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1、第十章高分子化合物,高分子化合物,第十章高分子化合物,内容提要：,10.1 高分子化合物的概述,10.2 合成高分子材料,10.3 新型高分子材料,10.4 复合材料,第十章高分子化合物,学习要求：,1.了解有关高分子的一些基本概念及特性,2.对一些合成高分子和功能高分子有初步了解。,第十章高分子化合物,高分子化学：研究链状大分子的合成、大分子的链结构和聚集态结构，以及大分子聚合物做为高分子材料的成型及应用。,在20世纪，高分子材料已是人类社会文明的标志之一。,10.1 高分子化合物的概述,10.1.1 高分子化合物的基本概念,聚氯乙烯的结构式：,高分子化合物的相对分子量很大，但化学组成并不复
2、杂。,高分子化合物也称聚合物或高聚物。,第十章高分子化合物,链节：,聚合度,单体,聚合度和高分子的相对分子质量有如下关系：Mr=nm,第十章高分子化合物,第十章高分子化合物,10.1.2 高分子化合物的命名,高分子化合物的命名有系统命名法和通俗命名法。,天然高分子化合物：,纤维素、淀粉、蛋白质等。,合成高分子化合物常按合成方法、所用原料或高聚物的用途来命名。,聚苯乙烯、聚己二酰己二胺、聚对苯二甲酸已二酯；也有在两种原料缩写的名称后加“树脂”来命名的。如苯酚和甲醛合成的聚合物称酚醛树脂。,有些高分子化合物常使用习惯名称或商品名称及简写代号。例如聚甲基丙烯酸甲酯，商品名称为有机玻璃，简写代号：PM
3、MA。,第十章高分子化合物,10.1.3 高分子化合物的结构和特性,高分子化合物根据分子的几何形状，分为线型长链状不带支链的、带支链的和体型网状的。,第十章高分子化合物,特性：,1.线型分子属于热塑性，加热可以塑化变型，冷却可以凝固，并能反复进行，有利于成型加工。,2.体型高分子属于热固性。一旦加工成型后，不能通过加热重新回到原来的状态。,3.高分子材料相对密度小，但强度高，有的工程塑料的强度超过钢铁和其他金属材料。,泡沫塑料的相对密度只有0.01，比水轻100倍，是非常好的救生材料。,玻璃钢的强度比合金钢大1.7倍，比铝大1.5倍，比钛钢大1倍。,取代金属材料的位置，全塑汽车的问世。,第十章
4、高分子化合物,3.高分子具有耐酸、耐腐蚀等特性 著名的“塑料王”聚四氟乙烯，在王水中煮也不会变质，其耐酸程度远超过金。,4.高分子具有绝缘性，电线的包皮、电插座等都是用塑料制成。,10.1.4 高分子化合物的分类,来源分，可分为天然高分子化合物、合成高分子化合物和天然改性高分子化合物。,10.2 合成高分子材料,第十章高分子化合物,1907年世界上第一个合成高分子材料酚醛塑料诞生，3040年代又合成了许多高分子材料，包括塑料、合成纤维和合成橡胶，此后合成高分子工业发展迅速。,10-2 世界合成高分子材料的消费量（单位：百万吨）,第十章高分子化合物,10.2.1 塑料,塑料是指在加热、加压下可塑
5、制成型、而在通常条件下能保持固定形状的合成高分子材料。,热塑性塑料在加热到一定程度后变软或成为粘流态，可塑造成型，冷却后定型。再加热后又可变软，可再成形，反复若干次性能基本不变。如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS树脂。,热固性塑料是指成型时需加入引发剂、固化剂等，固化成型后再次加热不能再熔融成型的塑料。如环氧树脂、聚氨脂等。,塑料按性能和用途来分类，可分为通用塑料、工程塑料、特种塑料和增强塑料。,第十章高分子化合物,第十章高分子化合物,10.2.2 合成纤维,人造纤维是以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经过化学改性而制成的，如粘胶纤维（人造棉）、醋酸纤维（人造丝）、再生蛋白质纤维等。,合成纤维是由合成
6、高分子为原料，通过拉丝工艺获得的纤维。合成纤维的品种很多，最重要的品种是聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙、锦纶）、聚丙烯腈（腈纶），它们占世界合成纤维总产量的90以上。,第十章高分子化合物,合成纤维一般都具有强度高、弹性大、耐磨、耐化学腐蚀、耐光、耐热等特点。广泛用作衣料等生活用品。,表10-3 一些合成纤维的性能,第十章高分子化合物,10.2.3 合成橡胶,橡胶分天然橡胶和合成橡胶,表10-4 一些合成橡胶的结构、性能和用途,第十章高分子化合物,10.3 新型高分子材料,功能高分子：在合成高分子的主链或支链上接上带有显示某种功能的官能团，使高分子具有特殊的功能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方
7、面的功能要求。,链接,10.3.1 导电高分子,聚吡咯、聚噻吩、聚噻唑、聚苯硫醚等都具有导电性,导电塑料做成的塑料电池已进入市场。塑料电池具有体积小，工作寿命长的特点。据报道美国以把导电聚合物用到隐形飞机上。,第十章高分子化合物,功能高分子的品种和分类,返回,第十章高分子化合物,10.3.2 医用高分子,某些合成高分子与人体器官组织的天然高分子有着极其相似的化学结构和物理性能，因此用高分子材料做成的人工器官具有很好的生物相容性，不会因与人体接触而产生排斥和其他作用。,表10-5 医用高分子材料及用途,第十章高分子化合物,10.3.3 可降解高分子,生物降解塑料、化学降解塑料和光照降解塑料，这类
8、可降解高分子将在解决环境污染方面起到重要的作用。,10.3.4 高吸水性高分子,高吸水性高分子是一种很好的保鲜包装材料，也适宜做人造皮肤的材料，也可防止土地沙漠,10.4 复合材料,采用适当的工艺方法，把两种或两种以上物化性能不同的材料复合起来，形成一种多相固体材料，其性能比组成它的各组分材料的性能更好。这样的多相固体材料称为复合材料。,第十章高分子化合物,复合材料的重要特点：，就是其性能要比其组分材料的性能好。这种性能变得更好的效应称为复合效应。,10.4.1 复合材料的分类,两类原材料构成基体和分散材料,按增强材料的形状分类：颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料 和纤维增强复合材料。,基体分
9、类：树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。,10.4.1.1 纤维增强树脂基复合材料,玻璃纤维增强塑料 玻璃纤维增强塑料是以塑料作为基体材料，而以玻璃纤维作为增强材料的复合材料。,第十章高分子化合物,将玻璃纤维用合成树脂浸渍后，以层压或缠绕的方法成型。以这样的方法制作得到的复合材料又称为玻璃钢。,材料的强度大大提高，可达到某些合金钢的水平，而密度却只有钢铁的15左右，即材料的比强度很高。仍具有的较好的耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能。,玻璃钢的缺点是它的刚性不如钢铁，即受力后易发生形变。再者，玻璃钢耐高温性能较差，当温度超过40时，强度不易保持。,2.碳纤维增强塑料,碳纤维的特点是
10、耐高温、质轻且硬、强度高。,第十章高分子化合物,新一代的运动器材如羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆、滑雪杖、滑雪板、撑杆、弓箭等都采用碳纤维增强塑料来做，为运动员创造世界记录做出了贡献。,10.4.1.2 纤维增强陶瓷基复合材料,陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性，将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中，制成的复合材料有一定的韧性，不易碎裂，且还可在极高的温度下使用。,汽车、火箭发动机的新型结构材料,第十章高分子化合物,齐格勒为德国化学家。,对自由基化学反应、金属有机 化学等都有深入的研究。,1953年.通过一系列筛选试验发现，由四氯化钛和三乙基铝组成的催化剂可以使乙烯在低压下的聚合物完全是线型的，并且易结晶
11、、密度高、硬度大，称高密度聚乙烯（低压聚乙烯）。低压聚乙烯和高聚乙烯相比，具有生产成本低、设备投资少、工艺简单等优点。,第十章高分子化合物,意大利科学家纳塔经过改进将此催化剂用在丙烯聚合反应中，制得了结晶形聚丙烯。,由于齐格勒和纳塔发明了乙烯、丙烯聚合的新催化剂，奠定了定向聚合的理论基础，改进了高压聚合工艺，使聚乙烯、聚丙烯等工业得到巨大的发展，为此他们两人于1963年共同获得诺贝尔化学奖。,齐格勒在从事科学研究的同时，也特别重视对科技人才的培养。他对助手的要求极为严格，制定了一些特殊“诫规”，如要求他的助手必须把某重要书籍从第一页背到最后一页。,第十章高分子化合物,他自己也是以身作则，有些危险而重要的实验，常是自己亲自动手，昼夜不离开实验室，而且暂时不让别人进入实验室，以防发生事故。,为纪念这二位科学家的业绩，在德国的普朗克煤炭研究院有一座塑有齐格勒、纳塔的两人铜牌头像。,
