第八章 合成材料精选文档.ppt

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1、第八章 合成材料本讲稿第一页，共三十八页一一合成材料概况合成材料概况二有机高分子材料简介二有机高分子材料简介三三合成材料合成材料四四新型有机高分子材料新型有机高分子材料本讲稿第二页，共三十八页一合成材料概况一合成材料概况材材料料无机无机材料材料有机有机高分高分子材子材料料非金属材料非金属材料金属材料金属材料天然高分子天然高分子材料材料合成高分合成高分子材料子材料淀粉淀粉纤维素纤维素蛋白质蛋白质天然橡胶天然橡胶合成塑料合成塑料合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维合成粘合剂合成粘合剂合成涂料合成涂料新型合成高分子材新型合成高分子材料料功能高分子材功能高分子材料料复合高分子复合高分子材料材料本讲稿第三页

2、，共三十八页二有机高分子材料简介二有机高分子材料简介 1有机高分子化合物概况有机高分子化合物概况（1）小分子：相对分子质量通常不上千，通常）小分子：相对分子质量通常不上千，通常称为低分子化合物，简称小分子；称为低分子化合物，简称小分子；如：如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等（2）高分子：相对分子质量达几万甚至几千）高分子：相对分子质量达几万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时，万，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时，又称高聚物；又称高聚物；如：如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂

3、等酚醛树脂等本讲稿第四页，共三十八页2高分子化合物的结构特点高分子化合物的结构特点（1）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成；的结构单元重复连接而成；如聚乙烯如聚乙烯 中：中：（A）CH2CH2叫聚乙烯的结构单元（或叫聚乙烯的结构单元（或 链节）；链节）；（B）n表示每个高分子化合物中链节的重复次表示每个高分子化合物中链节的重复次 数，叫聚合度；数，叫聚合度；n越大，相对分子质量越大；越大，相对分子质量越大；（C）合成高分子的小分子物质叫单体。如乙烯是聚）合成高分子的小分子物质叫单体。如乙烯是聚乙烯的单体。乙烯的单体。CH2C

4、H2CH2CH2n本讲稿第五页，共三十八页（2）根据结构中链节连接方式分类，可以有）根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构；线型结构和体型结构；A聚乙烯、聚氯乙烯聚乙烯、聚氯乙烯中以中以CC键键连接连接成成长链长链；B淀粉、纤维素中以淀粉、纤维素中以CC键键和和CO键键连接成连接成长链长链；（这些长链结构（这些长链结构相互缠绕相互缠绕使分子间接触使分子间接触的地方增多，分子间的作用就大大增加）的地方增多，分子间的作用就大大增加）C硫化橡胶中，长链与长链之间又形成硫化橡胶中，长链与长链之间又形成键，产生键，产生网状结构网状结构而交联在一起。而交联在一起。本讲稿第六页，共三十八页3高

5、分子化合物的基本性质高分子化合物的基本性质（1）溶解性）溶解性线型结构高分子（如有机玻璃）能溶解在线型结构高分子（如有机玻璃）能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；而体型结构高分子（如橡胶）则不易溶解，只而体型结构高分子（如橡胶）则不易溶解，只有一定程度的胀大。有一定程度的胀大。（2）热塑性和热固性）热塑性和热固性加热到一定温度范围，开始软化，然后再加热到一定温度范围，开始软化，然后再开始熔化成可以流动的液体；冷却后，又成为开始熔化成可以流动的液体；冷却后，又成为固体热塑性（如聚乙烯）。加工成型后受固体热塑性（如聚乙烯）。加工成型后受热不再

6、熔化，就叫热固性（如电木）。热不再熔化，就叫热固性（如电木）。本讲稿第七页，共三十八页（3）强度）强度高分子材料强度一般比较大。如把高分子材料强度一般比较大。如把10kg高分子高分子材料与金属材料各制成材料与金属材料各制成100m长的绳子，可吊起长的绳子，可吊起物体的重量如下表：物体的重量如下表：材料品种高分子材料金属材料锦纶绳涤纶绳金属钛绳碳钢绳重物质量kg155001200077006500本讲稿第八页，共三十八页（4）电绝缘性）电绝缘性通常高分子材料的电绝缘性良好，广通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业上。（为什么？）泛用于电器工业上。（为什么？）（5）特性：）特性：有些高分子

7、材料具有耐化学腐蚀、耐有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；有些高分子材料易老些特殊需要的领域；有些高分子材料易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等。等。本讲稿第九页，共三十八页例：填写下表例：填写下表线型高分子体型高分子结构性质溶解性受热时的变化本讲稿第十页，共三十八页三合成材料三合成材料（一）合成材料概况（一）合成材料概况（二）三大合成材料（二）三大合成材料1塑料塑料2合成纤维合成纤维3合成橡胶合成橡胶（三）（三）白色污染白色污染本讲稿第十一页，共三十八页（一）合成材

8、料概况（一）合成材料概况随着人类不断的文明和进步，人对天随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命人工合成于是就发生了一场材料的革命人工合成材料；材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单，合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化；性能千变万化；塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大塑料、合成纤维、合成橡胶称为三大合成材料；合成材料；粘合剂、涂料也属于合成材料。粘合剂、涂料也属于合成材料。本讲稿第十二页，共三十八页1 1塑料塑料塑料的主要成分是合成树脂，其中还塑料的主要成分是合成树脂，其中还添加了某些特定用

9、途的添加剂（如提高塑性添加了某些特定用途的添加剂（如提高塑性的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些的增塑剂、防止老化的防老化剂）；有些热热塑性塑料塑性塑料，可以反复加工，多次使用；有些，可以反复加工，多次使用；有些热固性塑料热固性塑料，一旦加工成型就不会受热熔化，一旦加工成型就不会受热熔化。有些塑料具有特殊用途如。有些塑料具有特殊用途如工程塑料、增强工程塑料、增强塑料、改进塑料等塑料、改进塑料等。常见的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚常见的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）、酚醛树脂（电木）、聚四氟乙烯等。玻璃）、酚醛树脂（电木

10、）、聚四氟乙烯等。本讲稿第十三页，共三十八页2合成纤维合成纤维纤纤维维天天然然纤纤维维化化学学纤纤维维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类合成纤维合成纤维：用石油、天然气等为原料制：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：成的单体，再经聚合制成的纤维（如：“六大纶六大纶”、碳纤维、光导纤维等）、碳纤维、光导纤维等）人造纤维人造纤维：用木材、草类的纤维经化：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如学加工制成。如粘胶纤维粘胶纤维等等本讲稿第十四页，共三十八页3合成橡胶合成橡胶橡橡胶胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通通用用橡橡胶胶特特种种橡橡胶胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯

11、丁橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶聚硫橡胶聚硫橡胶硅橡胶硅橡胶本讲稿第十五页，共三十八页（三）白色污染（三）白色污染1由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制由于合成材料的广泛应用和发展，一些塑料制品带来的品带来的环境污染环境污染就就“白色污染白色污染”。2白色污染的危害白色污染的危害3白色污染的治理白色污染的治理A废弃塑料的废弃塑料的再利用再利用（如（如直接作为材料、直接作为材料、制作单体和燃料油、制作气体等制作单体和燃料油、制作气体等）；）；B制造制造易降解材料易降解材料。本讲稿第十六页，共三十八页第三节新型有机高分子材料第三节新型有机高分子材料学习目标：学习目标：1了了解解功功能能高高分分子子材材料

12、料、复复合合材材料料的的性能和用途。性能和用途。2了解新型有机高分子材料的发展趋势。了解新型有机高分子材料的发展趋势。本讲稿第十七页，共三十八页“2004海水淡化及利用技术国际研讨会海水淡化及利用技术国际研讨会”已于近日在天津圆满闭幕已于近日在天津圆满闭幕.本讲稿第十八页，共三十八页高分子分离膜高分子分离膜本讲稿第十九页，共三十八页一、功能高分子材料一、功能高分子材料1功能高分子材料功能高分子材料：2功能高分子材料的种类功能高分子材料的种类（1）高分子分离膜：）高分子分离膜：指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。特殊功能的高分子材

13、料。这是具有特殊这是具有特殊_功能的高分子材料制成的功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质薄膜，它的特点是能让某些物质_通过，通过，而把另外一些物质分离掉，应用于物质分离而把另外一些物质分离掉，应用于物质分离。分分离离有选择地有选择地本讲稿第二十页，共三十八页（2）医用高分子材料：）医用高分子材料：一些有关人工器官的图片一些有关人工器官的图片人造关节人造关节 人工人工心脏瓣膜心脏瓣膜 人造皮肤人造皮肤人造人造心脏心脏 人造肾脏人造肾脏 人造人造膝关节膝关节生物相容性生物相容性排斥排斥具有优异的具有优异的_，较少受到，较少受到_，可以满足，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。人工器官对

14、材料的苛刻要求。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。本讲稿第二十一页，共三十八页二、复合材料二、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材料。指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为其中一种做为_，另外材料做为，另外材料做为_。具有具有_等优异等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。性能，在综合性能上超过了单一材料。2复合材料的性能：复合材料的性能：基体基体增强剂增强剂强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀本讲稿第二十二页，共三十八页复合材料玻璃钢复合材料玻璃钢玻玻 璃璃 钢钢 游游 艇艇玻璃

15、钢冷却塔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五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用本讲稿第二十三页，共三十八页 碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，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。料。复合材料复合材料碳纤维碳纤维本讲稿第二十四页，共三十八页复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本讲稿第二十五

16、页，共三十八页三、有机高分子材料的发展趋势三、有机高分子材料的发展趋势1旧旧材材料料改改进进推推广广(新新型型导导电电塑塑料料、电电磁磁屏屏蔽蔽材材料料)2研制新材料研制新材料(高分子智能材料、超导材料、高分子智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、热光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、热电膜、传感膜等电膜、传感膜等)。本讲稿第二十六页，共三十八页练习练习1、某种、某种ABS工程树脂，由丙烯腈（符号工程树脂，由丙烯腈（符号A）（）（CH2=CHCN），），1，3 丁二烯（符号丁二烯（符号B）和苯乙烯（）和苯乙烯（C6H5CH=CH2，符号，符号S）按一定）按一定配比共聚而得

17、。配比共聚而得。（1）A、B和和S三种单体中，碳氢比（三种单体中，碳氢比（C:H）值最小）值最小的是的是 。（2）经元素分析可知该）经元素分析可知该ABS样品的组成为样品的组成为CaHbNc（a、b、c为正整数），则原料中为正整数），则原料中A和和B的的物质的量之比是物质的量之比是 。本讲稿第二十七页，共三十八页又知醇、氨都有类似于水的性质，酯可以水解，也可以醇又知醇、氨都有类似于水的性质，酯可以水解，也可以醇解或氨解。维纶可以由乙烯为起始原料合成，路线如下：解或氨解。维纶可以由乙烯为起始原料合成，路线如下：2、已知、已知:RCHO+RCOOHRCHOCROHOCH2=CH2O2催化剂催化剂A+CH3COOH-H2OB加聚加聚CEDFHCHO缩聚缩聚维纶维纶(C6H8O2)nNH3CH3OHCu(OH)2Cu2O（1）写出）写出C、F的结构简式。的结构简式。（2）AB的变化发生的反应类型有的变化发生的反应类型有 。本讲稿第二十八页，共三十八页参考网址：参考网址：中国复合材料网：中国复合材料网：ttp:/中国公众科技网：中国公众科技网：ttp:/ CH、HCHO本讲稿第三十一页，共三十八页顺丁橡胶：顺丁橡胶：丁苯橡胶：丁苯橡胶：氯丁橡胶：氯丁橡胶：丁腈橡胶：丁腈橡胶：本讲稿第三十二页，共三十八页