生活中的化学材料全解

ChemistryandMaterials—FocusonPolymericMaterials化学与材料—高分子材料2聚乙烯丙纶高分子防水胶复合防水卷材人类已进入合成材料时代新时代，新生活新工艺，新产品3我被高分子包围了呀！酚醛塑料涤纶聚氯乙烯有机玻璃聚苯乙烯聚四氟乙烯塑料聚丙烯提纲第一部分高分子材料简介第二部分天然纤维与合成纤维第三部分塑料瓶底的数字密码第四部分可降解与吸收高分子材料第五部分高分子化学发展简史第一部分高分子材料简介6高分子基本概念又称高分子化合物、大分子化合物、高分子、大分子、高聚物、聚合物。（注：这些术语一般可以通用）Macromolecules,Polymer什么是高分子?高分子是指由多种原子以相同的、多次重复的结构单元并主要由共价键连接起来的、通常是相对分子量为104～106的化合物。塑料相对分子质量/万纤维相对分子质量/万橡胶相对分子质量/万HDPE6～30涤纶1.8～2.3天然橡胶20～40PVC5～15尼龙-661.2～1.8丁苯橡胶15～20PS10～30维尼纶6～7.5顺丁橡胶25～30PC2～6纤维素50～100氯丁橡胶10～12表1常见聚合物的相对分子质量高分子材料简介CH2-CHCH2-CHCH2-CHClClCl根据高分子的实际用途，可将其分为塑料、橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂和功能高分子六大类。橡胶具有良好的延伸性和回弹性，弹性模量较低。橡胶大多为热固性高分子。近年来也发展了热塑性弹性体，如SBS等。化学纤维在外观上为纤维状，弹性模量很高。对温度的敏感性较低，尺寸稳定性良好。重要的化学纤维高分子有涤纶树脂、尼龙、聚丙烯腈、聚氨酯等。塑料的性能一般介于橡胶和化学纤维之间。高分子的分类粘合剂的特点是对基材有很高的粘结性，通过其可将不同材质的材料粘合在一起。重要的粘结剂高分子有：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚乙烯醇等。功能高分子包含了一大批高分子类型。它们是一些具有特殊功能的高分子，如导电性、感光性、高吸水性、高选择吸附性、药理功能、医疗功能等。是近年来高分子研究中最活跃的领域。涂料的基本特点是在一定条件下能成膜，对基材起到装饰和保护作用。大部分高分子均可用作涂料。重要的涂料高分子有：聚丙烯酸酯、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯、醇酸树脂、酚醛树脂有机硅树脂等。高吸水性树脂太阳能电池原型器件演示ITO/PEDOT-PSS/CO-5+PCBM(1:1)/Mg/Al户外太阳光照模拟太阳光柔性太阳电池器件性质和用途塑料纤维橡胶涂料胶粘剂功能高分子以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗氧剂等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。如：“四烯”以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量的助剂（如硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填料等），经过塑练，使其具有可塑性，加热加压交联后成为具有高弹性的材料。如：“四胶”以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃料等）配制成的可以进行抽丝加工的高分子材料。如：“六纶”涂于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料。指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在一起的连接聚合物材料。指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。具有特殊功能与用途但用量不大的精细高分子材料。三大合成材料高分子的分类高分子材料简介13四大塑料“四烯”聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯合成纤维“六纶”涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶合成橡胶“四胶”顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是经过聚合反应得到的高分子化合物。我们使用的聚合物产品，大都来自于这样高塔林立的合成高分子材料已与钢铁、木材及水泥并列为材料领域的四大支柱。高分子材料已经广泛应用于国民经济和生活的各个领域，在电子信息、航空航天、生物医药及其它特殊功能材料领域发挥着重要的作用。Triplethreat.Multifunctionalnanoparticlescancombinetumor-seekingsensors,imagingagents,andtoxinsthatkillcancercells.新型聚合物药物载体的发展将大大有利于癌症、心脑血管等疾病的诊断及治疗第二部分天然纤维与化学纤维2.1什么是纤维?纤维是指长度比直径大千倍以上，直径只有几微米或几十微米，并且具有一定柔韧性的纤维物质。纺织纤维的分类天然纤维化学纤维植物性纤维（纤维素纤维）棉、麻动物性纤维（蛋白质纤维）毛、蚕丝人造纤维合成纤维2.2天然纤维棉纤维（cotton）：从棉花籽里蹦出來的棉纤维个性随和，很容易被染成各种颜色，而且棉纤维很透气又特别吸汗，是大多数內衣的主要用料。除此之外，棉纤维的耐用也是公认的，家里常用的床单、毛巾、窗帘布，都是它的杰作！天然纤维的来源：麻皮、棉花、羊毛、蚕丝天然纤维：自然界生长的纤维材料，可以直接用来纺纱织布。麻纤维（linen）：从麻的茎杆中抽离出来的麻纤维，个性有棱有角，从它表面上粗粗细细的特殊质感中，就可看出一二。但是麻纤维十分容易长皱纹，所以看起来总是特別老，只要记得用熨斗整烫一番，就可以帮助它恢复青春。最后再告诉你，麻纤维的特性十分通风凉爽，适合夏天穿著。蚕丝纤维（silk）：由蚕宝宝吐丝后的纤维制成的丝纤维，浑然天成地散发着美丽光泽，是全球公认最华贵的纤维。可以织成夏天透明的纱，也可以制成冬天丝质的厚外套。为了宝贝丝纤维光滑的外观，千万不能用力拉扯或刮伤。羊毛纤维（wool）：来自羊毛的羊毛纤维，能带来温暖与蓬松的舒适感。所以冬天的大衣、围巾、西装等衣服，几乎少不了羊毛纤维。羊毛纤维水洗会缩水。绵羊毛“澳毛”，属于美利奴种绵羊，产于澳大利亚，因而得名。其毛纤维细而长，是绵羊毛中最优质的品种。山羊原绒里含有各种杂质和粗毛，需要经过特殊的洗净、分类、梳理，才能得到纯净的羊绒原料，再经过纺纱、纺造、后整理，制成羊绒衫。一只绒山羊每年产绒仅～200克。羊绒纤维纤细、柔软，其面料手感柔软、滑糯，光泽柔和，较同样厚度的羊毛面料相比重量轻很多，且多为绒面风格，特别适合做毛衫，内衣，披肩等，贴身穿着时，轻、软、柔、滑，非常舒适，是任何纤维所无法比拟的。羊绒－开司米（CASHMERE）藏羚羊—青藏高原上的精灵，生命的奇迹！纤维皇后——绒之王1公斤藏羚羊生绒价格可达1000～2000美元，而一条用300～400克藏羚羊绒织成的围巾价格则高达5000～30000美元。天然纤维的限制1、棉和麻的种植受地理位置、气候和土壤的限制。2、羊的放牧需要足够的草场，产量小。3、蚕的饲育需要大量人工，受桑树种植条件的限制。同样是纤维素构成的材料，为什么棉花和麻可以纺纱织布，而树皮、木头、竹子等却不能呢？2.3化学纤维化学纤维是用天然的或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维。（一）从天然纤维到合成纤维蜘蛛结网、桑蚕吐丝18世纪的梦法国物理学家兼生物学家雷阿莫天然纤维素+烧碱+二硫化碳纤维素黄酸酯溶解于稀碱粘稠的液体纺丝粘胶纤维1920年德国施陶丁格尔剖析了天然纤维的结构，提出在一定的条件下，小分子可以聚合成纤维。1939年合成高分子化合物：锦纶66（尼龙66）投入生产。20世纪80年代，合成纤维产量超过天然纤维产量。（二）化学纤维的分类人造纤维是利用天然高分子化合物，如纤维素或蛋白质为原料，经过一系列化学处理和机械加工而制得的纤维。合成纤维是以石油、煤、石灰石、天然气、食盐、空气、水以及某些农副产品等不含天然纤维的物质作原料，经化学合成和加工制得的纤维。（三）化学纤维的命名人造纤维的短纤维一律叫“纤”（如粘纤、富纤）合成纤维的短纤维一律叫“纶”（如锦纶、涤纶）如果是长纤维，就在名称末尾加“丝”或“长丝”（如粘胶丝、涤纶丝、腈纶长丝）。混纺或交织的织品，就按照组分的多少顺序来命名，组分多的排在前，组分少的排在后。如果组分相同，就按天然纤维、合成纤维、人造纤维的顺序排列。例如，65％的棉花、35％的涤纶混纺府稠叫棉涤府稠。（四）常见化学纤维的性能和用途1、人造纤维（改造纤维或再造纤维）（1）粘胶纤维在1891年发明，1905年投入工业生产。它吸湿性好，容易染色，干态时的强度接近棉纤维。它的缺点是湿态时强度较低，容易变形。它广泛用作棉、毛、丝绸厂的原料，常跟棉纤维、涤纶、锦纶等混纺。工业上用它作制造轮胎的帘子布。（2）醋酸纤维（acetate）属于人造纤维家族的醋酸纤维（以棉子绒为原料，经醋酐处理的人造棉），最喜欢模仿丝纤维，所以大家都把它当作丝的替身。翻开裙子或外套的里布就可以发现它的存在。（3）阿克力纤维（acrylic）：外观看起来却与羊毛极为相似，常常有人把阿克力纤维与羊毛纤维搞错。其实阿克力纤维比羊毛纤维容易清洗、不易缩水。只是有个糟糕的毛病：容易起小毛球且较不保暖。2、合成纤维（一）合成纤维的性能:a.原料来源丰富苯、二甲苯、乙烯、丙烯、乙炔b.强度高、耐磨性好c.吸水性低、不会发霉、不受虫蛀d.耐酸耐碱性能好e.容易产生静电、吸附灰尘（二）常见的合成纤维（1）结实耐磨的锦纶化学名称：聚酰胺纤维商品名称：尼龙、卡普纶它在1935年发明，1939年投入工业生产。它主要用于生产长丝，是各种针织品和丝绸品的原料。短纤维主要跟羊毛或其他纤维混纺，增强织物的牢度。它在工业上制作渔网、降落伞，也是生产日用品牙刷、衣刷、绳索的材料。（在我国，锦州化工厂首先合成这种聚酰胺）锦纶的主要优点：1、耐磨性强比棉花高10倍，比羊毛高20倍，比粘胶纤维高50倍。2、强度高比棉花高2~3倍，比羊毛高4~5倍3、质量轻，耐腐蚀，不怕虫蛀，不霉比同体积的棉花轻35%4、伸缩性强袜子和手套锦纶的主要缺点：1、弹性模数比较低，易于变形。2、耐光性、弹性、手感比较差，受热到170℃开始软化，215℃熔化。3、透气性和吸湿性都较差。HOCOCOOCH2CH2OH()n（2）抗皱免烫的涤纶俗称：的确良化学名称：聚酯纤维单体原料：对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在1941年发明，1953年投入工业生产。聚酯纤维犹如千面女郎般，可以呈现多种流行质材效果，而且亲和力佳。它常常和天然纤维家族成员混纺在一起。如60%棉+40%聚酯纤维，即可彼此取长补短，呈现美观、耐用、舒适又容易洗整的纤维特质，你可以在T恤、内衣、运动休闲裤中发现聚酯纤维和棉的合作。涤纶的主要优点：1、弹性模数及回弹率很高，挺括耐皱，保型性好，热稳定性强。2、强度高，耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。3、电绝缘性优良，不发霉，不怕虫蛀。涤纶的主要缺点：吸湿性小、易起静电，不透气，容易起毛结球，染色性较差。（3）人造羊毛----腈纶化学名称：聚丙烯腈它在1942年发明，1950年投入工业生产。它主要用于生产短纤维，用以代替羊毛纯纺，或跟羊毛和其他化纤毛型产品混纺，如腈纶膨体纱、混纺毛线及各种混纺衣料。腈纶长丝能织成绸缎，还是生产工业用石墨纤维和碳纤维的原料。腈纶主要优点：1、质轻而柔软，蓬松而保暖，外观和手感很像羊毛，强度比羊毛高，密度比羊毛小，保暖性和弹性较好。2、耐热、耐晒、耐酸腐蚀，不怕虫蛀和霉烂，高度的耐晒性。腈纶的主要缺点：1、耐磨比其他合成纤维差，弹性不如羊毛。2、耐碱性较差吸湿、染色性能不够好。（4）物美价廉的维纶化学名称：聚乙烯醇缩醛纤维它在1939年发明，1950年投入工业生产。主要跟棉纤维混纺，少量跟粘胶纤维混纺，制成隐条、隐格。工业上做帆布、过滤布、输送带、包装材料和劳动保护品，更宜做渔网、舰船绳缆等。维纶主要的优点：1、性能接近棉花，吸水性非常好，在标准条件下的吸湿率是4.5％～5％。。2、密度小，强度和耐磨性较好，比棉纤维高5倍多。3、耐酸、耐碱、耐日晒、不发霉、不受虫蛀。维纶主要的缺点：1、弹性差，抗变形能力差，在湿热状态下会发生收缩。2、耐光、耐热性较差，不容易染色，织物不够挺括。（5）比水还轻的丙纶化学名称：聚丙烯纤维它在1954年研制成功，1957年投入工业化生产。它主要用于生产不经传统的机织、针织或编织等加工