高分子化合物及材料课件

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1、首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页1高分子化合物与材料高分子化合物与材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页22.2.了了解解几几种种重重要要高高分分子子材材料料和和复复合合材材料料的的性性能能及及其其应用。应用。1.1.了解高分子化合物的基本结构与重要特性。了解高分子化合物的基本结构与重要特性。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页32 2 高分子化合物的基本结构和重要特性高分子化合物的基本结构和重要特性 3 3 高分子化合物的合成、改性与再利用高分子化合物的合成、改性与再利用 1 1 高分子化合物概述高分子化合物概述4 4 日常生活中的高分子材料日常生活中的高

2、分子材料5 5 材料的未来与分子设计材料的未来与分子设计首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页4高分子化合物高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有机化合物的相对分子化合物的分子要大很多。通常低分子有机化合物的相对分子质量在质量在10001000以下，而高分子化合物的相对分子质量在以下，而高分子化合物的相对分子质量在1 1万以上，万以上，有的可达上千万。有的可达上千万。 1 1基本概念基本概念高分子化合物的高分子化合物的基本特征基本特征(同低分子化合物的根本区别同低分子化合物的根本区别)：相对分子质量

3、大。相对分子质量大。 1.1 1.1 高分子化合物的基本概念和特点高分子化合物的基本概念和特点1 1 高分子化合物概述高分子化合物概述首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页5高分子化合物的相对分子质量虽然很大，但其化学组成一般却比高分子化合物的相对分子质量虽然很大，但其化学组成一般却比较简单。较简单。 例例 聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯结合而成：聚氯乙烯的分子是由许多氯乙烯结合而成： 单体单体聚合物聚合物聚合度聚合度链节链节* *平均聚合度平均聚合度 n n 链节的式量链节的式量 = = 高聚物的平均相对分子质量高聚物的平均相对分子质量简写：简写：链节链节单体单体聚合成高分子化合物的低

4、分子化合物聚合成高分子化合物的低分子化合物链节链节组成高分子链的重复结构单元组成高分子链的重复结构单元聚合度聚合度高分子链所含链节的数目高分子链所含链节的数目首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页6（1）高分子化合物组成简单，相对分子质量大，具有）高分子化合物组成简单，相对分子质量大，具有“多分散多分散性性”。是多分子的混合物。是多分子的混合物。 （2）高分子化合物可归纳为）高分子化合物可归纳为线型线型和和体型体型两种结构。线型结构中两种结构。线型结构中包括链型和支链型。包括链型和支链型。 （3 3）高分子化合物由于其相对分子质量很大，有较好的）高分子化合物由于其相对分子质量很大，有较

5、好的机械强机械强度度，又由于其分子是由共价键结合而成，故有较好的，又由于其分子是由共价键结合而成，故有较好的绝缘性绝缘性和和耐腐蚀性耐腐蚀性，由于其分子链很长，呈卷曲状，故有较好的，由于其分子链很长，呈卷曲状，故有较好的可塑性可塑性和和高弹性高弹性。 （4 4）高高分分子子化化合合物物在在常常温温常常压压下下主主要要以以固固态态或或液液态态存存在在，几几乎乎无挥发性，无挥发性，溶解性溶解性也很差，有时只发生也很差，有时只发生溶胀溶胀。2 2高分子化合物的特点高分子化合物的特点首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页71高分子化合物的命名高分子化合物的命名 （1 1）按原料单体或聚合物的结

6、构特征命名）按原料单体或聚合物的结构特征命名 在单体名称前面冠以在单体名称前面冠以“聚聚”字：字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。 在单体名称后面加在单体名称后面加“树脂树脂” ” ：酚醛树脂、环氧树脂等。酚醛树脂、环氧树脂等。1.2 高分子化合物的命名和分类高分子化合物的命名和分类（2）按商品名命名）按商品名命名* *我我国国习习惯惯以以“纶纶”作作为为合合成成纤纤维维商商品品名名的的后后缀缀，如如涤涤纶纶、氯氯纶、腈纶、锦纶、丙纶等。纶、腈纶、锦纶、丙纶等。有机玻璃有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯。聚甲基丙烯酸

7、甲酯。尼龙或锦纶尼龙或锦纶聚酰胺，如尼龙聚酰胺，如尼龙610610。 为解决聚合物读写不便，常采用国际通用的英文缩写符号，为解决聚合物读写不便，常采用国际通用的英文缩写符号，如如PVC、ABS等。等。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页8聚合物 单体 名称 商品名称 符号 名称 结构式 聚氯乙烯 氯纶 PVC 氯乙烯 聚丙烯 丙纶 PP丙烯 聚丙烯腈 腈纶 PAN丙烯腈 聚己内酰胺 锦纶6 （或尼龙-6） PA6己内酰胺 表表1 一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页9聚己二酰己二胺 锦纶66 （尼龙

8、66） PA66己二酸己二胺 聚对苯二甲酸乙二醇酯 涤纶 PET对苯二甲酸乙二醇 聚苯乙烯 聚苯乙烯树脂 PS苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 有机玻璃 PMMA甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 ABS树脂 ABS丙烯腈丁二烯 苯乙烯 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页10（2）按主链结构分类按主链结构分类（1）按来源分类按来源分类 天然高分子和合成高分子。天然高分子和合成高分子。碳链聚合物碳链聚合物 主链完全由碳原子组成。如聚乙烯：主链完全由碳原子组成。如聚乙烯：杂链聚合物杂链聚合物 主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫等杂原子。主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫等杂原子。如聚己二酰己

9、二胺（尼龙如聚己二酰己二胺（尼龙-66）：）：2 2高分子化合物的分类高分子化合物的分类首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页11元元素素有有机机聚聚合合物物 主主链链由由硅硅、硼硼、铝铝与与氧氧、氮氮、硫硫、磷磷等等组组成成，侧侧链链是是有有机机基基团团。如如聚聚二甲基硅氧烷：二甲基硅氧烷：（3）按按性性能能和和用用途途分分类类 塑塑料料、纤纤维维、橡橡胶胶、涂涂料料、粘粘合合剂剂和和功能高分子六大类。功能高分子六大类。（4）按按功功能能分分类类 通通用用高高分分子子、工工程程材材料料高高分分子子、功功能能高高分分子、仿生高分子等子、仿生高分子等 。元素无机聚合物元素无机聚合物 主链

10、和侧链均由无机元素或主链和侧链均由无机元素或基团组成。如聚二氯磷腈：基团组成。如聚二氯磷腈：首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页12（2）体形结构的高聚物体形结构的高聚物 分子中无独立的分子中无独立的大分子存在，因此只有大分子存在，因此只有交聚度交聚度的概念。的概念。 （1）线型结构高分子物质线型结构高分子物质 分子中有独立分子中有独立的大分子存在，分子链中以单键相连的相的大分子存在，分子链中以单键相连的相邻两链节之间还可以保持一定的键角而旋邻两链节之间还可以保持一定的键角而旋转，因此，一个分子链在无外力作用时会转，因此，一个分子链在无外力作用时会有众多的分子空间形态，绝大部分为卷曲

11、有众多的分子空间形态，绝大部分为卷曲状。高分子链这种强烈卷曲的倾向称为状。高分子链这种强烈卷曲的倾向称为（分子）链的（分子）链的柔顺性柔顺性，它对高聚物的弹性，它对高聚物的弹性和塑性等有重要影响。和塑性等有重要影响。键角固定的高分子键角固定的高分子链节的旋转示意图链节的旋转示意图1 1高聚物分子的几何形状高聚物分子的几何形状 2.1 2.1 高分子化合物的基本结构高分子化合物的基本结构2 2 高分子化合物的基本结构和要重特性高分子化合物的基本结构和要重特性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页13体型结构的高聚物，由于分子链间体型结构的高聚物，由于分子链间有大量的交联，分子链不可能产生

12、有大量的交联，分子链不可能产生有序排列，因而都是非晶态的。有序排列，因而都是非晶态的。 从结晶状态来看，线型结构的高从结晶状态来看，线型结构的高聚物分为聚物分为晶态高聚物晶态高聚物和和非晶态高非晶态高聚物聚物，或者两者共存。，或者两者共存。高聚物中结晶性区域称为结晶区，高聚物中结晶性区域称为结晶区，非结晶区域称非结晶区，结晶的非结晶区域称非结晶区，结晶的多少称多少称结晶度结晶度（高聚物含晶体结（高聚物含晶体结构的质量百分数）构的质量百分数）。 2 2高聚物的聚集态高聚物的聚集态首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页14玻璃态玻璃态 分子链节或整个分子链无分子链节或整个分子链无法产生运动

13、，高聚物呈现如玻璃体法产生运动，高聚物呈现如玻璃体状的固态。例如常温下的塑料。状的固态。例如常温下的塑料。 高弹态高弹态 链节可以较自由地旋转，链节可以较自由地旋转，但整个分子链不能移动。例如常温但整个分子链不能移动。例如常温下的橡胶。高弹态是高聚物所独有下的橡胶。高弹态是高聚物所独有的罕见的一种物理形态，能产生很的罕见的一种物理形态，能产生很大形变，除去外力后能可逆恢复原大形变，除去外力后能可逆恢复原状。状。 粘流态粘流态 高聚物分子链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由高聚物分子链节可以自由地旋转，整个分子链也能自由移动，从而成为能流动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大移动，从而成为能流

14、动的粘液，比液态低分子化合物的粘度要大得多，又称为塑性态。例如胶粘剂或涂料。得多，又称为塑性态。例如胶粘剂或涂料。 3线型非晶态高聚物的物理形态线型非晶态高聚物的物理形态首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页15玻璃化温度玻璃化温度 由高弹态向玻璃态转变的温度，用由高弹态向玻璃态转变的温度，用Tg 表示。表示。 粘流化温度粘流化温度 由高弹态向粘流态转变的温度，用由高弹态向粘流态转变的温度，用Tf 表示。表示。 塑料与纤维塑料与纤维: 要求要求Tg 高，高， Tf 低（较耐热，加工成型温度不高）低（较耐热，加工成型温度不高）橡胶：橡胶：要求要求Tg 低，低， Tf 高（耐寒又耐热）高（

15、耐寒又耐热）一些非晶态高聚物的一些非晶态高聚物的Tg和和Tf值：值：聚氯乙烯聚氯乙烯 Tg =81 Tf =175聚苯乙烯聚苯乙烯 Tg =100 Tf =135聚丁二烯聚丁二烯(顺丁橡胶顺丁橡胶) Tg =-108 Tf 天然橡胶天然橡胶 Tg =-73 Tf =122首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页161 1弹性和塑性弹性和塑性 （1）弹性弹性 当高聚物当高聚物Tg TR (室温室温) TR ，高聚物处于玻璃态，用做材料时，高聚物处于玻璃态，用做材料时可做塑料。可做塑料。 2.2 高分子化合物的结构与性能的关系高分子化合物的结构与性能的关系 玻璃化温度玻璃化温度Tg是高聚物的

16、链节开始旋转的最低温度。它的高低是高聚物的链节开始旋转的最低温度。它的高低与分子链的柔顺性和分子链间的作用力大小有关。与分子链的柔顺性和分子链间的作用力大小有关。分子的柔顺分子的柔顺性越大，性越大， Tg越低。越低。 体型高聚物的分子链由于被化学键牢固地交联，很难变形，因体型高聚物的分子链由于被化学键牢固地交联，很难变形，因此，当温度改变时不会出现粘流态，交联度大时也不会出现高此，当温度改变时不会出现粘流态，交联度大时也不会出现高弹态，而只呈玻璃态。弹态，而只呈玻璃态。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页17主要指标有主要指标有机械强度机械强度、刚性刚性、冲出强度冲出强度。主要影响因

17、素有：。主要影响因素有：(1) 平均相对分子质量平均相对分子质量（或平均聚合度）的增大，有利于增加（或平均聚合度）的增大，有利于增加分子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。分子链间的作用力，可使拉伸强度与冲击强度等有所提高。(2) 极性取代基极性取代基或链间能形成或链间能形成氢键氢键时，能增加分子链之间的作用时，能增加分子链之间的作用力而提高其强度。力而提高其强度。强度强度：天然橡胶（：天然橡胶（M r=20万）万） 丁苯橡胶（丁苯橡胶（ M r =45万）万）拉伸强度拉伸强度: 聚氯乙烯聚氯乙烯(含极性基团含极性基团-Cl) 聚乙烯聚乙烯 2 2机械性能机械性能首页首页 上一页上

18、一页 下一页下一页 末页末页18(3) 适度交联适度交联有利于增加分子链之间的作用力。有利于增加分子链之间的作用力。(4) 在结晶区内分子链在结晶区内分子链排列紧密有序排列紧密有序，可使分子链之间的作用力，可使分子链之间的作用力增大，机械强度也随之增高。增大，机械强度也随之增高。(5) 主链主链含苯环含苯环或侧链引入芳环、杂环取代基等的高聚物，其强或侧链引入芳环、杂环取代基等的高聚物，其强度和刚性比含脂肪族主链的高聚物的要高。度和刚性比含脂肪族主链的高聚物的要高。 如聚乙烯交联后，冲击强度可提高如聚乙烯交联后，冲击强度可提高34倍。倍。 机械强度机械强度: 高结晶聚乙烯高结晶聚乙烯 低结晶聚乙

19、烯低结晶聚乙烯强度强度： 芳香尼龙芳香尼龙(如芳纶如芳纶-1313) 普通尼龙普通尼龙首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页19高分子化合物通常以高分子化合物通常以共价键共价键结合，一般不存在自由电子和离子，结合，一般不存在自由电子和离子，因此因此高聚物通常是很好的绝缘体高聚物通常是很好的绝缘体，可作为绝缘材料。，可作为绝缘材料。 高聚物的极性越小，其绝缘性越好。高聚物的极性越小，其绝缘性越好。 非极性高聚物非极性高聚物 分子链节结构对称的高聚物，如聚乙烯，聚四分子链节结构对称的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯等。氟乙烯等。 极性高聚物极性高聚物 分子链节结构不对称的高聚物，如聚氯乙烯，聚

20、分子链节结构不对称的高聚物，如聚氯乙烯，聚酰胺等。酰胺等。 例：例：试比较下列高聚物的电绝缘性：试比较下列高聚物的电绝缘性：聚四氟乙烯聚四氟乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯3电绝缘性和抗静电性电绝缘性和抗静电性 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页20电绝缘材料的高聚物可分为：电绝缘材料的高聚物可分为： （1）链节结构对称且无极性基团链节结构对称且无极性基团的高聚物，如聚乙烯，聚四的高聚物，如聚乙烯，聚四氟乙烯，对直流电和交流电都绝缘，可用作高频电绝缘材料。氟乙烯，对直流电和交流电都绝缘，可用作高频电绝缘材料。 （2）无极性基团，但链节结构不对称的高聚物无极性

21、基团，但链节结构不对称的高聚物，如聚苯乙烯，如聚苯乙烯，天然橡胶等，可用做中频电绝缘材料。天然橡胶等，可用做中频电绝缘材料。 （3）链节结构不对称且有极性基团的高聚物链节结构不对称且有极性基团的高聚物，如聚氯乙烯，聚，如聚氯乙烯，聚酰胺，酚醛树指等，可用做低频或中频电绝缘材料。酰胺，酚醛树指等，可用做低频或中频电绝缘材料。 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页21分子的极性可用相对介电常数分子的极性可用相对介电常数衡量，通常非极性高聚物的衡量，通常非极性高聚物的2，弱极性或中等极性高聚物的，弱极性或中等极性高聚物的24，强极性高聚物的，强极性高聚物的4。 高聚物 高聚物 聚四氟乙烯

22、2.0 聚氯乙烯 3.23.6 聚丙烯 2.2 聚甲基丙烯酸甲酯 3.33.9 低密度聚乙烯 2.252.35 硅树脂 2.754.20 高密度聚乙烯 2.302.35 尼龙66 4.0 聚苯乙烯 2.453.10 酚醛树脂 5.0 6.5 表表2 2 常见高聚物的相对介电常数常见高聚物的相对介电常数首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页22静电现象静电现象 两种电性不同的物体相互接触或磨擦时，会有电两种电性不同的物体相互接触或磨擦时，会有电子的转移而使一物种体带正电荷，另一种物体带负电荷的现象。子的转移而使一物种体带正电荷，另一种物体带负电荷的现象。 静电现象具有两面性，它应用于静电

23、印刷、油漆喷涂和静电分静电现象具有两面性，它应用于静电印刷、油漆喷涂和静电分离等。但静电往往是有害的，例如腈纶纤维起毛球、吸灰尘；离等。但静电往往是有害的，例如腈纶纤维起毛球、吸灰尘；粉料在干燥运转中会结块等。粉料在干燥运转中会结块等。常用的抗静电剂是一些常用的抗静电剂是一些表面活性剂表面活性剂，其主要作用是提高高聚物，其主要作用是提高高聚物表面的电导性，使之迅速放电，防止电荷积累。表面的电导性，使之迅速放电，防止电荷积累。另外，在高聚物中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等另外，在高聚物中填充导电填料如炭黑、金属粉、导电纤维等也同样起到抗静电的作用。也同样起到抗静电的作用。首页首页 上一页

24、上一页 下一页下一页 末页末页23高聚物溶解的两个阶段：高聚物溶解的两个阶段：溶胀溶胀 溶剂分子渗入高聚物内部，使高分子链间产生松动，并溶剂分子渗入高聚物内部，使高分子链间产生松动，并通过溶剂化使高聚物膨胀成凝胶状。通过溶剂化使高聚物膨胀成凝胶状。 溶解溶解 高分子链从凝胶表面分散进入溶剂中，溶解形成均一的高分子链从凝胶表面分散进入溶剂中，溶解形成均一的溶液。溶液。 （1）溶解）溶解性性一般一般线型线型（包括带支链）的高聚物，在适当的溶剂中常可以溶（包括带支链）的高聚物，在适当的溶剂中常可以溶解。如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有机玻璃（绘解。如聚苯乙烯（彩色玩具）可溶于苯或甲苯，有机玻

25、璃（绘图直尺）可溶于氯仿或丙酮。图直尺）可溶于氯仿或丙酮。但但体型体型高聚时，通常只发生溶胀而不能溶解。高聚时，通常只发生溶胀而不能溶解。4 4溶解性和保水性溶解性和保水性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页24溶剂选择的原则是溶剂选择的原则是“相似相溶相似相溶” ” ，极性大的高聚物选用极性大，极性大的高聚物选用极性大的溶剂；极性小的高聚物先用极性小的溶剂。例如，未硫化的天的溶剂；极性小的高聚物先用极性小的溶剂。例如，未硫化的天然橡胶是弱极性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非极性或弱极性溶然橡胶是弱极性的，可溶于汽油、苯、甲苯等非极性或弱极性溶剂中。剂中。 高吸水性树脂高吸水性树脂含有羟

26、基等含有羟基等强亲水基团强亲水基团，不溶于水，在水中只能溶，不溶于水，在水中只能溶胀，有惊人的吸水能力。吸水后成凝胶状，在加压下，水分也不胀，有惊人的吸水能力。吸水后成凝胶状，在加压下，水分也不易挤出来。例如，由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料，吸水重量易挤出来。例如，由淀粉和聚氧乙烯制成的保水材料，吸水重量可达自重的可达自重的46034603倍；这些高吸水性的树脂已应用于农业保湿大棚，倍；这些高吸水性的树脂已应用于农业保湿大棚，制作婴儿尿不湿、防止土地荒漠化等。制作婴儿尿不湿、防止土地荒漠化等。 （2 2）保水性）保水性晶态高聚物一般需将其加热至熔点附近，待晶态高聚物一般需将其加热至熔点附近，待

27、晶态转变为非晶态晶态转变为非晶态后，溶剂分子才能渗入，使高聚物逐渐溶解。后，溶剂分子才能渗入，使高聚物逐渐溶解。相对分子质量大的高聚物，链间作用力大，不利于其溶解。相对分子质量大的高聚物，链间作用力大，不利于其溶解。 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页25高聚物主要由高聚物主要由C-CC-C、C-HC-H、C-OC-O等牢固的共价键连接而成，含活泼等牢固的共价键连接而成，含活泼的基团较少，且分子链相互缠绕，使分子链上不少基团难以参的基团较少，且分子链相互缠绕，使分子链上不少基团难以参与反应，因而与反应，因而一般化学稳定性较高一般化学稳定性较高。 （1 1）稳定性）稳定性 一些含一些

28、含 高聚物不耐水，高聚物不耐水，在酸或碱的催化下会与水反应。例如，聚酰胺与水的反应：在酸或碱的催化下会与水反应。例如，聚酰胺与水的反应：高聚物一般化学稳定性好高聚物一般化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，但不耐高温，易老化。耐酸碱腐蚀，但不耐高温，易老化。5化学稳定性和老化化学稳定性和老化首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页26老化是指高聚物及其材料在加工、贮存和使用过程中，长期受化老化是指高聚物及其材料在加工、贮存和使用过程中，长期受化学、物理（热、光、电、机械等）以及生物（霉菌）因素的综合学、物理（热、光、电、机械等）以及生物（霉菌）因素的综合影响，发生影响，发生裂解裂解或或交联交联，导致

29、性能变坏的，导致性能变坏的现象现象。例如，塑料制品。例如，塑料制品变脆、橡胶龟裂、纤维泛黄、油漆发粘等。变脆、橡胶龟裂、纤维泛黄、油漆发粘等。老化是物理性质变坏的不可逆过程。主要有两种过程：老化是物理性质变坏的不可逆过程。主要有两种过程：降解降解 链断裂，Mr变小 发粘、变软、丧失机械强度交联交联 线型变体型变硬、变脆、丧失弹性，如天然胶、聚氯如天然胶、聚氯乙烯的老化乙烯的老化若若在在高高聚聚物物分分子子链链中中引引入入较较多多的的芳芳环环、杂杂环环结结构构，或或在在主主链链或或支支链中引入链中引入无机元素无机元素（如硅、磷、铝等），均可提高其热稳定性。（如硅、磷、铝等），均可提高其热稳定性。

30、为为了了延延缓缓光光、氧氧、热热对对高高聚聚物物的的老老化化作作用用，通通常常可可在在高高聚聚物物中中加入各类加入各类光稳定剂、抗氧剂（芳香族胺类如二苯胺光稳定剂、抗氧剂（芳香族胺类如二苯胺和酚类等），或和酚类等），或热稳定剂热稳定剂（如硬脂酸盐等）。（如硬脂酸盐等）。（2）老化）老化首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页27聚合反应聚合反应 3.1 高分子化合物的合成反应高分子化合物的合成反应加成聚合反应（加成聚合反应（加聚反应加聚反应） 聚合反应聚合反应由小分子单体合成聚合物的化学反应由小分子单体合成聚合物的化学反应缩合聚合反应（缩合聚合反应（缩聚反应缩聚反应）3 高分子化合物的合

31、成、改性与再利用高分子化合物的合成、改性与再利用首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页28加聚反应加聚反应仅由一种单体聚合而成的，仅由一种单体聚合而成的，分子分子链中只包含一种单体构成的链节链中只包含一种单体构成的链节的聚合反应的聚合反应由两种或两种以上单体同时进行由两种或两种以上单体同时进行聚合，生成的聚合物含有多种单聚合，生成的聚合物含有多种单体构成的链节的聚合反应体构成的链节的聚合反应共聚物往往可兼具两种或两种以上均聚物的一些优异性能，因共聚物往往可兼具两种或两种以上均聚物的一些优异性能，因此此通过共聚方法可以改善产品的性能通过共聚方法可以改善产品的性能。 加聚反应加聚反应由一种

32、或多种单体相互加成，或由环状化合物开由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应。环相互结合成聚合物的反应。均聚反应均聚反应共聚反应共聚反应1 1加聚反应加聚反应首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页29缩聚反应缩聚反应由一种或多种单体相互缩合生成高聚物，同时有由一种或多种单体相互缩合生成高聚物，同时有低分子物质（如水、卤化氢、氮、醇等）析出的反应。低分子物质（如水、卤化氢、氮、醇等）析出的反应。例如癸二酸和己二胺合成为尼龙例如癸二酸和己二胺合成为尼龙-610的反应：的反应： 2 2缩聚反应缩聚反应首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页30高分子材料的改性

33、高分子材料的改性 通过各种方法改变已有材料的组成、通过各种方法改变已有材料的组成、 结构，以达到改善性能、扩大品种和应用范围的目的。结构，以达到改善性能、扩大品种和应用范围的目的。 通常采用的改性方法大体上可分为通常采用的改性方法大体上可分为化学法化学法与与物理化学法物理化学法两大类：两大类： 3.2 3.2 高分子化合物的改性高分子化合物的改性1 1高聚物的化学改性高聚物的化学改性 借化学反应改变高聚物本身的组成、结构，以达到材料改性的借化学反应改变高聚物本身的组成、结构，以达到材料改性的目的。目的。 常用的反应常用的反应交联反应交联反应共聚反应共聚反应 官能团反应官能团反应首页首页 上一页

34、上一页 下一页下一页 末页末页31经经部分交联部分交联后的橡胶，既提高了强度和韧性，又同时保留了较后的橡胶，既提高了强度和韧性，又同时保留了较好的弹性。硫化后的橡胶只发生溶胀，具有耐溶剂性。好的弹性。硫化后的橡胶只发生溶胀，具有耐溶剂性。例例 橡胶的硫化：橡胶的硫化： 借化学键的形成，使线型高聚物连接成为体型高聚物的反应。借化学键的形成，使线型高聚物连接成为体型高聚物的反应。（1）交联反应）交联反应首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页32ABSABS工程塑料具有聚苯乙烯优良的电性能和易加工成型性，丁二工程塑料具有聚苯乙烯优良的电性能和易加工成型性，丁二烯提高弹性和冲击强度，丙烯腈可增

35、加耐热、耐油、耐腐蚀性和烯提高弹性和冲击强度，丙烯腈可增加耐热、耐油、耐腐蚀性和表面硬度，使之成为综合性能优良的工程材料。表面硬度，使之成为综合性能优良的工程材料。由两种或两种以上不同单体通过共聚所生成的共聚物，往往在性由两种或两种以上不同单体通过共聚所生成的共聚物，往往在性能上有取长补短的效果。能上有取长补短的效果。 （2）共聚反应）共聚反应首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页33如离子交换树脂就是利用官能团反应，在高聚物结构中引入可如离子交换树脂就是利用官能团反应，在高聚物结构中引入可供离子交换的基团，使之具有离子交换功能，且应具备不溶性供离子交换的基团，使之具有离子交换功能，且

36、应具备不溶性和一定的机械强度。和一定的机械强度。 先要制备高聚物母体（即骨架）如苯乙烯先要制备高聚物母体（即骨架）如苯乙烯- -二乙烯苯共聚物（体二乙烯苯共聚物（体型高聚物），然后再通过官能团反应，在高聚物骨架上引入活型高聚物），然后再通过官能团反应，在高聚物骨架上引入活性基团。例如，制取磺酸型阳离子交换树脂，可利用上述共聚性基团。例如，制取磺酸型阳离子交换树脂，可利用上述共聚物与物与H H2 2SOSO4 4的磺化反应，引入磺酸基的磺化反应，引入磺酸基SOSO3 3H H。由此所得离子交换。由此所得离子交换树脂（简称为聚苯乙烯磺酸型阳离子交换树脂）的结构（简）树脂（简称为聚苯乙烯磺酸型阳离子

37、交换树脂）的结构（简）式可表示如下：式可表示如下： 利用官能团反应，在高分子结构中引入适当的利用官能团反应，在高分子结构中引入适当的功能基功能基，使高分，使高分子具有特定的功能。子具有特定的功能。（3）官能团反应）官能团反应首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页34通通常常可可简简写写为为R-SOR-SO3 3H H（R R代代表表树树脂脂母母体体），磺磺酸酸基基- -SOSO3 3H H中中的的氢氢离离子子能能与与溶溶液液中中的阳离子进行离子交换。的阳离子进行离子交换。同理，若利用官能团反应在高聚物母体中引入可与溶液中同理，若利用官能团反应在高聚物母体中引入可与溶液中阴阴离子离子进行

38、离子交换的基团，即可得进行离子交换的基团，即可得阴离子交换树脂阴离子交换树脂。例如，。例如，季铵型阴离子交换树脂季铵型阴离子交换树脂R-NR-N（CHCH3 3）3 3ClCl。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页35在高聚物中掺和各种助剂（又称添加剂）、将不同高聚物共混、在高聚物中掺和各种助剂（又称添加剂）、将不同高聚物共混、或用其他材料与高分子材料复合而完成的改性。或用其他材料与高分子材料复合而完成的改性。（1）掺和改性）掺和改性 聚合物中通常要加入填料、增塑剂、防老剂（抗氧剂、热稳定聚合物中通常要加入填料、增塑剂、防老剂（抗氧剂、热稳定剂、紫外光稳定剂）、着色剂、发泡剂、固化剂

39、、润滑剂、阻剂、紫外光稳定剂）、着色剂、发泡剂、固化剂、润滑剂、阻燃剂等燃剂等添加剂添加剂，以提高产品质量和使用效果。，以提高产品质量和使用效果。 其中填料和增塑剂是添加剂中用量最大的。其中填料和增塑剂是添加剂中用量最大的。 填料填料降低成本降低成本类型类型 有机填料有机填料 木粉、纤维、棉布等木粉、纤维、棉布等 作用作用改善性能改善性能: : 机械性能、耐热性、电性能、加工性能机械性能、耐热性、电性能、加工性能无机填料无机填料 碳酸钙、硅藻土、炭黑、滑石粉、金属粉、碳酸钙、硅藻土、炭黑、滑石粉、金属粉、金属氧化物、白炭黑（金属氧化物、白炭黑（SiO2）等）等2 2高聚物的物理化学改性高聚物的

40、物理化学改性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页36通常都选用一些高沸点（一般大于通常都选用一些高沸点（一般大于300）的液体或低熔点）的液体或低熔点的固体有机化合物（如邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、脂肪族的固体有机化合物（如邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、脂肪族二元酸酯类、环氧化合物等）作为增塑剂。二元酸酯类、环氧化合物等）作为增塑剂。如聚氯乙烯中加入质量分数为如聚氯乙烯中加入质量分数为30%70%的增塑剂就成为软的增塑剂就成为软质聚氯乙烯塑料。质聚氯乙烯塑料。增塑剂的加入能增大高聚物分子链间的距离，减弱分子链之增塑剂的加入能增大高聚物分子链间的距离，减弱分子链之间的作用力，从而使其间的作用

41、力，从而使其Tg和和Tf值降低，材料的脆性和加工性能值降低，材料的脆性和加工性能得以改善。得以改善。一些能增进高聚物柔韧性和熔融流动性的物质。一些能增进高聚物柔韧性和熔融流动性的物质。 增塑剂增塑剂首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页37将两种或两种以上不同的高聚物混合形成具有纯组分所没有的综将两种或两种以上不同的高聚物混合形成具有纯组分所没有的综合性能的高聚物的方法。形成的高聚物称为合性能的高聚物的方法。形成的高聚物称为共混高聚物共混高聚物(又称为又称为高分子合金高分子合金)。 聚合物聚合物共混物共混物塑料塑料共混。如塑料塑料共混。如ABS-PVC共混，可改善耐燃性共混，可改善耐燃

42、性橡胶橡胶共混。橡胶橡胶共混。丁腈橡胶与天然橡胶共混，可提丁腈橡胶与天然橡胶共混，可提高天然橡胶的耐油性和耐热性高天然橡胶的耐油性和耐热性橡胶塑料共混。橡胶塑料共混。PVC-天然氯丁胶共混，可改善抗天然氯丁胶共混，可改善抗冲击性能冲击性能共混的作用：共混的作用： 改变单一聚合物的弱点，性能互补，获得优良综合性能；改变单一聚合物的弱点，性能互补，获得优良综合性能； 赋予特别性能或功能，如赋予粘结性能、减震、导电、阻燃、赋予特别性能或功能，如赋予粘结性能、减震、导电、阻燃、 耐水等；耐水等； 改善加工功能。改善加工功能。（2）共混改性）共混改性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页38 由

43、两种或两种以上性质不同的材料组合制得一种多相材料由两种或两种以上性质不同的材料组合制得一种多相材料的过程。的过程。 与共混相比，复合包含的范围更广；共混改性的组分材料与共混相比，复合包含的范围更广；共混改性的组分材料仅限于高聚物，而复合改性的对象除高聚物外，还可包括金属仅限于高聚物，而复合改性的对象除高聚物外，还可包括金属材料与无机非金属材料。材料与无机非金属材料。 （3）复合改性）复合改性首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页39高分子化合物的回收及再利用的高分子化合物的回收及再利用的基本意义基本意义：v 解决了环境污染问题解决了环境污染问题 由于高分子化合物的化学稳定性好，难以分解

44、，日积月累，会由于高分子化合物的化学稳定性好，难以分解，日积月累，会污染环境、危害生态。污染环境、危害生态。v 充分利用自然资源充分利用自然资源 3.3 高分子化合物的回收及再利用高分子化合物的回收、利用包括：高分子化合物的回收、利用包括： v 再生利用和改性利用再生利用和改性利用v 热分解回收化工原料热分解回收化工原料 v 焚烧回收热能焚烧回收热能 v 掩埋处理掩埋处理 v 光降解和微生物降解光降解和微生物降解 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页40从上世纪六十年代开始，塑料从上世纪六十年代开始，塑料( (主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙主要指聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯烯、聚

45、苯乙烯) )进入广泛实用阶段。由于塑料具有很多优点：它进入广泛实用阶段。由于塑料具有很多优点：它取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧，因此塑料一问世，取材容易，价格低廉，加工方便，质地轻巧，因此塑料一问世，便深受欢迎，它迅速渗入到社会生活的方方面面，塑料被制成碗、便深受欢迎，它迅速渗入到社会生活的方方面面，塑料被制成碗、杯、袋、盆、桶、管等。创造了巨大的社会和经济效益。塑料被杯、袋、盆、桶、管等。创造了巨大的社会和经济效益。塑料被列为列为2020世纪最伟大的发明之一，塑料的普及被誉为世纪最伟大的发明之一，塑料的普及被誉为白色革命白色革命。随着塑料产量不断增大，成本越来随着塑料产量不断增大，成

46、本越来越低，我们用过的大量农用薄膜、越低，我们用过的大量农用薄膜、包装用的塑料袋和一次性塑料餐具包装用的塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被抛弃在环境中，给景观在使用后被抛弃在环境中，给景观和环境带来很大破坏。由于塑料包和环境带来很大破坏。由于塑料包装物大多呈白色，它们造成的环境装物大多呈白色，它们造成的环境污染被称为污染被称为白色污染白色污染。* 塑料的贡献与白色污染塑料的贡献与白色污染首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页41视觉污染视觉污染指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在环境中，给人们的指的是塑料袋、盒、杯、碗等散落在环境中，给人们的视觉带来不良刺激，影响环境的美感。视觉带来不良刺激

47、，影响环境的美感。白色污染的白色污染的潜在危害潜在危害则是多方面的。则是多方面的。 （1 1）一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物严重影响我们的身）一次性发泡塑料饭盒和塑料袋盛装食物严重影响我们的身体健康。体健康。 （2 2）使土壤环境恶化，严重影响农作物的生长。）使土壤环境恶化，严重影响农作物的生长。（3 3）填埋作业仍是我国处理城市垃圾的一个主要方法。由于塑）填埋作业仍是我国处理城市垃圾的一个主要方法。由于塑料膜密度小、体积大，它能很快填满场地，降低填埋场地处理料膜密度小、体积大，它能很快填满场地，降低填埋场地处理垃圾的能力；而且，填埋后的场地由于地基松软，垃圾中的细垃圾的能力；而且，填埋后

48、的场地由于地基松软，垃圾中的细菌、病毒等有害物质很容易渗入地下，污染地下水，危及周围菌、病毒等有害物质很容易渗入地下，污染地下水，危及周围环境。环境。（4 4）把废塑料直接进行焚烧处理，将给环境造成严重的二次污）把废塑料直接进行焚烧处理，将给环境造成严重的二次污染。染。白色污染存在的两种危害：视觉污染白色污染存在的两种危害：视觉污染和和潜在危害潜在危害1.1.白色污染的危害白色污染的危害首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页42（1 1）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。）停止使用一次性餐具及超薄塑料袋。（2 2）回收废塑料并使之资源化是解决白色污染的根本途径。回收废塑料并使之资源化是解

49、决白色污染的根本途径。近年来，一些国家大力开展近年来，一些国家大力开展3R运动：即要求做到废塑料的减量化运动：即要求做到废塑料的减量化（Reduce）、再利用（）、再利用（Reuse）、再循环（）、再循环（Recycle）。）。（3）研究开发降解塑料。）研究开发降解塑料。降解塑料有三类：光降解塑料、降解塑料有三类：光降解塑料、生物降解塑料及双降解塑料。生物降解塑料及双降解塑料。（4 4）加强环保宣传，提高公）加强环保宣传，提高公民的环保意识，在社会上形成民的环保意识，在社会上形成良好的环保氛围，是解决白色良好的环保氛围，是解决白色污染及其它各种形式污染的前污染及其它各种形式污染的前提。提。2.

50、 2. 白色污染的防治白色污染的防治 一靠法律二靠科学一靠法律二靠科学首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页434 4 日常生活中的高分子材料日常生活中的高分子材料高分子材料高分子材料、无机材料和金属材料并列为三大材料、无机材料和金属材料并列为三大材料。高分子材料与其他材料相比，具有高分子材料与其他材料相比，具有密度小、比强度高、耐腐蚀、密度小、比强度高、耐腐蚀、绝缘性好、易于加工成型绝缘性好、易于加工成型等特点。但也普遍存在四个弱点，即等特点。但也普遍存在四个弱点，即强度不够高，不耐高温、易燃烧和易老化强度不够高，不耐高温、易燃烧和易老化。高分子材料由于高分子材料由于其品种多，功能齐

51、全、能适应多种需要，加工其品种多，功能齐全、能适应多种需要，加工容易，适宜于自动化生产，原料来源丰富易得、价格便宜容易，适宜于自动化生产，原料来源丰富易得、价格便宜等原等原因，已成为我们日常生活中必不可少的重要材料。功能高分子因，已成为我们日常生活中必不可少的重要材料。功能高分子材料研究的迅速发展，更加扩展了高分子材料的应用范围。材料研究的迅速发展，更加扩展了高分子材料的应用范围。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页44产量大，价格低，日常生活中应用范围广的塑产量大，价格低，日常生活中应用范围广的塑料料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。等。

52、4.1 4.1 塑料塑料1.1.根据塑料制品的用途可分为根据塑料制品的用途可分为: :机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚醛树脂、醛树脂、ABS塑料等。塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑。主要有氟塑料、硅塑料、环氧树指等。料、硅塑料、环氧树指等。通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料特殊塑料特殊塑料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页45在加工过程中，一般在加工过程中，一般只发生物理变化只发生物理变化，受热变，受热变为塑性体

53、，成型后冷却又变硬定型，若再受热为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热还可改变形状重新成型的塑料。还可改变形状重新成型的塑料。在成型过程中在成型过程中发生化学变化发生化学变化，利用塑料在受热，利用塑料在受热时可流动的特征而成型，并延长时间，使其发时可流动的特征而成型，并延长时间，使其发生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，并固化定型而形成的塑料。并固化定型而形成的塑料。热塑性塑料热塑性塑料（线型）（线型）热固性塑料热固性塑料（体型）（体型）2.2.根据塑料受热特性可分类根据塑料受热特性可分类首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页46结构式结构

54、式: :性能：性能：强极性，绝缘性好，耐酸碱，难燃，具有自熄性。缺点是介电强极性，绝缘性好，耐酸碱，难燃，具有自熄性。缺点是介电性能差，在性能差，在100 120即可分解出氯化氢，热稳定性差即可分解出氯化氢，热稳定性差 用途：用途：制制造造水水槽槽，下下水水管管；制制造造箱箱、包包、沙沙发发、桌桌布布、窗窗帘帘、雨雨伞伞、包装袋；还可做凉鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等包装袋；还可做凉鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等氯化聚氯乙烯氯化聚氯乙烯CPVC（过氯乙烯）可作热水硬管，使用温度（过氯乙烯）可作热水硬管，使用温度65 105。（1）聚氯乙烯（）聚氯乙烯（PVC)首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页

55、47结构式结构式: :性能：性能：化学性质非常稳定，耐酸、碱，耐溶剂性能好，吸水性低，化学性质非常稳定，耐酸、碱，耐溶剂性能好，吸水性低，无毒，受热易老化无毒，受热易老化 用途：用途：制造食品包装袋、各种饮水瓶、容器、玩具等；还可制各种制造食品包装袋、各种饮水瓶、容器、玩具等；还可制各种管材、电线绝缘层等管材、电线绝缘层等 第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）高韧性、高耐磨。密度高韧性、高耐磨。密度越低，制造成本越低。越低，制造成本越低。（2）聚乙烯）聚乙烯 (PE)首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页48性能：性能：具有韧性、耐磨、耐热，具有吸湿性、无毒

56、、接伸强度大具有韧性、耐磨、耐热，具有吸湿性、无毒、接伸强度大 用途：用途：可做尼龙布、尼龙袜子、尼龙绳及医用消毒容器等；做机械可做尼龙布、尼龙袜子、尼龙绳及医用消毒容器等；做机械零件、仪表、仪器零件零件、仪表、仪器零件结构式结构式: :（3）聚酰胺）聚酰胺 （尼龙）（尼龙）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页49性能：性能：耐酸碱，耐腐蚀，化学稳定性好，耐寒，绝缘性好，耐磨。耐酸碱，耐腐蚀，化学稳定性好，耐寒，绝缘性好，耐磨。缺点是刚性差缺点是刚性差 结构式结构式: :用途：用途：可用作高温环境中化工设备的密封零件，无油润滑条件下作可用作高温环境中化工设备的密封零件，无油润滑条件下

57、作轴承、活塞等，还可做电容器、电缆绝缘材料轴承、活塞等，还可做电容器、电缆绝缘材料 （4）聚四氟乙烯（塑料王）聚四氟乙烯（塑料王）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页50性能：性能：难溶、难熔、耐热，机械强度高，刚性好，抗冲击性好难溶、难熔、耐热，机械强度高，刚性好，抗冲击性好 结构式结构式: :用途：用途：制造线路板、插座、插头、电话机、行李车轮、工具手柄、贴制造线路板、插座、插头、电话机、行李车轮、工具手柄、贴面板、三合板、刨花板等面板、三合板、刨花板等 （5）酚醛树脂（电木）酚醛树脂（电木）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页51性能：性能：坚硬、耐高温、良好的机械性

58、能、电绝缘性好、韧性好、抗坚硬、耐高温、良好的机械性能、电绝缘性好、韧性好、抗冲击性好、透明度高冲击性好、透明度高 用途：用途：制造继电器盒盖，计算机和磁盘的壳体、荧光灯罩、汽车及透制造继电器盒盖，计算机和磁盘的壳体、荧光灯罩、汽车及透明窗的玻璃等明窗的玻璃等结构式结构式: :（6）聚碳酸酯（透明金属）聚碳酸酯（透明金属）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页52性能：性能：变硬度、高抗冲强度、抗蠕变性好，耐热、耐寒、耐磨、抗变硬度、高抗冲强度、抗蠕变性好，耐热、耐寒、耐磨、抗氧化性好，尺寸稳定性好氧化性好，尺寸稳定性好 用途：用途： 制造机械、电子、电气制造航空、航天等部门的零部件制

59、造机械、电子、电气制造航空、航天等部门的零部件结构式结构式: :（7）聚砜）聚砜 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页53 性能：性能：无毒、无味，易溶于酮、醛、酯等有机溶剂。耐磨性、抗冲无毒、无味，易溶于酮、醛、酯等有机溶剂。耐磨性、抗冲击性能好击性能好 用途：用途：用于家用电器、箱包、装饰板材、汽车收音机等零部件用于家用电器、箱包、装饰板材、汽车收音机等零部件结构式结构式: :（8）ABS塑料塑料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页54性能：性能：其透明性在现有高聚物中是最好的，缺点是耐磨能差，硬度其透明性在现有高聚物中是最好的，缺点是耐磨能差，硬度较低，易溶于有机溶剂

60、等较低，易溶于有机溶剂等 结构式结构式:用途：用途：广泛用于航空、医疗、仪器等领域广泛用于航空、医疗、仪器等领域（9）聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页55橡胶可分为橡胶可分为天然橡胶天然橡胶和和合成橡胶合成橡胶。 天然橡胶其化学组成是天然橡胶其化学组成是聚异戊二烯聚异戊二烯有有顺式顺式与与反式反式两种构型，它们两种构型，它们的结构简式分别为：的结构简式分别为：顺式顺式 反式反式 4.2 4.2 橡胶橡胶1.1.天然橡胶天然橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页56（1）分子链的）分子链的柔顺性柔顺性较好较好 （2

61、）分子链间仅有较）分子链间仅有较弱弱的作用力的作用力 （3）分子链中一般含有容易进行）分子链中一般含有容易进行交联交联的基团（如含不饱和双键）的基团（如含不饱和双键） 人们仿造天然橡胶的结构，合成了各种各样的合成橡胶。合成人们仿造天然橡胶的结构，合成了各种各样的合成橡胶。合成橡胶在某些性能上往往优于天然橡胶，例如耐磨、耐油、耐寒橡胶在某些性能上往往优于天然橡胶，例如耐磨、耐油、耐寒等方面。等方面。 2. 合成橡胶合成橡胶下面列举几种常见的合成橡胶的性能及用途。下面列举几种常见的合成橡胶的性能及用途。 顺式顺式-1,4-1,4-聚异戊二烯聚异戊二烯适合做橡胶，其分子结构具有三个特点：适合做橡胶，

62、其分子结构具有三个特点： 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页57性能：性能：耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。缺点是不耐耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。缺点是不耐油和有机溶剂，抗撕强度小油和有机溶剂，抗撕强度小 结构式结构式: :用途：用途：为合成橡胶中最大的品种（约占为合成橡胶中最大的品种（约占50%50%），广泛用于制造汽车轮），广泛用于制造汽车轮胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料（1）丁苯橡胶）丁苯橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页58性能：性能：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸碱，耐

63、老化，耐曲挠性及气密性耐油，耐氧化，耐燃，耐酸碱，耐老化，耐曲挠性及气密性都很好；缺点是密度较大，耐寒和弹性较差都很好；缺点是密度较大，耐寒和弹性较差 结构式结构式: :用途：用途：制造运输带、防毒面具，电缆外皮、轮胎、胶粘剂等制造运输带、防毒面具，电缆外皮、轮胎、胶粘剂等 （2）氯丁橡胶（万能橡胶）氯丁橡胶（万能橡胶）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页59性能：性能：弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；缺弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；缺点是抗撕裂能力差，易出现裂纹点是抗撕裂能力差，易出现裂纹 结构式结构式: :用途：用途：为合成橡胶的第二大品种（

64、约占为合成橡胶的第二大品种（约占15%15%），大约），大约60%60%以上用于制造以上用于制造轮胎轮胎 （3）顺丁橡胶）顺丁橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页60性能：性能：耐油性好，拉伸强度大，耐热性好；缺点是电绝缘性、耐寒耐油性好，拉伸强度大，耐热性好；缺点是电绝缘性、耐寒性差，塑性低、难加工性差，塑性低、难加工 用途：用途：用作机械上的垫圈以及制备收音机和汽车等需要耐油的零件用作机械上的垫圈以及制备收音机和汽车等需要耐油的零件 结构式结构式: :（4）丁腈橡胶）丁腈橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页61性能：性能：分子无双键存在，故耐热、耐氧化、耐老化性

65、好，使用温度分子无双键存在，故耐热、耐氧化、耐老化性好，使用温度高高 结构式结构式: :用途：用途：制造耐热胶管、垫片、三角胶带、输送带、人力车胎等制造耐热胶管、垫片、三角胶带、输送带、人力车胎等 （5）乙丙橡胶）乙丙橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页62性能：性能：是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶，它的特点是既耐高温，是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶，它的特点是既耐高温，又耐低温，弹性好，耐油，防水，其制品柔软光滑，物理性能又耐低温，弹性好，耐油，防水，其制品柔软光滑，物理性能稳定、无毒、生物惰性、加工性能好，缺点是机械性能差，较稳定、无毒、生物惰性、加工性能好，缺点是机械性

66、能差，较脆，易撕裂脆，易撕裂 结构式结构式:用途：用途：可用于医用材料，如导管，引流管，静脉插管，人造器管等，可用于医用材料，如导管，引流管，静脉插管，人造器管等，还可用于飞机、导弹上的一些零部件及电绝缘材料还可用于飞机、导弹上的一些零部件及电绝缘材料（6）硅橡胶）硅橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页63纤维纤维 天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维 合成纤维合成纤维 4.3 4.3 纤维纤维棉花、羊毛、蚕丝、麻等棉花、羊毛、蚕丝、麻等再生人造再生人造纤维纤维再生纤维再生纤维素纤维和素纤维和纤维素酯纤维素酯纤维等纤维等锦纶、涤锦纶、涤纶、腈纶、纶、腈纶、维纶、丙维纶、丙纶和氯纶纶和

67、氯纶等等用低分子化合物为用低分子化合物为原料，通过化学合原料，通过化学合成和机械加工而制成和机械加工而制得的均匀线条或丝得的均匀线条或丝状高聚物。状高聚物。以天然高分子化合以天然高分子化合物为原料，经化学物为原料，经化学处理和机械加工制处理和机械加工制得的纤维。得的纤维。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页64 合成纤维具有优良的性能，例如强度大、弹性好、耐磨、合成纤维具有优良的性能，例如强度大、弹性好、耐磨、耐腐蚀、不怕虫蛀等。因而广泛地用于工农业生产和人们日常耐腐蚀、不怕虫蛀等。因而广泛地用于工农业生产和人们日常生活中。生活中。合成纤维的条件合成纤维的条件 ：1.高聚物必须是高聚

68、物必须是线型结构线型结构，且，且相对分子质量相对分子质量大小要适当。大小要适当。 2.必须能够必须能够拉伸拉伸，这就要求高分子链应，这就要求高分子链应具有极性具有极性或链间能或链间能有氢有氢键结合键结合，或有，或有极性基团极性基团间的相互作用间的相互作用 随着高科技的发展，现在已制造出很多高功能性（如抗静电、随着高科技的发展，现在已制造出很多高功能性（如抗静电、吸水性、阻燃性、渗吸水性、阻燃性、渗 透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性）透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性）纤维及高性能纤维（如全芳香族聚酯纤维、全芳香族聚酰胺纤纤维及高性能纤维（如全芳香族聚酯纤维、全芳香族聚酰胺纤维、高强聚乙烯醇纤

69、维、高强聚乙烯纤维等）。维、高强聚乙烯醇纤维、高强聚乙烯纤维等）。 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页65性能：性能：显著优点是：抗皱、保型、挺括、美观。对热、光稳定性好。显著优点是：抗皱、保型、挺括、美观。对热、光稳定性好。润湿时强度不降低，经洗耐穿，可与其他纤维混纺。年久不会润湿时强度不降低，经洗耐穿，可与其他纤维混纺。年久不会变黄。缺点是不吸汗，而且需要高温染色变黄。缺点是不吸汗，而且需要高温染色 结构式结构式: :用途：用途：是产量最大的合成纤维，大约是产量最大的合成纤维，大约90%90%作为衣料用（纺织品为作为衣料用（纺织品为75%75%，纺织物为纺织物为15%15%）。

70、用于工业生产的只占总量的）。用于工业生产的只占总量的6%6%左右左右 (1) 聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯(涤纶、的确凉涤纶、的确凉)首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页66性能：性能：强韧耐磨、弹性高、质量轻，染色性好，较不易起皱，抗疲强韧耐磨、弹性高、质量轻，染色性好，较不易起皱，抗疲劳性好。吸湿率为劳性好。吸湿率为3.5%5.0%，在合成纤维中是较大的，吸，在合成纤维中是较大的，吸汗性适当，但容易走样汗性适当，但容易走样 用途：用途：约一半作衣料用，一半用于工业生产。在工业生产应用中，约约一半作衣料用，一半用于工业生产。在工业生产应用中，约1/31/3是做轮胎帘子线

71、。尼龙是做轮胎帘子线。尼龙6666的耐热性比尼龙的耐热性比尼龙6 6高，做轮胎高，做轮胎帘子线很受欢迎帘子线很受欢迎 结构式结构式: :(2) 聚己二酰己二胺纤维（锦纶聚己二酰己二胺纤维（锦纶66，尼龙，尼龙66）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页67性能：性能：具有与羊毛相似的特性，质轻，保温性和体积膨大性优良。具有与羊毛相似的特性，质轻，保温性和体积膨大性优良。强韧（与棉花相同）而富有弹性，软化温度高。吸水率低，强韧（与棉花相同）而富有弹性，软化温度高。吸水率低，不适宜作贴身内衣。缺点是强度不如尼龙和涤纶不适宜作贴身内衣。缺点是强度不如尼龙和涤纶 结构式结构式: :用途：用途：

72、大约大约70%70%作衣料用（纺织物占作衣料用（纺织物占60%60%左右），用于工业生产的只占左右），用于工业生产的只占5%5%左右左右 (3) 聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维(腈纶、人造羊毛腈纶、人造羊毛)首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页68性能：性能：亲水性好，吸湿率可达亲水性好，吸湿率可达5%，和尼龙相等，与棉花（，和尼龙相等，与棉花（7%）相）相近。强度与聚酯或尼龙相近，拉伸弹性比羊毛差，比棉花好近。强度与聚酯或尼龙相近，拉伸弹性比羊毛差，比棉花好 结构式结构式: :用途：用途：70%用于工业生产，其中以布和绳索居多。可代替棉花作衣料用于工业生产，其中以布和绳索居多。可代替棉花

73、作衣料用用 (4) 聚乙烯醇纤维（维纶、维尼纶）聚乙烯醇纤维（维纶、维尼纶）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页69性能：性能：它的抗张强度与蚕丝、棉花相当，润湿时也完全不变。最大它的抗张强度与蚕丝、棉花相当，润湿时也完全不变。最大的优点是难燃性和自熄性。缺点是耐热性低染色不好的优点是难燃性和自熄性。缺点是耐热性低染色不好 用途：用途：几乎都不作衣料用，作过滤网等工业产品约占几乎都不作衣料用，作过滤网等工业产品约占50%50%，室内装饰，室内装饰用占用占40%40% 结构式结构式: :(5) (5) 聚氯乙烯（氯纶）聚氯乙烯（氯纶）首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页70功

74、能高分子材料功能高分子材料 具有某种特殊功能的高分子材料。例如离子交具有某种特殊功能的高分子材料。例如离子交换、渗透、导电、发光、对环境因素（光、电、磁、热、换、渗透、导电、发光、对环境因素（光、电、磁、热、pH）的）的敏感性、催化活性等敏感性、催化活性等 。4 4 感光高分子材料感光高分子材料感光高分子材料感光高分子材料 在光照射下能迅速发生物理或化学变化，经过在光照射下能迅速发生物理或化学变化，经过一定的处理过程，可以得到记录影像的高分子材料。一定的处理过程，可以得到记录影像的高分子材料。光交联型高分子光交联型高分子光分解型高分子光分解型高分子光致变色高分子光致变色高分子感光高分子材料感光

75、高分子材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页71在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。在光照下，分子链间能发生交联偶合反应的感光性高分子。聚乙烯醇肉桂酸酯聚乙烯醇肉桂酸酯生成的交联产物不溶于有机溶剂。当用适当溶剂（显影液）冲生成的交联产物不溶于有机溶剂。当用适当溶剂（显影液）冲洗时，未感光部分被冲洗下来，而感光部分因不溶解而保留下洗时，未感光部分被冲洗下来，而感光部分因不溶解而保留下来，结果得到与底片相反的图像（负图像来，结果得到与底片相反的图像（负图像, ,即负性光刻胶）。即负性光刻胶）。 1 1光交联型高分子光交联型高分子首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页

76、末页72在光照下，高分子侧链上的基团发生分解的感光性高分子。在光照下，高分子侧链上的基团发生分解的感光性高分子。 受受光光照照的的部部分分溶溶于于显显影影液液（稀稀碱碱液液），而而未未受受光光照照部部分分则则保保持不变，显出图像，称为持不变，显出图像，称为正图像正图像。邻重氮醌邻重氮醌不溶于稀碱液不溶于稀碱液烯酮烯酮茚甲酸茚甲酸可溶于稀碱中可溶于稀碱中正、负性光刻胶可以用于制造集成电路、照相底片、印刷、激正、负性光刻胶可以用于制造集成电路、照相底片、印刷、激光光盘等很多方面。光光盘等很多方面。 2 2光分解型高分子光分解型高分子首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页73在在光光照照后后

77、化化学学结结构构发发生生变变化化前前后后对对可可见见光光的的吸吸收收波波长长不不同同，显显示出颜色变化，停止光照后又恢复原来的颜色的高分子。示出颜色变化，停止光照后又恢复原来的颜色的高分子。无色无色蓝色蓝色可制备各种光色太阳镜、电焊镜、护目镜，各种玻璃窗，军可制备各种光色太阳镜、电焊镜、护目镜，各种玻璃窗，军事用伪装材料，密写信息材料等。事用伪装材料，密写信息材料等。 3 3光致变色高分子光致变色高分子首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页74基体材料基体材料 粘合增加材料，传导和分散外力。粘合增加材料，传导和分散外力。 为了增强两者的结合力，有时加为了增强两者的结合力，有时加“偶联剂

78、偶联剂”。如。如硅烷偶联剂硅烷偶联剂是是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团。材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团。通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起起 分子桥分子桥 ，把两种性质悬殊的材料连接在一起，起提高复合，把两种性质悬殊的材料连接在一起，起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。材料的性能和增加粘接强度的作用。 4.5 4.5 复合材料复合材料复合材料复合材料 = =

79、基体材料基体材料 + + 增强材料增强材料 连续相存在连续相存在分散相存在分散相存在增强材料增强材料 承载负荷，增加强度。承载负荷，增加强度。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页751聚合物基复合材料聚合物基复合材料 主要是指主要是指纤维增强聚合物材料纤维增强聚合物材料。如将碳纤维包埋在环氧树脂中。如将碳纤维包埋在环氧树脂中使复合材料强度增加；玻璃纤维复合材料为玻璃纤维与聚酯的使复合材料强度增加；玻璃纤维复合材料为玻璃纤维与聚酯的复合体；玻璃纤维聚酰胺复合材料。复合体；玻璃纤维聚酰胺复合材料。 铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料等。铝基复合材料、镍基复合材料、钛基复合材料等。

80、碳纤维、碳化硅纤维和碳化硅晶须等。碳纤维、碳化硅纤维和碳化硅晶须等。2金属基复合材料金属基复合材料3陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料复合材料按基体材料可分为：复合材料按基体材料可分为：聚合物基复合材料聚合物基复合材料，金属基复合金属基复合材料材料和和陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料。 首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页76 5 5 材料的未来与分子设计材料的未来与分子设计材料材料、能源能源和和信息信息构成现代文明的三构成现代文明的三大支柱。大支柱。 新世纪对材料不仅功能上提新世纪对材料不仅功能上提出更高的要求，而且必须考虑资源、出更高的要求，而且必须考虑资源、能源、环境和安全等与可持续发展

81、有能源、环境和安全等与可持续发展有关的问题。关的问题。对未来材料的发展趋势大致可以概括对未来材料的发展趋势大致可以概括为为“六化六化”：即：即智能化、仿生化，复智能化、仿生化，复合化、纳米化、轻量化和高功能化合化、纳米化、轻量化和高功能化。未来的材料未来的材料首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页77智智能能化化是是指指其其功功能能可可随随外外界界环环境境变变化化因因素素产产生生感感知知，而而自自动动作作出出适适时时、灵灵敏敏和和适适当当的的响响应应，并并能能自自动动地地调调节节、修修饰饰和和修修复复。例如，例如，形状记忆合金形状记忆合金便是一种智能材料。便是一种智能材料。高分子属于高

82、分子属于软物质软物质，其特点是对弱的外界影响作出相对显著的，其特点是对弱的外界影响作出相对显著的响应和变化。因此研究高分子的软物质特征，利用外场的变化响应和变化。因此研究高分子的软物质特征，利用外场的变化来调节高分子功能的变化，发掘高分子的自适应性，寻找实现来调节高分子功能的变化，发掘高分子的自适应性，寻找实现高分子功能材料智能化的途径，将是人们今后的努力目标。高分子功能材料智能化的途径，将是人们今后的努力目标。 1 1智能化智能化首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页78 通过研究自然界中生物体的物质结构及其特有的功能，学习制通过研究自然界中生物体的物质结构及其特有的功能，学习制造新

83、材料的思路和方法，并在材料的设计和制造中加以模仿，造新材料的思路和方法，并在材料的设计和制造中加以模仿，称为称为仿生材料学仿生材料学。科学家找到了贝壳硬而摔不破的原因，科学家找到了贝壳硬而摔不破的原因，于是模仿贝壳的结构设计出一种摔不破于是模仿贝壳的结构设计出一种摔不破的陶瓷。将涂有石墨层的的陶瓷。将涂有石墨层的SiCSiC陶瓷片用陶瓷片用热压法层层叠起来，抗冲击能力可提高热压法层层叠起来，抗冲击能力可提高100100倍。英国科学家用其制造汽车陶瓷倍。英国科学家用其制造汽车陶瓷发动机，它耐高温，不需要水冷系统。发动机，它耐高温，不需要水冷系统。2 2仿生化仿生化首页首页 上一页上一页 下一页下

84、一页 末页末页79既坚硬又柔韧的既坚硬又柔韧的仿生陶瓷仿生陶瓷是航天航空理是航天航空理想的发动机材料，也是制造装甲车、坦想的发动机材料，也是制造装甲车、坦克和防弹车的理想材料。克和防弹车的理想材料。蜘蛛丝蜘蛛丝是世界上最坚韧的纤维之一，美是世界上最坚韧的纤维之一，美国投入很大力量研究天然蜘蛛丝的结构、国投入很大力量研究天然蜘蛛丝的结构、性能及生长机理，已研制出仿生蛛丝。性能及生长机理，已研制出仿生蛛丝。如何获取价廉的原料，也是科学家肩负的巨大责任。如何获取价廉的原料，也是科学家肩负的巨大责任。植物的光合作用制造了大量有机物质，有机物质有的已被人类作植物的光合作用制造了大量有机物质，有机物质有的

85、已被人类作为天然高分子材料使用着，如顺式聚异戊二烯、反式聚异戊二烯、为天然高分子材料使用着，如顺式聚异戊二烯、反式聚异戊二烯、纤维素、木材等；有的可能是潜在的合成高分子的单体资源，如纤维素、木材等；有的可能是潜在的合成高分子的单体资源，如木质素、纤维素和淀粉等。木质素、纤维素和淀粉等。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页80地球上以沙漠形式存在着大量地球上以沙漠形式存在着大量SiO2，如能找到更方便、更廉价，如能找到更方便、更廉价的将的将SiO2转化成高分子单体的方转化成高分子单体的方法，这无疑将给合成高分子开辟法，这无疑将给合成高分子开辟另一重要的单体来源。另一重要的单体来源。若能

86、模拟自然界的生物转化和光若能模拟自然界的生物转化和光合作用的催化功能，研究开发光合作用的催化功能，研究开发光合作用合成碳氢化合物的新催化合作用合成碳氢化合物的新催化剂，将会彻底解决合成高分子的剂，将会彻底解决合成高分子的原料问题。原料问题。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页81材材料料的的分分子子设设计计是是指指应应用用已已有有的的系系统统化化的的分分子子结结构构和和性性能能等等知知识和信息，指导合成具有预期性能的材料。识和信息，指导合成具有预期性能的材料。通常采用通常采用“逆向而行逆向而行”的思维方法，即根据所需性能来设计结的思维方法，即根据所需性能来设计结构并进行制备。构并进行

87、制备。科学家成功地设计了科学家成功地设计了半导体超半导体超晶格材料晶格材料，通过人工设计和调，通过人工设计和调控材料中的电子结构，由组分控材料中的电子结构，由组分不同的半导体超薄层交替生长不同的半导体超薄层交替生长而成多层异质周期结构材料，而成多层异质周期结构材料，从而极大地推动了半导体激光从而极大地推动了半导体激光器的研制。器的研制。材料的分子设计材料的分子设计首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页82目前作为针对性的或局部性的高分子设计已取得很大进展。目前作为针对性的或局部性的高分子设计已取得很大进展。纤维分子设计中的纤维分子设计中的仿丝绸仿丝绸纤维设计，难燃性、耐热纤维的设纤维设

88、计，难燃性、耐热纤维的设计等；计等；塑料的分子设计中的塑料的分子设计中的ABS系树脂的分子设计，透明聚氯乙烯用系树脂的分子设计，透明聚氯乙烯用的助剂的分子设计等；的助剂的分子设计等；为了保护环境、消除为了保护环境、消除“白色污染白色污染”的的自然降解高分子自然降解高分子的分子设的分子设计，具有某种生物效能的高分子的分子设计等。计，具有某种生物效能的高分子的分子设计等。研制研制自然降解型高分子自然降解型高分子的基本方法就是在原料聚合物中引进或的基本方法就是在原料聚合物中引进或造成感光性或感氧性结构或可发生微生物降解结构。造成感光性或感氧性结构或可发生微生物降解结构。首页首页 上一页上一页 下一页

89、下一页 末页末页83(1) 用共聚法在高分子链上引入极少量羰基用共聚法在高分子链上引入极少量羰基乙烯与一氧化碳、苯乙烯与丙烯醛共聚可得：乙烯与一氧化碳、苯乙烯与丙烯醛共聚可得：聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它们的共聚物等也可聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈及它们的共聚物等也可以用通过共聚引入羰基的方法达到类似的效果，获得具有预期以用通过共聚引入羰基的方法达到类似的效果，获得具有预期寿命的聚合物。寿命的聚合物。由于由于羰基羰基的存在，制品易被阳光降解。的存在，制品易被阳光降解。现以光降解和微生物降解的分子设计为例，举例简介于下：现以光降解和微生物降解的分子设计为例，举例简介于下：可降解高

90、聚物的分子设计可降解高聚物的分子设计首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页84天然高分子如淀粉、纤维素等可被微生物分解。但合成高分天然高分子如淀粉、纤维素等可被微生物分解。但合成高分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能渗入其内部，无法被分子由于硬度、疏水性等原因，酶不能渗入其内部，无法被分解。解。方法一方法一：采用：采用改性天然高分子改性天然高分子如改性淀粉与合成高分子共混，如改性淀粉与合成高分子共混，使其制品在自然条件下因天然高分子组分被生物分解而粉碎。使其制品在自然条件下因天然高分子组分被生物分解而粉碎。但是残留的碎片是合成高分子。但是残留的碎片是合成高分子。方法二方法二：采用：采用聚

91、合物改性聚合物改性方法，把少量亲水性基团引入聚烯烃方法，把少量亲水性基团引入聚烯烃分子中，使微生物能够渗入到材料内部从而发生微生物降解。分子中，使微生物能够渗入到材料内部从而发生微生物降解。(2)合成可为微生物分解的聚合物合成可为微生物分解的聚合物首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页85医用功能高分子医用功能高分子功能高分子材料指除传统使用性能外，还具有某种特定功能功能高分子材料指除传统使用性能外，还具有某种特定功能的高分子材料。的高分子材料。功功能能高高分分子子材材料料电磁功能高分子材料电磁功能高分子材料 如导电高分子材料、高分子如导电高分子材料、高分子磁性体、磁记录材料等。磁性体

92、、磁记录材料等。光功能高分子材料光功能高分子材料 如光导材料、光记录、光敏剂、如光导材料、光记录、光敏剂、感光材料等。感光材料等。分子材料和化学功能材料分子材料和化学功能材料 如分离膜、离子交换树如分离膜、离子交换树脂、高分子催化剂等。脂、高分子催化剂等。生物医用高分子材料生物医用高分子材料 如人造器官、医用高分子器如人造器官、医用高分子器械、医用高分子药物、仿生高分子等。械、医用高分子药物、仿生高分子等。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页86作为作为医用高分子材料医用高分子材料，应符合以下要求：，应符合以下要求：不因高压煮沸、干燥灭菌、药液等发生变质。不因高压煮沸、干燥灭菌、药液

93、等发生变质。化学性能稳定，对生理组织的适应性良好，无毒；化学性能稳定，对生理组织的适应性良好，无毒；无致癌性和生理排异性，不导致血液凝固与溶血，不产生新无致癌性和生理排异性，不导致血液凝固与溶血，不产生新陈代谢的异常现象，不引起生理机能的恶化与降低；陈代谢的异常现象，不引起生理机能的恶化与降低；耐生物老化；耐生物老化；首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页87表表3 医用高分子材料和用途医用高分子材料和用途应用范围应用范围材料名称材料名称人造血管人造血管人造丝、尼龙、腈纶，硅橡胶、聚四氟乙烯人造丝、尼龙、腈纶，硅橡胶、聚四氟乙烯人工心脏人工心脏聚聚氨氨酯酯橡橡胶胶、硅硅橡橡胶胶、天天然

94、然橡橡胶胶、聚聚甲甲基基丙丙烯烯酸甲酯、尼龙、聚四氟乙烯、涤纶酸甲酯、尼龙、聚四氟乙烯、涤纶人人工工心心脏脏瓣膜瓣膜聚聚氨氨酯酯橡橡胶胶、硅硅橡橡胶胶、聚聚四四氟氟乙乙烯烯、聚聚甲甲基基丙丙烯酸甲酯、聚乙烯烯酸甲酯、聚乙烯心心脏脏起起搏搏器器硅橡胶、聚氨酯橡胶硅橡胶、聚氨酯橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页88(续上表续上表)人工食道人工食道聚乙烯醇、聚乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶聚乙烯醇、聚乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶人工气管人工气管聚乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚乙烯醇聚乙烯、聚四氟乙烯、硅橡胶、聚乙烯醇人工输尿管人工输尿管聚四氟乙烯、硅橡胶、水凝胶聚四氟乙烯、硅橡胶、水凝胶人工头盖

95、骨人工头盖骨聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、碳纤维聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、碳纤维人工喉人工喉硅橡胶、聚乙烯硅橡胶、聚乙烯人工膀胱人工膀胱硅橡胶硅橡胶人工血浆人工血浆右旋糖肝、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮右旋糖肝、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮人工眼球人工眼球泡沫硅橡胶泡沫硅橡胶首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页89高分子材料应用于医疗上的很多方面：高分子材料应用于医疗上的很多方面：塑料注射器、血液袋、避孕器具、牙科塑料注射器、血液袋、避孕器具、牙科材料、人造器官、人造关节、人造骨骼材料、人造器官、人造关节、人造骨骼等。等。作为人工器官材料，必须具备生物功能作为人工器官材料，必须具备生物功能性质，

96、具备性质，具备生物相容性生物相容性，由于各种器官，由于各种器官在生物体中所处的位置和功能不同，对在生物体中所处的位置和功能不同，对材料的要求也不能一概而论。材料的要求也不能一概而论。如如人工心脏人工心脏和和人工血管人工血管，具有高度机械，具有高度机械性能和耐疲劳性能；性能和耐疲劳性能；人工肾人工肾，具有高度，具有高度选择透过功能等。选择透过功能等。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页90近年来开展生物杂化人工器官已受到广泛关注。近年来开展生物杂化人工器官已受到广泛关注。制备生物杂化人工器官的技术目前称为制备生物杂化人工器官的技术目前称为组织工程组织工程。生物杂化人工器官生物杂化人工器

97、官是指由活体细胞或组织与医用高分子材料是指由活体细胞或组织与医用高分子材料构成的器官。构成的器官。由于活体细胞的介入，使得高分子材料与生物体间的排异性由于活体细胞的介入，使得高分子材料与生物体间的排异性大大降低。大大降低。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页91小结小结(1) 相对分子质量大，一般在相对分子质量大，一般在1万以上。万以上。1. 高分子化合物的特性高分子化合物的特性 (2) 链的长短参差不齐，是多分子的混合物链的长短参差不齐，是多分子的混合物多分散性。多分散性。(3) 几乎无挥发性，仅以固态或液态存在，无气态。固态可以兼几乎无挥发性，仅以固态或液态存在，无气态。固态可以

98、兼具晶态和非晶态。具晶态和非晶态。(4) 有线型和体型两种分子结构。线型高聚物可溶于溶剂、受热有线型和体型两种分子结构。线型高聚物可溶于溶剂、受热会熔化，具有热塑性、柔顺性和弹性。体型高聚物具有热固性。会熔化，具有热塑性、柔顺性和弹性。体型高聚物具有热固性。(5) 高分子化合物中添加助剂制成的高分子材料，不同于无机及高分子化合物中添加助剂制成的高分子材料，不同于无机及金属材料，具有密度小、比强度高、耐腐蚀、电绝缘性好、易金属材料，具有密度小、比强度高、耐腐蚀、电绝缘性好、易加工成型等优点。不耐高温、易老化是其主要缺点。加工成型等优点。不耐高温、易老化是其主要缺点。首页首页 上一页上一页 下一页

99、下一页 末页末页92 高聚物的弹性和塑性与分子链的柔顺性和分子链间的作用力高聚物的弹性和塑性与分子链的柔顺性和分子链间的作用力有关。分子链的柔顺性越大分子链间的作用力越小，有关。分子链的柔顺性越大分子链间的作用力越小，Tg越低，越低，弹性越好。分子链的侧基空间位阻大或侧链含有极性基团，分弹性越好。分子链的侧基空间位阻大或侧链含有极性基团，分子的柔顺性降低，子的柔顺性降低，Tg值升高弹性降低，呈现玻璃态的倾向增大值升高弹性降低，呈现玻璃态的倾向增大。2. 2. 高分子化合物的性能与其结构紧密相关高分子化合物的性能与其结构紧密相关 线型非晶态高聚物由于分子链很长且单键可以内旋转，赋予高线型非晶态高

100、聚物由于分子链很长且单键可以内旋转，赋予高聚物链柔顺性，在一定温度范围内呈高弹态，温升变为粘流态，聚物链柔顺性，在一定温度范围内呈高弹态，温升变为粘流态，温降变为玻璃态。温降变为玻璃态。Tg、Tf的高低直接影响高聚物的性能和应用。的高低直接影响高聚物的性能和应用。高分子化合物的结构与其性能有直接关系。高分子化合物的结构与其性能有直接关系。首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页93 电绝缘性能与分子的对称性及所含基团的极性大小等因素有电绝缘性能与分子的对称性及所含基团的极性大小等因素有关。分子对称性好，极性小，高聚物的电绝缘性好。分子结构关。分子对称性好，极性小，高聚物的电绝缘性好。分子

101、结构不对称且含有极性基团，即分子的极性大，高聚物的电绝缘性不对称且含有极性基团，即分子的极性大，高聚物的电绝缘性差。高聚物的静电作用可以加入抗静电剂来消除。例如差。高聚物的静电作用可以加入抗静电剂来消除。例如电绝缘电绝缘性：性： 机械性能电与分子间作用力等有关，分子间作用力大，分子机械性能电与分子间作用力等有关，分子间作用力大，分子中极性基团多，结晶度高，交联程度大，高聚物的机械性能好。中极性基团多，结晶度高，交联程度大，高聚物的机械性能好。例如强度：例如强度：天然橡胶（天然橡胶（M r= 20万）万） 丁苯橡胶（丁苯橡胶（ M r= 45万）万）高结晶度聚乙烯高结晶度聚乙烯 低结晶度聚乙烯低

102、结晶度聚乙烯 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯首页首页 上一页上一页 下一页下一页 末页末页94 高聚物一般具有较高的化学稳定性。但受光、热、氧等因素高聚物一般具有较高的化学稳定性。但受光、热、氧等因素影响，会发生交联或降解，使高聚物老化，老化是物理性能变影响，会发生交联或降解，使高聚物老化，老化是物理性能变坏的不可逆过程。坏的不可逆过程。 高聚物的溶解性与高聚物的组成、结构、分子间作用力有关。高聚物的溶解性与高聚物的组成、结构、分子间作用力有关。分子间交联大、结晶度高，溶解性能差。溶剂的选择大致服从分子间交联大、结晶度高，溶解性能差。溶剂的选择大致服从“相似相溶相似相溶”原则。有些高吸水性树脂可用做保水材料。原则。有些高吸水性树脂可用做保水材料。3.3.若干典型高分子化合物的合成反应、结构和特性若干典型高分子化合物的合成反应、结构和特性可以聚氯乙烯、可以聚氯乙烯、 ABS ABS工程塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙工程塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙610610、硅橡胶等为例，熟悉其单体、合成反应、高聚物名称与结构硅橡胶等为例，熟悉其单体、合成反应、高聚物名称与结构及性能。及性能。