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1、3.3高分子化合物與材料,材 料,,無機(jī)非金 屬材料,金屬材料,有機(jī)高分子材料,,傳統(tǒng)無機(jī) 非金屬材料,新型無機(jī) 非金屬材料,,水泥 玻璃 陶瓷,按來源分：,高分子化合物,,天然高分子化合物,合成高分子化合物,,,淀粉 纖維素 蛋白質(zhì)等,,聚乙烯 聚氯乙烯 合成橡膠等,天然高分子化合物,合成高分子化合物,一 .高分子化合物的合成,高分子化合物的相對分子質(zhì)量一般都在一萬以上，有的可達(dá)上千萬。,合成高分子化合物是由小分子通過聚合反應(yīng)制得的，所以也稱聚合物或高聚物。,合成高分子化合物與自然界樹脂形態(tài)相似，在工業(yè)上常稱作合成樹脂。,合成方法：,1、加成聚合反應(yīng)（簡稱加聚反應(yīng)） 2、縮合聚合反應(yīng)（簡稱縮
2、聚反應(yīng)）,1、加成聚合反應(yīng),乙烯分子中的碳碳雙鍵可以打開跟其他物質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)；在一定條件下，乙烯還可以發(fā)生自身加成反應(yīng)而形成高分子化合物，這一類反應(yīng)也被稱為聚合反應(yīng)，簡稱加聚反應(yīng)。,聚氯乙烯的形成過程：,簡寫：,在聚氯乙烯中，,氯乙烯成為單體，,n為高分子鏈所含鏈節(jié)的數(shù)目，成為聚合度。,含有雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的低分子，在一定條件下可以發(fā)生加聚反應(yīng)。,高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，往往都是有特定的結(jié)構(gòu)單元通過共價鍵結(jié)合成的高分子鏈，因此化學(xué)性質(zhì)比較復(fù)雜。,高分子化合物是由許多聚合度不同的高分子鏈組成的，因此，高分子化合物的相對分子質(zhì)量是個平均值。,聚氯乙烯制電話卡,聚苯乙烯制包裝材料,聚四
3、氟乙烯制用作不沾層,加聚反應(yīng)獲得的高分子化合物,,酸與醇可以發(fā)生酯化反應(yīng)。,例如，乙酸和乙醇反應(yīng)可生成乙酸乙酯和水：,2.縮合聚合反應(yīng),化合物的單體之間發(fā)生一系列類似于酸和醇縮合成酯類的反應(yīng)叫做縮合聚合反應(yīng)，簡稱縮聚反應(yīng)。,兩種單體分子都含有兩個以上能夠相互反應(yīng)的官能團(tuán)。,發(fā)生聚合反應(yīng)的必要條件是:,滌綸、尼龍、酚醛樹脂等都是由縮聚反應(yīng)制得的。,酚醛樹脂,滌綸制衣,尼龍,縮聚反應(yīng)值得的高分子化合物制品,二. 塑料制品的加工,由于高分子化合物的相對分子質(zhì)量很大，與低分子化合物相比，表現(xiàn)出某些特殊性能。,相對分子質(zhì)量越大，分子間力越強(qiáng)，分子材料強(qiáng)度越大。,高分子鏈結(jié)構(gòu),線型結(jié)構(gòu),,體型結(jié)構(gòu),熱塑性
4、聚合物,熱固性聚合物,熱塑性聚合物溶于有機(jī)溶劑，受熱會軟化、熔融，,熱固性聚合物不易溶于有機(jī)溶劑，加熱也不會熔融。,,工業(yè)上塑料大都是以石油裂解產(chǎn)物和天然氣為原料生產(chǎn)的。,主要是利用熱塑性塑料和熱固性塑料的性質(zhì)加工制作成用途廣泛的塑料制品。,影像高分子性能的因素：,1.高分子的單體的組成和結(jié)構(gòu)。,2.高分子的相對分子質(zhì)量。,3.高分子鏈的形狀。,4.高分子的聚集狀態(tài)。,三.性能優(yōu)異的合成材料,為了降低成本、提高性能、滿足不同的需要，塑料廠要通過改性才能適應(yīng)各種實(shí)際要求。,常用的方法有：,填充改性,,共混改性,共聚改性,塑料的改性機(jī),1、塑料的改性,高分子材料發(fā)展的主要趨勢是高性能化、功能化、復(fù)
5、合化、精細(xì)化和智能化。,幾種功能高分子材料：,能導(dǎo)電的高分子材料；,高吸水性樹脂；,微膠囊。,2、功能高分子材料,功能高分子材料的特定功能主要通過以下三個途徑獲得：,1.有某個特定功能的官能團(tuán)的單體 直接聚合。,2.通過化學(xué)反應(yīng)在高分子主鏈或側(cè)鏈上引入某些具有特定功能的基團(tuán)。,3.通過合理的加工成型實(shí)現(xiàn)材料的功能化。,功能高分子材料,,電磁功能高分子材料 如導(dǎo)電高分子材料、高分子磁性體、磁記錄材料等。,光功能高分子材料 如光導(dǎo)材料、光記錄、光敏劑、感光材料等。,分子材料和化學(xué)功能材料 如分離膜、離子交換樹脂、高分子催化劑等。,生物醫(yī)用高分子材料 如人造器官、醫(yī)用高分子器械、醫(yī)用高分子藥物、
6、仿生高分子等。,復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)是：,機(jī)體 起黏結(jié)作用,增強(qiáng)體 起增強(qiáng)作用,玻璃鋼是將玻璃纖維和高分子化合物復(fù)合而成的。,優(yōu)良性能：強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕、抗沖擊、絕緣性好,3、復(fù)合材料,,玻璃鋼制成船體,玻璃鋼制品,現(xiàn)代復(fù)合材料的制造不僅要求保留原組織材料的特點(diǎn)，還要求通過補(bǔ)充和增強(qiáng)而獲得更優(yōu)異的性能，另外復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性，包括選材設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。生產(chǎn)復(fù)合材料也是一條節(jié)約資源、能源和資金的有效途徑。,根據(jù)材料的穩(wěn)定性和生產(chǎn)可降解的材料，是當(dāng)前高分子材料研制中相互關(guān)聯(lián)的兩個重要方面。,四. 環(huán)境中的高分子材料,高分子材料的老化主要包括高分子鏈之間發(fā)生交聯(lián)而變硬，、變脆、喪失彈性，高
7、分子鏈發(fā)生斷裂、相對分子質(zhì)量降低而變軟、發(fā)黏等。,1.高分子材料的老化及其保護(hù),高分子材料在使用過程中，由于環(huán)境的影響，其強(qiáng)度、彈性、硬度等性能逐漸變差，這種現(xiàn)象稱為高分子材料的老化。,可降解材料是指一類各項(xiàng)性能在保存和使用期內(nèi)滿足要求使用后在自然環(huán)境中可降解為無害物質(zhì)的材料。,降解就是指化學(xué)和物理因素引起聚合物分子鏈斷裂的過程，主要涉及生物降解、光降解和化學(xué)降解三個過程。,2.環(huán)境降解高分子材料的開發(fā),環(huán)境可降解材料的開發(fā)以生物降解為主。,生物降解材料,化學(xué)降解,光降解,廢舊合成材料的再生利用主要有三個途徑：,通過再生和改性利用，重新做成多種有用的材料和制品；,采用熱裂解或化學(xué)處理的方法使其分解，用于制備多種化工原料；,將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能。,3.廢舊高分子材料的回收利用,
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