石和岩石的基本单元。具有比较均一的成分和内部结构，是具有相对固定的化学性质和物理性质、并有一定几何形态的自然物体。,矿物涉及的内容较广，可简略归纳为3点：,第三章 材料的制备方法,具有一定的化学组成和化学性质，绝大多数为各种化合物的混合物。,在一定的地质条件下所形成的某些矿物，具有共生组合规律。,除石油外液态矿物为数极少，绝大多数矿物是固态无机物，且属于晶质矿物，理想条件下能长成规则的几何多面体(如方铅矿呈立方体，方解石呈菱面体)；属非晶质矿物的很少，如蛋白石、火山玻璃。不同矿物具有不同的物理性质，如颜色、光泽、透明度、硬度等。,自然界中已知矿物3000多种，被利用200余种，重要的仅100多种。在地壳中的分布是不均匀的。 矿石矿物：有开采利用价值的矿物，其集合体称矿石； 脉石矿物：与矿石矿物相伴生的无用矿物，组成脉石。 按用途可分为：金属矿、非金属矿和燃料矿。,第三章 材料的制备方法,矿物不是孤立地存在于地壳中，往往是几种矿物共同产生在一个矿床中。共生组合：指同一成因、同一成矿期的矿物组合。 地壳(厚度36km)中含量最多、分布最广的有8种元素见表3-1，其总的质量已占98.59%。,表3-1 地壳中8种主要元素的含量与分布情况,富集元素：分布较集中，能形成独立矿物，甚至富集成矿床，如金、银、汞等； 分散元素：含量不一定比富集元素少，但却趋于分散很难形成独立的矿物or矿床，常以类质同象混入物形式，参加到其他矿物中去，如钒、钴、钍等。,B.矿石原料的开采和选别 根据来源可分为：露天矿、地下矿和海底采矿。,第三章 材料的制备方法,金属矿石中，所含金属并非以“纯”金属而是以化合物状态存在，如氧化物、硫化物、氢氧化物、碳化物、硅酸盐等见p71表3-2。 实际上，矿石很少单独以上述化合物形式出现，而是在一些脉石矿物(石英，石灰石等)中存在着一些“富”含金属的矿物。,表3-2 一些重要的矿石及其金属含量,无机材料工业中，通过选矿达到除去石英砂、粘土等矿物中的含铁等杂质。 选矿的基本任务有三个方面：,第三章 材料的制备方法,富集矿石中的有用矿物或金属其品位，并与脉石分开，有害杂质矿物冶炼的需要。 把共生在矿石中的有用矿物或金属分选出来。 使尾矿中的有用矿物or金属%最小，回收率。,图3-1 选矿流程示意图 矿石破碎 (粒度达到305mm )粉碎(磨矿) (粒度达到10.074mm) 选别中矿 精矿 尾矿浓缩 废弃浓缩精矿 溢流过滤滤饼 滤液干燥精矿产品,重选法、浮选法和磁选法，及手选和电选法等，都是不改变矿物物化性质的机械选矿法。 化学选矿：可与机械选矿法联合使用，处理成分复杂的难选矿石，即采用草酸、硫酸和盐酸的酸处理。,第三章 材料的制备方法,选矿的原理 根据矿石的物理化学性质的不同，如利用不同密度(重力分离法)、不同磁性(铁矿石)、在酸液、碱液中不同的溶解度(铜、贵金属、铝矾土)、在有机溶液中不同的润湿特性等，将有用矿物和脉石矿物分离。 常用的选矿方法：,C.矿石原料的预处理,第三章 材料的制备方法,D.可当材料使用的天然矿物 有少部分天然矿物可直接当作材料来加以使用：,第三章 材料的制备方法,2.硅酸盐矿物原料 冶炼金属首要一步是矿石还原，传统无机材料的典型组分则存在于自然界，不需物质转换的过程，但须加一定限制： 天然原料的纯度和均一性等难以满足现代陶瓷技术的要求，需 化学反应or物理转变 高质量的合成原材料氧化物陶瓷、非氧化物特种陶瓷、电子陶瓷等。,是粘土类、石英类、长石类、碳酸盐类等矿物原料的通称。,多数经典陶瓷材料的特性取决于组织中某些陶瓷相的特殊配置，而这种配置并非天然的配置。材料最终状态须经过某些反应和溶解后的结晶过程，即在高温下的材料转换过程来达到(发生在陶瓷的烧成过程中)。,A.粘土类原料 1种疏松的or呈胶状致密的水铝硅酸盐矿物，种类多，是多种微细矿物和杂质的混合物，多数粒径2m。主要成分：SiO2、Al2O3及H2O。,第三章 材料的制备方法,普通陶瓷的最主要原料(用量最多)，常用的有：高岭石类粘土、蒙脱石类粘土和伊利石类粘土。 耐火粘土耐火材料的原料。 水泥生产中的粘土质原料有：黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩及灰泥等。,B.石英类原料 石英是自然界中分布很广泛的矿物，主要是SiO2，在地壳中的丰度约为60%。 少量杂质为Al2O3、CaO、MgO、TiO2等。 石英呈多种状态，水晶最纯，产量很少。 陶瓷生产中较多采用：脉石英、砂岩、石英砂、硅藻土、燧石、硅石等。 玻璃生产中常用：硅砂(石英砂)和砂岩。,第三章 材料的制备方法,玻璃和陶瓷工业中常用：钾长石、钠长石。 作为长石的代用品，常用的有以下几种矿物：伟晶花岗岩、霞石正长岩、酸性玻璃熔岩、含锂矿物(锂云母、锂辉石等)。,C.长石类原料 不含水的碱or碱土金属铝硅酸盐，有4种基本类型：R2OAl2O36SiO2(R=K,Na)、ROAl2O32SiO2(R=Ca, Ba) 。前3种居多，钡长石较少，彼此可按一定的混溶规律形成固溶体。有时含有微量的铯、铷、锶等。种类很多，纯的较少。,第三章 材料的制备方法,D.碳酸盐类原料 无机材料中引入CaO和MgO所常用的天然原料。,第三章 材料的制备方法,白云石：CaCO3/MgCO3的固溶体，含Fe、Mn等杂质。能陶瓷坯体的T烧成，坯体的透明度，石英的熔解及莫来石的生成，也是瓷釉的重要原料。 方解石(CaCO3)：含镁、铁、锰、锌等杂质。属此组成还包括冰洲石、石灰石、石笋、钟乳石、白垩、大理石、霞石等。在陶瓷坯料中于分解前起瘠化作用，分解后起熔剂作用，也是高温釉的重要原料。 菱镁矿(MgCO3)：含铁、钙、锰等杂质。生产镁质耐火材料、镁质瓷、镁质精陶等。,石灰岩：由CaCO3组成的化学与生物化学沉积岩，主矿物是方解石，并含白云石、硅质(石英或燧石)、含铁矿物和粘土质杂质。生产石灰、碳酸盐和钙盐的主原料。石灰石和白云石也是冶炼钢铁时所用的碱性熔剂。 泥灰岩：由CaCO3和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩。 白垩和贝壳：白垩是由海生生物外壳与贝壳堆积成的，主要由隐晶or无定形细粒疏松的CaCO3所组成的石灰岩。,第三章 材料的制备方法,E.其他原料 滑石(3MgO4SiO2H2O)和蛇纹石(3MgO2SiO22H2O)均为含水硅酸镁矿物。是镁质瓷、釉面砖、地砖、炻器、耐酸陶器、匣钵、耐火材料等常用原料。,硅灰石(CaOSiO2)：偏硅酸钙类矿物，不含有机物质、吸附水及结晶水, 干燥和烧成收缩都小(0.5%)，较小, 便于快速烧成；有助熔作用, 可坯体T烧成。,透辉石(CaOMgO2SiO2): 偏硅酸钙镁, 1种新型陶瓷原料, 与硅灰石相似, 可作助熔剂也可作主原料。含铁, 生产白色陶瓷时, 需控制和精选。,透闪石(2CaO5MgO4SiO2H2O): 含水的钙镁硅酸盐矿物。陶瓷中的应用与硅灰石、透辉石相似，常作釉面砖主要原料。,第三章 材料的制备方法,骨灰和磷灰石：钙的磷酸盐，主要用于骨灰瓷，也可用作玻璃的乳浊剂。骨灰的主成分是羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2，含少量氟化钙、碳酸钙、磷酸镁。磷灰石是天然磷酸钙矿物，Ca5PO43(F,Cl,OH)，常见的有氟(居多)和氯磷灰石，及羟和碳酸磷灰石等。,萤石(CaF2 )：氟石，为无色、白色、浅绿等。在新型陶瓷和冶炼钢铁过程中主要用作助熔剂，玻璃生产中作为乳浊剂 。,A.粉煤灰：火电厂排出的灰烬，由石英和莫来石结晶体、玻璃体、赤铁矿(Fe2O3)和磁铁矿(Fe3O4)，及少量未燃炭粒组成。化学成分较大，40%65%SiO2、15%40% Al2O3、4%20% Fe2O3 、2%7% CaO和3%10%未燃的炭。我国年排出量几千万吨，主要用做水泥的组分材料。,3.工业废渣的利用,第三章 材料的制备方法,废渣和废料工业生产及矿山开发中不可避免的产物，量大处理难，且污染环境。很重视综合利用变废为宝。废渣的储存量在不断，20世纪80年代初我国的废渣年排放量已达3亿吨。主要包括：,B.煤矸石：夹在煤层间的脉石，是碳质页岩、碳质灰岩等含碳岩石和页岩、砂岩等的混合物。成分随岩石种类和矿物组成而变，粘土岩类煤矸石含 4060% SiO2，1530%Al2O3，砂岩类煤矸石SiO270%，铝质岩类Al2O340%，碳酸盐煤矸石CaO30%。,第三章 材料的制备方法,C.石煤：低炭煤，组成性质与泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤无本质差别，可燃的沉积岩。C%煤，挥发份和发热量低，灰分%高，且伴生较多的金属元素。 煤矸石与石煤的矿物组成大多数是粘土矿物和石英。,第三章 材料的制备方法,E.铝渣(赤泥)：矾土提取Al2O3排出的赤色废渣，含大量硅酸二钙(5354%)。1吨Al2O31.51.8吨赤泥。4250%CaO、1824%SiO2、5.37.7%Al2O3、412.5%Fe2O3、27.5%TiO2等。,D.炉渣：高炉矿渣冶炼生铁的废渣，主要成分 CaO、MgO、SiO2、Al2O3。粉碎后呈晶体形状，由硅酸盐及少量氧化物、硫化物组成。成分基本稳定，资源丰富、成本低，水泥和陶瓷生产中得到广泛采用。 炼钢炉渣硅酸钙、铁酸钙等化合物，而游离的氧化钙和氧化镁的量较少。 城市及民用炉渣,F.电石渣：乙炔发生车间排出的含水约8590%的消石灰浆，1050m的颗粒80%。1吨电石可产生1.15吨干渣(相当于67吨料浆)。,第三章 材料的制备方法,G.碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣以及造纸厂的白泥：主成分碳酸钙，均可作石灰质原料。,H.磷矿渣：生产黄磷的废渣，是经1100煅烧的非晶质假硅灰石，主成分为SiO2 44.08%、CaO 43.66%。与硅灰石一样能引入CaO而不带入挥发性组分，生产面砖的好原料，还可用来配制低温釉熔块。常含碳及水溶性碱。磷酸盐尾矿中含石英85%，Ca3(PO4)2 6%，粘土6%，亦可用于陶瓷工业。,I.萤石矿渣 ：主要是硅酸钙，可代替硅灰石配制面砖坯料，也可作地砖料的熔剂。 J.碎玻璃 ：回收重熔不仅有经济意义，且在工艺上影响玻璃配合料的熔化和澄清、热耗、玻璃制品的性能、加工性能和大窑生产率等。,第三章 材料的制备方法,K.其他 低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂硫酸渣(硫铁矿渣，FeO50%)等，均可用作水泥的铁质校正原料。 铜矿渣与铅矿渣：不仅可用作水泥的铁质校正原料，其中的FeO能其T烧成和T液相，还可起矿化剂作用。,工业废料的综合利用,第三章 材料的制备方法,水泥工业 ：粉煤灰、硫酸渣、高炉矿渣等已作为原料or混合原料，赤泥、电石渣等也逐步使用。近来用煤矸石、石煤等代替粘土质原料也已取得一定效果。,陶瓷工业 ：高炉炉渣、磷矿渣、萤石矿渣等较多，除釉面砖、墙地砖外，还可生产卫生陶瓷和日用瓷。,玻璃工业 ：含碱矿物、矿渣和尾矿引入部分Na2O。主要有：天然碱、珍珠岩、含稀碱氧化物的花岗岩尾矿、食盐等。,4.原料的质量要求,第三章 材料的制备方法,金属矿物，所需的金属越高越好，一定值，则失去冶炼价值；根据可提炼金属，可分为富矿和贫矿，将品位不同的矿石许多不同等级。,1.氧化物原料：A.单一氧化物：Al2O3、ZrO2、TiO2、MgO、BeO等。B.复合氧化物 2.非氧化物原料p84 3.其他化工原料,3.1.2 无机合成原料 化工原料按化学组成分级，即工业纯、化学纯(CP)、分析纯(AR) 及光谱纯等。就组分而言，又可分为氧化物和非氧化物原料两大类。,第三章 材料的制备方法,A.单一氧化物 氧化铝(Al2O3)：氧化物精细陶瓷的代表性原料之一，高温耐火材料、磨料、磨具、激光材料及Al2O3宝石等的重要原料。可分为6大类：普通、低钠、易烧结、高纯、烧结和电容Al2O3 。主要用途见表3-3。,第三章 材料的制备方法,氧化锆(ZrO2)：最耐高温的氧化物之一，高温结构陶瓷、电子陶瓷和耐火材料的重要原料。种类和用途见表3-4。主要以斜锆石和锆英石为原料，采用碱金属化合物分解法、氯化和热分解法、石灰熔融法和等离子弧法等制备。,氧化钛(TiO2)：钛白粉钛酸钡电容器、热敏和压电陶瓷等，纯度大致分为98%、99%和99.9%。95%的也广泛用作为涂料、油漆、印刷油墨、橡胶、纸张等的颜料。3种晶型：板钛矿、锐钛矿和金红石。,第三章 材料的制备方法,氧化铍(BeO)：晶型稳定、挥发性较小，高温强度高、耐碱性好和电绝缘性优良和导热率极高等高导热性新型陶瓷。,氧化镁(MgO)：轻烧、重烧和电熔3种。合成橡胶的填料、陶瓷、耐火材料、电加热器、热电偶的原料。,钛酸盐：BaTiO3、SrTiO3、CaTiO3、MgTiO3和PbTiO3。BaTiO3 压电、铁电陶瓷，陶瓷电容器使用钛酸钡居多。 锆酸盐：BaZrO3和SrZrO3等 锡酸盐：BaSnO3、CaSnO3、InSnO3、CdSnO3、NiSnO3和PbSnO3等。 铌酸盐：LiNbO3和KNbO3等 锑酸盐：BaSb2O6、SrSb2O6、PbSb2O6和MgSb2O6等。 铝酸盐：尖晶石(MgAl2O4)，有合成和电熔耐火与喷涂材料。高纯度99.9% 尖晶石陶瓷，单晶材料。,第三章 材料的制备方法,B.复合氧化物,第三章 材料的制备方法,锆钛酸铅(PZT) ：Pb(Ti1-xZrx)O3制备锆钛酸铅压电陶瓷，PbTiO3与PbZrO3能以任何比例形成连续固溶体。,铝硅酸盐 *莫来石(3Al2O32SiO2)耐火和特种耐火材料、莫来石陶瓷等。制备方法有烧结法和电熔法。 *堇青石(2MgO2Al2O35SiO2)：耐火和特种耐火材料(蒸馏塔的塔板，匣体等) 的大多数纯度为95%。多孔引发剂载体等精细陶瓷用的原料多数是用氧化铝、高岭土、氧化镁合成的堇青石。,2.非氧化物原料p84 大多为难熔化合物，主要有下列3类：,第三章 材料的制备方法,类金属难熔化合物金属与非金属结合的化合物：金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物等。许多类金属化合物，Tm高，硬度高，化稳性良好，且有很高的导电性和传热性，有的在真空or电场和热的作用下有发射e的能力，某些还有半导体性质。,非金属难熔化合物非金属与非金属结合的化合物：B4C、SiC、BN、Si3N4和其他多组元化合物等。具半导性，室温下有高的电阻及非常高的化稳性。,金属间互相结合的金属互化物：Al、Be等系统的金属互化物，钴铬钨系统的互化物。,与氧化物相比，许多非金属难熔化合物Tm更高，高温力学性能更好。高温非氧化物代表性原料有：,(1).碳化物： SiC、B4C、WC、TiC、TaC、HfC、ZrC等，Tm很高； (2).氮化物：Si3N4、AlN、TiN和BN等； (3).硼化物：TiB2、ZrB、ZrB2、ZrB12、HfB2等； (4).硅化物： MoSi2、USi2、USi3、U3Si2、FeSi、FeSi2、Co2Si、MnSi3、CrSi2、TiSi2、ZrSi2、CaSi2等 (5).硫化物: CdS陶瓷光传导性光敏材料和太阳能电池,碳化物,最耐高温的材料之一，很多的T软化3000， 碳化钽TaC(3880)、碳化铪HfC(3890)、4TaCZrC (3931)、4TaCHfC(3942)； 导电性和导热性良好； 硬度高：B4C仅金刚石，SiC、WC和TiC也都很高； 抗氧化能力高：高温下高Tm金属，多数C和石墨； 化稳性良好：许多常温下不与酸反应，最稳定的甚至不受HNO3+HF混合酸的强烈侵蚀。稳定性大小是：TaCNbCW2CWCTiCZrCHfCMo2C,B4C：非常坚硬(耐磨性类金属碳化物及其硬质合金，是金刚石的6070%，SiC，刚玉的12倍)。相当低热稳定性较好。粉末可直接用来研磨加工硬质陶瓷、宝石、铸模、车刀、轴承等or制成人工研磨工具、金属陶瓷，及原子反应堆的控制剂等。但高脆性许多技术领域难应用。,SiC：Cp无色，工业浅绿/蓝黑色。导电性与纯度和杂质有关：很纯电阻高达1014cm，有Fe、N杂质110-1cm，并有负T系数。半导性高温电炉的电热材料及半导体材料。硬度高，耐磨和研磨性能好，有抗热冲击性、抗氧化等，非常重要的研磨材料，还用作火箭发动机尾喷管和燃烧室的材料及高温作业下的涡轮机主动轮、轴承和叶片等零件。,氮化物,第三章 材料的制备方法,BN、 AlN、Si3N4和TiN等。具有硬度高、 Tm高、相对密度小、 小和热稳定性好等特点。,氮化铝(AlN)：2450升华分解，高温高强耐热材料，耐热冲击性好(能耐2200的急冷急热)，还有不受铝液和其他熔融金属及砷化镓侵蚀的特性。原料便宜，易烧结成型熔融金属用的坩埚、脱模剂，在金属液体中浸放物的保护管，特别是制铝工业用途最大，非常适合做铝真空蒸镀用容器材料。又电绝缘性和介电性优良电气器件将很有希望。,第三章 材料的制备方法,氮化硅(Si3N4)：与SiC相似, 不易熔化, 1900分解; *高温强度和抗热冲击性燃气涡轮叶片、导弹的尾喷管材料，并适于制造火箭喷嘴和透平叶片； *高温反应堆中的支承体与隔离体和高温核燃料裂变物质的载体，也铝或B4C等中子吸收剂的载体； *能耐各种非铁金属溶液的浸蚀坩埚、热电偶保护管、炉材、金属熔炼炉或热处理的内衬材料； *又是电绝缘体和介电体，薄膜集成电路工业； *硬度高研磨材料。,第三章 材料的制备方法,硼化物：,以硼化物、碳化物、氮化物为基的各种合金or金属陶瓷火箭结构元件、航空装置元件、涡轮机部件、高温材料试验机的试样夹和仪器的部件、轴承和测高温硬度用的锥头以及核能装置的某些构造元件等。,过渡金属硼化物：高电导、高Tm、高硬度和高稳定性。热传导性和强度较高热稳定性较好，高温抗氧化性以第IVB族金属硼化物为最好；几乎都有金属外观和性质，TiB2、ZrB、ZrB2、ZrB12、HfB2等导电性对应的金属；抗蠕变性很好，对要求在高温下长期工作，且保持强度、抵抗变形、抵抗腐蚀、耐热冲击的燃气轮机、火箭等十分重要。,E.硫化物：如CdS，用其制备的陶瓷具有光传导性， 光敏材料和太阳能电池。,硅化物: MoSi2、USi2、USi3、U3Si2、FeSi、FeSi2、Co2Si、MnSi3、CrSi2、TiSi2、ZrSi2、CaSi2等。有金属导电性又有半导体性，抗氧化性较好，常温下硬而脆，导热率较高，有良好的热稳定性。,第三章 材料的制备方法,MoSi2：在1700的空气中可持续使用数千小时，作为高温发热元件、高温热电偶及热电偶套管已大量生产，还核反应堆中热交换器等，在超音速飞机、火箭、导弹、原子能工业中都有广泛的应用。,3.其他化工原料 精细陶瓷领域中，用量较大的化工原料还有：,第三章 材料的制备方法,原料高纯化，可用无机盐水溶液or金属醇盐等作为初始原料，某些有机化合物已新型陶瓷原料的前驱体or辅助原料。,3.1.3 天然高分子化合物 存在于动物、植物及矿物中的高分子物质,可分为：,第三章 材料的制备方法,天然纤维： *植物纤维棉、麻(织物)，木材、草类及芦苇(造纸)等 *动物纤维羊毛、蚕丝(主要成份是蛋白质) *矿物纤维石棉纤维。,天然树脂：由植物or动物分泌物再经加工而成如：松香、虫胶、大漆、琥珀等， 涂料工业，造纸、医药及粘结剂等。,天然橡胶：天然高弹性高分子化合物。由橡胶树割取的胶乳经过物理、化学处理而得到的。,第三章 材料的制备方法,生物胶：印刷制版的抗蚀剂。又分：植物胶阿拉伯树胶、山达胶、淀粉等。动物胶虫胶、鱼胶、蛋白质、明胶等。,天然高分子材料的化学结构有很大的共同点，都由天然高分子化合物所组成(见表3-6)，统称为天然高分子化合物or天然高聚物材料。,3.1.4 有机合成原料 现代合成工业的发展，起源于天然高分子化合物的化学加工工业。天然和合成高分子化合物主要用途图32。,第三章 材料的制备方法,1.生产单体的原料路线：单体多数是脂肪族化合物, 少数是芳香族化合物。最重要的原料来源路线有3种： A.石油化工路线; B.煤炭原料路线; C.其他原料路线。 2.高分子化合物的合成,合成高分子材料的主要特点：原料来源丰富、品种繁多、性能多样化、加工成型方便等。,膜,其,他,应,用,混,联,、,成,型,加,工,橡,胶,制,品,成,型,加,工,塑,料,制,品,图32 天然高分子化合物和合成高分子化合物的主要用途,图33 制造高分子合成材料的主要过程,单体煤、石油、天然气和农副产品。乙醇、乙烯、甲苯、苯酚等。有的可直接聚合，有的则要加工成可聚合的如苯乙烯、对苯二甲酸、氯乙烯、已二酸等再通过聚合高分子化合物。由最基本的原料制造高分子合成材料制品的主要过程见图33。,第三章 材料的制备方法,A.石油化工路线,(1)石脑油裂解产生芳烃：为大规模生产芳烃提供了丰富的原料。过去芳烃主要来自煤焦油。用全馏程石脑油(沸点220的直馏汽油由原油经常压法直接蒸馏得到的汽油)于管式炉中，820下裂解产生苯、甲苯和二甲苯的方块流程见图34。,图34 石脑油裂解生产芳烃方块流程图,第三章 材料的制备方法,(2)以石油制成的基本有机原料为基础合成单体和高分子化合物：石油经 裂解分离 烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃(重要的基本有机原料)。烯烃中的乙烯、丙烯和丁二烯又是重要的单体。乙烯的主要衍生物及其用途见p91图35。这些基本有机原料 合成 单体合成树脂与合成橡胶(p9293图36)。,B.煤炭原料路线 煤炭 炼焦(在高温和隔绝空气下干馏) 煤气、煤焦油和焦炭。煤焦油 分离 苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽等芳烃和苯酚、甲苯酚等。,第三章 材料的制备方法,焦炭与石灰石在25003000高温电炉中反应得到电石(CaC2)，电石与水反应生成乙炔。由乙炔可以合成一系列乙烯基单体或其他有机化工原料。目前我国大部分氯乙烯单体和一部分醋酸乙烯单体、氯丁二烯单体仍以乙炔为原料生产的。生产电石需要大量电能，大规模生产在经济上是不合理的，但考虑到历史原因和资源情况，乙炔仍是重要的合成高分子的基本原料。,CH2=CHClCH2=CHOOCCH3CH2=CHC C