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第一节
高分子材料的应用
一、塑料
塑料的主要成分是合成高分子化合物,即合成树脂。在塑料的
组成中除了合成树脂外,还有根据需要加入的具有某些特定用
途的加工助剂以改进其性能。如提高柔韧性的增塑剂,改进耐
热性的热稳定剂,防止塑料老化的防老化剂,赋予塑料颜色的
着色剂等。
塑料的分类如下表所示:
分类原则
类型
特征和举例
按树脂
受热时
的特征
热塑性
以热塑性树脂为基本成分,受热软化,可以
反复塑制,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯
等
热固性
以热固性树脂为基本成分,加工成型以后变
为不熔状态,如酚醛树脂、脲醛塑料等
1、聚乙烯
聚乙烯具有极其广泛的用途,有高压聚乙烯和低压聚乙烯之
分。高压聚乙烯是在150~300 MPa、170~200 ℃的温度下
并在引发剂作用下使乙烯发生加成聚合反应,得到的聚乙烯
相对分子质量较低,密度也低(0.91~0.93 g·m-3),主链上带
有长短不一的支链,熔融温度为105~115 ℃,称为低密度
聚乙烯(LDPE)。低压聚乙烯是在较低压强下,在催化剂的作
用下使乙烯发生加成聚合反应,生成的聚乙烯相对分子质量
较高(≥50 万),密度也较高(0.94~0.96 g·cm-3),熔融温度
为131~137 ℃,称为高密度聚乙烯(HDPE)。
高压聚乙烯一般用做薄膜,可做食品包装袋等;低压聚乙烯
较硬,可以做瓶、桶、板、管与棒材等。
2、酚醛树脂
酚醛树脂是酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相
互缩合而成的高分子化合物。在酸催化下,等物质的量的苯
酚与甲醛反应,苯酚邻位或对位上的氢原子与甲醛的羰基加
成生成羟甲基苯酚,然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线
型结构高分子:
在碱催化下,等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚
反应,生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等,
然后加热继续反应,可以生成网状结构的酚醛树脂。
2,4-二羟甲基苯酚 2,4,6-三羟甲基苯酚
二、合成纤维
1、纤维分类
2、常见的合成纤维
1)涤纶(的确良):聚对苯二甲酸乙二酯(聚酯纤维的一种)
单体: 、HOCH2CH2OH
2)锦纶(锦纶-6、尼龙-6、聚酰胺-6)
3)腈纶(人造毛):聚丙烯腈
单体:CH2=CHCN(←CH≡CH+HCN)
4)维纶:聚乙烯醇缩甲醛
5)丙纶:聚丙烯
单体:CH3—CH=CH2
6)氯纶:聚氯乙烯
单体: (←CH≡CH+HCl)
3、特种合成纤维
有芳纶纤维 、碳纤维、耐辐射
纤维、光导纤维、防火纤维。
三、合成橡胶
1、橡胶的分类
注意:合成橡胶是以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为
单体聚合而成的高分子化合物。
2、常见的合成橡胶
1)丁苯橡胶:
2)顺丁橡胶:
顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料,在催化剂存在下,1,3-
丁二烯的两个双键打开,在2 号与3 号碳原子间形成新的双
键,1 号和4 号碳原子分别与另一个1,3-丁二烯分子相互连
接成链,得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯:
顺式聚1,3-丁二烯
顺式聚1,3-丁二烯是线型结构,分子链较柔软,具有较好的
弹性。顺丁橡胶是顺式聚1,3-丁二烯与硫黄等硫化剂混炼而
成的。硫化剂的作用是打开顺式聚1,3-丁二烯的双键,以
—S—S—键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构,得到既
有弹性又有强度的橡胶,但交联程度不宜过大,否则会失去
弹性。
3)氯丁橡胶:
4)丁腈橡胶:
5)丁基橡胶:
6)硅橡胶: 单体:
7)聚硫橡胶:
3.合成橡胶的性能
合成橡胶的性能不如天然橡胶,但其具有高弹性、绝缘性、气
密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。