高 分 子 與 高 分 子 材 料 4.了 解 幾 種 重 要 高 分 子 材 料 和 復(fù) 合 材 料 的 性 能 及 其應(yīng) 用 。1.了 解 高 分 子 化 合 物 的 基 本 概 念 、 命 名 和 分 類 。2.了 解 高 分 子 化 合 物 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 與 重 要 特 性 。3.了 解 高 分 子 化 合 物 的 合 成 反 應(yīng) 及 改 性 、 回 收 再 利用 的 方 法 。本 章 學(xué) 習(xí) 要 求 7.2 高 分 子 化 合 物 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 和 重 要 特 性 7.3 高 分 子 化 合 物 的 合 成 、 改 性 與 再 利 用 7.1 高 分 子 化 合 物 概 述7.4 日 常 生 活 中 的 高 分 子 材 料7.5 材 料 的 未 來(lái) 與 分 子 設(shè) 計(jì)目 錄 高 分 子 化 合 物 （ 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 機(jī) 化 合 物 的 相 對(duì) 分 子質(zhì) 量 在 1000以 下 ， 而 高 分 子 化 合 物 的 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 在 1萬(wàn) 以 上 ，有 的 可 達(dá) 上 千 萬(wàn) 。 1 基 本 概 念高 分 子 化 合 物 的 基 本 特 征 ： 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 大 。 7.1.1 高 分 子 化 合 物 的 基 本 概 念 和 特 點(diǎn)7.1 高 分 子 化 合 物 概 述 高 分 子 化 合 物 的 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 雖 然 很 大 ， 但 其 化 學(xué) 組 成 一 般 卻 比較 簡(jiǎn) 單 。 例 聚 氯 乙 烯 的 分 子 是 由 許 多 氯 乙 烯 結(jié) 合 而 成 ： 單 體 聚 合 物 聚 合 度鏈 節(jié)*平 均 聚 合 度 n 鏈 節(jié) 的 式 量 = 高 聚 物 的 平 均 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量簡(jiǎn) 寫 ：CH 2 CH CH2Cl CH CH2Cl CHCln CH2 = CHC l nCH2 CHCl鏈 節(jié)單 體 聚 合 成 高 分 子 化 合 物 的 低 分 子 化 合 物鏈 節(jié) 組 成 高 分 子 鏈 的 重 復(fù) 結(jié) 構(gòu) 單 元聚 合 度 高 分 子 鏈 所 含 鏈 節(jié) 的 數(shù) 目 （ 1） 高 分 子 化 合 物 組 成 簡(jiǎn) 單 ， 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 大 ， 具 有 “ 多 分 散性 ” 。 是 多 分 子 的 混 合 物 。 （ 2） 高 分 子 化 合 物 可 歸 納 為 線 型 和 體 型 兩 種 結(jié) 構(gòu) 。 線 型 結(jié) 構(gòu) 中包 括 鏈 型 和 支 鏈 型 。 （ 3） 高 分 子 化 合 物 由 于 其 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 很 大 ， 有 較 好 的 機(jī) 械 強(qiáng)度 。 又 由 于 其 分 子 是 由 共 價(jià) 鍵 結(jié) 合 而 成 ， 故 有 較 好 的 絕 緣 性 和耐 腐 蝕 性 ， 由 于 其 分 子 鏈 很 長(zhǎng) ， 呈 卷 曲 狀 ， 故 有 較 好 的 可 塑 性和 高 彈 性 。 （ 4） 高 分 子 化 合 物 在 常 溫 常 壓 下 主 要 以 固 態(tài) 或 液 態(tài) 存 在 ， 幾 乎無(wú) 揮 發(fā) 性 ， 溶 解 性 也 很 差 ， 有 時(shí) 只 發(fā) 生 溶 脹 。2 高 分 子 化 合 物 的 特 點(diǎn) 1 高 分 子 化 合 物 的 命 名 （ 1） 按 原 料 單 體 或 聚 合 物 的 結(jié) 構(gòu) 特 征 命 名 在 單 體 名 稱 前 面 冠 以 “ 聚 ” 字 ： 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 腈 、 聚 乙二 酰 己 二 胺 、 聚 對(duì) 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 等 。 在 單 體 名 稱 后 面 加 “ 樹 脂 ” ： 酚 醛 樹 脂 、 環(huán) 氧 樹 脂 等 。7.1.2 高 分 子 化 合 物 的 命 名 和 分 類（ 2） 按 商 品 名 命 名*我 國(guó) 習(xí) 慣 以 “ 綸 ” 作 為 合 成 纖 維 商 品 名 的 后 綴 ， 如 滌 綸 、 氯綸 、 腈 綸 、 錦 綸 、 丙 綸 等 。有 機(jī) 玻 璃 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 。尼 龍 或 錦 綸 聚 酰 胺 ， 如 尼 龍 -610。 為 解 決 聚 合 物 讀 寫 不 便 ， 常 采 用 國(guó) 際 通 用 的 英 文 縮 寫 符 號(hào) ，如 PVC、 ABS等 。 聚 合 物 單 體 名 稱 商 品 名 稱 符 號(hào) 名 稱 結(jié) 構(gòu) 式 聚 氯 乙 烯 氯 綸 PVC 氯 乙 烯 聚 丙 烯 丙 綸 PP 丙 烯 聚 丙 烯 腈 腈 綸 PAN 丙 烯 腈 聚 己 內(nèi) 酰胺 錦 綸 6 （ 或 尼 龍 -6） PA6 己 內(nèi) 酰 胺 CH2 CHClCH2 CH CH3 CH2 CH CN NHO 表 7.1 一 些 聚 合 物 的 名 稱 、 商 品 名 稱 、 符 號(hào) 及 單 體 聚 己 二 酰 己 二胺 錦 綸 66 （ 尼 龍 66） PA66 己 二 酸己 二 胺 聚 對(duì) 苯 二 甲 酸乙 二 醇 酯 滌 綸 PET 對(duì) 苯 二 甲 酸乙 二 醇 聚 苯 乙 烯 聚 苯 乙 烯 樹 脂 PS 苯 乙 烯 聚 甲 基 丙 烯 酸甲 酯 有 機(jī) 玻 璃 PMMA 甲 基 丙 烯 酸 甲酯 聚 丙 烯 腈 -丁 二烯 -苯 乙 烯 ABS樹 脂 ABS 丙 烯 腈丁 二 烯 苯 乙 烯 HOOC(CH2)4COOHNH2(CH2)6NH2 HOCH2CH2OH CH2 CCOOCH3CH3CH2 CH CNCH 2 CHCH CH2 CH CH2HOOC COOHCH CH 2 （ 2） 按 主 鏈 結(jié) 構(gòu) 分 類（ 1） 按 來(lái) 源 分 類 天 然 高 分 子 和 合 成 高 分 子 。 碳 鏈 聚 合 物 主 鏈 完 全 由 碳 原 子 組 成 。 如 聚 乙 烯 ： 雜 鏈 聚 合 物 主 鏈 除 碳 原 子 外 ， 還 含 有 氧 、 氮 、 硫 等 雜 原 子 。如 聚 己 二 酰 己 二 胺 （ 尼 龍 -66） ：CH2 CH2 n C (CH2)4 C NH (CH2)6 NHO O n 2 高 分 子 化 合 物 的 分 類 元 素 有 機(jī) 聚 合 物 主 鏈 由 硅 、 硼 、 鋁 與 氧 、氮 、 硫 、 磷 等 組 成 ， 側(cè) 鏈 是 有 機(jī) 基 團(tuán) 。 如 聚 二甲 基 硅 氧 烷 ：（ 3） 按 性 能 和 用 途 分 類 塑 料 、 纖 維 、 橡 膠 、 涂 料 、 粘 合 劑 和功 能 高 分 子 六 大 類 。（ 4） 按 功 能 分 類 通 用 高 分 子 、 工 程 材 料 高 分 子 、 功 能 高 分子 、 仿 生 高 分 子 等 。 元 素 無(wú) 機(jī) 聚 合 物 主 鏈 和 側(cè) 鏈 均 由 無(wú) 機(jī) 元 素 或基 團(tuán) 組 成 。 如 聚 二 氯 磷 腈 ： Si OCH3CH3 nP = NCl Cl n （ 2） 體 形 結(jié) 構(gòu) 的 高 聚 物 分 子 中 無(wú) 獨(dú) 立 的大 分 子 存 在 ， 因 此 只 有 交 聚 度 的 概 念 。 （ 1） 線 型 結(jié) 構(gòu) 高 分 子 物 質(zhì) 分 子 中 有 獨(dú) 立的 大 分 子 存 在 ， 分 子 鏈 中 以 單 鍵 相 連 的 相鄰 兩 鏈 節(jié) 之 間 還 可 以 保 持 一 定 的 鍵 角 而 旋轉(zhuǎn) ， 因 此 ， 一 個(gè) 分 子 鏈 在 無(wú) 外 力 作 用 時(shí) 會(huì)有 眾 多 的 分 子 空 間 形 態(tài) ， 絕 大 部 分 為 卷 曲狀 。 高 分 子 鏈 這 種 強(qiáng) 烈 卷 曲 的 傾 向 稱 為（ 分 子 ） 鏈 的 柔 順 性 ， 它 對(duì) 高 聚 物 的 彈 性和 塑 性 等 有 重 要 影 響 。 鍵 角 固 定 的 高 分 子鏈 節(jié) 的 旋 轉(zhuǎn) 示 意 圖1 高 聚 物 分 子 的 幾 何 形 狀 7.2.1 高 分 子 化 合 物 的 基 本 結(jié) 構(gòu) C1C2 C3 C4C5C6C7C8C9C10C117.2 高 分 子 化 合 物 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 和 要 重 特 性 體 型 結(jié) 構(gòu) 的 高 聚 物 ， 由 于 分 子 鏈間 有 大 量 的 交 聯(lián) ， 分 子 鏈 不 可 能產(chǎn) 生 有 序 排 列 ， 因 而 都 是 非 晶 態(tài)的 。 從 結(jié) 晶 狀 態(tài) 來(lái) 看 ， 線 型 結(jié) 構(gòu) 的 高聚 物 分 為 晶 態(tài) 高 聚 物 和 非 晶 態(tài) 高聚 物 ， 或 者 兩 者 共 存 。高 聚 物 中 結(jié) 晶 性 區(qū) 域 稱 為 結(jié) 晶 區(qū) ，非 結(jié) 晶 區(qū) 域 稱 非 結(jié) 晶 區(qū) ， 結(jié) 晶 的多 少 稱 結(jié) 晶 度 （ 高 聚 物 含 晶 體 結(jié)構(gòu) 的 質(zhì) 量 百 分 數(shù) ） 。 2 高 聚 物 的 聚 集 態(tài) 聚 合 物 中 結(jié) 晶 性和 非 結(jié) 晶 區(qū) 玻 璃 態(tài) 分 子 鏈 節(jié) 或 整 個(gè) 分 子 鏈 無(wú)法 產(chǎn) 生 運(yùn) 動(dòng) ， 高 聚 物 呈 現(xiàn) 如 玻 璃 體狀 的 固 態(tài) 。 例 如 常 溫 下 的 塑 料 。 高 彈 態(tài) 鏈 節(jié) 可 以 較 自 由 地 旋 轉(zhuǎn) ，但 整 個(gè) 分 子 鏈 不 能 移 動(dòng) 。 例 如 常 溫下 的 橡 膠 。 高 彈 態(tài) 是 高 聚 物 所 獨(dú) 有的 罕 見(jiàn) 的 一 種 物 理 形 態(tài) ， 能 產(chǎn) 生 很大 形 變 ， 除 去 外 力 后 能 可 逆 恢 復(fù) 原狀 。 粘 流 態(tài) 高 聚 物 分 子 鏈 節(jié) 可 以 自 由 地 旋 轉(zhuǎn) ， 整 個(gè) 分 子 鏈 也 能 自 由移 動(dòng) ， 從 而 成 為 能 流 動(dòng) 的 粘 液 ， 比 液 態(tài) 低 分 子 化 合 物 的 粘 度 要 大得 多 ， 又 稱 為 塑 性 態(tài) 。 例 如 膠 粘 劑 或 涂 料 。 3 線 型 非 晶 態(tài) 高 聚 物 的 物 理 形 態(tài)線 性 非 晶 態(tài) 聚 合 物 的 物理 形 態(tài) 與 溫 度 的 關(guān) 系 玻 璃 化 溫 度 由 高 彈 態(tài) 向 玻 璃 態(tài) 轉(zhuǎn) 變 的 溫 度 ， 用 Tg 表 示 。 粘 流 化 溫 度 由 高 彈 態(tài) 向 粘 流 態(tài) 轉(zhuǎn) 變 的 溫 度 ， 用 Tf 表 示 。 塑 料 與 纖 維 : 要 求 Tg 高 ， Tf 低 （ 較 耐 熱 ， 加 工 成 型 溫 度 不 高 ）橡 膠 ： 要 求 Tg 低 ， Tf 高 （ 耐 寒 又 耐 熱 ）一 些 非 晶 態(tài) 高 聚 物 的 Tg和 Tf值 ：聚 氯 乙 烯 Tg =81 Tf =175聚 苯 乙 烯 Tg =100 Tf =135聚 丁 二 烯 (順 丁 橡 膠 ) T g =-108 天 然 橡 膠 Tg =-73 Tf =122 1 彈 性 和 塑 性 （ 1） 彈 性 當(dāng) 高 聚 物 Tg TR (室 溫 ) TR ， 高 聚 物 處 于 玻 璃 態(tài) ， 用 做 材 料 時(shí)可 做 塑 料 。 7.2.2 高 分 子 化 合 物 的 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 的 關(guān) 系 玻 璃 化 溫 度 Tg是 高 聚 物 的 鏈 節(jié) 開 始 旋 轉(zhuǎn) 的 最 低 溫 度 。 它 的 高 低與 分 子 鏈 的 柔 順 性 和 分 子 鏈 間 的 作 用 力 大 小 有 關(guān) 。 分 子 的 柔 順性 越 大 ， Tg越 低 。 體 型 高 聚 物 的 分 子 鏈 由 于 被 化 學(xué) 鍵 牢 固 地 交 聯(lián) ， 很 難 變 形 ， 因此 ， 當(dāng) 溫 度 改 變 時(shí) 不 會(huì) 出 現(xiàn) 粘 流 態(tài) ， 交 聯(lián) 度 大 時(shí) 也 不 會(huì) 出 現(xiàn) 高彈 態(tài) ， 而 只 呈 玻 璃 態(tài) 。 主 要 指 標(biāo) 有 機(jī) 械 強(qiáng) 度 、 剛 性 、 沖 出 強(qiáng) 度 。 主 要 影 響 因 素 有 ：(1) 平 均 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 （ 或 平 均 聚 合 度 ） 的 增 大 ， 有 利 于 增 加分 子 鏈 間 的 作 用 力 ， 可 使 拉 伸 強(qiáng) 度 與 沖 擊 強(qiáng) 度 等 有 所 提 高 。(2) 極 性 取 代 基 或 鏈 間 能 形 成 氫 鍵 時(shí) ， 能 增 加 分 子 鏈 之 間 的 作 用力 而 提 高 其 強(qiáng) 度 。強(qiáng) 度 ： 天 然 橡 膠 （ M r=20萬(wàn) ） 丁 苯 橡 膠 （ M r =45萬(wàn) ）拉 伸 強(qiáng) 度 : 聚 氯 乙 烯 (含 極 性 基 團(tuán) -Cl) 聚 乙 烯 2 機(jī) 械 性 能 (3) 適 度 交 聯(lián) 有 利 于 增 加 分 子 鏈 之 間 的 作 用 力 。(4) 在 結(jié) 晶 區(qū) 內(nèi) 分 子 鏈 排 列 緊 密 有 序 ， 可 使 分 子 鏈 之 間 的 作 用 力增 大 ， 機(jī) 械 強(qiáng) 度 也 隨 之 增 高 。(5) 主 鏈 含 苯 環(huán) 或 側(cè) 鏈 引 入 芳 環(huán) 、 雜 環(huán) 取 代 基 等 的 高 聚 物 ， 其 強(qiáng)度 和 剛 性 比 含 脂 肪 族 主 鏈 的 高 聚 物 的 要 高 。 如 聚 乙 烯 交 聯(lián) 后 ， 沖 擊 強(qiáng) 度 可 提 高 34倍 。 機(jī) 械 強(qiáng) 度 : 高 結(jié) 晶 聚 乙 烯 低 結(jié) 晶 聚 乙 烯強(qiáng) 度 ： 芳 香 尼 龍 (如 芳 綸 -1313) 普 通 尼 龍 nCO NHC OO NH 高 分 子 化 合 物 通 常 以 共 價(jià) 鍵 結(jié) 合 ， 一 般 不 存 在 自 由 電 子 和 離 子 ，因 此 高 聚 物 通 常 是 很 好 的 絕 緣 體 ， 可 作 為 絕 緣 材 料 。 高 聚 物 的 極 性 越 小 ， 其 絕 緣 性 越 好 。 非 極 性 高 聚 物 分 子 鏈 節(jié) 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 稱 的 高 聚 物 ， 如 聚 乙 烯 ， 聚 四氟 乙 烯 等 。 極 性 高 聚 物 分 子 鏈 節(jié) 結(jié) 構(gòu) 不 對(duì) 稱 的 高 聚 物 ， 如 聚 氯 乙 烯 ， 聚酰 胺 等 。 例 ： 試 比 較 下 列 高 聚 物 的 電 絕 緣 性 ：聚 四 氟 乙 烯 聚 氯 乙 烯 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯3 電 絕 緣 性 和 抗 靜 電 性 電 絕 緣 材 料 的 高 聚 物 可 分 為 ： （ 1） 鏈 節(jié) 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 稱 且 無(wú) 極 性 基 團(tuán) 的 高 聚 物 ， 如 聚 乙 烯 ， 聚 四氟 乙 烯 ， 對(duì) 直 流 電 和 交 流 電 都 絕 緣 ， 可 用 作 高 頻 電 絕 緣 材 料 。 （ 2） 無(wú) 極 性 基 團(tuán) ， 但 鏈 節(jié) 結(jié) 構(gòu) 不 對(duì) 稱 的 高 聚 物 ， 如 聚 苯 乙 烯 ，天 然 橡 膠 等 ， 可 用 做 中 頻 電 絕 緣 材 料 。 （ 3） 鏈 節(jié) 結(jié) 構(gòu) 不 對(duì) 稱 且 有 極 性 基 團(tuán) 的 高 聚 物 ， 如 聚 氯 乙 烯 ， 聚酰 胺 ， 酚 醛 樹 指 等 ， 可 用 做 低 頻 或 中 頻 電 絕 緣 材 料 。 分 子 的 極 性 可 用 相 對(duì) 介 電 常 數(shù) 衡 量 ， 通 常 非 極 性 高 聚 物 的2， 弱 極 性 或 中 等 極 性 高 聚 物 的 24， 強(qiáng) 極 性 高 聚 物 的4。 高 聚 物 高 聚 物 聚 四 氟 乙 烯 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 樹 脂 2.754.20 高 密 度 聚 乙 烯 2.302.35 尼 龍 -66 4.0 聚 苯 乙 烯 2.453.10 酚 醛 樹 脂 5.0 6.5 表 7.3 常 見(jiàn) 高 聚 物 的 相 對(duì) 介 電 常 數(shù) 靜 電 現(xiàn) 象 兩 種 電 性 不 同 的 物 體 相 互 接 觸 或 磨 擦 時(shí) ， 會(huì) 有 電子 的 轉(zhuǎn) 移 而 使 一 物 體 帶 正 電 荷 ， 另 一 種 物 體 帶 負(fù) 電 荷 的 現(xiàn) 象 。 靜 電 現(xiàn) 象 具 有 兩 面 性 ， 它 應(yīng) 用 于 靜 電 印 刷 、 油 漆 噴 涂 和 靜 電 分離 等 。 但 靜 電 往 往 是 有 害 的 ， 例 如 腈 綸 纖 維 起 毛 球 、 吸 灰 塵 ；粉 料 在 干 燥 運(yùn) 轉(zhuǎn) 中 會(huì) 結(jié) 塊 等 。常 用 的 抗 靜 電 劑 是 一 些 表 面 活 性 劑 ， 其 主 要 作 用 是 提 高 高 聚 物表 面 的 電 導(dǎo) 性 ， 使 之 迅 速 放 電 ， 防 止 電 荷 積 累 。另 外 ， 在 高 聚 物 中 填 充 導(dǎo) 電 填 料 如 炭 黑 、 金 屬 粉 、 導(dǎo) 電 纖 維 等也 同 樣 起 到 抗 靜 電 的 作 用 。 高 聚 物 溶 解 的 兩 個(gè) 階 段 ：溶 脹 溶 劑 分 子 滲 入 高 聚 物 內(nèi) 部 ， 使 高 分 子 鏈 間 產(chǎn) 生 松 動(dòng) ， 并通 過(guò) 溶 劑 化 使 高 聚 物 膨 脹 成 凝 膠 狀 。 溶 解 高 分 子 鏈 從 凝 膠 表 面 分 散 進(jìn) 入 溶 劑 中 ， 溶 解 形 成 均 一 的溶 液 。 （ 1） 溶 解 性一 般 線 型 （ 包 括 帶 支 鏈 ） 的 高 聚 物 ， 在 適 當(dāng) 的 溶 劑 中 常 可 以 溶解 。 如 聚 苯 乙 烯 （ 彩 色 玩 具 ） 可 溶 于 苯 或 甲 苯 ， 有 機(jī) 玻 璃 （ 繪圖 直 尺 ） 可 溶 于 氯 仿 或 丙 酮 。但 體 型 高 聚 時(shí) ， 通 常 只 發(fā) 生 溶 脹 而 不 能 溶 解 。4 溶 解 性 和 保 水 性 溶 劑 選 擇 的 原 則 是 “ 相 似 相 溶 ” ， 極 性 大 的 高 聚 物 選 用 極 性 大的 溶 劑 ； 極 性 小 的 高 聚 物 選 用 極 性 小 的 溶 劑 。 例 如 ， 未 硫 化 的 天然 橡 膠 是 弱 極 性 的 ， 可 溶 于 汽 油 、 苯 、 甲 苯 等 非 極 性 或 弱 極 性 溶劑 中 。 高 吸 水 性 樹 脂 含 有 羥 基 等 強(qiáng) 親 水 基 團(tuán) ， 不 溶 于 水 ， 在 水 中 只 能 溶脹 ， 有 驚 人 的 吸 水 能 力 。 吸 水 后 成 凝 膠 狀 ， 在 加 壓 下 ， 水 分 也 不易 擠 出 來(lái) 。 例 如 ， 由 淀 粉 和 聚 氧 乙 烯 制 成 的 保 水 材 料 ， 吸 水 重 量可 達(dá) 自 重 的 4603倍 ； 這 些 高 吸 水 性 的 樹 脂 已 應(yīng) 用 于 農(nóng) 業(yè) 保 濕 大 棚 ，制 作 嬰 兒 尿 不 濕 、 防 止 土 地 荒 漠 化 等 。 （ 2） 保 水 性晶 態(tài) 高 聚 物 一 般 需 將 其 加 熱 至 熔 點(diǎn) 附 近 ， 待 晶 態(tài) 轉(zhuǎn) 變 為 非 晶 態(tài)后 ， 溶 劑 分 子 才 能 滲 入 ， 使 高 聚 物 逐 漸 溶 解 。相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 大 的 高 聚 物 ， 鏈 間 作 用 力 大 ， 不 利 于 其 溶 解 。 高 聚 物 主 要 由 C-C、 C-H、 C-O等 牢 固 的 共 價(jià) 鍵 連 接 而 成 ， 含 活 潑的 基 團(tuán) 較 少 ， 且 分 子 鏈 相 互 纏 繞 ， 使 分 子 鏈 上 不 少 基 團(tuán) 難 以 參與 反 應(yīng) ， 因 而 一 般 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 較 高 。 （ 1） 穩(wěn) 定 性 一 些 含 高 聚 物 不 耐 水 ，在 酸 或 堿 的 催 化 下 會(huì) 與 水 反 應(yīng) 。 例 如 ， 聚 酰 胺 與 水 的 反 應(yīng) ： CO NH CO O CN 高 聚 物 一 般 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 好 ， 耐 酸 堿 腐 蝕 ， 但 不 耐 高 溫 ， 易 老 化 。 nm +NH CH2 NH2H OH CONH CH2 NH CO CH2 COCH2HOOCm n 5 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 和 老 化 老 化 是 指 高 聚 物 及 其 材 料 在 加 工 、 貯 存 和 使 用 過(guò) 程 中 ， 長(zhǎng) 期 受 化 學(xué) 、 物 理（ 熱 、 光 、 電 、 機(jī) 械 等 ） 以 及 生 物 （ 霉 菌 ） 因 素 的 綜 合 影 響 ， 發(fā) 生 裂 解 或 交聯(lián) ， 導(dǎo) 致 性 能 變 壞 的 現(xiàn) 象 。 例 如 ， 塑 料 制 品 變 脆 、 橡 膠 龜 裂 、 纖 維 泛 黃 、 油漆 發(fā) 粘 等 。老 化 是 物 理 性 質(zhì) 變 壞 的 不 可 逆 過(guò) 程 。 主 要 有 兩 種 過(guò) 程 ：降 解 鏈 斷 裂 ， Mr變 小 發(fā) 粘 、 變 軟 、 喪 失 機(jī) 械 強(qiáng) 度交 聯(lián) 線 型 變 體 型 變 硬 、 變 脆 、 喪 失 彈 性 ， 如 天 然 膠 、 聚 氯 乙 烯 的 老 化若 在 高 聚 物 分 子 鏈 中 引 入 較 多 的 芳 環(huán) 、 雜 環(huán) 結(jié) 構(gòu) ， 或 在 主 鏈 或 支 鏈 中 引 入 無(wú)機(jī) 元 素 （ 如 硅 、 磷 、 鋁 等 ） ， 均 可 提 高 其 熱 穩(wěn) 定 性 。為 了 延 緩 光 、 氧 、 熱 對(duì) 高 聚 物 的 老 化 作 用 ， 通 常 可 在 高 聚 物 中 加 入 各 類 光 穩(wěn)定 劑 、 抗 氧 劑 （ 芳 香 族 胺 類 如 二 苯 胺 和 酚 類 等 ） ， 或 熱 穩(wěn) 定 劑（ 如 硬 脂 酸 鹽 等 ） 。 NH （ 2） 老 化 聚 合 反 應(yīng) 7.3.1 高 分 子 化 合 物 的 合 成 反 應(yīng)加 成 聚 合 反 應(yīng) （ 加 聚 反 應(yīng) ） 聚 合 反 應(yīng) 由 小 分 子 單 體 合 成 聚 合 物 的 化 學(xué) 反 應(yīng)縮 合 聚 合 反 應(yīng) （ 縮 聚 反 應(yīng) ）7.3 高 分 子 化 合 物 的 合 成 、 改 性 與 再 利 用 加 聚 反 應(yīng) 僅 由 一 種 單 體 聚 合 而 成 的 ， 分 子鏈 中 只 包 含 一 種 單 體 構(gòu) 成 的 鏈 節(jié)的 聚 合 反 應(yīng)由 兩 種 或 兩 種 以 上 單 體 同 時(shí) 進(jìn) 行聚 合 ， 生 成 的 聚 合 物 含 有 多 種 單體 構(gòu) 成 的 鏈 節(jié) 的 聚 合 反 應(yīng)共 聚 物 往 往 可 兼 具 兩 種 或 兩 種 以 上 均 聚 物 的 一 些 優(yōu) 異 性 能 ， 因此 通 過(guò) 共 聚 方 法 可 以 改 善 產(chǎn) 品 的 性 能 。 加 聚 反 應(yīng) 由 一 種 或 多 種 單 體 相 互 加 成 ， 或 由 環(huán) 狀 化 合 物 開環(huán) 相 互 結(jié) 合 成 聚 合 物 的 反 應(yīng) 。均 聚 反 應(yīng)共 聚 反 應(yīng)1 加 聚 反 應(yīng) 縮 聚 反 應(yīng) 由 一 種 或 多 種 單 體 相 互 縮 合 生 成 高 聚 物 ， 同 時(shí) 有低 分 子 物 質(zhì) （ 如 水 、 鹵 化 氫 、 氮 、 醇 等 ） 析 出 的 反 應(yīng) 。例 如 癸 二 酸 和 己 二 胺 合 成 為 尼 龍 -610的 反 應(yīng) ： n H2N (CH2)6 N HH + n C (CH2)8 COOHHOONH (CH2)6 NH C (CH2)8 CO O + 2n H2On 2 縮 聚 反 應(yīng) 高 分 子 材 料 的 改 性 通 過(guò) 各 種 方 法 改 變 已 有 材 料 的 組 成 、 結(jié) 構(gòu) ， 以 達(dá)到 改 善 性 能 、 擴(kuò) 大 品 種 和 應(yīng) 用 范 圍 的 目 的 。 通 常 采 用 的 改 性 方 法 大 體 上 可 分 為 化 學(xué) 法 與 物 理 化 學(xué) 法 兩 大 類 ： 7.3.2 高 分 子 化 合 物 的 改 性1 高 聚 物 的 化 學(xué) 改 性 借 化 學(xué) 反 應(yīng) 改 變 高 聚 物 本 身 的 組 成 、 結(jié) 構(gòu) ， 以 達(dá) 到 材 料 改 性 的目 的 。 常 用 的 反 應(yīng) 交 聯(lián) 反 應(yīng)共 聚 反 應(yīng) 官 能 團(tuán) 反 應(yīng) 經(jīng) 部 分 交 聯(lián) 后 的 橡 膠 ， 既 提 高 了 強(qiáng) 度 和 韌 性 ， 又 同 時(shí) 保 留 了 較好 的 彈 性 。 硫 化 后 的 橡 膠 只 發(fā) 生 溶 脹 ， 具 有 耐 溶 劑 性 。例 橡 膠 的 硫 化 ： 借 化 學(xué) 鍵 的 形 成 ， 使 線 型 高 聚 物 連 接 成 為 體 型 高 聚 物 的 反 應(yīng) 。（ 1） 交 聯(lián) 反 應(yīng)CH2 C = CH CH2CH3 + S8CH2 C = CH CH2CH3 CH2 C CH CH2CH3CH2 C CH CH2CH3Sx Sy ABS工 程 塑 料 具 有 聚 苯 乙 烯 優(yōu) 良 的 電 性 能 和 易 加 工 成 型 性 ， 丁 二烯 提 高 彈 性 和 沖 擊 強(qiáng) 度 ， 丙 烯 腈 可 增 加 耐 熱 、 耐 油 、 耐 腐 蝕 性 和表 面 硬 度 ， 使 之 成 為 綜 合 性 能 優(yōu) 良 的 工 程 材 料 。 ( CH2CH )x ( CH2CH = CHCH2 )y ( CH2CH )zCN n 由 兩 種 或 兩 種 以 上 不 同 單 體 通 過(guò) 共 聚 所 生 成 的 共 聚 物 ， 往 往 在 性能 上 有 取 長(zhǎng) 補(bǔ) 短 的 效 果 。 nx CH 2= CH CN + ny CH2= CH CH=CH2 + nz CH2=CH （ 2） 共 聚 反 應(yīng) 如 離 子 交 換 樹 脂 就 是 利 用 官 能 團(tuán) 反 應(yīng) ， 在 高 聚 物 結(jié) 構(gòu) 中 引 入 可供 離 子 交 換 的 基 團(tuán) ， 使 之 具 有 離 子 交 換 功 能 ， 且 應(yīng) 具 備 不 溶 性和 一 定 的 機(jī) 械 強(qiáng) 度 。 先 要 制 備 高 聚 物 母 體 （ 即 骨 架 ） 如 苯 乙 烯 -二 乙 烯 苯 共 聚 物 （ 體型 高 聚 物 ） ， 然 后 再 通 過(guò) 官 能 團(tuán) 反 應(yīng) ， 在 高 聚 物 骨 架 上 引 入 活性 基 團(tuán) 。 例 如 ， 制 取 磺 酸 型 陽(yáng) 離 子 交 換 樹 脂 ， 可 利 用 上 述 共 聚物 與 H2SO4的 磺 化 反 應(yīng) ， 引 入 磺 酸 基 SO3H。 由 此 所 得 離 子 交 換樹 脂 （ 簡(jiǎn) 稱 為 聚 苯 乙 烯 磺 酸 型 陽(yáng) 離 子 交 換 樹 脂 ） 的 結(jié) 構(gòu) （ 簡(jiǎn) ）式 可 表 示 如 下 ： 利 用 官 能 團(tuán) 反 應(yīng) ， 在 高 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 引 入 適 當(dāng) 的 功 能 基 ， 使 高 分子 具 有 特 定 的 功 能 。（ 3） 官 能 團(tuán) 反 應(yīng) CH CH2 CH CH2 SO3HCH CH2 CH CH2 SO3H 通 常 可 簡(jiǎn) 寫 為 R-SO3H（ R代表 樹 脂 母 體 ） ， 磺 酸 基 -SO3H中 的 氫 離 子 能 與 溶 液 中的 陽(yáng) 離 子 進(jìn) 行 離 子 交 換 。同 理 ， 若 利 用 官 能 團(tuán) 反 應(yīng) 在 高 聚 物 母 體 中 引 入 可 與 溶 液 中 陰離 子 進(jìn) 行 離 子 交 換 的 基 團(tuán) ， 即 可 得 陰 離 子 交 換 樹 脂 。 例 如 ，季 銨 型 陰 離 子 交 換 樹 脂 R-N（ CH 3） 3Cl。 在 高 聚 物 中 摻 和 各 種 助 劑 （ 又 稱 添 加 劑 ） 、 將 不 同 高 聚 物 共 混 、或 用 其 他 材 料 與 高 分 子 材 料 復(fù) 合 而 完 成 的 改 性 。（ 1） 摻 和 改 性 聚 合 物 中 通 常 要 加 入 填 料 、 增 塑 劑 、 防 老 劑 （ 抗 氧 劑 、 熱 穩(wěn) 定劑 、 紫 外 光 穩(wěn) 定 劑 ） 、 著 色 劑 、 發(fā) 泡 劑 、 固 化 劑 、 潤(rùn) 滑 劑 、 阻燃 劑 等 添 加 劑 ， 以 提 高 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 和 使 用 效 果 。 其 中 填 料 和 增 塑 劑 是 添 加 劑 中 用 量 最 大 的 。 填 料 降 低 成 本類 型 有 機(jī) 填 料 木 粉 、 纖 維 、 棉 布 等 作 用 改 善 性 能 機(jī) 械 性 能 、 耐 熱 性 、 電 性 能 、 加 工 性 能無(wú) 機(jī) 填 料 碳 酸 鈣 、 硅 藻 土 、 炭 黑 、 滑 石 粉 、 金 屬粉 、 金 屬 氧 化 物 、 白 炭 黑 （ SiO 2） 等 2 高 聚 物 的 物 理 化 學(xué) 改 性 通 常 都 選 用 一 些 高 沸 點(diǎn) （ 一 般 大 于 300 ） 的 液 體 或 低 熔 點(diǎn)的 固 體 有 機(jī) 化 合 物 （ 如 鄰 苯 二 甲 酸 酯 類 、 磷 酸 酯 類 、 脂 肪 族二 元 酸 酯 類 、 環(huán) 氧 化 合 物 等 ） 作 為 增 塑 劑 。如 聚 氯 乙 烯 中 加 入 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 30%70%的 增 塑 劑 就 成 為 軟質(zhì) 聚 氯 乙 烯 塑 料 。增 塑 劑 的 加 入 能 增 大 高 聚 物 分 子 鏈 間 的 距 離 ， 減 弱 分 子 鏈 之間 的 作 用 力 ， 從 而 使 其 Tg和 Tf值 降 低 ， 材 料 的 脆 性 和 加 工 性 能得 以 改 善 。一 些 能 增 進(jìn) 高 聚 物 柔 韌 性 和 熔 融 流 動(dòng) 性 的 物 質(zhì) 。 增 塑 劑 將 兩 種 或 兩 種 以 上 不 同 的 高 聚 物 混 合 形 成 具 有 純 組 分 所 沒(méi) 有 的 綜合 性 能 的 高 聚 物 的 方 法 。 形 成 的 高 聚 物 稱 為 共 混 高 聚 物 (又 稱 為高 分 子 合 金 )。 聚 合 物共 混 物 塑 料 塑 料 共 混 。 如 ABS-PVC共 混 ， 可 改 善 耐 燃 性橡 膠 橡 膠 共 混 。 丁 腈 橡 膠 與 天 然 橡 膠 共 混 ， 可 提高 天 然 橡 膠 的 耐 油 性 和 耐 熱 性橡 膠 塑 料 共 混 。 PVC-天 然 氯 丁 膠 共 混 ， 可 改 善 抗沖 擊 性 能共 混 的 作 用 ： 改 變 單 一 聚 合 物 的 弱 點(diǎn) ， 性 能 互 補(bǔ) ， 獲 得 優(yōu) 良 綜 合 性 能 ； 賦 予 特 別 性 能 或 功 能 ， 如 賦 予 粘 結(jié) 性 能 、 減 震 、 導(dǎo) 電 、 阻 燃 、 耐 水 等 ； 改 善 加 工 功 能 。（ 2） 共 混 改 性 由 兩 種 或 兩 種 以 上 性 質(zhì) 不 同 的 材 料 組 合 制 得 一 種 多 相 材 料 的過(guò) 程 。 與 共 混 相 比 ， 復(fù) 合 包 含 的 范 圍 更 廣 ； 共 混 改 性 的 組 分 材 料 僅 限于 高 聚 物 ， 而 復(fù) 合 改 性 的 對(duì) 象 除 高 聚 物 外 ， 還 可 包 括 金 屬 材 料與 無(wú) 機(jī) 非 金 屬 材 料 。 （ 3） 復(fù) 合 改 性 高 分 子 化 合 物 的 回 收 及 再 利 用 的 基 本 意 義 ：v 解 決 了 環(huán) 境 污 染 問(wèn) 題 由 于 高 分 子 化 合 物 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 好 ， 難 以 分 解 ， 日 積 月 累 ， 會(huì)污 染 環(huán) 境 、 危 害 生 態(tài) 。v 充 分 利 用 自 然 資 源 7.3.3 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 ： v 再 生 利 用 和 改 性 利 用v 熱 分 解 回 收 化 工 原 料 v 焚 燒 回 收 熱 能 v 掩 埋 處 理 v 光 降 解 和 微 生 物 降 解 從 上 世 紀(jì) 60年 代 開 始 ， 塑 料 (主 要 指 聚 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 聚 氯 乙 烯 、聚 苯 乙 烯 )進(jìn) 入 廣 泛 實(shí) 用 階 段 。 由 于 塑 料 具 有 很 多 優(yōu) 點(diǎn) ： 它 取 材容 易 ， 價(jià) 格 低 廉 ， 加 工 方 便 ， 質(zhì) 地 輕 巧 ， 因 此 塑 料 一 問(wèn) 世 ， 便 深受 歡 迎 ， 它 迅 速 滲 入 到 社 會(huì) 生 活 的 方 方 面 面 ， 塑 料 被 制 成 碗 、 杯 、袋 、 盆 、 桶 、 管 等 。 創(chuàng) 造 了 巨 大 的 社 會(huì) 和 經(jīng) 濟(jì) 效 益 。 塑 料 被 列 為20世 紀(jì) 最 偉 大 的 發(fā) 明 之 一 ， 塑 料 的 普 及 被 譽(yù) 為 白 色 革 命 。隨 著 塑 料 產(chǎn) 量 不 斷 增 大 ， 成 本 越 來(lái)越 低 ， 我 們 用 過(guò) 的 大 量 農(nóng) 用 薄 膜 、包 裝 用 的 塑 料 袋 和 一 次 性 塑 料 餐 具在 使 用 后 被 拋 棄 在 環(huán) 境 中 ， 給 景 觀和 環(huán) 境 帶 來(lái) 很 大 破 壞 。 由 于 塑 料 包裝 物 大 多 呈 白 色 ， 它 們 造 成 的 環(huán) 境污 染 被 稱 為 白 色 污 染 。* 塑 料 的 貢 獻(xiàn) 與 白 色 污 染 視 覺(jué) 污 染 指 的 是 塑 料 袋 、 盒 、 杯 、 碗 等 散 落 在 環(huán) 境 中 ， 給 人 們的 視 覺(jué) 帶 來(lái) 不 良 刺 激 ， 影 響 環(huán) 境 的 美 感 。白 色 污 染 的 潛 在 危 害 則 是 多 方 面 的 。 （ 1） 一 次 性 發(fā) 泡 塑 料 飯 盒 和 塑 料 袋 盛 裝 食 物 嚴(yán) 重 影 響 我 們 的 身體 健 康 。 （ 2） 使 土 壤 環(huán) 境 惡 化 ， 嚴(yán) 重 影 響 農(nóng) 作 物 的 生 長(zhǎng) 。（ 3） 填 埋 作 業(yè) 仍 是 我 國(guó) 處 理 城 市 垃 圾 的 一 個(gè) 主 要 方 法 。 由 于 塑料 膜 密 度 小 、 體 積 大 ， 它 能 很 快 填 滿 場(chǎng) 地 ， 降 低 填 埋 場(chǎng) 地 處 理垃 圾 的 能 力 ； 而 且 ， 填 埋 后 的 場(chǎng) 地 由 于 地 基 松 軟 ， 垃 圾 中 的 細(xì)菌 、 病 毒 等 有 害 物 質(zhì) 很 容 易 滲 入 地 下 ， 污 染 地 下 水 ， 危 及 周 圍環(huán) 境 。（ 4） 把 廢 塑 料 直 接 進(jìn) 行 焚 燒 處 理 ， 將 給 環(huán) 境 造 成 嚴(yán) 重 的 二 次 污染 。白 色 污 染 存 在 的 兩 種 危 害 ： 視 覺(jué) 污 染 和 潛 在 危 害1.白 色 污 染 的 危 害 （ 1） 停 止 使 用 一 次 性 餐 具 及 超 薄 塑 料 袋 。（ 2） 回 收 廢 塑 料 并 使 之 資 源 化 是 解 決 白 色 污 染 的 根 本 途 徑 。近 年 來(lái) ， 一 些 國(guó) 家 大 力 開 展 3R運(yùn) 動(dòng) ： 即 要 求 做 到 廢 塑 料 的 減 量 化（ Reduce） 、 再 利 用 （ Reuse） 和 再 循 環(huán) （ Recycle） 。（ 3） 研 究 開 發(fā) 降 解 塑 料 。降 解 塑 料 有 三 類 ： 光 降 解 塑 料 、生 物 降 解 塑 料 及 雙 降 解 塑 料 。（ 4） 加 強(qiáng) 環(huán) 保 宣 傳 ， 提 高 公民 的 環(huán) 保 意 識(shí) ， 在 社 會(huì) 上 形 成良 好 的 環(huán) 保 氛 圍 ， 是 解 決 白 色污 染 及 其 他 各 種 形 式 污 染 的 前提 。 2. 白 色 污 染 的 防 治 一 靠 法 律 二 靠 科 學(xué) 7.4 日 常 生 活 中 的 高 分 子 材 料高 分 子 材 料 、 無(wú) 機(jī) 材 料 和 金 屬 材 料 并 列 為 三 大 材 料 。高 分 子 材 料 與 其 他 材 料 相 比 ， 具 有 密 度 小 、 比 強(qiáng) 度 高 、 耐 腐 蝕 、絕 緣 性 好 、 易 于 加 工 成 型 等 特 點(diǎn) 。 但 也 普 遍 存 在 四 個(gè) 弱 點(diǎn) ， 即強(qiáng) 度 不 夠 高 ， 不 耐 高 溫 、 易 燃 燒 和 易 老 化 。高 分 子 材 料 由 于 其 品 種 多 ， 功 能 齊 全 、 能 適 應(yīng) 多 種 需 要 ， 加 工容 易 ， 適 宜 于 自 動(dòng) 化 生 產(chǎn) ， 原 料 來(lái) 源 豐 富 易 得 、 價(jià) 格 便 宜 等 原因 ， 已 成 為 我 們 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 發(fā) 展 ， 更 加 擴(kuò) 展 了 高 分 子 材 料 的 應(yīng) 用 范 圍 。 產(chǎn) 量 大 ， 價(jià) 格 低 ， 日 常 生 活 中 應(yīng) 用 范 圍 廣 的 塑料 。 如 聚 乙 烯 、 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 聚 苯 乙 烯等 。7.4.1 塑 料1.根 據(jù) 塑 料 制 品 的 用 途 可 分 為 :機(jī) 械 性 能 好 ， 能 用 于 制 造 各 種 機(jī) 械 零 件 的 塑 料 。主 要 有 聚 碳 酸 酯 、 聚 酰 胺 、 聚 甲 醛 、 聚 砜 、 酚醛 樹 脂 、 ABS塑 料 等 。具 有 特 殊 功 能 和 特 殊 用 途 的 塑 料 。 主 要 有 氟 塑料 、 硅 塑 料 、 環(huán) 氧 樹 指 等 。通 用 塑 料工 程 塑 料特 殊 塑 料 在 加 工 過(guò) 程 中 ， 一 般 只 發(fā) 生 物 理 變 化 ， 受 熱 變?yōu)?塑 性 體 ， 成 型 后 冷 卻 又 變 硬 定 型 ， 若 再 受 熱還 可 改 變 形 狀 重 新 成 型 的 塑 料 。在 成 型 過(guò) 程 中 發(fā) 生 化 學(xué) 變 化 ， 利 用 塑 料 在 受 熱時(shí) 可 流 動(dòng) 的 特 征 而 成 型 ， 并 延 長(zhǎng) 時(shí) 間 ， 使 其 發(fā)生 化 學(xué) 反 應(yīng) 而 成 為 不 熔 不 溶 的 網(wǎng) 狀 分 子 結(jié) 構(gòu) ，并 固 化 定 型 而 形 成 的 塑 料 。熱 塑 性 塑 料（ 線 型 ）熱 固 性 塑 料（ 體 型 ）2.根 據(jù) 塑 料 受 熱 特 性 可 分 類 結(jié) 構(gòu) 式 :性 能 ：強(qiáng) 極 性 ， 絕 緣 性 好 ， 耐 酸 堿 ， 難 燃 ， 具 有 自 熄 性 。 缺 點(diǎn) 是 介 電性 能 差 ， 在 100 120 即 可 分 解 出 氯 化 氫 ， 熱 穩(wěn) 定 性 差 用 途 ：制 造 水 槽 ， 下 水 管 ； 制 造 箱 、 包 、 沙 發(fā) 、 桌 布 、 窗 簾 、 雨 傘 、包 裝 袋 ； 還 可 做 涼 鞋 、 拖 鞋 及 布 鞋 的 塑 料 底 等氯 化 聚 氯 乙 烯 CPVC（ 過(guò) 氯 乙 烯 ） 可 作 熱 水 硬 管 ， 使 用 溫 度65 105 。 nClCHCH2（ 1） 聚 氯 乙 烯 （ PVC) 結(jié) 構(gòu) 式 :性 能 ：化 學(xué) 性 質(zhì) 非 常 穩(wěn) 定 ， 耐 酸 、 堿 ， 耐 溶 劑 性 能 好 ， 吸 水 性 低 ，無(wú) 毒 ， 受 熱 易 老 化 用 途 ：制 造 食 品 包 裝 袋 、 各 種 飲 水 瓶 、 容 器 、 玩 具 等 ； 還 可 制 各 種管 材 、 電 線 絕 緣 層 等 第 四 代 聚 乙 烯 （ 超 高 分 子 量 聚 乙 烯 ） 高 韌 性 、 高 耐 磨 。 密 度越 低 ， 制 造 成 本 越 低 。 nCH2CH2（ 2） 聚 乙 烯 (PE) 性 能 ：具 有 韌 性 、 耐 磨 、 耐 熱 ， 具 有 吸 濕 性 、 無(wú) 毒 、 拉 伸 強(qiáng) 度 大 用 途 ：可 做 尼 龍 布 、 尼 龍 襪 子 、 尼 龍 繩 及 醫(yī) 用 消 毒 容 器 等 ； 做 機(jī) 械零 件 、 儀 表 、 儀 器 零 件結(jié) 構(gòu) 式 :NH ( CH2 ) x NH C ( CH2 ) y C nO O（ 3） 聚 酰 胺 （ 尼 龍 ） 性 能 ：耐 酸 堿 ， 耐 腐 蝕 ， 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 好 ， 耐 寒 ， 絕 緣 性 好 ， 耐 磨 。缺 點(diǎn) 是 剛 性 差 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：可 用 作 高 溫 環(huán) 境 中 化 工 設(shè) 備 的 密 封 零 件 ， 無(wú) 油 潤(rùn) 滑 條 件 下 作軸 承 、 活 塞 等 ， 還 可 做 電 容 器 、 電 纜 絕 緣 材 料 nCF2CF2（ 4） 聚 四 氟 乙 烯 （ 塑 料 王 ） 性 能 ：難 溶 、 難 熔 、 耐 熱 ， 機(jī) 械 強(qiáng) 度 高 ， 剛 性 好 ， 抗 沖 擊 性 好 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：制 造 線 路 板 、 插 座 、 插 頭 、 電 話 機(jī) 、 行 李 車 輪 、 工 具 手 柄 、 貼面 板 、 三 合 板 、 刨 花 板 等 nOH CH2 OHOH CH2（ 5） 酚 醛 樹 脂 （ 電 木 ） 性 能 ：堅(jiān) 硬 、 耐 高 溫 、 良 好 的 機(jī) 械 性 能 、 電 絕 緣 性 好 、 韌 性 好 、 抗沖 擊 性 好 、 透 明 度 高 用 途 ：制 造 繼 電 器 盒 蓋 ， 計(jì) 算 機(jī) 和 磁 盤 的 殼 體 、 熒 光 燈 罩 、 汽 車 及 透明 窗 的 玻 璃 等 nC OO CCH3CH3 O結(jié) 構(gòu) 式 :（ 6） 聚 碳 酸 酯 （ 透 明 金 屬 ） 性 能 ：變 硬 度 、 高 抗 沖 強(qiáng) 度 、 抗 蠕 變 性 好 ， 耐 熱 、 耐 寒 、 耐 磨 、 抗氧 化 性 好 ， 尺 寸 穩(wěn) 定 性 好 用 途 ：制 造 機(jī) 械 、 電 子 、 電 氣 制 造 航 空 、 航 天 等 部 門 的 零 部 件結(jié) 構(gòu) 式 : nO CCH3CH3 O SOO（ 7） 聚 砜 性 能 ：無(wú) 毒 、 無(wú) 味 ， 易 溶 于 酮 、 醛 、 酯 等 有 機(jī) 溶 劑 。 耐 磨 性 、 抗 沖擊 性 能 好 用 途 ：用 于 家 用 電 器 、 箱 包 、 裝 飾 板 材 、 汽 車 收 音 機(jī) 等 零 部 件結(jié) 構(gòu) 式 :( CH2CH )x ( CH2CH = CHCH2 )y ( CH2CH )zCN n（ 8） ABS塑 料 性 能 ：其 透 明 性 在 現(xiàn) 有 高 聚 物 中 是 最 好 的 ， 缺 點(diǎn) 是 耐 磨 能 差 ， 硬 度較 低 ， 易 溶 于 有 機(jī) 溶 劑 等 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：廣 泛 用 于 航 空 、 醫(yī) 療 、 儀 器 等 領(lǐng) 域nCH2 CCH3COOCH3（ 9） 聚 甲 基 丙 烯 酸 甲 酯 （ 有 機(jī) 玻 璃 ） 橡 膠 可 分 為 天 然 橡 膠 和 合 成 橡 膠 。 天 然 橡 膠 其 化 學(xué) 組 成 是 聚 異 戊 二 烯 有 順 式 與 反 式 兩 種 構(gòu) 型 ， 它 們的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 式 分 別 為 ： CH2C C CH2H CH3 n順 式 CH2C C CH3H CH2 n反 式 7.4.2 橡 膠1.天 然 橡 膠 順 反 異 構(gòu) （ 1） 分 子 鏈 的 柔 順 性 較 好 （ 2） 分 子 鏈 間 僅 有 較 弱 的 作 用 力 （ 3） 分 子 鏈 中 一 般 含 有 容 易 進(jìn) 行 交 聯(lián) 的 基 團(tuán) （ 如 含 不 飽 和 雙 鍵 ） 人 們 仿 造 天 然 橡 膠 的 結(jié) 構(gòu) ， 合 成 了 各 種 各 樣 的 合 成 橡 膠 。 合 成橡 膠 在 某 些 性 能 上 往 往 優(yōu) 于 天 然 橡 膠 ， 例 如 耐 磨 、 耐 油 、 耐 寒等 方 面 。 2. 合 成 橡 膠下 面 列 舉 幾 種 常 見(jiàn) 的 合 成 橡 膠 的 性 能 及 用 途 。 順 式 -1,4-聚 異 戊 二 烯 適 合 做 橡 膠 ， 其 分 子 結(jié) 構(gòu) 具 有 三 個(gè) 特 點(diǎn) ： 性 能 ：耐 水 ， 耐 老 化 性 能 ， 特 別 是 耐 磨 性 和 氣 密 性 好 。 缺 點(diǎn) 是 不 耐油 和 有 機(jī) 溶 劑 ， 抗 撕 強(qiáng) 度 小 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：為 合 成 橡 膠 中 最 大 的 品 種 （ 約 占 50%） ， 廣 泛 用 于 制 造 汽 車 輪胎 ， 皮 帶 等 ； 與 天 然 橡 膠 共 混 可 作 密 封 材 料 和 電 絕 緣 材 料（ 1） 丁 苯 橡 膠 nyxCH2 CH CH CH2 CH2 CH 性 能 ：耐 油 ， 耐 氧 化 ， 耐 燃 ， 耐 酸 堿 ， 耐 老 化 ， 耐 曲 撓 性 及 氣 密 性都 很 好 ； 缺 點(diǎn) 是 密 度 較 大 ， 耐 寒 和 彈 性 較 差 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：制 造 運(yùn) 輸 帶 、 防 毒 面 具 ， 電 纜 外 皮 、 輪 胎 、 膠 粘 劑 等 （ 2） 氯 丁 橡 膠 （ 萬(wàn) 能 橡 膠 ）nCH2 C CH CH2Cl 性 能 ：彈 性 、 耐 老 化 性 和 耐 低 溫 性 、 耐 磨 性 ， 都 超 過(guò) 天 然 橡 膠 ； 缺點(diǎn) 是 抗 撕 裂 能 力 差 ， 易 出 現(xiàn) 裂 紋 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：為 合 成 橡 膠 的 第 二 大 品 種 （ 約 占 15%） ， 大 約 60%以 上 用 于 制 造輪 胎 （ 3） 順 丁 橡 膠 nCH2 C C CH2H H 性 能 ：耐 油 性 好 ， 拉 伸 強(qiáng) 度 大 ， 耐 熱 性 好 ； 缺 點(diǎn) 是 電 絕 緣 性 、 耐 寒性 差 ， 塑 性 低 、 難 加 工 用 途 ：用 作 機(jī) 械 上 的 墊 圈 以 及 制 備 收 音 機(jī) 和 汽 車 等 需 要 耐 油 的 零 件 結(jié) 構(gòu) 式 :（ 4） 丁 腈 橡 膠 nyx CNCH2 CH CH CH2 CH2 CH 性 能 ：分 子 無(wú) 雙 鍵 存 在 ， 故 耐 熱 、 耐 氧 化 、 耐 老 化 性 好 ， 使 用 溫 度高 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：制 造 耐 熱 膠 管 、 墊 片 、 三 角 膠 帶 、 輸 送 帶 、 人 力 車 胎 等 （ 5） 乙 丙 橡 膠 nCH3CH2 CH2 CH CH2 性 能 ：是 一 種 耐 熱 性 和 耐 老 化 性 很 好 的 橡 膠 ， 它 的 特 點(diǎn) 是 既 耐 高 溫 ，又 耐 低 溫 ， 彈 性 好 ， 耐 油 ， 防 水 ， 其 制 品 柔 軟 光 滑 ， 物 理 性 能穩(wěn) 定 、 無(wú) 毒 、 生 物 惰 性 、 加 工 性 能 好 ， 缺 點(diǎn) 是 機(jī) 械 性 能 差 ， 較脆 ， 易 撕 裂 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：可 用 于 醫(yī) 用 材 料 ， 如 導(dǎo) 管 ， 引 流 管 ， 靜 脈 插 管 ， 人 造 器 管 等 ，還 可 用 于 飛 機(jī) 、 導(dǎo) 彈 上 的 一 些 零 部 件 及 電 絕 緣 材 料（ 6） 硅 橡 膠 nSi OCH3CH3 纖 維 天 然 纖 維化 學(xué) 纖 維 合 成 纖 維 7.4.3 纖 維 棉 花 、 羊 毛 、 蠶 絲 、 麻 等再 生 人 造纖 維 再 生 纖 維素 纖 維 和纖 維 素 酯纖 維 等錦 綸 、 滌綸 、 腈 綸 、維 綸 、 丙綸 和 氯 綸等用 低 分 子 化 合 物 為原 料 ， 通 過(guò) 化 學(xué) 合成 和 機(jī) 械 加 工 而 制得 的 均 勻 線 條 或 絲狀 高 聚 物 。以 天 然 高 分 子 化 合物 為 原 料 ， 經(jīng) 化 學(xué)處 理 和 機(jī) 械 加 工 制得 的 纖 維 。 合 成 纖 維 具 有 優(yōu) 良 的 性 能 ， 例 如 強(qiáng) 度 大 、 彈 性 好 、 耐 磨 、耐 腐 蝕 、 不 怕 蟲 蛀 等 。 因 而 廣 泛 地 用 于 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 和 人 們 日 常生 活 中 。合 成 纖 維 的 條 件 ：1.高 聚 物 必 須 是 線 型 結(jié) 構(gòu) ， 且 相 對(duì) 分 子 質(zhì) 量 大 小 要 適 當(dāng) 。 2.必 須 能 夠 拉 伸 ， 這 就 要 求 高 分 子 鏈 應(yīng) 具 有 極 性 或 鏈 間 能 有 氫鍵 結(jié) 合 ， 抑 或 有 極 性 基 團(tuán) 間 的 相 互 作 用 。 隨 著 高 科 技 的 發(fā) 展 ， 現(xiàn) 在 已 制 造 出 很 多 高 功 能 性 （ 如 抗 靜 電 、吸 水 性 、 阻 燃 性 、 滲 透 性 、 抗 水 性 、 抗 菌 防 臭 性 、 高 感 光 性 ）纖 維 及 高 性 能 纖 維 （ 如 全 芳 香 族 聚 酯 纖 維 、 全 芳 香 族 聚 酰 胺 纖維 、 高 強(qiáng) 聚 乙 烯 醇 纖 維 、 高 強(qiáng) 聚 乙 烯 纖 維 等 ） 。 性 能 ：顯 著 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 抗 皺 、 保 型 、 挺 括 、 美 觀 。 對(duì) 熱 、 光 穩(wěn) 定 性 好 。潤(rùn) 濕 時(shí) 強(qiáng) 度 不 降 低 ， 經(jīng) 洗 耐 穿 ， 可 與 其 他 纖 維 混 紡 。 年 久 不 會(huì)變 黃 。 缺 點(diǎn) 是 不 吸 汗 ， 而 且 需 要 高 溫 染 色 結(jié) 構(gòu) 式 :用 途 ：是 產(chǎn) 量 最 大 的 合 成 纖 維 ， 大 約 90%作 為 衣 料 用 （ 紡 織 品 為 75%，紡 織 物 為 15%） 。 用 于 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 只 占 總 量 的 6%左 右 (1) 聚 對(duì) 苯 二 甲 酸 乙 二 醇 酯 (滌 綸 、 的 確 涼 )nC OO CO O (CH2)2 O 性 能 ：強(qiáng) 韌 耐 磨 、 彈 性 高 、 質(zhì) 量 輕 ， 染 色 性 好 ， 較 不 易 起 皺 ， 抗 疲勞 性 好 。 吸 濕 率 為 3.5%5.0%， 在 合 成 纖 維 中 是 較 大 的 ， 吸汗 性 適 當(dāng) ， 但 容 易 走