合成高分子化合物的基本方法.ppt

第十章高分子化合物,高分子化合物,第十章高分子化合物,内容提要：,10.1 高分子化合物的概述,10.2 合成高分子材料,10.3 新型高分子材料,10.4 复合材料,第十章高分子化合物,学习要求：,1.了解有关高分子的一些基本概念及特性,2.对一些合成高分子和功能高分子有初步了解。,第十章高分子化合物,高分子化学：研究链状大分子的合成、大分子的 链结构和聚集态结构，以及大分子聚合物做为高分子 材料的成型及应用。,在20世纪，高分子材料已是人类社会文明的标志之一。,10.1 高分子化合物的概述,10.1.1 高分子化合物的基本概念,聚氯乙烯的结构式 ：,高分子化合物的相对分子量很大，但化学组成并不复杂。,高分子化合物也称聚合物或高聚物。,第十章高分子化合物,链节：,聚合度,单体,聚合度和高分子的相对分子质量有如下关系： Mr=nm,第十章高分子化合物,第十章高分子化合物,10.1.2 高分子化合物的命名,高分子化合物的命名有系统命名法和通俗命名法。,天然高分子化合物 ：,纤维素、淀粉、蛋白质等。,合成高分子化合物常按合成方法、所用原料或高聚物 的用途来命名。,聚苯乙烯、聚己二酰己二胺、聚对苯二甲酸已二酯；也有在两种原料缩写的名称后加“树脂”来命名的。如苯酚和甲醛合成的聚合物称酚醛树脂。,有些高分子化合物常使用习惯名称或商品名称及简写代号。 例如聚甲基丙烯酸甲酯，商品名称为有机玻璃，简写代号： PMMA 。,第十章高分子化合物,10.1.3 高分子化合物的结构和特性,高分子化合物根据分子的几何形状，分为线型长链状不带支 链的、带支链的和体型网状的。,第十章高分子化合物,特性：,1. 线型分子属于热塑性，加热可以塑化变型，冷却可以 凝固，并能反复进行，有利于成型加工。,2. 体型高分子属于热固性。一旦加工成型后，不能通过加热重新回到原来的状态。,3. 高分子材料相对密度小，但强度高，有的工程塑料的 强度超过钢铁和其他金属材料。,泡沫塑料的相对密度只有0.01，比水轻100倍，是非常好的救生材料。,玻璃钢的强度比合金钢大1.7倍，比铝大1.5倍，比钛钢大1倍。,取代金属材料的位置，全塑汽车的问世。,第十章高分子化合物,3. 高分子具有耐酸、耐腐蚀等特性 著名的“塑料王”聚四氟乙烯，在王水中煮也不会变质，其 耐酸程度远超过金。,4.高分子具有绝缘性，电线的包皮、电插座等都是用 塑料制成。,10.1.4 高分子化合物的分类,来源分，可分为天然高分子化合物、合成高分子化合物和 天然改性高分子化合物。,10.2 合成高分子材料,第十章高分子化合物,1907年世界上第一个合成高分子材料酚醛塑料 诞生，3040年代又合成了许多高分子材料，包括塑料、 合成纤维和合成橡胶，此后合成高分子工业发展迅速。,10-2 世界合成高分子材料的消费量（单位：百万吨）,第十章高分子化合物,10.2.1 塑料,塑料是指在加热、加压下可塑制成型、而在通常 条件下能保持固定形状的合成高分子材料。,热塑性塑料在加热到一定程度后变软或成为粘流态，可塑造 成型，冷却后定型。再加热后又可变软，可再成形，反复若干次 性能基本不变。如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂。,热固性塑料是指成型时需加入引发剂、固化剂等，固化成型后再次加热不能再熔融成型的塑料。如环氧树脂、聚氨脂等。,塑料按性能和用途来分类，可分为通用塑料、工程塑料、特种 塑料和增强塑料。,第十章高分子化合物,第十章高分子化合物,10.2.2 合成纤维,人造纤维是以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经过化学 改性而制成的，如粘胶纤维（人造棉）、醋酸纤维（人造丝）、 再生蛋白质纤维等。,合成纤维是由合成高分子为原料，通过拉丝工艺获得的纤维。 合成纤维的品种很多，最重要的品种是聚酯（涤纶）、聚酰胺 （尼龙、锦纶）、聚丙烯腈（腈纶），它们占世界合成纤维总产 量的90以上。,第十章高分子化合物,合成纤维一般都具有强度高、弹性大、耐磨、耐化学腐蚀、 耐光、耐热等特点。广泛用作衣料等生活用品。,表10-3 一些合成纤维的性能,第十章高分子化合物,10.2.3 合成橡胶,橡胶分天然橡胶和合成橡胶,表10-4 一些合成橡胶的结构、性能和用途,第十章高分子化合物,10.3 新型高分子材料,功能高分子 ：在合成高分子的主链或支链上接上 带有显示某种功能的官能团，使高分子具有特殊的功 能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功 能要求。,链接,10.3.1 导电高分子,聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑、聚苯硫醚等都具有导电性,导电塑料做成的塑料电池已进入市场。塑料电池具有体积小， 工作寿命长的特点。据报道美国以把导电聚合物用到隐形飞机上。,第十章高分子化合物,功能高分子的品种和分类,返回,第十章高分子化合物,10.3.2 医用高分子,某些合成高分子与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的 化学结构和物理性能，因此用高分子材料做成的人工器官具有很好 的生物相容性，不会因与人体接触而产生排斥和其他作用。,表10-5 医用高分子材料及用途,第十章高分子化合物,10.3.3 可降解高分子,生物降解塑料、化学降解塑料和光照降解塑料，这类可降解 高分子将在解决环境污染方面起到重要的作用。,10.3.4 高吸水性高分子,高吸水性高分子是一种很好的保鲜包装材料，也适宜做人造皮肤的材料，也可防止土地沙漠,10.4 复合材料,采用适当的工艺方法，把两种或两种以上物化性能不同 的材料复合起来，形成一种多相固体材料，其性能比组成它的各组分材料的性能更好。这样的多相固体材料称为复合材料。,第十章高分子化合物,复合材料的重要特点：，就是其性能要比其组分材料的性能 好。这种性能变得更好的效应称为复合效应。,10.4.1 复合材料的分类,两类原材料构成基体和分散材料,按增强材料的形状分类：颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料 和纤维增强复合材料。,基体分类：树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。,10.4.1.1 纤维增强树脂基复合材料,玻璃纤维增强塑料 玻璃纤维增强塑料是以塑料作为基体材料， 而以玻璃纤维作为增强材料的复合材料。,第十章高分子化合物,将玻璃纤维用合成树脂浸渍后，以层压或缠绕的方法成型。 以这样的方法制作得到的复合材料又称为玻璃钢。,材料的强度大大提高，可达到某些合金钢的水平，而密度却 只有钢铁的15左右，即材料的比强度很高。仍具有的较好的耐 化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能。,玻璃钢的缺点是它的刚性不如钢铁，即受力后易发生形变。 再者，玻璃钢耐高温性能较差，当温度超过40时，强度不 易保持。,2. 碳纤维增强塑料,碳纤维的特点是耐高温、质轻且硬、强度高。,第十章高分子化合物,新一代的运动器材如羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、 滑雪杖、滑雪板、撑杆、弓箭等都采用碳纤维增强塑料来做， 为运动员创造世界记录做出了贡献。,10.4.1.2 纤维增强陶瓷基复合材料,陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性，将石墨或聚合物纤维包埋 在陶瓷中，制成的复合材料有一定的韧性，不易碎裂，且还可 在极高的温度下使用。,汽车、火箭发动机的新型结构材料,第十章高分子化合物,齐格勒为德国化学家。,对自由基化学反应、金属有机 化学等都有深入的研究。,1953年.通过一系列筛选试验发现， 由四氯化钛和三乙基铝组成的催 化剂可以使乙烯在低压下的聚合 物完全是线型的，并且易结晶、 密度高、硬度大，称高密度聚乙烯 （低压聚乙烯）。低压聚乙烯和 高聚乙烯相比，具有生产成本低、 设备投资少、工艺简单等优点。,第十章高分子化合物,意大利科学家纳塔经过改进 将此催化剂用在丙烯聚合反应中， 制得了结晶形聚丙烯。,由于齐格勒和纳塔发明了乙烯、 丙烯聚合的新催化剂，奠定了定向 聚合的理论基础，改进了高压聚合 工艺，使聚乙烯、聚丙烯等工业得 到巨大的发展，为此他们两人于1963 年共同获得诺贝尔化学奖。,齐格勒在从事科学研究的同时， 也特别重视对科技人才的培养。