塑料、纤维和橡胶

第四节塑料、纤维和橡胶2有机高分子天然（棉花、蚕丝、麻）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黏合剂、涂料……3有机高分子化合物的性质1.溶解性：通常难溶于水，即使在适当的溶剂中它们溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大2.热塑性、热固性有些有机高分子加热时会变软、流动，受冷时又硬化，即反复加热，受热再造。而有些高分子化合物受热时不会变软只能彻底被裂解，因此不能通过加热受冷反复再造。3.电绝缘性4.可燃性5高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件分子结构类型有无支链链长短相对分子质量高压高温引发剂较低压力催化剂线型支链型√少有或没有相对较长相对较短相对较小相对较大①聚乙烯的组成元素是什么？怎样制得？什么是单体？6线型结构7支链型结构8高压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度密度硬度分子间作用力相对较低相对较高低密度高密度相对较小相对较大相对较小相对较大1、结构决定性质。2、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合物具有一定的弹性。93、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4、无论是直链还是支链结构都具有热塑性②什么是塑料？它和树脂有什么不同？塑料是由树脂及增塑剂、防老化剂等添加剂组成的，它的主要成分是树脂。因有些塑料基本上是由合成树脂所组成，故塑料和树脂也常混用。主要成分:树脂及增塑剂、防老化剂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③塑料分成哪两大类？各有什么性质？热塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)塑料热固性塑料（酚醛塑料）特性：受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用特性：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熔化热塑性塑料固态时的线型结构热固性塑料硬化后的体型网状结构热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型④为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化13酚醛树脂局部结构塑料中的原子是以共价键形成的，没有自由移动的离子。因此，在一般情况下塑料不易导电，是良好的电绝缘材料。“导电聚合物”塑料的电绝缘性是相对的聚乙炔P115⑤从结构分析,塑料在一般情况下会导电吗?⑥19二.纤维纤维化学纤维合成纤维人造纤维腈纶(人造羊毛)、锦纶(尼龙)、维纶、氯纶、涤纶(的确良)和丙纶等“六大纶”具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等用木材、草类的纤维经化学加工制成的黏胶纤维，如人造丝、人造毛等几种纤维的性质实验灼烧情况受酸溶液的影响受碱溶液的影响纯棉烧后呈粉状，无异味轻微轻微羊毛烧焦羽毛气味，灰烬为黑色小颗粒受腐蚀部分溶解尼龙布接近火焰时迅速卷缩，趁热可拉成丝，烧后不易破碎几乎不变几乎不变三、橡胶橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，是重要的战略物资。1、天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯：2、合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种橡胶：耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等硅橡胶22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23天然橡胶——线型硫磺硫化剂网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大二、复合材料学与问每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？要获得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基础上发展创新，发挥其优势，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是将不同性能的材料组合起来，制成复合材料，使各组分材料在性能上进行互补，同时产生某些特殊性能。由于复合材料的设计自由度很大：不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。因此，复合材料是材料科学发展的必然趋势。二、复合材料复合材料：两种或两种以上高分子材料组合成的一种新型材料。一般包括基体和增强剂什么是复合材料？使用复合材料的例子有哪些？它是如何制得的？主要应用于哪些？玻璃钢（即玻璃纤维增强塑料）玻璃钢即玻璃纤维增强塑料,是将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢性能：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。应用：汽车车身、火车车箱和船体以及印刷电路板。复合材料－玻璃钢玻璃钢游艇玻璃钢冷却塔玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用鲨鱼皮泳衣轻便赛车碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，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。复合材料—碳纤维复合材料—隐形飞机上的特殊材料第三节功能高分子材料三大支柱产业能源材料信息是能源和信息发展的基础有机合成材料是材料工业的一个重要方面时代的划分常以材料为标志一、功能高分子材料具有新型骨架结构的高分子材料和在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团使其具有特殊功能的高分子材料《时代周刊》评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿”榜上有名为什么“尿不湿”能评为20世纪最伟大的100项发明呢?最初是为谁专门设计的呢？美国在上世纪六十年代初，航天事业崛起，如何解决宇航员的排尿问题迫在眉睫，华人唐鑫源成为“尿不湿”的发明人，后来他被誉为美国“太空服之父”。美国从1959起甄选的7位宇航员合影“神舟5号”、“神舟6号”上天的三位航天员先后也都使用了“尿不湿”航天员专用“尿不湿”1克能吸收约1000克水，吸水性远强于一般婴儿使用的“尿不湿”•“尿不湿”是航天产品“下凡”的成功典范！现在不仅是婴幼儿使用，还有供特殊成人使用的，更有趣的是有些宠物也系上了“尿不湿”出门溜达，以保护公共卫生。资料显示：1987年，英国一次性尿布销售利润达2亿英镑。设想一下我们中国这样一个人口大国，利润有多么惊人！你了解“尿不湿”的材料吗？它应该有什么性能？“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料，具有很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠）思考：如何以带有强亲水性原子团的化合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？探寻功能高分子材料时应考虑的问题：1）具有什么样的主链？——单体2）具有什么样的功能基？——官能团3）不断修正。同时要加入少量二烯作交联剂得网状结构CH2=CH-COHO+NaOHCH2=CH-CONaO+H2O催化剂CH2=CH-COONanCH2-CHnCOONa交联剂变线型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。亲水基OHOHOHOHOHOHHOHHOHHOHHOHH纤维素链亲水基OHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHHOHH纤维素链纤维素链纤维素的结构简式传统吸水性的材料棉花为何有一定的吸水性？发现其每个链节上都有—OH，它是一种亲水基吸水性高分子材料传统吸水性材料吸水性高分子材料传统吸水性材料吸水性吸收与自重等量或最多几十倍水吸收相当于自重几百倍到几千倍水遭受外力易挤出水保水性遭受外力不挤出水十分有限用途惊人效益纸、棉布(纤维素)、动物胶、海绵、泡沫塑料种类聚丙烯酸钠等小结：结论良好吸水性优异吸水性、保水性旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。思考：强吸水能力的功能高分子材料除了用于“尿不湿”，还有哪些用途？保水剂是一种吸水能力特强的功能高分子材料。无毒无害，反复吸水、释水——“微型水库”。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。2、高分子分离膜有选择地让某些物质通过②高分子分子膜的特点：能够有选择地让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。③分子膜的应用：生活用水、工业废水等废液的处理；海水、苦咸水的淡化；浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒各种能源的转换①高分子分离膜的组成：是用具有特殊分离功能的高分子材料制成分离膜具有神奇的魔术师般的本领，从下面的实验中不难领会。将一瓶含酒精4.5％的普通啤酒用水稀释成两瓶，然后倒入玻璃容器内，只要将这种溶液通过薄薄的一层分离膜，就能够在几分钟内提取出酒精浓度达93％的乙醇。这种乙醇用一根火柴就能点燃。这个实验中在分离膜的表面施加了高频电场，促使乙醇溶解、扩散、和水分离，所耗电能仅为蒸馏法的十分之一。在过去要从液体中分离另一种液体，只能使用蒸馏法。能从海水中分离出淡水的逆渗透膜已达到大规模使用的阶段，它也是一种半透膜，只让水分子通过，而使含盐的低分子溶质几乎不能通过，施加一定的压力后，就能使水加速挤出。采用不同结构的逆渗透膜就可以获得工业锅炉水、饮料水、无菌水、去离子水、洗涤半导体的超纯水等。在非洲一些缺水地区建立起不少海水淡化装置。一种PEC—1000的海水淡化装置对海水如加压40～70公斤/平方厘米，就可以得到16％～20％的淡水。建于沙特阿拉伯的基塔自来水厂，是世界上最大的海水淡化厂，日供应淡水12000吨，主要使用醋酸纤维素分离膜装置。3、医用高分子材料—具有优异的生物相容性人造关节一张柔软的纸，白中透出微黄，这张不起眼的“白纸”就是填补国内空白的高科技“人造皮肤”。这种“人造皮肤”能帮助伤口尽快恢复。比如烧烫伤，把水泡的水放出，用药清洗后，将“人造皮肤”敷贴在伤口上，很快“人造皮肤”就和人的身体长在一起，成了真的皮肤。人造皮肤人造血管人造肾脏人工膀胱人造膝关节人造心脏材料金属材料非金属材料复合材料无机非金属材料有机非金属材料传统材料新型材料天然材料合成材料材料的分类：有机高分子材料天然高分子材料淀粉纤维素蛋白质天然橡胶合成高分子材料塑料合成橡胶合成纤维黏合剂涂料新型合成高分子材料功能材料复合材料三大合成材料练习1、在粘胶纤维、棉花、尼龙、涤纶、羊毛中：属于天然纤维的是属于人造纤维的是属于合成纤维的是2、存放下列溶液的试剂瓶，不能使用橡皮塞的是A、溴水B、氢氧化钠溶液C、氨水D、浓硝酸羊毛、棉花粘胶纤维尼龙A57•3、下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是A聚氯乙烯凉鞋B电木插座C自行车内胎D聚乙烯塑料膜B4．现有下列高聚物：（A）（B）天然橡胶树脂（C）硫化橡胶（D）用于制备电木的酚醛树脂（E）有机玻璃，其中属于线型结构的是，属于体型结构的是，可溶于有机溶剂的是，加热能熔融的是，用于制备轮胎的是，用于制备车窗玻璃的是，用于制备插座、电器把手的是。ABECDABEABECED