第十章 高分子化合物与材料
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(4)酚醛塑料(又称电木) 性能 热固性塑料,性脆、不耐碱、有一定的机械强度。 用途 电讯材料、耐腐蚀零件及日常用品。
(5)脲醛塑料(又称电玉)
性能 有一定的机械强度、色泽鲜艳。 用途 生活日常用品(如电话机、收音机外壳), 粘合剂(制胶合板、纤维板、刨花板等)。
一、按高分子主链结构分类
(1)碳链高分子化合物:主链只含碳原子 。 (2)杂链高分子化合物:主链还有氧、氮、硫等原子。 (3)元素有机高分子化合物:主链中一般没有碳原子, 主要由硅、硼、铝、磷和氧、氮等原子组成。 (4)芳、杂环高分子化合物:主链含有大量芳、杂环。
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二、按聚合反应类型分类
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10.3 重要的高分子材料
10.3.1 塑料
一、通用塑料
(1)聚氯乙烯(PVC)
★硬聚氯乙烯
性能:质轻、耐水、耐油、耐化学腐蚀。 应用:化工、纺织、日常用品。如输送管道等。
★软聚氯乙烯
性能:性能与添加剂有关,耐油污等。有毒。 应用:工农业、日常生活用品。如薄膜(不宜做食品袋) 等。
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(4)ABS
苯乙烯(A)-丁二烯(B)-丙烯腈(S)共聚物
性能 表面硬度高,电性能好,强度较高,耐热耐腐蚀,
耐油,弹性较好,耐冲击性好,尺寸稳定,易于成型
和表面加工,表面可镀铬。 用途
航空电气,车辆,机械,纺织和日用工业,制造
电讯器材,汽车和飞机零件,代替金属电镀。在建筑 中代替木材、金属作装潢材料。
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(5)聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃)
性能 具有较好的透光性,机械强度较高,电绝缘性能 良好,有一定的耐热性,耐酸和碱,易溶于丙酮及二 氯乙烷等有机溶剂。 用途 制造有透明度和强度的零件和物品,如油标、油 环、窥镜,飞机、船舶、汽车的座窗和仪器、仪表部 件,电气绝缘材料等。
(2)缩聚反应:由具有两个或两个以上官能团的单体相互 缩合生成高分子化合物的反应。特点是生成的高分子化合 物的结构单元的化学组成和相对分子质量与单体不同。反 应过程中生成某些低分子化合物。缩聚反应有均缩聚和共 缩聚反应。缩聚反应生成的高分子化合物按分子结构不同 有线型缩聚物和体型缩聚物。
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(2)聚酰胺(尼龙PA)
性能 质轻、机械强度较好,耐疲劳、耐油性好,可 在80℃以下使用。有韧性、耐磨、自润滑。但不耐 强酸和强碱,尺寸稳定性差,刚性和导热性差。 用途 可代替铜等有色金属制轴承、齿轮、凸轮、泵 叶、密封圈、输油管、储油容器及其他零件,在机 械、仪表、汽车等工业中使用。
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10.2.3
一、弹性和塑性
高分子化合物的性能
线型高分子化合物都具受力伸缩的弹性和受热加 工成型的可塑性(即塑性)。
二、机械性能
高分子化合物具有抗压、抗拉、抗冲击、抗弯等机械 性能,其衡量指标是机械强度、刚性和抗冲击强度等。
三、 电绝缘性能
绝大多数高分子化合物都具有良好的电绝缘性能。
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10.3.2
有机合成胶粘剂
一、有机合成胶粘剂的成分
(1)树脂 俗称粘料,又称主料或基料,决定粘接性能。 (2)固化剂 使线性高聚物交联成体型结构,决定树脂固化后的性能。 (3)填料 改进胶粘性能,提高粘接强度、硬度,降低成本。 (4)其他附加剂 改进性能,达到某些特定目的。如防霉剂、抗氧剂等。
第10章 高分子化合物与 材料
Chapter 10 Marcromolecular Compounds & Materials
本章教学要求
(1) 了解高分子化合物的基本概念及合成方法。 (2)了解高分子化合物的基本结构与性能。
(3) 了解一些重要的高分子材料。
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10.1 10.2 10.3
(1)加聚物 (2)缩聚物
三、按高分子材料的使用性能分类
(1)塑料
热塑性塑料:由线型和支链型聚合物组成,受热可软 化或熔融,冷却即固化定型 ,而且这一过程可反复进行, 聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等均属此类。 热固性塑料:在加工过程中形成体型结构,再加热也 不软化或熔融,酚醛树脂、脲醛树脂等都属于这一类。
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本章小结
1. 基本概念
高分子化合物、单体、链节、聚合度、加聚反应、缩聚 反应、高弹态、玻璃态、玻璃化温度Tg、粘流化温度Tf、 溶胀与溶解、化学稳定性与老化、交联、降解、热固性、 热塑性、树脂、塑料。
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2. 高分子化合物的合成
(1)加聚反应:由一种或多种单体经过加成相互结合生成 高分子化合物的反应。特点是高分子化合物结构单元的化 学组成及相对分子质量与单体基本相同,反应过程中不生 成小分子副产物。加聚反应有共聚反应和均聚反应两类。
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10.3.3 离子交换树脂
一、离子交换树脂的种类
★ 阳离子交换树脂
分子中含有活泼的酸性基团,能交换阳离子。
分为强酸性(例如,含有—SO3H)、中等酸性
(含—PO3H2)和弱酸性(含有—COOH)三种。
★ 阴离子交换树脂
分子中含有活泼的碱性基团,能交换阴离子,有
强碱性(含RCH2N+(CH3) 3OH-)和弱碱性(含 RCH2N(CH3) 2)等。
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(2)聚苯乙烯(PS) 性能 电绝缘性较好;其泡沫塑料防震、保温、隔热、 比重轻。 应用 高频绝缘材料、化工设备内衬、日常用品、建
筑、包装内衬。其泡沫塑料做救生艇、打捞船等材
料。
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(3)聚烯烃 ★聚乙烯(PE) 性能 质地软、较透明、耐寒性、电绝缘性好,机械强度较好, 对酸、碱有较强的抗蚀能力,有一定的透气性,无毒。 应用 食品工业用薄膜、绝缘层、机械零件、渔网等。 ★聚丙烯(PP) 性能 无色透明,除具有聚乙烯的优点外,耐热性更好,弹性 好,表面硬度大,质轻。 用途 电线电缆、机械零件、日常生活用品等。
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(3)聚碳酸酯
性能 具有优良的抗冲击强度,韧性极高,尺寸稳
定,成型精度高,有良好耐候性,有“透明金属”
之称。使用温度-100℃-130℃。 用途
可代替某些金属、玻璃、木材和特种合金等
制做电器外壳、全塑料自行车架和前叉、各种信号 灯、飞机挡风玻璃及座舱。
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(2)热固性树脂胶粘剂 ★ 环氧树脂胶粘剂 俗称万能胶,具有优良的粘接性能。 ★ 不饱和聚酯树脂胶粘剂 接缝耐久性和环境适应性好,可粘接混凝土构件。 (3)合成橡胶粘接剂 起始粘接性高,富有韧性,能粘合多种材料。常用的有丁苯 橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶和硅橡胶等。 ★ 聚氯丁烯胶泥 防水嵌缝材料,弹塑性强,耐寒耐热耐蚀,抗老化,能很 好地与混凝土粘结 ★ 醋酸乙烯乳液胶 可胶接木材、皮革、泡沫塑料等,如果加入425号水泥,可 用来粘接混凝土、玻璃、金属、陶瓷和塑料。
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(2)橡胶 橡胶是具有可逆形变的弹性高分子材料,可分 为天然橡胶和合成橡胶两大类。 (3)纤维 纤维是细长而柔韧的丝状物,可分为天然纤维 (绵、毛、丝、麻等)和化学纤维两大类。
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10.2 高分子化合物的结构与性能
10.2.1 高分子化合物的结构
一、根据单体名称命名
n H2 C
H C CI
[ H2 C
CH ]n CI
氯乙烯
O
聚氯乙烯
O
O
CHC ]n + nH2O
n
O + O
n CH2 CH2
OH OH
H [ OCH2 CH2 O
CCH
顺丁烯二酸酐
乙二醇
聚顺丁烯二酸乙二酯
结构比较复杂时则在单体名称后可加“树脂”二字。
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二、离子交换树脂的交换作用
当含有其他阳离子(Ca2+ 、Mg2+等)或阴离子 (例如,Cl-等)的溶液流经交换柱时,这些离子就与 树脂上的H+或OH-发生交换反应。
三、离子交换树脂的再生
“再生”处理就是用强的无机酸或碱溶液浸泡已失 去交换能力的交换树脂,使其发生离子交换反应的逆过 程,即用H+或OH-再将树脂上的阳离子(如Mg2+ 、 Ca2+等)或阴离子(如Cl-等)交换出来。经过“再生” 处理的离子交换树脂洗净后可继续使用。 离子交换树脂广泛用于离子分离、水的净化、软化, 工业废水处理及金属回收等领域。
高分子化合物概述 高分子化合物的结构与性能 重要的高分子材料
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10.1
10.1.1
高分子化合物概述
高分子化合物的基本概念
10.1.2 高分子化合物的命名
10.1.3 高分子化合物的合成
10.1.4 高分子化合物的分类
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10.1.1 高分子化合物的基本概念
n CH2 = CH-CH = CH2 + n CH2 = CH
( CH2 - CH = CH - CH2 - CH2 - CH
)
n
丁二烯
苯乙烯
丁苯橡胶
二、缩聚反应
nH2N(CH2)5COOH
6-氨基己酸
( NH(CH2)5CO )n + n H2O