2020年11月24日凌晨,嫦娥5號(hào)在長征5號(hào)火箭巨大的推力下,啟程前往月球,經(jīng)20多天旅程后帶著月壤返回,這是中國航天“探月工程”向世界展示出“中國力量”。其中制作國旗材料之一是高強(qiáng)度芳綸纖維,屬于高分子材料。
(1) 高分子材料:塑料、合成 纖 維、合成橡膠、黏合劑、涂料等(2) 高分子材料:高分子分離膜、 液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用 高分子、高吸水性樹脂等(3)復(fù)合材料
塑料的主要成分:合成樹脂,常見塑料聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂等。
塑料按受熱特征分為:熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結(jié)構(gòu)。受熱時(shí),分子間作用力減弱,易滑動(dòng),可反復(fù)加工多次使用;冷卻時(shí),相互引力增強(qiáng),會(huì)重新硬化;熱固性塑料再次受熱時(shí),鏈與鏈間會(huì)形成共價(jià)鍵,產(chǎn)生一些交聯(lián),形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),硬化定型,加工成型后不能加熱熔融。
聚乙烯具有極其廣泛的用途,按合成方法可分為高壓法聚乙烯和低壓法聚乙烯。高壓法聚乙烯是在較高壓力與較高溫度,并在引發(fā)劑作用下,使乙烯發(fā)生加聚反應(yīng)得到的,含有較多支鏈,密度和熔融溫度也較低,屬于低密度聚乙烯。低壓法聚乙烯在較低壓力和溫度下,用催化劑使乙烯發(fā)生加聚反應(yīng)得到的,支鏈較小,密度和熔融溫度也較高,屬于高密度聚乙烯。
我們平時(shí)用的耳機(jī)線為什么總纏在一起?
聚乙烯分子鏈上的碳原子完全由碳碳單鍵相連,單鍵可旋轉(zhuǎn),使它不可能成一條直線,只能成不規(guī)則的卷曲狀態(tài)。當(dāng)有外力作用時(shí),卷曲的高分子鏈可以被拉直或部分被拉直,除去外力后又恢復(fù)卷曲狀態(tài)。因此,一般的高分子材料都具有一定的彈性。
為什么高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的熔點(diǎn)低、密度也低呢?
低密度聚乙烯的主鏈有較多長短不一的支鏈,支鏈結(jié)構(gòu)有礙碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)和鏈之間的接近,鏈之間的作用力就比高密度聚乙烯的小,熔點(diǎn)和密度也就較低;高密度聚乙烯的支鏈較少,鏈之間易于接近,相互作用力較大,熔點(diǎn)和密度都較高
影響高分子化合物熔點(diǎn)、密度的因素:高分子鏈越長——相對(duì)分子質(zhì)量越大——分子間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高鏈與鏈之間越密——鏈之間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高
低密度聚乙烯可做無毒的食品包裝袋等薄膜制品,不用加入增塑劑就顯得十分柔軟。高密度聚乙烯較硬一些,可做瓶、桶、板、管與棒材等。通過改進(jìn)聚合反應(yīng)的催化劑,得到了超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(相對(duì)分子質(zhì)量大于106),具有高強(qiáng)度和高耐磨性,,使用溫度范圍廣,耐化學(xué)腐蝕,可用于制造防彈服、防彈頭盔、繩纜等。
變渾濁,有黏稠的粉紅色物質(zhì)生成
變渾濁,有黏稠的乳黃色物質(zhì)生成
組成:酚醛樹脂是用酚類與醛類在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子化合物。形成:在酸催化下,等物質(zhì)的量的甲醛和苯酚反應(yīng)形成線型結(jié)構(gòu)高分子
在堿催化下,苯酚與過量的甲醛反應(yīng),生成羥甲基苯酚的同時(shí),還生成二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等,繼續(xù)反應(yīng)就可以生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂。
2,4-二羥甲基苯酚
2,4,6-三羥甲基苯酚
具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子受熱后不能軟化或熔融,也不溶于任何溶劑
酚醛樹脂主要用作絕緣、隔熱、阻燃、隔音等器材和復(fù)合材料??捎糜谏a(chǎn)烹飪器具的手柄,一些電器與汽車的零部件,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、返回式衛(wèi)星和宇宙飛船外殼等的燒蝕材料。
合成纖維具有優(yōu)良的性能:如強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕和不怕蟲蛀等。
合成纖維的六大綸是指滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸,維綸被稱為人造棉花優(yōu)點(diǎn):具有強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質(zhì)輕保暖
合成纖維——聚酯纖維
合成纖維中產(chǎn)量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸是聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱,它是對(duì)苯二甲酸與乙二.醇在催化劑作用下發(fā)生縮聚反應(yīng)生產(chǎn)的。
(3)特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn):滌綸纖維的強(qiáng)度大,耐磨,易洗,快干,保型性好,但透氣性和吸濕性差,可以與天然纖維混紡獲得改進(jìn)。滌綸是應(yīng)用最廣泛的合成纖維品種,大量用于服裝與床上用品(如運(yùn)動(dòng)服、被套、睡袋等)、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物(航天服、降落傘),以及工業(yè)用纖維制品(過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶)等。
合成纖維——聚酰胺纖維
聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一。美國化學(xué)家卡羅瑟斯(W.H. Carthers,1896—1937)在研究脂肪族二元羧酸與脂肪族二元醇的縮聚反應(yīng)時(shí),得到的聚酯性能不理想,轉(zhuǎn)而研究己二胺與已二酸的縮聚反應(yīng),成功合成了聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66,兩個(gè)數(shù)字6分別代表二胺和二酸所含碳原子的個(gè)數(shù))。
(3)應(yīng)用聚己二酰己二胺不溶于普通溶劑,熔化溫度高于260 ℃,拉制的纖維具有天然絲的外觀和光澤,耐磨性和強(qiáng)度超過當(dāng)時(shí)任何一種纖維。20世紀(jì)40年代前后,使用尼龍生產(chǎn)的絲襪、降落傘、漁網(wǎng)、輪胎簾子線等產(chǎn)品陸續(xù)問世。合成了由6-氨基己酸合成的錦綸6、由癸二酸和癸二胺合成的錦綸1010等脂肪族聚酰胺纖維(錦綸),以及耐高溫、高強(qiáng)度的芳香族聚酰胺纖維(芳綸)。
具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。
橡膠的相對(duì)分子質(zhì)量比大多數(shù)塑料和合成纖維的都要高,一般在105~106。丁烯橡膠是以1,3-丁二烯為原料,在催化劑作用下發(fā)生加聚反應(yīng),得到以順式結(jié)構(gòu)為主的聚合物
缺點(diǎn):該聚合物呈線型結(jié)構(gòu),分子鏈較柔軟,性能較差。改進(jìn)措施:其與硫等硫化劑混合后加熱,硫化劑將聚合物中的雙鍵打開,以二硫鍵(—S—S—)等把線型結(jié)構(gòu)連接為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),得到既有彈性又有強(qiáng)度的順丁橡膠。但硫化交聯(lián)的程度不宜過大,否則會(huì)使橡膠失去彈性。順丁橡膠具有很好的彈性,耐磨、耐寒性好,主要用于制造輪胎。

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第二節(jié) 高分子材料

版本: 人教版 (2019)

年級(jí): 選擇性必修3

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