1、第五章 进入合成有机高分子 化合物的时代 第二节 应用广泛的高分子材料 高分子化合物高分子化合物 从来源角度从来源角度 天然高分子化合物天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、蛋白质等如淀粉、纤维素、蛋白质等 合成高分子化合物合成高分子化合物 合合 成成 材材 料料 合成高分合成高分 子材料子材料 功能高分功能高分 子材料子材料 复合材料复合材料 塑料、合成纤维、合成橡胶、塑料、合成纤维、合成橡胶、 粘合剂、涂料粘合剂、涂料 三大合成材料三大合成材料 按用途和按用途和 性能分类性能分类 一、塑料一、塑料 热塑性塑料热塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) ) 塑
2、料塑料 热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料） 特性：特性：受热时软化并可熔化成流动的液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，体，冷却后变成固体，加热后又熔化， 可反复加工，多次使用可反复加工，多次使用 特性：特性：在制造过程中受热时能变软塑成一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定的形状，但加工成型后就不会受热熔化 主要成分主要成分: 合成树脂及加工助剂合成树脂及加工助剂 热固性塑料热固性塑料再次受热时，再次受热时， 链与链间会形成共价键，链与链间会形成共价键， 产生一些交联，形成产生一些交联，形成体型体型 网状结构网状结构，硬
3、化定型，硬化定型 为什么两种塑料的特性不同呢? 热塑性塑料热塑性塑料具有长链状的具有长链状的 线型结构线型结构。受热时，分子受热时，分子 间作用力减弱，易滑动；间作用力减弱，易滑动； 冷却时，相互引力增强，冷却时，相互引力增强， 会重新硬化会重新硬化 热塑性塑料：热塑性塑料：高分子链间无永久性的化学高分子链间无永久性的化学 交联交联,只有只有微弱的分子间作用力微弱的分子间作用力 以及由于以及由于 链间纠缠所造成的链间纠缠所造成的暂时性物理交联暂时性物理交联 ，此，此 交联会随加工过程而有交联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象纠缠及去缠的现象 ；因此；因此热塑性塑料会随加热而有热塑性塑料会随加热而
4、有软化变形软化变形 乃至于流动乃至于流动的现象的现象:随温度下降则有固化随温度下降则有固化 变硬变硬的情形，的情形，为可逆过程为可逆过程 。 常见的热固性塑常见的热固性塑 料包括环氧树脂、酚料包括环氧树脂、酚 系树脂、聚酯树脂系树脂、聚酯树脂 热固性塑料：热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生塑料在加工过程中受热发生 聚合反应，透过交联剂聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的作的作 用分子链间产生化学交联，形成紧密的网用分子链间产生化学交联，形成紧密的网 状结构。交联反应本身是不可逆的化学反状结构。交联反应本身是不可逆的化学反 应，因此热固性塑料在加工后并不会如热应，因此热固性塑料在
5、加工后并不会如热 塑性塑料般会受热软化，若温度过高则发塑性塑料般会受热软化，若温度过高则发 生裂解而不会有软化变形的现象。生裂解而不会有软化变形的现象。 耳机线为什么总缠在一起？耳机线为什么总缠在一起？ 形状形状 结构结构 聚乙烯分子链上的聚乙烯分子链上的 碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳 单键相连，单键可单键相连，单键可 旋转，使它不可能旋转，使它不可能 成一条直线，只能成一条直线，只能 成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状 态。态。 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜 吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜 无毒无毒，化学，化学稳定性好稳定性好，适合做食品和药物的，适合做食品
6、和药物的 包装材料包装材料 单体单体: CH2=CH2 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC） 化学化学稳定性稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用好，耐酸碱腐蚀，使用温度温度不不宜宜超超 过过6060，在在低温低温下会下会变硬变硬 分为：分为：软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料 单体单体: CH2=CHCl 单体：单体： CF2CF2 聚苯乙烯聚苯乙烯 单体：单体： CH2=CH C6H5 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃） 单体：单体： CH2=C CH3 COOCH3 透光性好，不易破裂，但耐透光性好，不易破裂，但耐 磨性能差，能溶于多种有机磨性能差，能溶于多种有机 溶剂，可用
7、来制造飞机溶剂，可用来制造飞机、汽汽 车玻璃，光学仪器和许多日车玻璃，光学仪器和许多日 常生活用品。常生活用品。 酚醛塑料酚醛塑料 单体：单体： 苯酚、甲醛苯酚、甲醛 具有良好的电绝缘具有良好的电绝缘 性，耐热抗水，但性，耐热抗水，但 易被强酸强碱腐蚀易被强酸强碱腐蚀 ，可制电工器材，可制电工器材， 仪表外壳等仪表外壳等 酚 醛 树 脂 的 制 备 和 性 质酚 醛 树 脂 的 制 备 和 性 质 分组编号分组编号 实验步骤实验步骤 苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓盐酸浓盐酸 苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓氨水浓氨水 产品外观产品外观 加热试验加热试验 酒精溶解酒精溶解 结构特点结构特点 水浴加热水浴加热15m
8、in 洗净、洗净、 烘干烘干 米黄色略带粉色米黄色略带粉色 软化（热塑性）软化（热塑性） 不软化（热固不软化（热固 性）性） 溶解溶解 不溶解不溶解 线性线性结构结构 网状网状结构结构 淡黄色淡黄色 水浴加热水浴加热 思考与交流思考与交流 OH + HCH O OH CH2OH OH CH2OH CH2OH HOCH2 阅读与交流（阅读与交流（P.109) 纤维纤维 天然纤维天然纤维 化学纤维化学纤维 人造纤维：人造纤维： 合成纤维：合成纤维： 动物纤维动物纤维如羊毛、蚕丝等如羊毛、蚕丝等 用木材为原料，经用木材为原料，经 化学加工处理所得化学加工处理所得 以各种单体为原料以各种单体为原料 经
9、聚合反应制成经聚合反应制成 植物纤维植物纤维如棉花、麻等如棉花、麻等 二、合成纤维 合成纤维：合成纤维：用石油、天用石油、天 然气等不含天然纤维的然气等不含天然纤维的 物质为原料，经过化学物质为原料，经过化学 合成加工制得的纤维合成加工制得的纤维 如腈纶如腈纶(人造羊毛人造羊毛) 、锦、锦 纶纶(尼龙尼龙)、维纶、氯纶、维纶、氯纶、 涤纶涤纶(的确良的确良)和丙纶等和丙纶等“ 六大纶”六大纶” 合成纤维具有合成纤维具有优良的性能优良的性能：如：如 强度高、弹性好、耐磨、耐化强度高、弹性好、耐磨、耐化 学腐蚀和不怕虫蛀学腐蚀和不怕虫蛀等。等。 涤纶涤纶 尼龙尼龙 纺纶纤维织成纺纶纤维织成 的防弹
10、衣腈纶的防弹衣腈纶 腈纶腈纶 2003年年3月月26日，在伊日，在伊 拉克的英国皇家海军陆战拉克的英国皇家海军陆战 队战士埃里克队战士埃里克 沃尔德曼头沃尔德曼头 盔连中四枪。盔连中四枪。 沃尔德曼所沃尔德曼所 戴的头盔是这次英军专门戴的头盔是这次英军专门 为战争打造的，其外层和为战争打造的，其外层和 普通头盔没什么区别，里普通头盔没什么区别，里 料则采用的是一种名叫“料则采用的是一种名叫“ 凯夫拉尔”的特制纤维。凯夫拉尔”的特制纤维。 该纤维含有高分子聚合塑该纤维含有高分子聚合塑 料，硬度比普通钢铁高料，硬度比普通钢铁高 40%。质地如此坚硬，能。质地如此坚硬，能 够刀枪不入也就不足为奇够刀
11、枪不入也就不足为奇 了。了。 高强纤维的代表高强纤维的代表: Kevlar 芳纶：全芳香族聚酰胺芳纶：全芳香族聚酰胺 抗拉强度抗拉强度3.4GPa 模量模量（59190） GPa断裂伸长断裂伸长5% 宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来 宇航员的服装能使太空的人处于加压状 态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温 度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星 的冲击。 宇航服中已经应用了一百三十多种新型 材料。其中多数是有机合成材料。 密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服 由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材 料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金 刚石膜。 橡橡 胶胶 产产 品品 三三.
12、 .橡橡 胶胶 橡胶橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需 的材料，是重要的战略物资。的材料，是重要的战略物资。 1、天然橡胶天然橡胶的化学组的化学组 成是成是聚异戊二烯聚异戊二烯： 2、合成橡胶分为、合成橡胶分为通用橡胶通用橡胶和和特种橡胶特种橡胶 通用橡胶：通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。 特种橡胶：特种橡胶：如耐热和耐酸碱的如耐热和耐酸碱的氟橡胶氟橡胶、耐高温和耐严、耐高温和耐严 寒的寒的硅橡胶硅橡胶等等 性能全面，但易老化性能全面，但易老化 性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气性能不及天然橡胶全面
13、，但其具有弹性、绝缘性、气 密性、耐高温或低温等性能。密性、耐高温或低温等性能。 3、橡胶的分类：、橡胶的分类： 天然橡胶天然橡胶 合成橡胶合成橡胶 三叶树胶（顺）三叶树胶（顺） 杜仲树胶（反杜仲树胶（反） 丁苯橡胶丁苯橡胶 顺丁橡胶顺丁橡胶 合成天然橡胶合成天然橡胶 氯丁橡胶氯丁橡胶 乙丙橡胶乙丙橡胶 硅橡胶硅橡胶 共同点：共同点： 各种高聚各种高聚 物分子中物分子中 均存在不均存在不 饱和键饱和键 性质：性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐 老化等各有其优势。老化等各有其优势。 天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药天然橡胶为何容易老化？实验
14、室盛哪些药 品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？ 天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。 KMnO4 溶液、浓溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。液溴、汽油、苯、四氯化碳等。 阅读与交流（阅读与交流（P.110-111) nCH2=CH-CH=CH2 催化剂催化剂 C=C CH2 CH2 H H n 1 2 3 4 1 4 2 3 硫化剂的作用是打开顺式聚硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的丁二烯的 双键，以双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为键将顺丁橡胶的线型结构连接为 网状
15、结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。 两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式） 硫化橡胶硫化橡胶 优点优点: 具有较高的强度、韧具有较高的强度、韧 性、良好的弹性和化学稳性、良好的弹性和化学稳 定性等定性等 丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯共聚共聚而成的弹性体而成的弹性体 ，合成丁苯橡胶，合成丁苯橡胶 CH2=CH-CH=CH2 CH2= CH 丁苯橡胶丁苯橡胶SBR 1,3-丁二烯丁二烯 苯乙烯苯乙烯 四、复合材料四、复合材料 学与问学与问 每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大， 但
16、易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材但易受腐蚀；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？耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？ 复合材料：复合材料：两种或两种以上高分子材料组合两种或两种以上高分子材料组合 成的一种新型材料成的一种新型材料 你能举出一些复合材料的例子吗？ 玻璃钢 玻璃钢即玻璃钢即玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料, , 是将玻璃熔化并是将玻璃熔化并 迅速拉成细
17、丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再 将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢 性能：性能：强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀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，具有较好的韧性性、电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性。 玻璃纤维增强塑料：玻璃纤维增强塑料：是玻璃纤维和合成树脂组成的合成材料是玻璃纤维和合成树脂组成的合成材料 （玻璃钢）（玻璃钢） 安全安全 玻璃玻璃 玻璃钢中基体是：玻璃钢中基体是： 增强剂是：增强剂是： 合成树脂合成树脂 玻璃纤维玻璃纤维 固体火箭发动机固体火箭发动机 复合材料喷管复合材料喷管
