高分子合成材料

关于高分子合成材料第1页，课件共46页，创作于2023年2月高分子材料的重要性与人类的生活密切相关：衣、食、住、行、用衣—棉、麻、丝、毛、皮革、尼龙、涤纶等食—蛋白质、淀粉、纤维素等住—竹、木、涂料、塑料管材等行—鞋、轮胎、车船内饰等用—杯盆碗碟、薄膜、玩具、家电外壳、光盘、泡沫塑料第2页，课件共46页，创作于2023年2月

高分子材料的消耗率

第3页，课件共46页，创作于2023年2月高分子材料的重要性自然界的生命现象都与高分子有关：人体机体的20%是高分子物质遗传物质DNA是高分子，是4种核苷酸单体的共聚物蛋白质是20种氨基酸的共聚物第4页，课件共46页，创作于2023年2月高分子材料

高分子是由低分子量分子通过共价键结合而形成的分子量很大的化合物，相对分子质量通常在10000以上。这些低分子原料称为单体，把单体连接起来形成高分子的过程叫聚合。第5页，课件共46页，创作于2023年2月

单体CH2=CH2CH2=CHR聚合物

CH2CH

CH2CHRR第6页，课件共46页，创作于2023年2月

均聚物——由一种单体聚合而成的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。共聚物——由两种以上单体共聚而成的聚合物，如氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物。第7页，课件共46页，创作于2023年2月

三大高分子合成材料

1、合成树脂及塑料

2、合成橡胶

3、合成纤维第8页，课件共46页，创作于2023年2月

合成树脂及塑料

合成树脂是人工合成的某些性能与天然树脂相似的高分子聚合物，是塑料的主要原料。

塑料制品是由树脂粒子添加填料、增塑剂、稳定剂、颜料等辅助原料经混合、成型所得到的产品。第9页，课件共46页，创作于2023年2月●天然树脂是由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶（紫胶虫分泌物）等。

琥珀

松香

虫胶

第10页，课件共46页，创作于2023年2月几种常用的塑料

聚乙烯（PE）单体：乙烯（CH2=CH2）性质：热塑性、绝缘性高，化学稳定性好。用途：电缆、薄膜制品，日用品等。第11页，课件共46页，创作于2023年2月

聚氯乙烯（PVC）单体：氯乙烯（CH2=CHCl）性质：热塑性、耐化学腐蚀性好。用途：硬聚氯乙烯塑料，制化工设备材料；软聚氯乙烯塑料，制电线绝缘材料、薄膜、雨衣、软管等。几种常用的塑料第12页，课件共46页，创作于2023年2月

酚醛塑料（PF）单体：甲醛、苯酚性质：热固性、电绝缘性良好。用途：电器工业材料、日用品、机器零件及各种模压制品等。几种常用的塑料酚醛树脂层压板第13页，课件共46页，创作于2023年2月工程塑料指适于作工程机构件和化工设备等工业用途的塑料，如聚酰胺（PA）、PC、聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO）、PBT/PET、ABS、特氟隆(Teflon)优点：与通用塑料相比，工程塑料具有更优异的机械性能、电性能、耐化学性、耐热性、耐磨性、尺寸稳定性、耐候性等优点，比金属材料轻，成型时能耗小，当今塑料工业发展中增长速度最快的材料。

缺点：产量相对小，成本较高。

工程塑料第14页，课件共46页，创作于2023年2月热塑性塑料

以热塑性树脂为基本成分的塑料，一般具有链状线形结构，受热软化，可反复塑制成型，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

热固性塑料

以热固性树脂为基本成分的塑料，加工成形后变为不溶不熔状态。一般具有网状的体形结构，成型后受热不再软化，不可反复塑制，如酚醛塑料、氨基塑料等。第15页，课件共46页，创作于2023年2月

合成橡胶

橡胶是具有高弹性的高分子化合物，由比较少量的交联键连成网状的柔性分子所组成。除高弹性外，橡胶还具有高电绝缘性、耐水性、不透气性。某些橡胶还具有耐化学腐蚀、耐高温、耐磨损等特殊性能。第16页，课件共46页，创作于2023年2月

顺丁橡胶（BR）单体：1,3-丁二烯性质和用途：弹性好、耐磨、耐低温、耐老化性能好。用作轮胎、耐热胶管、胶鞋、三角皮带等。几种常用的合成橡胶第17页，课件共46页，创作于2023年2月

丁苯橡胶（SBR）单体：1,3-丁二烯、苯乙烯性质和用途：耐磨性好、抗老化性能好，弹性较差。用于制作轮胎和其他通用工业制品。几种常用的合成橡胶第18页，课件共46页，创作于2023年2月

丁腈橡胶（NBR）单体：1,3-丁二烯、丙烯腈性质和用途：耐油性能好，耐磨、耐热性好，有良好的物理机械性能，电绝缘性能差。主要用作耐油橡胶制品。几种常用的合成橡胶第19页，课件共46页，创作于2023年2月合成纤维

合成纤维由单体小分子聚合而成。用作纤维的聚合物必须具有很高的拉伸强度，这要求聚合物分子为线形而不是网状结构。常见的合成纤维有：聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（尼龙）、聚丙烯腈纤维（腈纶）等。第20页，课件共46页，创作于2023年2月2010广州亚运会“行云流水”颁奖礼仪服装第21页，课件共46页，创作于2023年2月阿波罗号太空服一件水冷尼龙内衣一件多层加压服内层：带有织物排气孔的轻质尼龙中间层：氯丁橡胶涂层尼龙，可保持压力外层：用于约束内部加压层的尼龙五层铝化聚酯薄膜与四层涤纶织物交织以提供热保护用于提供额外热保护的两层Kapton聚酰亚胺薄膜一层用于防止刮擦的涂有聚四氟乙烯的布（不可燃）一层白色的聚四氟乙烯布（不可燃）第22页，课件共46页，创作于2023年2月

合成聚合物的原料单体加成聚合单体（具有不饱和化学结构）缩合聚合单体（具有二个以上反应性官能团）引发剂和催化剂溶剂及其他助剂第23页，课件共46页，创作于2023年2月高分子材料典型生产工艺

高压法生产聚乙烯生产低密度聚乙烯（LDPE），相对分子质量10-50万。聚合条件：压力为100-300MPa，温度为200-300℃。制做薄膜、包装袋等。

第24页，课件共46页，创作于2023年2月

低压法生产聚乙烯生产高密度聚乙烯（HDPE）。聚合条件：压力为5MPa以下；温度为60-80℃，铝、钛催化剂。制做管材、日用品等。第25页，课件共46页，创作于2023年2月功能高分子材料

功能高分子材料既具有一般高分子的特性，又具有特殊功能，如光学功能、吸附分离功能、化学功能、生物医药功能、电磁功能等。第26页，课件共46页，创作于2023年2月

种类功能特性应用示例1.吸附分离功能高分子材料离子交换树脂离子交换作用化工、制药、水净化高分子分离膜传质作用化工、制药、海水淡化、冶金贮氢材料吸着作用化工、能源高吸水性材料吸着作用农业、纸制品2.化学功能高分子材料高分子催化剂和固定化酶催化作用化工、食品加工、生物工程高分子试剂反应性农药、医用、环保第27页，课件共46页，创作于2023年2月

种类功能特性应用示例3.电磁功能高分子材料导电高分子材料导电性防静电材料、屏蔽材料、固体电解质材料、面状发热体高分子半导体导电性电子技术和电子器件光导电材料光电效应电子照相、光电池、传感器压电高分子力电效应开关材料、仪器仪表测量材料、机器人触感材料高分子磁性体导磁作用塑料磁石、磁性橡胶、微型电机磁性记录材料磁性转换磁带、磁盘电致变色材料光电效应显示、记录

第28页，课件共46页，创作于2023年2月

种类功能特性应用示例4.光功能高分子材料光致变色、显示和光色、光电效应自动调光的太阳镜和窗玻璃发光材料等、显示、记录液晶高分子偏光效应显示、连接器荧光高分子材料光化学作用情报处理、荧光染料光降解高分子材料光化学环境保护光盘基板材料光学原理高密度记录和贮存信息5.生物医用高分子材料人工器官材料仿人体功能与替人体脏器代修补作用药物高分子药理作用治疗动脉硬化、抗血栓降解性缝合材料化学降解非永久性外科材料第29页，课件共46页，创作于2023年2月

离子交换树脂

分子中含有活性基团而能与其他物质进行离子交换的树脂。其主要原料为苯乙烯和二乙烯基苯，大分子呈网状结构。具有交换、吸附、催化等功能。第30页，课件共46页，创作于2023年2月例如：强酸性阳离子型交换树脂带有-SO3H，用于去除Ca2+、Mg2+等制取软化水。其他离子交换树脂也可用于各种化学品的分离、提纯、精制以及废水处理等。离子交换树脂第31页，课件共46页，创作于2023年2月

高吸水性树脂具有卓越的吸水性和保水性，能迅速吸收自重成百上千倍的水分。最早开发的SAP是淀粉-丙烯腈接枝共聚水解产物。

按原料组成分：改性天然高分子（包括淀粉类和纤维素类）人工合成高分子（包括聚丙烯酸系、聚丙烯腈系、聚乙烯醇系、聚环氧乙烷系等）通常情况下，纤维素类高吸水性树脂的吸水能力比淀粉类树脂低，但是吸水速度更快。

高吸水性树脂（SAP）第32页，课件共46页，创作于2023年2月高吸水性树脂的结构特征：分子中具有强亲水性基团，如羟基、羧基，能够与水分子形成氢键；b.树脂具有交联结构；c.聚合物内部具有较高的离子浓度；d.聚合物具有较高的分子量高吸水性树脂的应用：已广泛应用于卫生医疗、农林园艺、改造沙漠、建筑、涂料以及石油化工等诸多领域。第33页，课件共46页，创作于2023年2月含有高吸水性树脂，可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。第34页，课件共46页，创作于2023年2月

高分子分离功能膜

当膜处在某两相之间时，由于膜两侧存在的压力差、浓度差以及电位差等，驱使液态或气态的分子或离子等可从膜的一侧渗透到另一侧。在渗透过程中，由于分子或离子的大小、形状、化学性质、所荷电荷等不同，其渗透速率也不同，即膜对渗透物具有选择性，因此可利用膜的这种渗透选择性来分离不同的化合物，具有这种分离功能的高分子膜称高分子分离功能膜。第35页，课件共46页，创作于2023年2月

高分子分离功能膜分类

按被分离物质的不同：可分为气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜和微生物分离膜等。按膜的孔径或被分离物的体积大小：100~5000nm，微滤膜，可用于清除溶液中的微生物以及其他悬浮微粒(0.1~10um)

，如除菌(饮用水处理等）、果汁澄清、分离血细胞等

2~100nm，超滤膜，常用于清除液体中的胶体级微粒以及大分子溶质(2~100nm，分子量1000~1000,000)，如分离白蛋白、胃蛋白酶等

~10Å，纳滤膜，主要用来处理一些中等分子量溶质(0.5~5nm,分子量100~1000)，可用于生活和生产用水的纯化和软化处理、药物的纯化与浓缩、活性多肽的回收与浓缩、溶剂回收、分离游离酸和糖等

~Å，反渗透膜，可在分子水平上分离NaCl等，主要用于海水或苦咸水的脱盐、高硬水的软化、高纯水的制备等第36页，课件共46页，创作于2023年2月第37页，课件共46页，创作于2023年2月

导电性功能高分子材料具有共轭双键结构的高分子材料通常具有半导电性甚至导电性，例如聚炔类的聚乙炔、聚苯乙炔等。可以制得导电橡胶、导电塑料、导电涂料等。第38页，课件共46页，创作于2023年2月AlanJ.Heeger、AlanG.MacDiamid、

HidekiShirakawa(白川英树，1971年制备聚乙炔薄膜)

发现聚乙炔等共轭高分子具有导电性，获2000年诺贝尔化学奖。第39页，课件共46页，创作于2023年2月（1）电子元件（二极管、晶体管、场效应晶体管等）（2）导电性应用透明导体、聚合物电容