第五章第三节高分子材料的保护.(18次)新

1第三节高分子材料的保护一、高分子化合物的基本概念1．定义：分子量大（＞10000），以共价键结合的化合物2．特点：高熔点、高强度、高弹性，溶液或熔体具有高粘度。3．分类：天然高分子化合物松香、淀粉、纤维素、蛋白质按来源分聚乙烯聚氯乙烯合成高分子化合物尼龙（聚酰胺）丁苯橡胶涤纶丁苯橡胶：[]CH2CHCH2CHCHCH2n涤纶：[]CH2CH2OOCCOOn的确良（涤纶的纺织物，耐磨，干得快）二、聚合反应1．定义：高聚物、单体高聚物：高分子化合物作为聚合反应的产物单体：作为原料的小分子化合物。nCH2CH2[]CH2CH2n—CH2—CH2—称为链结，n为结构单元数，即聚合度2．分类碳链高分子化合物[]CH2CH2n高分子化合物杂链高分子化合物[]CHCH2Cln2均聚物：由一种单体聚合而成[]CH2CH2n共聚物：由两种或两种以上单体聚合而成如ABS[]CNCH2CHCH2CHCHCH2CHCH2n三、高分子化合物的聚合反应1．加聚反应和缩聚反应按反应机理分聚合反应分为加聚反应（加成聚合）和缩聚反应（缩合聚合）（1）加成聚合nFFFFCC[]FFFFCCn（2）缩合聚合：在形成高聚物的同时，伴随着失去小分子物质nHOC（CH2）5NH2O[]C（CH2）5NHOn+nH2O尼龙66代表碳原子个数nH2N（CH2）6NH2nHOOC（CH2）4COOHNH（CH2）6NHC（CH2）4COO[]n++nH2O尼龙662．连锁聚合和逐步聚合（不细讲）按动力学特征分聚合反应分为连锁聚合和逐步聚合。（1）连锁聚合：烯烃类单体的聚合。三个步骤：链引发、链增长、链终止。链引发过程中，烯类双链被引发激活，然后通过单键相互连接聚合。引发剂有三类：自由基引发剂、阳离子引发剂和阴离子引发剂。以自由基引发剂过氧化二苯甲酰（BOP）引发乙烯为例。A．链引发：①引发剂受热产生自由基（以R·表示）OOOCCO惰性溶剂40-1000COCO2CO22+②自由基引发乙烯聚合R+CH2CH2RCH2CH2B．链增长：自由基不断向乙烯分子转移，使聚合链不断增长，在此过程中，自由基的数量并不减少，直到自由基捕获到不活泼自由基发生链终止反应或到单体反应完毕。3RCH2CH2CH2CH2+RCH2CH2CH2CH2RCH2CH2CH2CH2+CH2CH2R（CH2）5CH2．．．．．．．．．．．C．链终止：R（CH2）mCH2CH2R（CH2）nCH2CH2+R（CH2）mnCH2CH2CH2CH2（CH2）R（2）逐步聚合聚合物的链是逐步增长的四、高分子化合物的力学状态晶态高分子化合物按结构形态非晶态线型的高分子在温度不同时可以呈现三种（大多数合成树脂与橡胶）力学状态玻璃态高弹态粘流态1．玻璃态：处于玻璃态的高分子化合物，整个分子链热运动受到限制，且链段的内旋被“冻结”当受到外力作用时，形变很小，外力撤消后恢复形变。此时，高分子化合物坚硬缺少弹性，我们称这种状态为玻璃态。因为塑料具备这个特性，因此，把常温下处于玻璃态的高分子化合物称为塑料。（只要是在常温下是玻璃态的高分子化合物都可称为塑料）2．高弹态：升高温度，分子热运动加剧，虽然整个分子链还不能自由移动，但链段内的“冻结”被解除，可自由转动，且链段可以弯曲或伸长，当外力存在时发生形变，撤去外力后恢复形变，表现出很高的弹性，我们称为高弹态。因为橡胶具备这个特性，因此，把常温下处于高弹态的高分子化合物成为橡胶。3．粘流态：继续升高温度，分子动能大到可以克服分子间力。此时整个分子链可以自由移动。聚合物成为可流动的粘稠液体，这种流动形变是不可逆的，这种状态称为粘流态。我们把常温下处于粘流态的高分子化合物称为流动性树脂。一般高分子的加工成型都是在粘流态完成的。4．非晶态高分子的玻璃化温度（Tg）和粘流化温度（Tf）形变粘流态高弹态玻璃态OTgTfT线型高分子的加工4体型：在未完成交联前加入到模具中，加热使其交联成型，成型后不能再改变。五、高分子材料的老化（自己看书）高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其强度、弹性、硬度等性能逐渐变坏，这种现象称为高分子材料的老化。1．光氧老化2．热氧老化3．化学试剂作用下的老化六、高分子材料的保护高分子材料作为新型材料越来越受到人们的重视，高分子材料熔点低、硬度小、但密度也小，可作为航天工业中的结构材料。而且高分子材料一般不导电，可作为电绝缘材料。高分子材料易老化，多由碳、氢元素组成，易燃，易溶于有机溶剂，必须在使用过程中加以保护。1．光稳定剂和抗氧化剂根据高分子的光氧老化和热氧老化机理，如在高分子材料加工成型前加入光稳定剂和抗氧剂，就能达到防止和延缓光老化和热老化的目的。光稳定剂是抑制和延缓高分子光氧老化过程的试剂。光稳定剂的类型：（1）紫外线吸收剂能先于高分子吸收紫外线辐射能。在高分子材料中加入一些能先于高分子吸收紫外线的有机物，条件是此有机物无毒，且与高分子相溶性好。（2）能量转移剂能转移高分子受紫外光激发后的激发能，又称猝灭剂。它们主要是镍、钴的配合物，其有机部分是取代酚和硫代双酚等。（3）光屏蔽剂减少紫外线透射。炭黑、氧化锌、氧化钛（4）自由基捕获剂抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂，作用看书P2442．氧指数和阻燃剂通常，高分子材料都是可燃的。它相当于燃料、当具备了氧和温度另外两个燃烧过程的要素时，燃烧就会发生。对于高分子材料的阻燃性能的评价目前常用极限氧指数（LOI）表示，简称氧指数。在标准状况下，材料样品在氧、氮混合气流中维持平稳燃烧所需的最低氧气浓度，以氧所占的体积分数表示。一般说来，氧指数在20以下很容易燃烧，在26以上，即可认为材料在空气中不燃烧，具有自熄性。氧指数越大，阻燃效果越好。提高高分子材料的阻燃性，一般是加入阻燃剂，且阻燃剂浓度越大，阻燃效果越好，但会牺牲高分子材料的某些性能作为代价。阻燃剂大多数是元素周期表中第三、五、七主族元素的化合物。3．填充剂和偶联剂填充剂又称填料。一般是指加入材料组成中作为基本组分以改变材料的性能，或降低其成本的固体物质。为了提高高分子材料的电绝缘性能，可在树脂加工成型以前加入陶土、石棉、硅微粉等；为了增加导电、导热性和提高刚性、硬度、耐热性等，可在树脂加工成型前添加各种金属粉末；为了增加强度，加入玻璃纤维、碳纤维等。但是无机填料和高分子材料的相容性不好，所以需要使用偶联剂，将无机填料与高分子化合物“偶联”起来。4．化学镀和塑料电镀非金属材料一般不导电，很难电镀，但因需要，使其表面镀上一层金属薄膜，实现非金属材料上的金属镀层，称之为化学镀。（1）粗化在碱液中（氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠、洗涤液）除油后，进行粗化处理，粗化的目的是使塑料制件表面蚀刻出一些微观粗糙不平的状态，来增加材料本身和镀层之间的结合力，主要是用一些5强氧化剂，比如加入三氧化铬和浓硫酸。（2）敏化使金属制件表面吸附上一层易于氧化的还原性金属离子，常用的敏化剂有二价锡盐和三价钛盐。比如加入二水合二氯化锡和浓盐酸和锡粒。（3）活化为了加快化学镀的沉积速率并使镀层均匀，利用二价锡的还原性将某些贵重金属离子，一般用银离子，使析出银微粒作为晶种。（4）化学镀