第三章第四节塑料纤维与橡胶

1、你你知知道道这这些些数数字字的的含含义义吗吗？ 第四节第四节 塑料、纤维和橡胶塑料、纤维和橡胶天天然然有有机机高高分分子子淀粉、纤维素（棉、麻）、淀粉、纤维素（棉、麻）、蛋白质（羊毛、蚕丝）、天蛋白质（羊毛、蚕丝）、天然橡胶然橡胶按用途和按用途和性能分性能分用途广泛的三用途广泛的三大合成材料大合成材料功能材料功能材料复合材料复合材料合成合成材料材料高分子化合物高分子化合物 天然高分子：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等。天然高分子：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等。 合成高分子：合成高分子： 塑料、合成纤维、合成橡胶、复合材料等。塑料、合成纤维、合成橡胶、复合材料等。塑料：塑料：橡胶：橡胶：具有

2、可逆形变的高弹性材料。具有可逆形变的高弹性材料。纤维：纤维：主要成分是合成树脂、增塑剂（提高塑主要成分是合成树脂、增塑剂（提高塑性）、性）、 防老化剂。防老化剂。纤细而柔软的丝状物，长度至少为直纤细而柔软的丝状物，长度至少为直径径 的的100倍。倍。5一、塑料一、塑料热塑性塑料热塑性塑料塑塑料料热固性塑料热固性塑料特性：特性：受热时软化并可熔化成流动的受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用化，可反复加工，多次使用2022-7-26聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯： 聚苯乙烯2022-7-27聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻

3、璃有机玻璃单体：CH2=C-COOH 和 CH3OHCH38一、塑料一、塑料热塑性塑料热塑性塑料塑塑料料热固性塑料热固性塑料特性：特性：受热时软化并可熔化成流动的受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用化，可反复加工，多次使用特性：特性：在制造过程中受热时能变软塑成在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状，但加工成型后就不会受热一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化熔化 。酚醛树脂酚醛树脂（俗称电木）（俗称电木）宇宙飞船返回舱宇宙飞船返回舱烧蚀后的外壳烧蚀后的外壳绝缘、隔热、难燃绝缘、隔热、难燃绝缘性好，耐热，抗水，易于着

4、色。绝缘性好，耐热，抗水，易于着色。脲醛树脂（俗称电玉）脲醛树脂（俗称电玉）11热塑性塑料固态时的热塑性塑料固态时的线型结构线型结构为什么两种塑料的特性不同呢为什么两种塑料的特性不同呢? ?热固性塑料硬化后热固性塑料硬化后的的体型网状结构体型网状结构结构结构性能性能 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（PTFE）膜）膜 乙烯乙烯-聚四氟乙烯共聚物（聚四氟乙烯共聚物（ETFE）膜）膜 双向拉伸双向拉伸PTFE微孔膜微孔膜 THV氟塑料膜氟塑料膜氟塑料氟塑料塑料之王塑料之王组成组成性能性能淀粉塑料的淀粉塑料的优点优点在于：在于：它是它是无毒无毒的；的；制造淀粉的原料来自农业，制造淀粉的原料来自农业，来源丰富来

5、源丰富，价，价格低廉；格低廉；淀粉是一种淀粉是一种很容易降解很容易降解的化合物，能通过的化合物，能通过下图所示过程降解，下图所示过程降解，最终最终的产物是的产物是无毒无毒、无无害害、安全性极高的葡萄糖。安全性极高的葡萄糖。 可降解的淀粉塑料导电塑料2000年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖授予美国科学家授予美国科学家Alan J. Heeger、Alan GMacDiarmid和日和日本科学家白川英树，本科学家白川英树，以表彰他们有关导电以表彰他们有关导电聚合物的发现。聚合物的发现。 导电聚合物在发导电聚合物在发光二极管、太阳光二极管、太阳能电池和移动电能电池和移动电话显示装置等产话显示装置等产品上

6、不断找到新品上不断找到新的用武之地。的用武之地。 我国制订的塑料包装制品回收标志示例我国制订的塑料包装制品回收标志示例 回收废弃塑料是非常重要的，因为塑料回收不回收废弃塑料是非常重要的，因为塑料回收不仅可以减少废弃塑料的数量，而且节约资源。但塑仅可以减少废弃塑料的数量，而且节约资源。但塑料的分类是回收和再利用的一大障碍，这是因为不料的分类是回收和再利用的一大障碍，这是因为不同种类的塑料，其再利用的途径是不同的。为了解同种类的塑料，其再利用的途径是不同的。为了解决这个困难，一些国家已经开始在塑料制品上印刷决这个困难，一些国家已经开始在塑料制品上印刷或模压所用材料种类的标志。上图就是塑料包装制或模

7、压所用材料种类的标志。上图就是塑料包装制品回收标志示例。品回收标志示例。 矿泉水瓶的底部三角型矿泉水瓶的底部三角型 里的秘密里的秘密标识为标识为“1”： PETE 聚对苯二甲酸乙二醇脂聚对苯二甲酸乙二醇脂常见矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等常见矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等 。耐热至。耐热至70易变形，易变形， 有对人体有对人体有害的物质融出。有害的物质融出。1号塑料品用了号塑料品用了10个月后，可能释放出致癌物个月后，可能释放出致癌物DEHP。不能放在汽车内晒太阳；不要装酒、油等物质。不能放在汽车内晒太阳；不要装酒、油等物质标识为标识为“2”： HDPE高密度聚乙烯高密度聚乙烯 常见白色药瓶、清洁用品、沐浴产

8、品。不要再用来做为水杯，常见白色药瓶、清洁用品、沐浴产品。不要再用来做为水杯，或者用来做储物容器装其他物品。清洁不彻底，不要循环使用。或者用来做储物容器装其他物品。清洁不彻底，不要循环使用。标识为标识为“3”： 聚氯乙烯聚氯乙烯常见雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性优良，价钱便宜，常见雨衣、建材、塑料膜、塑料盒等。可塑性优良，价钱便宜，故使用很普遍，只能耐热故使用很普遍，只能耐热81.高温时容易有不好的物质产生高温时容易有不好的物质产生,很很少被用于食品包装。难清洗易残留，不要循环使用。若装饮品少被用于食品包装。难清洗易残留，不要循环使用。若装饮品不要购买。不要购买。标识为标识为“4”： 聚

9、乙烯聚乙烯常见保鲜膜、塑料膜等常见保鲜膜、塑料膜等 。 高温时有有害物质产生，有毒物随食高温时有有害物质产生，有毒物随食物进入人体后，可能引起乳腺癌、新生儿先天缺陷等疾病。物进入人体后，可能引起乳腺癌、新生儿先天缺陷等疾病。 保保鲜膜别进微波炉。鲜膜别进微波炉。标识为标识为“5”： 聚丙烯聚丙烯常见豆浆瓶、优酪乳瓶、果汁饮料瓶、微波炉餐盒常见豆浆瓶、优酪乳瓶、果汁饮料瓶、微波炉餐盒 。熔点高达。熔点高达167，是唯一可以放进微波炉的塑料盒，可在小心清洁后重复，是唯一可以放进微波炉的塑料盒，可在小心清洁后重复使用。需要注意，有些微波炉餐盒，盒体以使用。需要注意，有些微波炉餐盒，盒体以5号号PP制

10、造，但盒制造，但盒盖却以盖却以1号号PE制造，由于制造，由于PE不能抵受高温，故不能与盒体一并放不能抵受高温，故不能与盒体一并放进微波炉。进微波炉。标识为标识为“6”： 聚苯乙烯聚苯乙烯常见碗装泡面盒、快餐盒常见碗装泡面盒、快餐盒 。不能放进微波炉中，以免因温度过。不能放进微波炉中，以免因温度过高而释出化学物。装酸（如柳橙汁）、碱性物质后，会分解出高而释出化学物。装酸（如柳橙汁）、碱性物质后，会分解出致癌物质。避免用快餐盒打包滚烫的食物。别用微波炉煮碗装致癌物质。避免用快餐盒打包滚烫的食物。别用微波炉煮碗装方便面。方便面。标识为标识为“7”： PC其它类其它类 常见水壶、太空杯、常见水壶、太空

11、杯、 奶瓶。百货公司常用这样材质的水杯当赠奶瓶。百货公司常用这样材质的水杯当赠品。很容易释放出有毒的物质双酚品。很容易释放出有毒的物质双酚A，对人体有害。使用时不，对人体有害。使用时不要加热，不要在阳光下直晒。要加热，不要在阳光下直晒。如何正确安全地使用塑料？如何正确安全地使用塑料？“1” PET（聚对苯二甲酸乙二酯）：矿泉水瓶、饮料瓶（聚对苯二甲酸乙二酯）：矿泉水瓶、饮料瓶一次性饮料瓶，别循环使用装热水一次性饮料瓶，别循环使用装热水“2”HDPE（高密度聚乙烯）：清洁用品、沐浴产品（高密度聚乙烯）：清洁用品、沐浴产品“3”PVC（聚氯乙烯）：（聚氯乙烯）：高温时易产生有毒有害物质，别用于包装

12、食品高温时易产生有毒有害物质，别用于包装食品“4”LDPE（低密度聚乙烯）：保鲜膜、塑料膜等（低密度聚乙烯）：保鲜膜、塑料膜等保鲜膜别包着在食物表面进微波炉，否则油脂易保鲜膜别包着在食物表面进微波炉，否则油脂易将保鲜膜中的有害物质溶解出来。将保鲜膜中的有害物质溶解出来。“5”PP（聚丙烯）：微波炉餐盒（聚丙烯）：微波炉餐盒“6”PS（聚苯乙烯）（聚苯乙烯）别用微波炉煮碗装方便面别用微波炉煮碗装方便面“7”PC及其它类：水壶、水杯、奶瓶及其它类：水壶、水杯、奶瓶 纤纤 维维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维棉花、麻（主要成分是纤维素）棉花、麻（主要成分是纤维素）羊毛、蚕丝（主要成分是蛋白质）羊毛、

13、蚕丝（主要成分是蛋白质）合成纤维：合成纤维：人造纤维：人造纤维：用木材等为原料，经化学加用木材等为原料，经化学加工处理的纤维工处理的纤维用石油、天然气、煤和农副产用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体，经聚品作原料加工制得单体，经聚合反应制得的纤维合反应制得的纤维二、合成纤维“六大纶六大纶”涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成纤维具有合成纤维具有优良的性能优良的性能：如强度高、弹性：如强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等。好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等。聚酯纤维聚酯纤维涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）的合成：涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）的合成：n HO

14、OCCOOH+ n HOCH2CH2OH催化剂HO CCOCH2CH2O HOOn+(2n-1)H2O缩聚反应缩聚反应涤纶涤纶nHOOC(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2HOOC(CH2)4COHN(CH2)6NHH + (2n-1)H2O n 催化剂世界上出现的世界上出现的第一种合成第一种合成纤维纤维是是 20 世纪世纪 30 年代美年代美国杜邦公司科研小组研制国杜邦公司科研小组研制出的尼龙出的尼龙 66（Nylon，聚，聚酰胺酰胺66），它是由己二酸），它是由己二酸和己二胺缩聚而成的。试和己二胺缩聚而成的。试写出其缩聚后的产物。写出其缩聚后的产物。尼龙尼龙“鲨鱼皮鲨鱼皮”四代

15、四代仿生仿生“鲨鱼皮鲨鱼皮”材料表面结构材料表面结构显微镜下的鲨鱼皮表面结构显微镜下的鲨鱼皮表面结构 2022-7-225 2003年年3月月26日，在日，在伊拉克的英国皇家海军陆伊拉克的英国皇家海军陆战队战士埃里克战队战士埃里克沃尔德沃尔德曼头盔连中四枪。曼头盔连中四枪。 沃尔沃尔德曼所戴的头盔是这次英德曼所戴的头盔是这次英军专门为战争打造的，其军专门为战争打造的，其外层和普通头盔没什么区外层和普通头盔没什么区别，里料则采用的是一种别，里料则采用的是一种名叫名叫“凯夫拉尔凯夫拉尔”的的特制特制纤维。该纤维含有高分子纤维。该纤维含有高分子聚合塑料，硬度比普通钢聚合塑料，硬度比普通钢铁高铁高40

16、%。刀枪不入的头盔橡胶的来源橡胶的来源 森林中有一种高大的乔森林中有一种高大的乔木，叫作木，叫作“三叶树三叶树”。如果用小刀在它的树皮如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安的最初来源。在印第安人的土语中，人的土语中，“橡胶橡胶”就是就是“树木的眼泪树木的眼泪”的的意思。意思。 橡胶橡胶通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶 硅橡胶硅橡胶: :有耐热、耐寒性有耐热、耐寒性合成橡胶合成橡胶天然橡胶

17、天然橡胶氟橡胶氟橡胶: :耐热和耐酸碱性耐热和耐酸碱性巴西三叶橡胶巴西三叶橡胶中国杜仲胶中国杜仲胶三、合成橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶是是1,3-丁二烯和苯乙烯经共聚制得的丁二烯和苯乙烯经共聚制得的弹性体。产量最大的通用合成橡胶。弹性体。产量最大的通用合成橡胶。单体：单体：1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2） 苯乙烯（ ）CHCH CH2CH CH2CH2n 通用橡胶通用橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶是顺式聚是顺式聚1，3-丁二丁二烯与硫磺等硫化剂混炼而成。烯与硫磺等硫化剂混炼而成。单体：单体：CH2=CH-CH=CH2与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁橡胶的耐与天然橡胶和丁苯橡胶相比，硫化后的顺丁

18、橡胶的耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，耐老化性尚好，易与寒性、耐磨性和弹性特别优异，耐老化性尚好，易与天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。天然橡胶、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。C=CCH2CH2HH n顺式聚顺式聚1，3-丁二烯丁二烯氯丁橡胶氯丁橡胶CH2ClCHCH2n C氯丁橡胶溶于氯仿、苯等有机溶剂。有良好的物氯丁橡胶溶于氯仿、苯等有机溶剂。有良好的物理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐臭理机械性能，耐油，耐热，耐燃，耐日光，耐臭氧，耐酸碱，耐化学试剂。缺点是耐寒性和贮存氧，耐酸碱，耐化学试剂。缺点是耐寒性和贮存稳定性较差。稳定性较差。 单体：单体：CH2=C-CH=CH2Cl氟橡胶氟橡胶是

19、指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体，具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性，是现代航空、导弹、火箭、是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技术不可缺少的宇宙航行等尖端科学技术不可缺少的材料。材料。 特种橡胶特种橡胶硅橡胶硅橡胶具有无味无毒，耐高温又耐低温的特点，还有良好的电绝缘性、耐氧抗老化性、耐光抗老化性以及防霉性、化学稳定性等。硅橡胶在现代医硅橡胶在现代医学中广泛发挥了重要作用。学中广泛发挥了重要作用。硅橡胶防噪音耳塞，佩戴舒适，能很好的阻隔噪音，保护耳膜。此外还有硅橡胶人造器官功效都十分理想。 线型线型硫磺等硫化剂网状体型网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大

20、橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大组成组成性能性能四、复合材料1复合材料涵义：复合材料涵义：指两种或两种以上材料组合成的一种新型指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为材料。其中一种做为_，另外材料做为，另外材料做为_。2复合材料不仅可以复合材料不仅可以选择不同的组分材料选择不同的组分材料，而且可以通过而且可以通过改变各组分材料的含量改变各组分材料的含量来满足来满足不同需求。不同需求。基体基体增强剂增强剂组成组成性能性能用途用途 玻璃钢即玻璃钢即玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料, , 是将玻璃熔化并是将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再迅速拉成细丝，得到异常柔软的

21、玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢。将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢。性能：性能：强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀性、强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性。电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性。复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢 碳纤维复合材料，碳纤维复合材料，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥青或煤沥青为原料。石油沥青或煤沥青为原料。它它不仅具有碳材料的固有本它它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。复合材料复合材料碳纤维碳纤维复

22、合材料复合材料隐形飞机上的特殊材料隐形飞机上的特殊材料【B-2隐形轰炸机隐形轰炸机】：整个机身除主梁和发动机机整个机身除主梁和发动机机舱使用的是铝钛合金，舱使用的是铝钛合金，其余部分均由碳纤维和石墨等其余部分均由碳纤维和石墨等复合材料构成，复合材料构成，不易反射雷达波。这些不同的复合材不易反射雷达波。这些不同的复合材料部件不是靠铆钉拼合。而是经高压压铸而成。另外，料部件不是靠铆钉拼合。而是经高压压铸而成。另外，机翼机翼的前缘还全部包覆上一层特制的吸波材料的前缘还全部包覆上一层特制的吸波材料(RAM)，位于机翼前部、内装雷达扫描天线阵列的两个方形突位于机翼前部、内装雷达扫描天线阵列的两个方形突出

23、部件也采用了特殊的吸波材料。此外，出部件也采用了特殊的吸波材料。此外，B-2A的整个的整个机体都喷涂上了特制的吸波油漆，这在很大程度上降机体都喷涂上了特制的吸波油漆，这在很大程度上降低了敌方探测雷达的回波。低了敌方探测雷达的回波。世博会上的新型高分子材世博会上的新型高分子材料料高分子膜材料高分子膜材料具有透光阻燃、轻质防雨、抗紫外线和自动清洁功具有透光阻燃、轻质防雨、抗紫外线和自动清洁功能的产业用纺织品，在世博园区标志性建筑中处处可见。尤其是能的产业用纺织品，在世博园区标志性建筑中处处可见。尤其是环绕世博中心，连接中国国家馆、主题馆的白色膜布拼接成的世环绕世博中心，连接中国国家馆、主题馆的白色

24、膜布拼接成的世界最大连续张拉索膜结构，犹如一把把巨大的伞为参观者遮风挡界最大连续张拉索膜结构，犹如一把把巨大的伞为参观者遮风挡雨，又宛如片片白云，构成园区一道独特亮丽的风景线。雨，又宛如片片白云，构成园区一道独特亮丽的风景线。世界第一巨型膜布绽放世博园上海世博轴阳光谷与远处的中国馆遥相呼应上海世博轴阳光谷与远处的中国馆遥相呼应 “阳光谷阳光谷”用的用的索膜结构索膜结构是世界罕见的，巨大白色膜布涂了是世界罕见的，巨大白色膜布涂了1毫米厚的毫米厚的“特氟隆特氟隆”涂层涂层，它有，它有“自洁自洁”功能，能在雨水冲刷下功能，能在雨水冲刷下自行清洁；自行清洁；“阳光谷阳光谷”这个索膜建筑的特殊之处在于柔性，大风这个索膜建筑的特殊之处在于柔性，大风吹来，膜布能随风起舞。吹来，