6用高分子材料

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,6,.1,塑料,6,.2,橡膠,6,.3,纖維,6,.4,膠黏劑及涂料,第六章,高分子材料,2,高分子材料,四大塑料“,四烯,”,聚乙烯、聚丙烯,、,聚氯乙烯、聚苯乙烯,合成纖維“,六綸,”,滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸、氯綸,合成橡膠“,四膠,”,順丁橡膠、丁苯橡膠、乙丙橡膠、異戊橡膠,聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有機玻璃等都是經(jīng)過聚合反應(yīng)得到的高分子化合物。,塑料的發(fā)現(xiàn),1869,年，,31,歲的印刷工人約翰,海阿特發(fā)明賽璐珞,1907,年貝克蘭德發(fā)明酚醛樹脂,6,.1,塑料,這些產(chǎn)品是什么材料制做的？你是

2、否擁有這種材料的產(chǎn)品？舉出,2-3,個例子。,現(xiàn)代生活中的塑料制品,從上世紀(jì)六十年代開始，塑料,(,主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯,),進入廣泛實用階段。由于塑料具有很多優(yōu)點：它取材容易，價格低廉，加工方便，質(zhì)地輕巧，因此塑料一問世，便深受歡迎，它迅速滲入到社會生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等，創(chuàng)造了巨大的社會和經(jīng)濟效益。,塑料的貢獻,塑料被列為,20,世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，塑料的普及被譽為,“,白色革命,”,。,廢舊塑料產(chǎn)生的,“,白色污染,”,隨著塑料產(chǎn)量不斷增大，成本越來越低，我們用過的大量農(nóng)用薄膜、包裝用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被拋棄在環(huán)境中，給景觀

3、和環(huán)境帶來很大破壞。由于塑料包裝物大多呈白色，它們造成的環(huán)境污染被稱為,白色污染,。,白色污染的危害,視覺污染,指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在環(huán)境中，給人們的視覺帶來不良刺激，影響環(huán)境的美感。,白色污染存在的兩種危害：,視覺污染和潛在危害,（,1,）一次性發(fā)泡塑料飯盒和塑料袋盛裝食物嚴(yán)重影響我們的身體健康。 （,2,）使土壤環(huán)境惡化，嚴(yán)重影響農(nóng)作物的生長。（,3,）填埋作業(yè)仍是我國處理城市垃圾的一個主要方法。由于塑料膜密度小、體積大，它能很快填滿場地，降低填埋場地處理垃圾的能力；而且，填埋后的場地由于地基松軟，垃圾中的細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)很容易滲入地下，污染地下水，危及周圍環(huán)境。（,4,）把

4、廢塑料直接進行焚燒處理，將給環(huán)境造成嚴(yán)重的二次污染。,白色污染的潛在危害則是多方面的,黃河獎創(chuàng)作公益廣告獎平面類：,警惕,“,白色污染,”,白色污染的防治,一靠法律二靠科學(xué),（,1,）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。,（,2,）回收廢塑料并使之資源化是解決白色污染的根本途徑。近年來，一些國家大力開展,3R,運動：即要求做到廢塑料的減量化（,Reduce,）、再利用（,Reuse,）、再循環(huán)（,Recycle,）。,（,3,）研究開發(fā)降解塑料。降解塑料有三類：光降解塑料、生物降解塑料及雙降解塑料。,（,4,）加強環(huán)保宣傳，提高公民的環(huán)保意識，在社會上形成良好的環(huán)保氛圍，是解決白色污染及其它各種形

5、式污染的前提。,為了保護環(huán)境和節(jié)約資源，請多次使用，廢棄后建議回收再利用,可重復(fù)使用，可回收,塑料制品回收標(biāo)識,中國環(huán)境標(biāo)志圖形,由清山、綠水、太陽及十個環(huán)組成。環(huán)境標(biāo)志的中心結(jié)構(gòu)表示人類賴以生存的環(huán)境；外圍的十個環(huán)緊密結(jié)合，環(huán)環(huán)緊扣，表示公眾參與，共同保護環(huán)境；同時十個環(huán)的,“,環(huán),”,字與環(huán)境的,“,環(huán),”,同字，其寓意為,“,全民聯(lián)合起來，共同保護人類賴以生存的環(huán)境。,”,可降解的塑料袋印有此標(biāo)志,可降解的塑料袋,將淀粉和不可降解的塑料通過特殊設(shè)備粉碎成納米級后，再添加多種材料進行物理結(jié)合后生產(chǎn)出降解樹脂。,經(jīng)國家塑料制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試，用降解樹脂生產(chǎn)的塑料袋，,62,可以,“,變

6、身,”,為水和二氧化碳。,可降解的塑料一般分為四大類：,光降解、生物降解、光,/,生物降解、水降解塑料,6.1.1,塑料的定義及組成,1.,塑料的組成：,合成樹脂添加劑,凡是以聚合物為主要成分，在一定條件下可塑制成型，而在常溫常壓下能保持被塑形狀不變的，統(tǒng)稱為,塑料,。,塑料與樹脂的區(qū)別：,樹脂是純的高聚物，而塑料是以樹脂為主的高聚物制品。,1,）合成樹脂,（,40%-100%,）,受熱軟化后可將塑料的其它組分加以粘合，并決定塑料的主要性能,2,）添加劑,添加劑是為改善塑料某些性能而加入的物質(zhì),作用,改善性能（增強劑）、降低成本（填料）,要求,價格便宜、相對密度小、分散性好、填充量大,穩(wěn)定，耐

7、光、水、油、化學(xué)。,不能降低性能,能與其他添加劑共存，不發(fā)生有害反應(yīng)。,種類,粒狀、片狀、纖維狀,填充劑,主要的添加劑,增塑劑,作用,削弱分子間相互作用，降低玻璃化溫度和熔體粘度，增加其流動性，從而改善聚合物的加工性能和制品柔韌性。,要求,類型,鄰苯二甲酸酯類、環(huán)氧類、磷酸酯類等,主要的添加劑,與樹脂相溶性好,沸點高，揮發(fā)性小,本身穩(wěn)定，不易變性,無毒無味，無色狀態(tài),穩(wěn)定劑,主要的添加劑,作用,類型,防止塑料在光、熱、氧等條件下過早老化，延長制品的使用壽命。,熱穩(wěn)定劑,光穩(wěn)定劑,抗氧劑,光屏蔽劑、紫外線吸收劑、猝滅劑、自由基捕獲劑,使分解溫度上升，常用硬脂酸鉛，鉛的化合物及環(huán)氧化合物等,消除老

8、化反應(yīng)中生成的自由基，常用取代酚類、芳胺類等,潤滑劑：,防止塑料加工時粘在模具上,使制品光亮；,固化劑（交聯(lián)劑）：,使熱固性樹脂由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)；,著色劑：,塑料制品著色,;,發(fā)泡劑,催化劑,阻燃劑,抗靜電劑,其他種類,主要的添加劑,產(chǎn)量大，價格低，日常生活中應(yīng)用范圍廣的塑料,。,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等,。,6.1.2,塑料的分類,1.,根據(jù)塑料制品的用途可分為,:,機械性能好，能,代替金屬,用于制造各種機械零件的塑料,。,主要有聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、酚醛樹脂、,ABS,塑料等。,具有特殊功能和特殊用途的塑料,。,主要有氟塑料、硅塑料、環(huán)氧樹脂等。,通用塑料,工程塑料

9、,特殊塑料,聚四氟乙烯膠帶,-,氟塑料,2.,根據(jù)塑料受熱特性可分類,在加工過程中，一般,只發(fā)生物理變化,，受熱變?yōu)樗苄泽w，成型后冷卻又變硬定型，若再受熱還可改變形狀重新成型的塑料。,在成型過程中,發(fā)生化學(xué)變化,，利用塑料在受熱時可流動的特征而成型，并延長時間，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成為不熔不溶的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，并固化定型而形成的塑料，受熱不再軟化。,熱塑性塑料（線型）,熱固性塑料（體型）,6.1.3,塑料成型工藝,擠出成型,注射成型,模壓成型,吹塑成型,壓延成型,塑料制品時怎樣做出來的？,模具與塑件,-,“,一模一樣,”,1,、擠出成型,擠出成型是借助螺桿或柱塞的擠壓作用，使受熱熔化的聚合物材料在

10、壓力推動下，強行通過口模而成為具有恒定截面的連續(xù)型材的一種成型方法。,擠出機的組成,機頭,擠壓系統(tǒng),傳動系統(tǒng),加熱冷卻系統(tǒng),機頭,擠壓系統(tǒng),傳動系統(tǒng),擠出機的結(jié)構(gòu)示意圖,管材擠出成型示意圖,擠出成型制品,擠出成型幾乎能成型,所有的熱塑性塑料,制品主要有：,管材,板材,薄膜,電線電纜包覆,各種異型制品,擠出成型,-,熔融紡絲,用于錦綸、丙綸切片，經(jīng)熔融擠壓，紡制成簾子線，卷繞成未牽伸筒子,注射成型原理：,將,粒狀,或,粉狀,的塑料加入到注射機的料斗，在注射機內(nèi)塑料受熱熔融并使之保持流動狀態(tài)，然后在一定壓力下注入閉合的模具，經(jīng)冷卻定型后，熔融的塑料就固化成為所需的塑件。,2,、注射成型,注射成型壓

11、機,注射原理,注射成型工作循環(huán),加料,合模,注射充模,保壓補縮,冷卻定型,開模,清模,塑件脫模,預(yù)塑,注射成型產(chǎn)品,優(yōu)點, 成型周期短、生產(chǎn)效率高、易實現(xiàn)自動化, 能成型形狀復(fù)雜、尺寸精確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件, 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定, 適應(yīng)范圍廣,注射成型的特點,缺點,注射設(shè)備價格較高；注射模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；生產(chǎn)成本高、生產(chǎn)周期長、不適合于單件小批量的塑件生產(chǎn),模壓成型原理及流程,模具閉合,熱固性塑料,放入加料室 受熱熔融,塑料在壓力下經(jīng)澆注系統(tǒng)充滿型腔 固化成型 開模取件,3,、模壓成型,模壓成型產(chǎn)品,吹塑原理,吹塑成型產(chǎn)品,吹塑成型,是借助于氣體壓力使閉合在模具中的熱熔型坯吹脹形成中空制品

12、的方法。,主要用于制造中空制品，也可用于吹塑聚丙烯、聚乙烯等塑料薄膜,6,、吹塑成型,將已經(jīng)塑化的接近粘流溫度的聚合物材料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)著的水平輥筒間隙，使物料承受擠壓和延展作用，成為具有一定厚度、寬度與表面光潔的薄片狀制品，主要用于生產(chǎn)片材、薄膜、人造革等。,5,、壓延成型,軟質(zhì),PVC,薄膜生產(chǎn)工藝流程,熱固性塑料的成型加工,先制成聚合不完全的預(yù)聚物,(,分子量,500,5000),線型或支鏈型，液體或固體，可溶可熔,預(yù)聚物的固化成型 在加熱加壓條件下進行,體型，固體，不溶不熔,熱固性聚合物的生產(chǎn)一般分兩階段進行：,熱固性聚合物的加工過程：,加熱熔融升溫（黏度降低）再加熱交聯(lián)固化成型,

13、（,1,）聚乙烯,(PE),塑料工業(yè)中產(chǎn)量最大的品種,聚乙烯的定義,聚乙烯是乙烯聚合而成的樹脂,英文為：,p,oly,e,thylene,縮寫為：,PE,。,結(jié)構(gòu)式為：,6.1.4,常用塑料簡介,plie,ili:n,聚乙烯的單體來源,單體,來源,次要來源,乙醇脫水,乙炔加氫,從天然氣中分離,主要來源：,石油烷烴熱裂解、分離精制。,方法,高壓,中壓,低壓,聚合壓力（,MPa,）,150-300,1.8-8.0,1.3,聚合溫度,（,C,）,180-200,130-270,100,引發(fā)催化體系,O,2,或,有機過氧化物,過渡金屬氧化物,Al(C,2,H,5,),3,+,TiCl,4,聚合機理,自

14、由基,離子,離子,產(chǎn)物比重,0.91-0.93,0.926-0.94,0.941-0.965,0.941-0.965,產(chǎn)物品種,LDPE,MDPE/,HDPE,HDPE,合成方法和品種,高壓法,是英國帝國化學(xué)工業(yè)（,ICI,）在,1933,年發(fā)明，,1939,年工業(yè)化,低壓法,是德國人,Ziegler1953,年發(fā)明，,1957,年工業(yè)化,中壓法,是美國菲利浦石油化工公司發(fā)明，,1957,年工業(yè)化,20,世紀(jì),70,年代出現(xiàn),乙烯與少量,-,烯烴共聚,CrO,3,TiCl,4,無機氧化物載體為催化劑,低壓（,1.4-2.1 MPa,）和較低溫度（,75-90,o,C,）,配位聚合,(,陰離子聚

15、合）,產(chǎn)物比重：,0.92-0.935,。,線性低密度聚乙烯（,LLDPE,）,LDPE,：,存在大量的長支鏈和短支鏈。,HDPE,：,只有少量短支鏈,LLDPE,：,有較多的短支鏈，但沒有長支,鏈。,低密度聚乙烯（,LDPE),LDPE,、,HDPE,和,LLDPE,的鏈結(jié)構(gòu),高密度聚乙烯,(HDPE),PE,非常容易結(jié)晶、而且結(jié)晶度較高（,55%),。,分子鏈非常柔順，,Tg,-125,o,C,。,結(jié)構(gòu)單元對稱、規(guī)整。,PE,分子鏈的特點,PE,的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu),性能,LDPE,LLDPE,HDPE,短支鏈支化度,/1000C,1030,1030,10,長支鏈支化度,/1000C,30,0,0

16、,結(jié)晶度,/%,5565,70,8590,密度,/,（,g.cm-3,）,0.91,0.93,0.92,0.935,0.94,0.965,最高使用溫度,/oC,80,95,90,105,110,130,支化結(jié)構(gòu)對,PE,性能的影響,1,、基本性質(zhì)：,無臭，無毒，,白色蠟狀,固體,，柔而韌，比水輕，,吸水性低，,易燃燒且離火后繼續(xù)燃燒。透明度隨結(jié)晶度增加而下降,。,2,、力學(xué)性能一般：,拉伸強度不高、硬度低、環(huán)境應(yīng)力開裂嚴(yán)重,3,、熱性能：,具有優(yōu)良的耐低溫性能，最低使用溫度可達,-70,-100,，但受熱易老化（氧化和降解）,4,、化學(xué)穩(wěn)定性好，,室溫下能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕，常溫下不溶于任何已

17、知的溶劑,5,、電絕緣性能優(yōu)良,6,、加工性能,三,PE,的性能,1.,結(jié)晶料,吸濕小,不須充分干燥；,2.,流動性極好,成型時無需太高壓力就能制出薄壁長流程制品；,3.,收縮范圍和收縮值大,方向性明顯,易變形翹曲,.,冷卻速度宜慢,模具設(shè)冷料穴,并有冷卻系統(tǒng)；,4.,加工時應(yīng)避免熔體與空氣直接接觸，應(yīng)加入抗氧劑；,5.,可能發(fā)生融體破裂,不宜與有機溶劑接觸,以防開裂；,加工性能,聚乙烯的改性,交聯(lián),PE,交聯(lián)改性,PE,方法：,高能輻射、化學(xué)交聯(lián)（過氧化物交聯(lián)、硅烷交聯(lián)）,PE,種類,鏈的幾何形狀,結(jié)晶度,Xc,拉伸強度,(MPa),T,m,最高使用溫度,LDPE,支化結(jié)構(gòu),0.910.94

18、,6070,1020,105,80100,HDPE,線型結(jié)構(gòu),0.950.97,95,2070,135,120,交聯(lián),PE,交聯(lián)結(jié)構(gòu),0.951.40,-,50100,-,135,PE,缺點,耐熱性差,力學(xué)性能較低,環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象嚴(yán)重,分子間的作用力低,交聯(lián)改性,交聯(lián),PE,PE,的應(yīng)用,制造食品包裝袋、農(nóng)用薄膜、各種飲水瓶、容器、玩具等；還可制各種管材、電線絕緣層等,性能：,UHMWPE,是一種新型熱塑性工程塑料，它的分子結(jié)構(gòu)與,HDPE,完全相同，但分子量可達,100-400,萬。耐磨性佳，抗沖擊性強，自潤滑性能好。,用途,：工程零件、人造器官、高性能纖維等。,新一代聚乙烯,-,超高分子

19、量聚乙烯（,UHMWPE,）,（,1,）,PVC,樹脂和,PVC,塑料的定義,聚氯乙烯樹脂,是氯乙烯單體在過氧化物、偶氮化合物等引發(fā)劑；或在光、熱作用下按自由基聚合反應(yīng)機理聚合而成的聚合物。,英文名稱：,p,oly,v,inyl,c,hloride,簡稱,PVC,結(jié)構(gòu)式,:,2.,聚氯乙烯（,PVC),-,僅次于聚乙烯的第二大塑料品種,plivainil,PVC,塑料,是以,PVC,樹脂為基料，與穩(wěn)定劑、增塑劑、填料、著色劑及改性劑等多種助劑混合，經(jīng)塑化、成型加工而成,1835,年法國化學(xué)家勒尼奧發(fā)現(xiàn)，在日光照射下，氯乙烯聚合變成一種白色固體。,1914,年德國和美國的化學(xué)家發(fā)現(xiàn)，,有機過氧化

20、物可加速氯乙烯的聚合反應(yīng),。,1931,年德國法本公司采用,乳液聚合,的方法，使聚氯乙烯生產(chǎn)實現(xiàn)了工業(yè)化。,1933,年，美國化學(xué)家西蒙在,PVC,粉料中加入,磷酸三甲酚酯,后制得了軟,PVC,1936,年美國聯(lián)合碳化物公司開發(fā)了,PVC,的,懸浮聚合,技術(shù)，使生產(chǎn)工藝簡化，能耗降低，成本下降,（,2,）,PVC,樹脂的聚合方法,懸浮法（,S-PVC,），,生產(chǎn),80, 的,PVC,乳液法（,E-PVC,），,生成,10%,的,PVC,本體法（,M-PVC,），,生產(chǎn),10%,的,PVC,溶液法，,因為對環(huán)境有污染，,目前已不采用,（,2,）,PVC,樹脂的聚合方法,57,PVC,是氯乙烯單體

21、多數(shù)以,頭,-,尾結(jié)構(gòu),相連接形成的線型聚合物。,（,3,）,PVC,的結(jié)構(gòu),聚集態(tài)結(jié)構(gòu),PVC,是含有少量結(jié)晶結(jié)構(gòu)（,100,o,C,時就開始分解，,200,o,C,開始急劇分解,鏈結(jié)構(gòu),軟,PVC,和硬,PVC,的概念,軟,PVC,：增塑劑含量,40%,以上的,PVC,。, 硬,PVC,：不含增塑劑或增塑劑含量,400,o,C,日用,PVC,塑料中的增塑劑，主要使用鄰苯二甲酸二丁酯（,DBP,）、鄰苯二甲酸二辛酯（,DOP,）等,性能：,強極性，,較高的強度，,絕緣性好，,耐酸堿，難燃，具有自熄性。,缺點是熱穩(wěn)定性差，在,100 120,即可分解出氯化氫，易老化。,用途：,制造水槽，下水管

22、；制造箱、包、沙發(fā)、桌布、窗簾、雨傘、包裝袋；還可做涼鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等,（,4,）,PVC,的性能及用途,尼龍,PVC,手套,食品和藥物的包裝等非工業(yè)用,PVC,應(yīng)選用衛(wèi)生級樹脂，即,VCM,含量少于,1ppm,（百萬分之一）,（,5,）,PVC,的降解與防護,（,1,）降解機理,PVC,分子鏈中的“缺陷”是導(dǎo)致降解的主要內(nèi)因,熱、光、機械應(yīng)力是導(dǎo)致,PVC,降解的外因,1.,制品變色，順序為白色粉色黃色紅色褐色黑色。,2.,降低型材力學(xué)性能和抗沖強度。,3.,制品老化產(chǎn)生粉化物。,（,2,）,PVC,降解的危害：,PVC,降解的防護,穩(wěn)定,PVC,的方法,加入化學(xué)穩(wěn)定劑,VCM,與其

23、它單體共聚,中和,HCl,取代不穩(wěn)定,Cl,與不飽和部位反應(yīng),加入紫外線屏蔽和吸收劑,3.,聚丙烯,（,1,）定義：,丙烯聚合的產(chǎn)物,英文：,p,oly,p,ropylene,縮寫為,PP,。,結(jié)構(gòu)式為：,n,C,H,3,C,H,C,H,2,（,2,）,PP,的合成,Zieglar-Natta,催化劑催化的,陰離子配位聚合,制成等規(guī),PP,。, 該反應(yīng)的副產(chǎn)物是無規(guī),PP,。,pliprupili:n,等規(guī),PP,：,結(jié)晶度高，占,PP,產(chǎn)量的,95,。,間規(guī),PP,：,結(jié)晶度低，目前產(chǎn)量少。,無規(guī),PP,：,不結(jié)晶，粘稠狀物質(zhì)，不能用做塑料。,全同立構(gòu),間同立構(gòu),無規(guī)立構(gòu),（,3,）,PP,

24、的三種不同立體構(gòu)型,性能：,比聚乙烯更透明、更輕，力學(xué)性能更好，特別是抗彎曲疲勞強度高。介電性、耐水性、化學(xué)穩(wěn)定性好，易于加工成形。,（,4,）聚丙烯的性能及用途,用途：,薄膜、容器、制作各種機械零件，如法蘭、接頭、泵葉輪、汽車零件。水蒸汽、各種酸堿等的輸送管道、化工容器、各種絕緣零件。,聚合方法,本體聚合,獲得,PS,純凈度高，主要用來制造對電性能要求高的制品,懸浮聚合,獲得,PS,分子量高，分布窄，但純度不如本體聚合,PS,，可用來制造一般日用和工業(yè)用品,PS,泡沫塑料。,乳液聚合,主要用于涂料和,PS,泡沫塑料。,溶液聚合,主要用于配制清漆。,4.,聚苯乙烯,（,polystyrene,

25、 PS,）,n,C,H,C,H,2,鏈結(jié)構(gòu),PS,是線形高分子，存在著少量的短支鏈,側(cè)苯基具有很大的空間位阻，造成,PS,分子鏈很僵硬，,Tg,80,o,C,無規(guī),PS,是完全無定形的聚合物,凝聚態(tài)結(jié)構(gòu),聚苯乙烯的結(jié)構(gòu),PS,的性能及應(yīng)用,通用,PS,泡沫,PS,成本低、,剛性大、透明度高,、電絕緣性好、易成型、易染色,儀表外殼、汽車燈罩、照明制品、高頻電容器、高頻絕緣、光導(dǎo)纖維、包裝材料,質(zhì)輕、低導(dǎo)熱、抗沖擊、吸水率低,建筑、運輸、冷藏、化工設(shè)備的保溫、絕熱和減震材料,PS,的改性,ABS,塑料,ABS,是丙烯腈（A），丁二烯（B），苯乙烯（S）進行三元,接枝,共聚而制得的。其結(jié)構(gòu)式為：,C

26、,H,2,C,H,C,H,C,H,2,y,C,H,C,H,2,C,N,x,C,H,2,C,H,z,n,目前的,ABS,：,A,：,20-40%; B:10-30%; S: 30-60%,PS,的抗沖擊性差,PS,的耐熱性不好，強度隨溫度提高大幅降低,PS,的缺點,:,用途：,用于汽車、家用電器、箱包、裝飾板材等零部件,ABS,塑料的性能及應(yīng)用,丙烯腈,硬度、耐熱性、力學(xué)強度,丁二烯,抗沖擊性,苯乙烯,良好的熱塑性加工性,性能：,無毒、無味，易溶于酮、醛、酯等有機溶劑。耐磨性、抗沖擊性能好。,加工容易，而且價格低廉，所以在工業(yè)上獲得極其廣泛的應(yīng)用。,（,5,）聚酰胺（,polyamide,PA,

27、）,聚酰胺的前,30,年,是作為合成纖維材料，尼龍（,Nylon,）的俗稱就是來自于此。尼龍的最早發(fā)明商,美國杜邦公司,(,DuPont,）,1960,年左右，聚酰胺開始被用于“,工程塑料”,定義,聚酰胺（俗稱尼龍）是指分子主鏈上含有酰胺基團的高分子化合物。,PA,的分類,脂肪族,PA,芳香族,PA,透明,PA,脂肪族聚酰胺是線形高分子材料，由亞甲基鏈段和極性基團（酰胺基）有規(guī)律交替鏈接而成。,分子骨架上含有芳環(huán)的聚酰胺（如,Kevlar,纖維）,非結(jié)晶聚合物，具有高度透明、低吸水性、耐熱水性等優(yōu)點,尼龍,66,，尼龍,6,，尼龍,610,，尼龍,1010,等,1.,實驗原理,：,本實驗是在室

28、溫不攪拌情況下通過界面聚合制備尼龍,-610,。己二胺與癸二酰氯反應(yīng)式如下：,尼龍,610,的界面聚合,界面聚合,是將兩種單體分別溶解于不同的溶劑中然后將兩溶液混合，聚合反應(yīng)只在界面上進行。它適用于不可逆縮聚反應(yīng)，并要求單體具有高的反應(yīng)活性。界面縮聚反應(yīng)溫度較低，一般在0,50。,（,2,）,在第,2,個燒杯中，加入,1mL,癸二酰氯,，,50mL,CCl,4,（,處理這種化學(xué)藥品時要小心,!,）,，搖勻。,2.,實驗步驟,（,1,）在第,1,個燒杯中，加,50mL,蒸餾水、,0.7g NaOH,和,1.3g,（約,25,滴）己二胺，搖勻。,（,3,）,沿著燒杯壁將已二胺溶液緩緩倒入癸二酰氯的

29、,CCl,4,溶液上，盡量不要讓2種溶液混合。再加幾滴酚酞，使液層界面更加明顯，便于觀察。,（,4,）,用玻璃棒小心將界面處的聚合物拉出，并纏在玻璃棒上，直至癸二酰,氯,反應(yīng)完畢。,（,5,）,用3%的鹽酸溶液洗滌聚合物以終止聚合，再用蒸餾水洗滌至中性，于80 真空干燥，得到聚合物并稱重。,尼龍,66,的聚合工藝,單體：己二酸與己二胺,PA,的性能,缺點,是,吸水性大,，影響尺寸穩(wěn)定性和電性能，纖維增強可降低樹脂吸水率，使其能在高溫、高濕下工作。尼龍與玻璃纖維親合性十分良好。,無毒，無臭，耐候性好，,韌性好，強度高,，軟化點高，耐熱，,磨擦系數(shù)低，耐磨損，自潤滑性,，耐油，耐弱酸，耐堿和一般溶

30、劑，電絕緣性好，有自熄性。,PA,的優(yōu)點：,PA,為半透明或乳白色結(jié)晶性樹脂。,PA,塑料的應(yīng)用,機械設(shè)備：,軸承、軸瓦、齒輪、泵葉輪、螺栓、風(fēng)扇葉片等。,電子設(shè)備：,各種線圈骨架、機罩、集成線路板等。,化工設(shè)備：,耐腐蝕耐油管道、容器、過濾器等。,建筑與民用：,窗、門、窗簾導(dǎo)軌滑輪、安全帽、繩索等,性能：,堅硬、耐高溫、良好的機械性能、電絕緣性好、,抗沖擊性好、透明度高,用途：,制造繼電器盒蓋，計算機和磁盤的殼體、熒光燈罩、汽車及透明窗的玻璃等,而且是宇宙、航空工程中不可缺少的材料,結(jié)構(gòu)式,:,（,6,）聚碳酸酯（,PC,透明金屬）,（,7,）酚醛樹脂（電木）,酚醛樹脂,是,酚類與醛類,在催

31、化劑作用下形成樹脂的統(tǒng)稱，它是工業(yè)化最早(1910年,德國,Bakelite),的合成高分子材料。,酚類主要是苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚等,醛類主要是甲醛、乙二醛、糠醛等。,熱塑性和熱固性酚醛樹脂,熱固性酚醛樹脂是在,堿性催化劑,作用下,苯酚與甲醛以摩爾比,1,時制成,性能：,難溶、難熔、耐熱，機械強度高，剛性好，抗沖擊性好，絕緣性好,用途：,制造線路板、插座、插頭、電話機、行李車輪、工具手柄、貼面板、三合板、刨花板等,酚醛樹脂（電木）的性能與應(yīng)用,性能：,聚四氟乙烯的,C-F,鍵鍵能高，鏈節(jié)結(jié)構(gòu)高度對稱，結(jié)晶度高達,90%,以上，,對任何酸、堿、王水和溶劑都具有卓越的耐腐蝕性,。并耐熱耐寒

32、，可在,-200-250,的溫度范圍內(nèi)使用。電絕緣性十分優(yōu)異。此外摩擦系數(shù)低耐磨損。缺點是剛性不夠，有時影響零件尺寸的穩(wěn)定性。,結(jié)構(gòu)式,:,（,8,）聚四氟乙烯（塑料王）,用途：,可用作高溫環(huán)境中化工設(shè)備的密封零件，無油潤滑條件下作軸承、活塞等，還可做電容器、電纜絕緣材料,橡膠是以生膠為原料加入適量配合劑而形成的高分子彈性體。,一般橡膠在,-50,C,150,C,的很寬溫度范圍內(nèi)具有彈性。,4.2,橡膠,橡樹之淚,丑卻受寵的合成橡膠,現(xiàn)代生活中的橡膠,橡膠的組成,1,、生膠：,2,、配合劑,：,（,1,）硫化劑：,未加配合劑、未硫化的橡膠，,分天然與人工合成橡膠。,a,）相當(dāng)于熱固性塑料中的固

33、化劑。,b,）使線性分子交聯(lián)為體型分子。,c,）有硫磺及含硫化合物、過氧化物、醌類化合物,橡膠硫化,未硫化,:,分子間容易滑動,受力后不能恢復(fù)原狀,硫化后,:,不易滑動,有可逆的彈性形變,硫磺自由基引發(fā),（,2,）硫化促進劑：,縮短硫化時間，降低硫化溫度，強化硫化效果,。,（,3,）活化劑（助促劑）：,加速及充分發(fā)揮硫化促進劑的作用。,（,5,）填充劑（補強劑）：,提高機械強度或增加容積,噻唑類較常用,金屬氧化物（如氧化鋅等）,（,4,）防老劑：,防止和延緩橡膠制品的老化,石蠟、胺類等,碳黑，白炭黑、碳酸鈣等,橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠,天然橡膠的化學(xué)組成是,聚異戊二烯,有,順式,與,反式,

34、兩種構(gòu)型，它們的結(jié)構(gòu)簡式分別為：,順式,反式,1.,天然橡膠,人們仿造天然橡膠的結(jié)構(gòu)，合成了各種各樣的合成橡膠。,合成橡膠在某些性能上往往優(yōu)于天然橡膠,，例如耐磨、耐油、耐寒等方面。目前，,合成橡膠在數(shù)量上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天然橡膠。,2.,合成橡膠,下面列舉幾種常見的合成橡膠的性能及用途,性能：,耐水，耐老化性能，特別是耐磨性和氣密性好。缺點是不耐油和有機溶劑，抗撕強度小,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,為合成橡膠中最大的品種（約占,50%,），廣泛用于制造汽車輪胎，皮帶等；與天然橡膠共混可作密封配件和電絕緣材料,（,1,）丁苯橡膠（,SBR),由,1,3-,丁二烯和苯乙烯為原料進行催化共聚而成,性能：,彈性、

35、耐老化性和耐低溫性、耐磨性，都超過天然橡膠；缺點是抗撕裂能力差，易出現(xiàn)裂紋,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,為合成橡膠的第二大品種（約占,15%,），大約,60%,以上用于制造輪胎,（,2,）順丁橡膠,由順式,-,1,3-,丁二烯聚合而成,性能：,分子無雙鍵存在，故耐熱、耐氧化、耐老化性好，使用溫度高,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,制造塑膠運動場、三角膠帶、輸送帶、耐熱膠管、墊片等,（,3,）乙丙橡膠,由乙烯和丙烯共聚而成,（,4,）異戊橡膠,合成天然橡膠,但它的生膠強度、粘著性、加工性能以及硫化膠的抗撕裂強度、耐疲勞性等均稍低于天然橡膠。,可替代天然橡膠，用于輪胎制品、海綿制品、膠管、墊片、手套等的制造,性能：,

36、是一種耐熱性和耐老化性很好的橡膠，它的特點是既耐高溫，又耐低溫，彈性好，耐油，防水，其制品柔軟光滑，物理性能穩(wěn)定、無毒、生物惰性、加工性能好，缺點是機械性能差，較脆，易撕裂,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,可用于醫(yī)用材料，如導(dǎo)管，引流管，靜脈插管，人造器官等，還可用于飛機、導(dǎo)彈上的一些零部件及電絕緣材料,（,5,）硅橡膠,由純二甲基二氯硅烷水解后縮聚而成,纖維、金屬材料,預(yù) 加 工,配合劑,預(yù)加工,原料生膠,配 合,塑 煉,壓延、壓出,成 型,硫 化,成 品,預(yù) 加 工,混 煉,橡膠成型工藝,塑煉：,生膠在機械力和化學(xué)作用下發(fā)生裂解，平均分子量降低，膠料的彈性下降，塑性上升，為混煉做好準(zhǔn)備。（生膠）,2.

37、,混煉：,在煉膠機上反復(fù)擠壓混合（常加溫），使塑煉好的生膠與配合劑混合均勻的加工過程。,3.,壓延和壓出：,尼龍或滌綸等織物上涂混煉膠壓延，生產(chǎn)含簾子布的輪胎。,混煉膠通過壓出口型壓出各種斷面的半成品，如內(nèi)胎，外胎、膠管等。,4.,硫化：,最后一道工序。通過一定的溫度、壓力和時間后，使大分子鏈發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成交聯(lián)，由線型大分子變?yōu)轶w型大分子的工藝過程。,開煉后的狀態(tài),天然纖維,合成纖維,凡能保持長度比本身直徑大,100,倍以上的均勻、線條狀或絲狀的高分子材料都稱為,纖維,(fiber),。,4.3,噓寒問暖的纖維,1855,年瑞士人奧蒂瑪斯把纖維素放在硝酸中得到硝化纖維素溶液，制得第一根人造

38、纖維；,1884,年查唐納脫把硝化纖維素放在酒精和乙醚中得到溶液，得到人造絲；,纖維的發(fā)展,纖維,天然纖維,化學(xué)纖維,合成纖維,纖維的種類,棉花、羊毛、蠶絲、麻等,再生人造纖維,再生纖維素纖維和纖維素酯纖維等,錦綸、滌綸、腈綸、維綸、丙綸和氯綸等,用低分子化合物為原料，通過化學(xué)合成和機械加工而制得的均勻線條或絲狀高聚物。,以天然高分子化合物為原料，經(jīng)化學(xué)處理和機械加工制得的纖維。,纖維的加工過程可概括為：,紡絲液的制備,紡絲成型,初生纖維的后加工,拉伸、熱定型、上油等,濕法紡絲,干法紡絲,按凝固介質(zhì)不同,熔體紡絲,溶液紡絲,按紡絲液不同,高分子熔體,從噴絲孔壓出，熔體細(xì)流在周圍空氣（或水）中凝

39、固成絲,高分子溶解于溶劑中,制得黏稠的紡絲液，然后進行紡絲,紡絲液從噴絲孔壓出，形成細(xì)流，在,熱空氣中,溶劑迅速揮發(fā)而凝固成絲,紡絲液由噴絲孔壓出，在,液體凝固浴,中固化成絲,合成纖維,的強度高、彈性好、耐磨和耐化學(xué)腐蝕，,但它的吸水性和透氣性較差,。因此，合成纖維常常與棉纖維或羊毛纖維混合紡織，使衣服穿起來既舒適又美觀。,合成纖維,性能：,顯著優(yōu)點是：抗皺、保型、挺括、美觀。對熱、光穩(wěn)定性好。潤濕時強度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會變黃。缺點是不吸汗，,透氣性差，易起毛，靜電，,需高溫染色,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,是產(chǎn)量最大的合成纖維，大約,90%,作為衣料用（紡織品為,75%,，

40、紡織物為,15%,）。用于工業(yè)生產(chǎn)的只占總量的,6%,左右,(1),聚對苯二甲酸乙二醇酯,(,滌綸、的確涼,),性能：,強韌耐磨、彈性高、質(zhì)量輕，染色性好，較不易起皺，抗疲勞性好。吸濕率為,3.5%-5.0%,，在合成纖維中是較大的，吸汗性適當(dāng)，但容易走樣,用途：,約一半作衣料用，一半用于工業(yè)生產(chǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中，約,1/3,是做輪胎簾子線。尼龍,66,的耐熱性比尼龍,6,高，做輪胎簾子線很受歡迎,結(jié)構(gòu)式,:,(2),聚己二酰己二胺纖維（錦綸,66,，尼龍,66,）,性能：,具有與羊毛相似的特性，質(zhì)輕，保溫性和體積膨大性優(yōu)良。強韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高。吸水率低，不適宜作貼身內(nèi)

41、衣。缺點是強度不如尼龍和滌綸,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,大約,70%,作衣料用（紡織物占,60%,左右），用于工業(yè)生產(chǎn)的只占,5%,左右,(3),聚丙烯腈纖維,(,腈綸、人造羊毛,),性能：,親水性好，吸濕率可達,5%,，和尼龍相等，與棉花（,7%,）相近。強度與聚酯或尼龍相近，拉伸彈性比羊毛差，比棉花好,結(jié)構(gòu)式,:,用途：,70%,用于工業(yè)生產(chǎn)，其中以布和繩索居多。可代替棉花作衣料用,(4),聚乙烯醇纖維（維綸、維尼綸）,性能：,它的抗張強度與蠶絲、棉花相當(dāng)，潤濕時也完全不變。最大的優(yōu)點是難燃性和自熄性。缺點是耐熱性低，染色不好,用途：,幾乎都不作衣料用，作過濾網(wǎng)等工業(yè)產(chǎn)品約占,50%,，室內(nèi)裝飾

42、用占,40%,結(jié)構(gòu)式,:,(5),聚氯乙烯（氯綸）,化學(xué)纖維命名,根據(jù)我國有關(guān)部門規(guī)定：,人造纖維的短纖維,一律叫,“,纖,”,（如粘纖、富纖）,合成纖維的短纖維,一律叫,“,綸,”,（如錦綸、滌綸）,如果是長纖維，,就在名稱末尾加,“,絲,”,或,“,長絲,”,（如粘膠絲、滌綸絲、腈綸長絲）。,認(rèn)識服裝的標(biāo)簽,服裝標(biāo)簽一般包括服裝的型號、面料的纖維種類及含量、洗滌熨燙說明等內(nèi)容。,如果服裝面料是由一種纖維材料制成的，則用,“,純,X,”,或,“,100,X,”,來表示。如,“,純棉,”“,純毛,”,或,“,100,棉,”“,100,毛,”,；如果服裝是由兩種或兩種以上的纖維制成的，標(biāo)簽上應(yīng)注

43、明每種纖維種類的含量，如,“,滌綸,20,棉,80,”,等。,4.4,膠黏劑及涂料基礎(chǔ),1,、膠黏劑（,adhesive）,：,又稱黏合劑、黏接劑，簡稱膠。它是一種能夠把兩種,同類,或,不同類,材料緊密地結(jié)合在一起的物質(zhì)。,采,用膠黏劑,將各種材料或部件連接起來的技術(shù)稱為,膠接技術(shù),。,兩千年前,的秦朝用,糯米漿與石灰作砂漿,粘合長城的基石，使萬里長城成為中華民族偉大文明的象征之一。,秦俑博物館中出土的大型彩繪銅車馬的制造中，用了,磷酸鹽無機膠黏劑,。,膠黏劑的發(fā)展,公元前,200,年東漢時期用,糯米漿糊,制成棺木密封膠，配以防腐劑，使馬王堆古尸出土?xí)r肌肉及關(guān)節(jié)仍有彈性,足見中國膠接技術(shù)之高超

44、。,到上世紀(jì)初，,合成酚醛樹脂,的發(fā)明，開創(chuàng)了膠黏劑的現(xiàn)代發(fā)展史。,目前，與三大合成高分子材料的產(chǎn)量比較，膠黏劑只占第五位，但,年增長速度則居第一位,。,膠黏劑通常是以聚合物為基料，配以一種或多種輔料的多組分體系。,聚合物膠黏劑組成,增韌劑：,能提高膠黏劑的柔韌性，降低脆性，改善抗沖擊性等。,固化劑：,是使液態(tài)基料通過化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生聚合、縮聚或交聯(lián)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成高分子量固體，使膠接接頭具有力學(xué)強度和穩(wěn)定性的物質(zhì)。,填料：,是不參與反應(yīng)的惰性物質(zhì)，可提高膠接強度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性并可降低成本。,環(huán)氧樹脂膠黏劑,1927,年問世，,1950,年商品化。粘合強度高，收縮率小，尺寸較穩(wěn)定，電性能優(yōu)良，

45、耐介質(zhì)性好，易于改性，幾乎能粘合各種材料，俗稱,“,萬能膠,”,。,環(huán)氧樹脂是熱塑性線型結(jié)構(gòu),，不能直接使用，必須加入固化劑，固化交聯(lián)之后，才能發(fā)揮其優(yōu)良的粘合性。,固化劑,種類也很多，分脂肪胺、芳香胺、改性胺、低分子聚酰胺、咪唑及其衍生物、酸酐及潛伏性固化劑等類。,酚醛樹脂,由酚類和醛類縮聚而成,。有線型及可溶性酚醛樹脂兩大類。酚醛樹脂有極性大、粘合力強、耐熱性好、耐老化、耐水、耐油、耐化學(xué)介質(zhì)、耐霉菌、電絕緣性優(yōu)良、等特點。,但脆性大，剝離強度不高，需加熱加壓固化，收縮率較大，顏色深，有酚類氣味等不足之處。酚醛,-,丁腈、酚醛,-,環(huán)氧、酚醛,-,聚乙烯醇縮醛類都是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)粘合劑。,11

46、9,2,、涂料基礎(chǔ),涂料是一種流動態(tài)物質(zhì)，通過簡單施工方法，并經(jīng)干燥或固化，在物體表面牢固覆蓋一層均勻的薄膜，這樣的流動態(tài)物質(zhì)稱為,涂料。,涂料可以是,液態(tài)或粉末狀態(tài)。,簡單施工方法主要指刷涂、淋涂、浸涂、噴涂等，形成的薄膜又叫涂層。,用來對被涂物體表面起,裝飾,與,保護,作用。,涂料的作用,（,1,）,保護作用,金屬材料，,尤其是鋼鐵，容易受到環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)、水分和空氣中氧的侵蝕和腐蝕；,木材,易受潮氣、微生物的作用而腐爛；,塑料,會受光和熱的作用而降解；,混凝土,易風(fēng)化或受化學(xué)品的侵蝕，因此材料需要用涂層來保護。,（,2,）,裝飾作用,由于涂料很容易配出成千上百種顏色，色彩豐富可用來裝飾

47、我們的環(huán)境,（,3,）,標(biāo)志作用,（,4,）,特殊作用,利用色彩的明度和反差強烈的特性,耐磨涂料、阻燃涂料、導(dǎo)電涂料等,涂料為多組分體系，由,成膜物質(zhì)（亦稱黏料）和顏料、溶劑、催干劑、增塑劑,等組分構(gòu)成,涂料的組成,樹脂,桐 油,亞麻油,豆 油,天然樹脂：蟲膠、松香,人造樹脂：硝化棉、松香衍生物,合成樹脂：醇酸、酚醛、聚酯、 聚氨酯等,油脂,成膜,物質(zhì),序號,代號,涂料類別,序號,代號,涂料類別,序號,代號,涂料類別,1,Y,油性樹脂,7,Q,硝基纖維素,13,H,環(huán)氧樹脂,2,T,天然樹脂,8,M,纖維素,14,S,聚氨酯,3,F,酚醛樹脂,9,G,過氧乙烯樹脂,15,W,元素有機聚合物,4

48、,L,瀝青,10,X,乙烯基樹脂,16,J,橡膠,5,C,醇酸樹脂,11,B,丙烯酸樹脂,17,E,其他,6,A,氨基樹脂,12,Z,聚酯樹脂,18,輔助材料,涂料按成膜物質(zhì)分類,共分成,18,類，其中第,18,類為涂料用輔助材料,醇酸樹脂漆,醇酸樹脂漆是以,多元醇、多元酸和干性植物油,制成的,醇酸樹脂,為主要成膜物質(zhì)的一類涂料。,醇酸樹脂中殘留較多,-OH,、,-COOH,基團，涂膜耐水性差，樹脂分子鏈上的酯基也使涂膜不耐酸、堿水解作用。采用相容性硬樹脂改性，能提高漆膜硬度及耐水、耐化學(xué)性，也進一步提高了涂膜的附著力和防腐蝕性能。,附著力強，光亮，力學(xué)性能好，耐候性較好，并以中油度醇酸樹脂漆綜合性最佳。,作業(yè),1,、針對自己感興趣的一種或者一類高分子材料展開論述，,寫一篇,2000,字以上的學(xué)習(xí)報告，,要系統(tǒng)體現(xiàn)材料的四要素及其之間的關(guān)系,。,2,、在論文的后面寫出你學(xué)習(xí)這門課的心得體會或想法、建議等，不少于,200,字。,報告要有規(guī)范的科技論文的格式，由題目、摘要、關(guān)鍵詞、前言、正文、參考文獻（不少于,5,篇）等部分組成,手寫在,16K,紙上，時間截止到11,.,3,0,）,交到k6-210辦公室,