高分子材料是怎样制成的全解资料讲解

1、高分子材料是怎样制成的全解11.2 高分子材料的合成n一.高聚物n 上面所介绍的原料，一般都是低分子的单体，需经过聚合反应才能成为高分子化合物，简称高聚物。高聚物才是合成高分子的基本原料。n 有时又把高聚物叫合成树脂（为什么呢？）因高聚物与天然树脂（如松香，沥青等）有相似的性质。线型的高分子化合物具有可塑性，在常温，常压下呈固体或粘稠液体，与天然树脂性质相似，所以把线型的高分子化合物叫合成树脂。n 单体分子通过聚合反应就可以制成高聚物，使单体变为高聚物的聚合反应有加成聚合反应（加聚反应）和缩合聚合反应（缩聚反应）我们下面一一介绍。方法则有下面几个。n二.合成方法n （一）加聚反应n 1.定义：

2、在一定条件下把不饱和键或环式结构打开而聚合成大分子，这种反应称为加聚反应。参加加聚反应的单体一般是含有不饱和键的单体及一些环状化合物，如聚氯乙烯，氯丁橡胶，聚丙烯腈纤维都是加聚反应的产物。n提问：从反应机理来看，加聚反应属于哪一类反应？n（二）缩聚反应n1.定义：凡有两个或两个以上官能团的同种或不同种低分子化合物参加，同时有低分子物（如水，醇，氨，HX等）析出的聚合反应称为缩聚反应。n提问：从反应机理来看，缩聚反应属于哪一类反应？n （三）合成方法n（1）本体聚合：单体本身进行的聚合，没有其他溶液和介质参与，如聚乙烯，聚苯乙烯等可采用此方法。n（2）悬浮聚合：单体借机械搅拌以微珠形式悬浮于水中

3、而进行的聚合反应，如聚氯乙烯可采用此法，广泛用于生产微珠状的离子交换树脂n（3）乳液聚合：用乳化剂使单体分散在水中形成乳浊液而进行的聚合反应，此法在合成橡胶中广泛使用，如聚丁二烯等。n（4）溶液聚合：单体和引发剂溶解在惰性溶剂中进行的聚合反应 如聚异丁二烯等。n（5）界面聚合：是溶液聚合的一个特殊类型，是把两种单体溶于两种互不混溶的溶剂中，使单体之间的缩合反应在两种溶剂的界面上进行，如聚酰胺就采用界面缩聚。聚酰胺有两种单体，一种单体二元胺溶于水，一种单体二酰胺溶于CCl4，两种单体之间的缩合反应在溶剂之间的界面上。n 通过上述五种方法可把单体聚合成高聚物，那么高聚物又怎样加工成各种高分子材料呢

4、，加工方法不同，产品也不同。如高聚物聚乙烯，用不同的方法既可以加工成塑料产品，也可以制成合成纤维产品。n （四）合成材料的加工n 高聚物的加工方法可分为两类：热压法和溶剂（液）法。n 热压法通过各种加热，加压，配以各种物理机械加工方法，将高分子化合物加工成各种产品，像塑料的模制法，橡胶的模压法都属此类。n 溶剂（液）法是根据高分子化合物可溶于某种溶剂的特性，配以各种化学物理方法，使它成型凝固而得到不同的产品，像合成纤维的干法抽丝等都属此方法。 n我们再来看看合成纤维，合成橡胶及塑料的制造工艺。n三.合成纤维的制造工艺n 制造合成纤维大致可分三个步骤：制取单体；将单体聚合为纤维高聚物；将聚合物进

5、行纺丝，拉伸，热定型等后处理，得到所需产品，我们以涤纶的制造为例来说明。n1.制取单体n 涤纶又叫聚酯纤维，单体是对苯二甲酸乙二酯；要制备对苯二甲酸乙二酯，我们可以利用对苯二甲酸和乙二醇反应而得（由于用对苯二甲酸不易制成纯品，因此常利用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇进行酯交换反应可得对苯二甲酸乙二酯），而乙二醇和对苯二甲酸可由石油，煤及农副产品加工而得到，通常是把石油中的二甲苯制成对二甲苯，然后氧化得到对苯二甲酸。n 高分子材料 单体 高聚物n 涤纶 对苯二甲酸乙二酯（醇） 聚对苯二甲酸乙二酯 n2.单体聚合为成纤高聚物n 对苯二甲酸乙二酯经过缩聚反应，得到聚对苯二甲酸乙二酯。n 3.成纤聚合物进行

6、纺丝，拉伸，热定型等后处理，得到所需产品n 合成纤维的抽丝工艺是对蚕吐丝的模拟。n 先把成纤高聚物制成一种粘稠的液体，即纺丝液，可通过两种方法制得纺丝液，即熔融法和溶液法。例如涤纶，锦纶等就采用熔融抽丝而得到，而腈纶，维纶等采用溶液抽丝法纺制的。 然后把这种抽丝粘液从合适的喷丝孔压出，经过冷却，凝固成纤维状。抽丝所得纤维虽已凝固成丝状，但这种纤维象挂面一样，强度不高，硬而脆，不能作为纺织纤维用，必须要经过一系列加工，即后处理。n 经过处理成为定型的纤维，后处理中较重要的工序是拉伸和热定型。拉伸把原来排列很乱的分子链作整齐地排列，提高了强度。热定型可使纤维遇热不发生强烈收缩。n四.合成橡胶的制造

7、工艺n在生产过程中，聚合是最关键的工艺，现在普遍采用溶液聚合和乳液聚合，如顺丁橡胶，异戊橡胶等采用溶液聚合，而丁苯橡胶，氯丁橡胶等采用乳液聚合。n 聚合反应在聚合釜中进行，釜中备有搅拌装置，夹套等，可用合金钢制造。由上述生产过程所得到的成品是生橡胶，生橡胶弹性较差，遇冷变硬，遇热发粘，成型后也不能保持一定形状，因此要将它进行处理。n橡胶的加工分为干胶制品和胶乳制品的加工。干胶制品的加工通常包括素炼、混炼、成型和硫化四个步骤。n素炼主要用于天然橡胶。n 生橡胶经混炼后得混炼胶，再经硫化后得硫化橡胶（热橡胶）n 混炼就是将生胶和硫化剂，防老剂，填充剂等充分混合均匀。n 硫化就是把生胶胶料经过化学或

8、物理方法处理后（一般用硫，其用量大致为橡胶重量的2-3%），使橡胶分子从线型结构变为体型结构，硫化后橡胶的强度大大提高。n 硫化橡胶即可制成各种橡胶制品。n 注：硫化过程一定要在一定的温度和压力条件下进行，如在混炼胶中虽已加入硫化剂，但必须有一定温度和压力，才可发生硫化反应。 n五.塑料的制造工艺n 高聚物在加工成塑料制品前，先将树脂和各种添加剂放在混合机中混合均匀，然后根据不同的需要制造出片状，颗粒状或粉状的原料，再用各种不同的成型方法制造出所需要的塑料制品，常用的成型方法有下面几种：n1. 压延成型法 适宜于生产软聚氯乙烯薄膜及各种人造革等。n2. 压制成型法 适宜于生产电器开关，插头等 （模压成型）n3. 挤压成型法 电线电缆的塑料包覆就是以此法进行 （挤出成型）n4. 注射成型法 用于生产热塑性塑料 如聚乙烯等。n5.