實用化學(xué)第八章[79頁]課件

1、第八章 化學(xué)與材料1324常見的金屬材料有機高分子材料無機非金屬材料復(fù)合材料 特殊材料實用化學(xué)第一節(jié)常見的金屬材料實用化學(xué)一、金屬通論1. 原子核實用化學(xué)金屬分類已發(fā)現(xiàn)的118種元素中,90多種都是金屬元素。金屬在國防、工業(yè)和日常生活中起著非常重要的作用。按冶金工業(yè)黑色金屬有色金屬 按密度大小按含量多少輕金屬重金屬 常見金屬稀有金屬 一、金屬通論1.金屬鍵和金屬晶體實用化學(xué) 金屬鍵(metallic bond)：依靠流動的自由電子使金屬原子和金屬陽離子 相互聯(lián)結(jié)在一起的化學(xué)鍵叫作金屬鍵。金屬晶體(metallic crystal)：由金屬鍵形成的晶體叫作金屬鍵使金屬原子 和金屬陽離子有規(guī)則地緊

2、密堆積。(1)(2)(3)特殊的金屬光澤金屬物理性質(zhì)實用化學(xué)RESEARCH METHODSRESEARCH BACKGROUNDS原子結(jié)構(gòu)一、金屬通論良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性良好的延展性 金屬具有許多共同的物理性質(zhì)金屬的密度、熔點、硬度等性質(zhì)的差別很大。一、金屬通論3.金屬的化學(xué)性質(zhì)實用化學(xué) 金屬元素原子的最外層電子數(shù)較少(一般為13個)。與同周期的非金屬元素相比,金屬元素的原子半徑較大。在化學(xué)反應(yīng)中,它們?nèi)菀资ル娮幼兂蓭д姾傻年栯x子,這是金屬化學(xué)性質(zhì)的特征。在化學(xué)反應(yīng)中,金屬通常易失去電子被氧化,是還原劑。因此,越容易失去電子的金屬,它們的金屬性越強,化學(xué)性質(zhì)越活潑,越容易被氧化,還原能力

3、也越強,反之亦然。金屬活動性順序KCaNaMgAlMnZnCrFeNiSnPbHCuHgAgPtAu原子失去電子能力在空氣中與氧作用易氧化常溫時能被氧化-加熱時能被氧化不能被氧化和水作用常溫時能置換水中的氫加熱時能置換水中的氫-不能置換水中的氫和酸作用能置換鹽酸或稀H2SO4中的氫-不能置換稀酸中的氫自然界中存在的狀態(tài)僅呈化合狀態(tài)存在-呈化合狀態(tài)和游離狀態(tài)存在呈游離狀態(tài)存在從礦石中提煉金屬的一般方法電解熔融化合物高溫還原法-高溫還原法加熱或其他方法加熱或其他方法離子獲得電子能力金屬離子K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Mn2+Zn2+Cr3+Fe2+Ni2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Hg2+

4、Ag+Pt2+Au3+金屬的化學(xué)性質(zhì)和金屬活動性順序的關(guān)系詳見下表4.金屬的存在和冶煉實用化學(xué) (1) 金屬的存在 金屬在自然界中的存在形式與金屬的活潑性有密切的關(guān)系,除少數(shù)不活潑金屬如金、鉑、銀等有游離態(tài)存在于自然界外,其他絕大多數(shù)金屬都以化合態(tài)存在于礦物巖石之中。一、金屬通論4.金屬的存在和冶煉實用化學(xué) (2) 金屬的冶煉 電解還原法?；顫娊饘俚囊睙挸Ｓ秒娊夥ā＠?電解熔融的Al2O3可以制取金屬鋁。 2Al2O3 4Al + 3O2 一、金屬通論 高溫還原法。對于活動性介于Mn到Cu之間的金屬,一般先把它們從其他形式的化合物轉(zhuǎn)化為氧化物,然后與適當(dāng)?shù)倪€原劑(如C、CO、H2、活潑金屬)

5、共熱,使金屬還原,如用閃鋅礦冶煉鋅。 2ZnS+3O2 2ZnO+2SO2 ZnO+C Zn+CO 熱分解法?；顒有院苋醯腃u以后的金屬,一般在空氣中煅燒礦石就能得到金屬單質(zhì),如汞的冶煉。 2HgS+3O2 2HgO+2SO2 2HgO 2Hg+O2 陰極 陽極 二、合金1. 原子核實用化學(xué)合金定義合金(alloy)也稱為“合成金屬”,它是由一種金屬和其他一種或幾種金屬(或金屬和非金屬)一起熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。制造各種合金，就是通過改變材料的組成獲得具有特殊性能的金屬材料。三種基本類型1.相互溶解，形成金屬固溶體，如銅鋅形成的黃銅合金；2.相互起化學(xué)作用，形成金屬化合物，如鋁鈦合金，

6、它的耐腐蝕性比不銹鋼高100倍；3.相互混合，形成機械混合物，如焊錫。合金特性1.熔點高2.硬度大3.強度高 合金組 成主要性質(zhì)用途黃銅Cu 、Zn硬度比銅大，耐蝕性與銅相似制造發(fā)電廠冷凝器和汽車散熱器青銅Cu 、Sn類似黃銅鑄造鐘、鼎、樂器、雕塑、裝飾用板等銅鎳合金Cu 、Ni性質(zhì)類似黃銅，外觀像銀，強度、腐蝕性、熱電性均比銅高制造錢幣、儀表的電阻元件、電阻絲等硬鋁Al、Cu ，微量Mn、Mg密度和鋁相近，但強度大且耐腐蝕制造模型飛機機身、飛機梁骨、汽車焊錫Sn、Pb比鉛硬，但熔點低于鉛電線，汽車散熱器、白鐵皮的焊接、元件引腳的表面涂層不銹鋼Fe、 Cr、 Ni比普通鋼硬、且耐蝕性比普通鋼好

7、得多制造化工耐酸塔、醫(yī)療器械、日常用品錳鋼Fe、Mn硬度大、抗沖擊、耐磨損制造鋼軌、鋼甲、破碎機、推土機鏟斗硅鋼Fe、Si抗沖擊、耐磨損制造風(fēng)扇、洗衣機等家電的驅(qū)動電機鐵芯表8-5 常見合金的組成、主要性質(zhì)及用途三、黑色金屬1.鐵及其化合物（1）鐵的合金實用化學(xué)生鐵分類和性能類別碳在鐵中主要存在形態(tài)主 要 性 能煉鋼生鐵碳化鐵難以加工,用以煉鋼鑄造生鐵片狀石墨良好的切削、耐磨和鑄造性能,不能鍛軋球墨生鐵球形石墨能鑄造又能鍛軋,類似于鋼三、黑色金屬實用化學(xué)鋼的分類和性能1.鐵及其化合物（1）鐵的合金類別元 素 成 分主 要 性 能碳素鋼低碳鋼:含碳量低于0.25%強度小,塑性大,焊接性能好,用于

8、制機器零件、管子等中碳鋼:含碳量0.25%0.60%韌性和硬度介于低碳鋼和高碳鋼之間,用于制造軸承、接合器等,其中40、45號鋼用途最廣高碳鋼:含碳量高于0.60%硬度大,韌性小,用于制刀具、量具和液壓模具等合金鋼在碳素鋼中適量加入一種或幾種元素,鋼的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,使鋼具有強度高、硬度大、可塑性和韌性好、耐磨、耐腐蝕等不同的優(yōu)良性能三、黑色金屬實用化學(xué)(2) 氯化鐵(FeCl3)FeCl36H2O為棕黃色晶體。無水FeCl3在空氣中易潮解。FeCl3具有一定的氧化性。在印刷制版和印刷電路中,它可用作銅版的腐蝕劑。 Cu+2FeCl3 = CuCl2+2FeCl2FeCl3中 Fe3+的易水

9、解,使溶液顯酸性,同時生成Fe(OH)3膠體。膠體Fe(OH)3能吸附水中的懸浮雜質(zhì),并使其凝聚沉降,所以自來水廠常用FeCl36H2O作為凈水劑。FeCl3還用于有機染料生產(chǎn)。三、黑色金屬實用化學(xué)（3）鐵離子的鑒定 實驗室中通常用硫氰酸鹽來鑒定Fe2+或者Fe3+。 Fe3+3SCN- = Fe(SCN)3（血紅色） Fe2+遇SCN-不顯血紅色。 鑒定Fe3+：用無色的KSCN(或NH4SCN)溶液鑒定Fe3+的存在?！緦嶒?-1】在試管里加入少量氯化鐵溶液,再滴入幾滴KSCN溶液,觀察現(xiàn)象。實用化學(xué) （1）鉻鉻的物理性質(zhì)及用途鉻單質(zhì)為銀白色有光澤的金屬。 鉻是硬度最大的金屬，它的主要用途

10、是煉合金鋼。鉻鋼(Cr含量為0.5%1.0%,Si含量為0.5%,Mn含量為0.5%1.25%)是極硬而富于韌性的鋼。不銹鋼中含12%14%的Cr(并含8%的Ni和0.1%0.4%的C)。鎳鉻絲中含有Cr 15%、Fe 25%、Ni 60%,是一種重要的電熱絲材料。高速鋼中也多半含鉻。鉻又具有很高的耐腐蝕性，鐵、銅制品表面鍍鉻可以耐磨損、耐腐蝕并增加美觀度。三、黑色金屬2.鉻及其化合物實用化學(xué)（1）鉻鉻的化學(xué)性質(zhì)鉻能慢慢地溶于稀硫酸、稀鹽酸，而生成藍(lán)色溶液。與空氣接觸則很快變成綠色，是因為被空氣中的氧氣氧化成綠色的Cr203的緣故。CrH2S04CrS04H2Cr2HClCrCl2H24CrC

11、l2+4HCl+02=4CrCl3+2H20鉻與濃硫酸反應(yīng)，則生成二氧化硫和硫酸鉻（）。2Cr6H2S04Cr2（S04）33S026H20 但鉻不溶于濃硝酸，因為表面生成致密的氧化物薄膜而呈鈍態(tài)。在高溫下，鉻能與鹵素、硫、氮、碳等直接化合。三、黑色金屬2.鉻及其化合物實用化學(xué) （2）氧化鉻氧化鉻(Cr2O3)：俗稱鉻酐,是綠色的難溶物質(zhì)，是穩(wěn)定的兩性氧化物，灼燒過的Cr2O3難溶于酸或堿，可與酸性熔劑共熔。 Cr2O33K2S2O7 = Cr2（SO4）33K2SO4 Cr2O3+6KHS04 = Cr2（SO4）3+ 3K2SO4 +3H2OCr2O3是制鉻的原料，也是綠色顏料，廣泛用于陶

12、瓷、玻璃、涂料、印刷等。三、黑色金屬2.鉻及其化合物高溫高溫實用化學(xué) （3）重鉻酸鉀重鉻酸鉀(K2Cr2O7):俗稱紅礬鉀,為橙紅色三斜晶體或針狀晶體 （如圖），可溶于水，不溶于乙醇。有毒。用于制鉻礬、火柴、 鉻顏料、并供鞣革、電鍍、有機合成等用。重鉻酸鉀在酸性介質(zhì)中與有機物(如乙醇)相遇,能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 3CH3CH2OH+2K2Cr2O7+8H2SO4 3CH3COOH+2Cr2(SO4)3+2K2SO4+11H2O 橙紅色 綠色這一反應(yīng)原理可用于檢查司機是否酒駕。實驗室常用的“鉻酸洗液”是重鉻酸鉀飽和溶液和濃硫酸的混合物,借其強氧化性和強酸性，用于洗滌玻璃器皿上的油脂等污跡,效果顯

13、著。當(dāng)鉻酸洗液從橙紅色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榘稻G色,說明洗液就失效了。三、黑色金屬2.鉻及其化合物實用化學(xué) （1）錳塊狀錳是銀白色金屬,質(zhì)硬而脆,不能進行熱和冷的加工。錳(manganese)表面在空氣中易生成一層致密的氧化物保護膜。金屬錳加熱時能與鹵素劇烈反應(yīng)；在高溫下,錳也能和硫、磷、碳等元素直接化合。錳具有多變的化合價。錳比鉻活潑,能從熱水中置換出氫氣,也可溶于稀酸中。Mn+2H2O = Mn(OH)2+H2Mn+2HCl = MnCl2+H2錳的主要用途是冶煉各種優(yōu)異性能的金屬材料,如煉鋼時常用錳作脫氧劑。由于MnS比FeS穩(wěn)定,在鋼水中的溶解度又較小,所以錳也有脫硫作用。三、黑色金屬2.錳及其化

14、合物實用化學(xué)（2）二氧化錳二氧化錳(MnO2):是錳的重要化合物,其最突出的性質(zhì)就是強氧化性。MnO2+4HCl(濃) = MnCl2+Cl2+2H2O應(yīng)用：可以用濃鹽酸清洗被二氧化錳沾污的器皿；煉鋼以及制玻璃、陶瓷、搪瓷、干電池等方面。 （3）高錳酸鉀高錳酸鉀(KMnO4):又名灰錳氧,是暗紫色晶體,具有光澤,易溶于水，溶液呈紫紅色，這是MnO4- 的特殊顏色。KMnO4酸性溶液在光的作用下會緩慢地分解而析出棕色的二氧化錳。 4MnO4- +4H+ = 4MnO2+2H2O+3O2 因此KMnO4溶液必須保存在棕色瓶子里。 用途：高錳酸鉀在醫(yī)藥和日常生活中常用作消毒殺菌劑,治療皮膚病等。三、

15、黑色金屬2.錳及其化合物實用化學(xué) 1.鋁及其化合物(1) 鋁鋁的物理性質(zhì)及用途鋁(aluminum)是銀白色金屬,密度為2.7 gcm-3，熔點為660 。在空氣中，鋁因表面形成致密氧化物薄膜的保護作用，對水、硫化物、濃硫酸、濃硝酸和一切有機酸類都有耐腐蝕能力，故在硝酸、石油、炸藥、制藥、冷藏等工業(yè)中被廣泛用于設(shè)備制造。鋁的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性都很好,可用于制超高壓電纜以及各種炊事用具。鋁的還原性很強,在高溫還原法中常用鋁來冶煉高熔點金屬。四、有色金屬實用化學(xué)鋁的化學(xué)性質(zhì)鋁是一種強還原劑。8Al+3Fe3O4 = 4Al2O3+9Fe+3326.3 kJ 用鋁從金屬氧化物中置換出金屬的方法叫作鋁熱法

16、。鋁粉和Fe3O4的混合物叫作鋁熱劑。鋁熱劑常用于焊接損壞的鋼軌,而不需要把鋼軌拆除。鋁是一種兩性金屬。既能與酸反應(yīng)，又能與強堿反應(yīng)。2Al+6H+ = 2Al3+3H22Al+2OH-+2H2O = 2AlO2- +3H2四、有色金屬實用化學(xué) （2）氧化物氧化鋁(Al2O3)是一種白色固體。純凈的Al2O3晶體稱為剛玉,其硬度僅次于金剛石。 天然剛玉中常因含少量雜質(zhì)而顯不同顏色,俗稱寶石,如含有鐵和鈦的氧化物時呈藍(lán)色,俗稱藍(lán)寶石; 含有微量鉻的化合物時呈紅色,叫作紅寶石。人工燒結(jié)的氧化鋁晶體稱為人造剛玉。剛玉有許多優(yōu)良性質(zhì),如硬度大、耐高溫(達(dá)2000以上),抗酸、堿的腐蝕(包括HF和NaO

17、H)等。它也是貴重的裝飾品,或用于制作精密儀器及鐘表的軸承,剛玉粉可作拋光劑。氧化鋁是一種兩性氧化物，既可以與酸反應(yīng)，又可以與強堿反應(yīng)。Al2O3 +6HCl = 2AlCl3+3H2OAl2O3 +2NaOH = 2NaAlO2+H2O四、有色金屬實用化學(xué) （3）氫氧化鋁Al(OH)3的制取：將氨水和適量堿加入鋁鹽溶液中，得到氫氧化鋁白色無定形凝膠沉淀，其反應(yīng)可表示為：Al3+3NH3H2O = Al(OH)3+3NH4+Al(OH)3的化學(xué)性質(zhì)：是兩性氫氧化物,它既能與酸反應(yīng),又能與強堿反應(yīng)。Al(OH)3+3HCl = AlCl3+3H2OAl(OH)3+NaOH = NaAlO2+2H

18、2O【實驗8-2】在盛有10 mL Al2(SO4)3溶液(0.2 mol/L )的試管中，滴入少量NH3H2O，生成Al(OH)3沉淀。將此渾濁液分裝在2支試管里，分別逐滴加入鹽酸(6 mol/L)和氫氧化鈉(6 mol/L),并振蕩試管，不久Al(OH)3沉淀完全溶解。四、有色金屬實用化學(xué)（4）鋁鹽 硫酸鋁Al2(SO4)318H2O和明礬KAl(SO4)212H2O溶于水后,水解生成的 Al(OH)3具有吸附，可吸附水中的雜質(zhì),因此可用作凈水劑,也常用于裱糊紙張、澄清油脂、石油脫臭、除色以及作媒染劑等。四、有色金屬實用化學(xué) 2.鋅及其化合物（1）鋅鋅是略帶藍(lán)色的銀白色金屬,在常溫下相當(dāng)脆

19、,但在100 150 時延展性好,能任意彎曲和輾壓,加熱到200 以上則又變脆。鋅在干燥空氣中不易發(fā)生變化,但在含有CO2的潮濕空氣中,表面可生成一層致密的堿式碳酸鋅薄膜。2Zn+O2+H2O+CO2 = Zn2(OH)2CO3這層薄膜能保護內(nèi)部鋅不被腐蝕。所以將鋅鍍在其他金屬表面具有防止腐蝕的作用。白鐵皮就是表面鍍鋅的鐵皮。鍍鋅防盜門既美觀,又耐銹蝕。鋅和鋁一樣,既能溶于酸,又能溶于堿。因此,鋅也是一種兩性金屬。Zn+2HCl = ZnCl2+H2Zn+2NaOH = Na2ZnO2+H2四、有色金屬實用化學(xué) （2）氧化鋅和氫氧化鋅鋅的氧化物和氫氧化物是兩性化合物。因為鋅易形成配合物,所以Z

20、n(OH)2易溶于濃氨水中，反應(yīng)方程式為:Zn(OH)2+4NH3H2O = Zn(NH3)4(OH)2+4H2O而氫氧化鋁則無此性質(zhì)。ZnO:俗名鋅白，用作白色顏料，其優(yōu)點是遇H2S氣體不變黑(因ZnS也是白色的)。ZnO具有收斂性和一定的殺菌力，在醫(yī)藥上常用于調(diào)制軟膏以治療皮膚外傷，具有收斂止血作用。（3）氯化鋅ZnCl2是一種常用的試劑。ZnCl2的水溶液因水解而有顯著的酸性,在焊接金屬時,常用來除去金屬表面的氧化物，因此，ZnCl2的水溶液俗稱“熟鏹水”。ZnCl2和ZnO的混合水溶液能迅速硬化，生成的Zn(OH)Cl,是牙科常用的黏合劑。另外，為了防止枕木腐蝕，常用ZnCl2水溶液浸

21、泡處理。四、有色金屬實用化學(xué) 3.銅及其化合物（1）銅純銅又稱紫銅,是紫紅色金屬,有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和延展性。銅在常溫下不與空氣中的氧化合,加熱時能生成黑色的氧化銅。但銅在潮濕空氣中易被腐蝕,表面慢慢生成一層綠色疏松的堿式碳酸銅(俗稱銅綠)。2Cu+O2+H2O+CO2 = Cu2(OH)2CO3銅在加熱條件下也能與氯氣發(fā)生反應(yīng)。 Cu+Cl2 = CuCl2銅一般不與鹽酸、稀硫酸反應(yīng),但能被濃硫酸及濃、稀硝酸氧化,生成+2價銅離子,并分別放出SO2、NO2和NO氣體。 Cu+2H2SO4(濃) = CuSO4+SO2+2H2OCu+4HNO3(濃) = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3

22、Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O四、有色金屬實用化學(xué)（2）氧化亞銅和氧化銅Cu2O是紅色粉末,對熱十分穩(wěn)定,在1235 時熔化而不分解;不溶于水;具有半導(dǎo)體性質(zhì),常用它和銅制成亞銅整流器;在制造玻璃和搪瓷時,用作紅色顏料。CuO是堿性氧化物,呈黑色。CuO常作為制作無機黏結(jié)劑的原料,這種無機黏結(jié)劑是把H3PO4和Al(OH)3混合,加熱制成甘油狀黏稠液體,然后倒入CuO粉末中調(diào)成黑色的漿糊,可用來黏結(jié)金屬及陶瓷。（3）硫酸銅硫酸銅是一種重要的銅鹽。硫酸銅是制備其他銅類化合物的重要原料,在工業(yè)上用于電解銅、鍍銅和制作顏料;在農(nóng)業(yè)上,用它與石灰乳混合(稱為波爾多液)

23、防治果樹上的病害。CuSO45H2O呈藍(lán)色,俗稱膽礬或藍(lán)礬。CuSO45H2O加熱到258 時,失去全部結(jié)晶水,變成白色粉末狀無水CuSO4,吸水后又變藍(lán)色。利用這一性質(zhì),可以用無水CuSO4來檢驗或除去乙醇、乙醚等有機溶劑中的微量水分。四、有色金屬實用化學(xué) （1）鈦鈦(titanium)是一種銀白色金屬，外表似鋼,熔點高(1660 )，密度小(4.5 gcm-3)，比鋼輕，而機械強度與鋼接近。在所有金屬材料中，鈦的強度與質(zhì)量之比最大。鈦在高溫時能與O2、N2、S及鹵素等非金屬反應(yīng)，因此在煉鋼工業(yè)上用它作脫氧、除氮、去硫劑。少量的鈦加入鋼中能改善鋼的彈性和強度。鈦中添加鉬、錳、鈷、鉻、釩、鈮等

24、多種合金元素,能獲得性能優(yōu)良的各種鈦合金。（2）二氧化鈦二氧化鈦（TiO2），俗稱鈦白，白色固體或粉末狀的兩性氧化物，是一種白色無機顏料，具有無毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被認(rèn)為是現(xiàn)今世界上性能最好的一種白色顏料。四、有色金屬4.鈦及其化合物實用化學(xué) 1.金純金(gold)有黃色金屬光澤,俗稱黃金。它密度大,熔、沸點高,是電、熱的良導(dǎo)體,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。金常以游離態(tài)存在,是稀散元素之一。金不溶于酸和堿,但可溶于王水和氰化鈉(鉀)。金極富延展性,1 g金能抽成長達(dá)3 km的金絲,能壓成厚約0.001 m的金箔。由于金、銀、鉑在空氣中性質(zhì)穩(wěn)定,外觀美麗,富有光澤,傳統(tǒng)用于制作貨幣、首飾,或

25、用于鑲牙、電鍍等中。金還有一些奇異功能。例如:黃金膜能阻擋紅外線,普通門窗玻璃上鍍上黃金膜,能夠反射熱量,使室內(nèi)冬暖夏涼；純金絲已成為高級電視機、收錄機、電子計算機的元件,它可提高計算機儲存的信息量。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,黃金將有更廣泛的用途。五、貴重金屬實用化學(xué)2.鉑鉑(platinum)具有銀白色金屬光澤,熔點為1773.5 ,比黃金和鋼鐵的熔點都高。它有極好的延展性,30 g純鉑軋成的鉑片可以覆蓋一個網(wǎng)球場,抽成細(xì)絲可長達(dá)120 km。鉑的化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,除王水外,幾乎沒有別的物質(zhì)能腐蝕它。鉑常用來制作電極、坩堝、首飾等。鉑能加速許多化學(xué)反應(yīng),有“催化劑之王”的美稱。鉑還有“抓住氣體”

26、的本領(lǐng)。例如,1體積的鉑可以吸收1000體積的氫氣。所以鉑可作為氫氣的“儲藏罐”,為氫氣的運輸與使用提供了方便。五、貴重金屬實用化學(xué)稀土元素都是金屬,一般為銀白色,有延展性,熔點高。它們是比較活潑的金屬,能與氧、硫、氮等非金屬反應(yīng)。常溫下,稀土金屬能與水緩慢反應(yīng)放出氫氣,也容易和稀酸作用。稀土金屬被譽為“冶金工業(yè)的維生素”。例如,在煉鋼中加入少量的稀土金屬,能起到良好的脫氧、脫硫作用,提高鋼的質(zhì)量;在鑄鐵中加入稀土金屬可制成球墨鑄鐵;在鎂及鋁的合金中加入稀土金屬,能增加在高溫下的強度,并且抗疲勞性能好,目前它們已被用于制造噴氣式飛機;鈰和鐵的合金在沖擊時能產(chǎn)生火花,因此常用它作打火機的“電石”

27、。釔的密度比鈦小,但比鈦更耐高溫,因此是很有希望的火箭材料。在環(huán)境保護方面,稀土化合物可以有效地去除污水中的磷酸鹽,還可用于汽車尾氣的凈化及含肼廢氣處理。稀土材料還可以用作有機合成的催化劑。貯氫稀土材料的開發(fā)研究目前已進入成熟階段,磁光稀土記錄材料、稀土超導(dǎo)伸縮材料已在實際應(yīng)用中得到推廣。六、稀土應(yīng)用材料簡介第二節(jié)無機非金屬材料實用化學(xué)一、硅酸鹽材料（一）硅及其化合物實用化學(xué) 1. 硅（1）硅的存在、物理性質(zhì)及用途硅在地殼中的含量僅次于氧,居第二位,占地殼總質(zhì)量的27%。硅的分布很廣,地殼的巖石層是由含硅的化合物組成的。自然界沒有游離硅存在,它主要以二氧化硅和各種硅酸鹽形式存在。常見的沙子、水

28、晶、瑪瑙,它們的主要成分都是二氧化硅。硅的晶體呈灰黑色,有金屬光澤,硬度較大,有脆性,熔點和沸點較高。硅晶體的導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,是良好的半導(dǎo)體材料。它和金屬的導(dǎo)電性能不同,金屬的導(dǎo)電性隨著溫度的升高逐漸減弱,但硅的導(dǎo)電性卻隨著溫度的升高而迅速增強。高純度的硅在電子工業(yè)上用來制造半導(dǎo)體元件,如晶體管、集成電路、可控硅元件。硅也可用來 制造合金,用于煉鋼、制變壓器和耐酸設(shè)備等。一、硅酸鹽材料（一）硅及其化合物實用化學(xué) 1. 硅（2）硅的化學(xué)性質(zhì)硅晶體的化學(xué)性質(zhì)不活潑,常溫下,除氟氣、氫氟酸和強堿溶液外,水、氧氣、氯氣都不與硅反應(yīng),但在加熱條件下,硅也能與一些非金屬反應(yīng)。例如:Si+O2

29、= SiO2 硅與強堿溶液作用生成硅酸鹽和氫氣。Si+2NaOH+H2O = Na2SiO3+2H2一、硅酸鹽材料（一）硅及其化合物實用化學(xué) 2.二氧化硅和硅酸二氧化硅也叫硅石(silica),是一種堅硬難熔的固體,它有晶體和無定形兩種類型。比較純凈的二氧化硅晶體叫作石英。無色透明的純凈二氧化硅晶體叫作水晶。石英晶體質(zhì)地堅硬、熔點高,有良好的光電性能和紅外、紫外光透過率,可用來制造光學(xué)儀器的棱鏡、透鏡和醫(yī)療用的水銀燈燈管。 硅藻土含有無定形二氧化硅,它表面積大,吸附能力強,可以作為吸附劑,使有色溶液脫色,還可以用 于制作過濾器,以及作催化劑的載體和保溫材料。二氧化硅不溶于水,它與絕大多數(shù)酸不發(fā)

30、生反應(yīng),但氫氟酸可以使二氧化硅溶解,所以可用氫氟酸刻蝕玻璃,玻璃器皿不能用來盛放氫氟酸。SiO2+4HF = SiF4+2H2O一、硅酸鹽材料（一）硅及其化合物實用化學(xué) 2.二氧化硅和硅酸【實驗8-3】硅酸的制備 在試管中加入3 mL 25%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的硅酸鈉溶液,逐滴加入鹽酸,振蕩,觀察現(xiàn)象。 在硅酸鈉溶液中加入少量鹽酸時,得到透明液體,繼續(xù)加入鹽酸,得到白色膠狀物H2SiO3(偏硅酸)。 Na2SiO3+2HCl = H2SiO3+2NaCl 硅酸膠狀物加熱后失去水分,變成一種網(wǎng)狀多孔的物質(zhì),稱為硅膠(silica gel),它有很強的吸附能力,這就是日常生活中經(jīng)常接觸到的硅膠干燥劑。

31、通常使用的變色硅膠是將無色硅膠用二氯化鈷溶液浸泡后干燥制得的。因為無水CoCl2為藍(lán)色,水合的CoCl26H2O顯紅色,所以根據(jù)變色硅膠顏色的變化,可以判斷其吸水的程度。 硅酸的酸性比碳酸還弱,因此在硅酸鈉溶液里通入二氧化碳可以得到硅酸。一、硅酸鹽材料（一）硅及其化合物實用化學(xué) 3. 硅酸鹽硅酸鈉(Na2SiO3)能溶于水,呈堿性,它的濃溶液又叫水玻璃,俗稱泡花堿。它是灰白色或無色的濃稠膠體,有一定的黏合力,是一種礦物膠。硅酸鹽是構(gòu)成地殼巖石的最主要成分。在天然的硅酸鹽中,除硅以外,還含有鋁、鉀、鈣、鎂等,成分相當(dāng)復(fù)雜。為了簡便起見,硅酸鹽常用二氧化硅和金屬氧化物的化學(xué)式表示。例如: 正長石(

32、長石)K2OAl2O36SiO2 白云母K2O3Al2O36SiO22H2O 白黏土(高嶺土)Al2O32SiO22H2O 石棉CaO3MgO4SiO2 滑石3MgO4SiO2H2O 泡沸石Na2OAl2O32SiO2nH2O一、硅酸鹽材料實用化學(xué) （二） 硅酸鹽材料 1. 玻璃玻璃(glass)質(zhì)脆透明,是一種沒有固定熔點的非晶體材料,加熱時會逐漸軟化,直到變成液體?？梢杂么抵?、輥壓、拉制等各種方法將玻璃加工成各種形狀。制造普通玻璃的原料是純堿、石灰石、石英砂和長石等,其主要生產(chǎn)工藝可分為配料、熔融和成型三道工序,主要化學(xué)反應(yīng)為:Na2CO3+SiO2 = Na2SiO3+CO2CaCO3+

33、SiO2 = CaSiO3+CO2種類鈣鈉玻璃鈣鉀玻璃鉛(鉀)玻璃硼硅酸鹽玻璃玻璃系Na2O-CaO-SiO2K2O-CaO-SiO2K2O-PbO-SiO2Na2O-B2O3-SiO2實例板玻璃、瓶玻璃、家庭用容器玻璃(光學(xué)用無鉛玻璃)半結(jié)晶玻璃(光學(xué)用無鉛玻璃)鉛結(jié)晶玻璃、燧石玻璃(光學(xué)用)硬質(zhì)玻璃(派熱克斯玻璃、耶那光學(xué)玻璃等)主 要 成 分 含 量SiO2B2O3CaONa2OK2OPbO65%75% 5%15%10%20%70%80% 5%10%1%5% 5%15%50%70%1%6% 2%15% 4%10%10%40%65%80% 5%25%0%5% 4%14%0%6%性質(zhì)難于通過

34、紫外線比較硬,難熔,對化學(xué)藥品的抵抗力比鈣鈉玻璃強軟而重,易熔,富于光澤,光的折射率大化學(xué)抵抗性及耐熱性強,熱膨脹率小,電絕緣性好主要用途用于制作窗玻璃,瓶、杯、皿之類的食具、容器等日用品用于制作理化器具、光學(xué)器械、工藝裝飾品用于制作光學(xué)器械、高級器物(雕花玻璃)、工藝裝飾品用于制作電絕緣器具,理化、醫(yī)療器具,耐熱器具,電器用管、球類一、硅酸鹽材料（二）硅酸鹽材料實用化學(xué) 2. 水泥水泥(cement)加適量的水?dāng)嚢韬?能在空氣和水中逐漸硬化,并能把沙子、碎石等牢固地黏合在一起,成為有很高機械強度的石狀材料。水泥的熱膨脹系數(shù)跟鋼鐵幾乎相同,所以用鋼筋、碎石和水泥等制得的鋼筋混凝土強度更高。水泥

35、是工程建設(shè)中最重要的建筑材料之一,素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。燒制水泥的原料主要有石灰石、黏土以及鐵粉等其他輔助原料,生產(chǎn)過程一般分為配料磨細(xì)、煅燒及磨細(xì)熟料等三道工序。將石灰石、黏土及其他輔助材料按一定比例混合磨細(xì)得到粉狀生料,然后煅燒冷卻得到塊狀熟料,熟料與用作調(diào)節(jié)水泥硬化速度的適量石膏和少量輔助材料混合磨細(xì)得到的粉狀物質(zhì)即為普通硅酸鹽水泥。其主要成分是3CaOSiO2(硅酸三鈣)、2CaOSiO2(硅酸二鈣)、3CaOAl2O3(鋁酸三鈣)和4CaOFe2O3Al2O3(鐵鋁酸四鈣)。 種類普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥組成用硅酸鈣為主要成分的水泥熟料制成,允許摻15%以下的混合材

36、料在硅酸鹽水泥熟料中摻入占水泥質(zhì)量20%70%的?；郀t爐渣在硅酸鹽水泥熟料中摻入占水泥質(zhì)量20%50%的火山灰質(zhì)混合材料在硅酸鹽水泥熟料中摻入占水泥質(zhì)量20%40%的粉煤灰特性早期強度好,水化熱較高,耐凍性好,耐熱性較差,耐腐蝕及耐水性較差早期強度低,后期強度增長較快,水化熱較低,耐熱性好,耐硫酸鹽腐蝕及耐水性好,抗凍性差,干縮較大抗?jié)B性好,耐凍性較差,其他性質(zhì)與礦渣水泥相同干縮性小,抗裂性較好,耐熱性差,抗碳化能力差,其他性質(zhì)與礦渣水泥相同適用范圍一般土建工程中混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土的地上、地下和水中結(jié)構(gòu),包括反復(fù)冰凍作用的結(jié)構(gòu),也可拌制高強、快凝混凝土大體積混凝土、有耐熱要求的

37、混凝土結(jié)構(gòu),蒸氣養(yǎng)護的混凝土構(gòu)件,有抗硫酸鹽要求的一般工程,一般地上、地下和水中的混凝土和鋼筋混凝土地下、水中、大體積混凝土和有抗?jié)B要求的混凝土工程,蒸氣養(yǎng)護的混凝土構(gòu)件,有抗硫酸鹽要求的一般工程,一般混凝土結(jié)構(gòu)地上、地下、水中和大體積混凝土工程,蒸氣養(yǎng)護的構(gòu)件,有抗硫酸鹽要求的工程,一般混凝土結(jié)構(gòu)一、硅酸鹽材料（二）硅酸鹽材料實用化學(xué)3. 陶瓷陶瓷(pottery and porcelain)的種類較多,按原料和用途分為普通陶瓷和特種陶瓷兩大類。普通陶瓷是用白黏土(Al2O32SiO22H2O)、正長石(K2OAl2O36SiO2)和石英(SiO2)等天然原料制成的,主要用于日常生活中(如日

38、用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷、建筑陶瓷)和工業(yè)上(如電瓷、耐酸陶瓷、過濾陶瓷等)。類別性能使用原料用途普通陶瓷土器粗松多孔,有吸水性,帶色,不施釉易熔黏土普通盆、罐、磚、瓦等陶器粗松多孔,有吸水性,呈灰色或白色,施釉或不施釉,擊之音粗啞可塑性高的難熔黏土、石英、長石、石灰石日用器皿、彩陶、面磚、衛(wèi)生陶器、裝飾用品瓷器組織致密,吸水率接近于零,色白,施釉,耐酸堿侵蝕,電絕緣性好,擊之音清、韻長同陶器日用器皿、美術(shù)瓷、化學(xué)瓷、電瓷及其他工業(yè)用瓷特種陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷機械性能高純度天然無機物或人工合成無機物(Al2O3TiO2SiO2等)渦輪葉片、發(fā)動機部件半導(dǎo)體陶瓷半導(dǎo)體性能熱敏電阻、壓敏電阻、光敏元件、太陽能

39、電池磁性瓷、生物陶瓷磁學(xué)性能、機械性能、多孔性能磁芯、磁頭、磁鐵、人造骨(關(guān)節(jié))、瓷牙二、新型無機非金屬材料實用化學(xué)新型無機非金屬材料有四大特性：耐高溫，強度高；具有光學(xué)特性；具有電學(xué)特性； 具有生物功能。新型無機非金屬材料有很多，如光導(dǎo)纖維；高溫結(jié)構(gòu)陶瓷；生物陶瓷（人造骨頭、人造血管）； 壓電材料；磁性材料；導(dǎo)體陶瓷；激光材料，超硬材料（氮化硼）；等等。1.光導(dǎo)纖維的制造與應(yīng)用把氧氣和四氯化硅蒸氣的混合氣體通過在高溫爐中旋轉(zhuǎn)和移動的石英管，能反應(yīng)生成二氧化硅。 把得到的沉積在管內(nèi)的二氧化硅熔化，形成“玻璃棒”，在19002000的高溫下再將其熔化、拉制成粗細(xì)均勻的光纖細(xì)絲。用于鋪設(shè)光纖通訊線

40、路的光導(dǎo)纖維是由若干條柔韌、沒有脆性、有高折射率的光纖細(xì)絲(直徑在10m以下)用聚丙烯或尼龍?zhí)装瞥傻?。SiCl4(g)O2(g) 1300 SiO22Cl2(g)實用化學(xué)2.新型陶瓷材料精細(xì)陶瓷（新一代無機非金屬材料）：與金屬材料和有機高分子材料相比，陶瓷抗腐蝕能力更強。但陶瓷有脆性且抗拉、抗彎和抗沖擊性差。是化學(xué)家通過改變陶瓷組分的方法研制出的具有高強度、耐高溫、耐腐蝕，并具有聲、電、光、熱、磁等多方面特殊功能的材料。精細(xì)陶瓷的化學(xué)組成已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了硅酸鹽的范圍。如高溫結(jié)構(gòu)陶瓷的化學(xué)組成是氮化硅。它具有優(yōu)異的性能，機械強度好，硬度高，熱膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱性好，化學(xué)穩(wěn)定性高。合成氮化硅的方法有

41、三種：（1）純硅粉與純氮在1300時直接反應(yīng)；3Si+ 2N2=Si3N4 （2）SiO2在氮氣中用碳還原氮化；3SiO2 +6C+ 2N2=Si3N4 + 6CO（3）四氯化硅和氨氣反應(yīng)。3SiCl4 + 4NH3=Si3N4+ 12HCl生物陶瓷具有良好的生物兼容性，對肌體無免疫排異反應(yīng)，無溶血、凝血反應(yīng)，對人體無毒，不會致癌。氧化鋁、氧化鋯生物陶瓷可用于制作各種人體關(guān)節(jié)。生物玻璃CaONa2OSiO2P2O5具有與骨骼鍵合的能力。二、新型無機非金屬材料第三節(jié)有機高分子材料實用化學(xué)一、概述實用化學(xué)有機高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。高分子化合物是指分子中含原子數(shù)很多、相對分子質(zhì)

42、量很大的物質(zhì)。高分子化合物按其來源可分為天然高分子化合物和合成高分子化合物;按其組成及性質(zhì)可分為無機高分子化合物和有機高分子化合物。需要說明的是,高分子化合物與高分子材料是有所不同的。有些高分子化合物本身就可以作為材料使用,而另一些高分子化合物則需要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┎拍芊Q其為材料,添加劑主要指填料、增塑劑、防老劑、著色劑等。一、概述實用化學(xué)1.高聚物的主要特征由單體變成高分子化合物的過程稱為聚合(polymerization)。因此,高分子化合物也稱高分子聚合物,簡稱高聚物(polymer)。 例如：方括號內(nèi)的式子表示高聚物的結(jié)構(gòu)單元,這種結(jié)構(gòu)單元又稱為鏈節(jié)。一個高聚物中的鏈節(jié)數(shù)(即n)稱為聚

43、合度。有機高分子化合物的結(jié)構(gòu)可分為線型結(jié)構(gòu)和體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)兩種,如圖8-7所示。一、概述實用化學(xué)2. 合成高聚物的反應(yīng)(1) 加聚反應(yīng)不飽和烴的一種或多種簡單分子,經(jīng)過加成反應(yīng)聚合成高分子的反應(yīng),稱為加成聚合反應(yīng),簡稱加聚反應(yīng)。如乙烯的聚合反應(yīng):一、概述實用化學(xué)(2) 縮聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)是縮合、聚合的簡稱,是低分子化合物相互作用形成高聚物,同時析出水、鹵化氫、氨、醇、酚等小分子化合物的反應(yīng)。如合成酚醛樹脂的反應(yīng)： +nH2O一、概述實用化學(xué)3. 高聚物的相對分子質(zhì)量 每種低分子化合物均可按其化學(xué)式計算出確切的相對分子質(zhì)量,而且它的每個分子都是一樣的。高聚物則不然,通常含有各種大小不同的分子,它

44、們有相同的化學(xué)組成,不同的聚合度和相對分子質(zhì)量。所以高聚物的相對分子質(zhì)量和聚合度實際上都是它的統(tǒng)計平均值。4. 高聚物的基本性質(zhì)(1) 溶解性(2) 熱塑性和熱固性(3) 強度(4) 電絕緣性一、概述實用化學(xué)有機高分子材料是以高分子化合物為主要組分的材料。高分子化合物是指分子中含原子數(shù)很多、相對分子質(zhì)量很大的物質(zhì)。高分子化合物按其來源可分為天然高分子化合物和合成高分子化合物;按其組成及性質(zhì)可分為無機高分子化合物和有機高分子化合物。需要說明的是,高分子化合物與高分子材料是有所不同的。有些高分子化合物本身就可以作為材料使用,而另一些高分子化合物則需要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┎拍芊Q其為材料,添加劑主要指填料

45、、增塑劑、防老劑、著色劑等。二、塑料實用化學(xué)塑料(plastic)是以人工合成或人工改性的有機高分子物質(zhì)為基本成分并可塑成型的材料。1. 塑料的組成 (1) 聚合物各種聚合物大多是膠黏劑,其作用是將各種輔助材料黏合在一起。它是塑料的主體成分,也是決定塑料制品基本物理性質(zhì)的主要因素。塑料中聚合物的含量一般為30%70%。例如,聚氯乙烯塑料是由聚氯乙烯這種聚合物加上增塑劑等輔助材料配制而成的。(2) 填料填料是塑料的另一重要成分。在塑料中加入填料可以提高機械強度,減小收縮率,還可降低成本,并可在一定程度上改善塑料的耐熱性、耐磨性和硬度等。二、塑料實用化學(xué)2. 塑料的主要品種、性能和用途根據(jù)它們受熱

46、時所表現(xiàn)的性能不同,可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類;按照應(yīng)用又可分為通用塑料、工程塑料、耐高溫塑料和特種塑料。名稱單體性能用途聚乙烯(PE)柔韌、半透明、不吸水,電絕緣性能很好,耐化學(xué)腐蝕,耐寒,無毒性;耐溶劑性和耐熱性差制薄膜,作食品、藥物的包裝材料,制日常用品、管道、輻射保護衣,作絕緣材料等聚丙烯(PP)機械強度高,電絕緣性好,耐化學(xué)腐蝕,無毒性;低溫發(fā)脆制薄膜、日常用品聚氯乙烯(PVC)耐有機溶劑,耐化學(xué)腐蝕,抗水性好,易于染色;熱穩(wěn)定性差,冬天發(fā)硬硬聚氯乙烯:制管道、作絕緣材料等;軟聚氯乙烯:制薄膜、電線包皮、軟管、日常用品等;聚氯乙烯泡沫塑料:作建筑材料、制日常用品等聚苯乙烯(P

47、S)電絕緣性很好,透光性好,耐水,耐化學(xué)腐蝕,室溫下發(fā)脆,溫度較高時則逐漸變軟,無毒性;耐溶劑性差作高頻率絕緣材料,制電視、雷達(dá)的絕緣部件,汽車、飛機部件,醫(yī)療衛(wèi)生用具,日常用品,離子交換樹脂等聚甲基丙烯酸甲酯(有機玻璃)(PMMA)透光性好,質(zhì)輕, 耐水,耐酸、堿,抗霉,易加工;耐磨性較差,能溶于有機溶劑制飛機、汽車用玻璃,以及光學(xué)儀器、醫(yī)療器械、軟管等酚醛塑料(電木)(PF)HCHO電絕緣性好,耐熱,抗水;能被強酸、強堿腐蝕制電工器材、儀表外殼、日常用品等,用玻璃纖維增強的酚醛塑料可用于宇宙航行、航空等領(lǐng)域,酚醛樹脂也可用于制造涂料等工程塑料(ABS)質(zhì)硬而堅韌,機械性能強,耐化學(xué)腐蝕,電

48、絕緣性好,易于電鍍代替鋼和有色金屬,制齒輪、軸承、電機、儀表、家電產(chǎn)品外殼、飛機上的裝飾板、窗框、隔音板、紡織用紗管等聚四氟乙烯(塑料王)(PTEE)優(yōu)異的耐高、低溫性(-200 250 ),優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性(甚至可抗王水),優(yōu)異的介電性能和低摩擦系數(shù);強度低,加工困難制工業(yè)墊圈、管道、閥門,作化工設(shè)備耐腐蝕材料、水下電器絕緣材料、原子能和航天工業(yè)用特種材料、防火涂層等三、纖維實用化學(xué)1.纖維的分類 纖維(fibre)可分為天然纖維和化學(xué)纖維兩種。棉和麻屬于天然植物性纖維,蠶絲和羊毛屬于天然動物性纖維?；瘜W(xué)纖維是以天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物為原料,通過制備紡絲原液、紡絲和后處理

49、等工序制得的具有紡織性能的纖維?；瘜W(xué)纖維又分為兩大類:人造纖維和合成纖維(synthetic fibre)。人造纖維是以天然高分子化合物(如纖維素)為原料制成的化學(xué)纖維,其品種并不太多,主要有黏膠纖維、醋酸纖維和銅氨纖維。合成纖維是以人工合成的高分子化合物為原料制成的化學(xué)纖維,如聚酯纖維、聚酰胺纖維、聚丙烯腈纖維等?；瘜W(xué)纖維具有強度高、耐磨、密度小、彈性好、不發(fā)霉、不怕蟲蛀、易洗快干等優(yōu)點,但其缺點是染色性較差、靜電大、耐光和耐候性差、吸水性差。三、纖維實用化學(xué)2.合成纖維的生產(chǎn)方法 第一種方法叫熔融紡絲法,它是干法紡絲,即先將聚合物加熱,使它熔化為黏稠的液體,然后讓黏液從噴絲頭的細(xì)孔中壓出,

50、經(jīng)過空氣或水的冷卻作用,就凝固成合成纖維的細(xì)絲。例如,錦綸、丙綸、滌綸纖維都用此法生產(chǎn)。第二種方法叫濕法紡絲,即把聚合物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?配成聚合物的溶液,再將這種溶液從噴絲頭的細(xì)孔中壓出,讓溶液變成細(xì)流在熱空氣中通過,其中的溶劑就迅速揮發(fā),聚合物就凝固成細(xì)絲。例如,腈綸、維尼綸、氯綸纖維都用此法生產(chǎn)。名稱單體性能用途聚對苯二甲酸乙二酯(滌綸、的確良)(PETP)HOCH2CH2OHHOOCC6H4COOH抗折皺性強,彈性好,耐光性好,耐酸性好,耐磨性好;不耐濃酸,染色性較差制衣料、運輸帶、漁網(wǎng)、繩索、人造血管,作絕緣材料等聚酰胺-6(錦綸、尼龍-6)(PA)強度高,彈性好,耐磨性好,耐堿性

51、好,染色性好;不耐濃酸,耐光性差制衣料、輪胎簾子線、繩索、漁網(wǎng)、降落傘等聚丙烯腈(腈綸、人造羊毛)(PAN)耐光性極好,耐酸性好,彈性好,保暖性好;不易染色,耐堿性差制衣料、工業(yè)用布、毛毯、濾布、炮衣、天幕等聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸)(PVA)HCHO吸濕性好,耐光性好,耐腐蝕性好,柔軟和保暖性好;耐熱性不夠好,染色性較差制衣料、桌布、窗簾、漁網(wǎng)、濾布、軍事運輸蓋布、炮衣、糧食袋等聚丙烯纖維(丙綸)(PP)機械強度高,耐腐蝕性極好,耐磨性好,電絕緣性好;染色性差,耐光性差制繩索、網(wǎng)具、濾布、工作服、帆布等,制成的紗布不粘連在傷口上聚氯乙烯纖維(氯綸)(PVC)保暖性好,耐日光性好,耐腐蝕性好;耐

52、熱性差,染色性差制工作服、毛毯、絨線、濾布、漁網(wǎng)、帆布等四、橡膠實用化學(xué)1.橡膠的性能 橡膠(rubber)是一種彈性高聚物,其相對分子質(zhì)量一般均在幾十萬以上,有的甚至達(dá)100萬左右。橡膠具有極為突出的高彈性,在較寬的溫度范圍內(nèi)(如-50 150 )和很小的外力作用下即能發(fā)生很大的形變,在去除外力后,又能很快地自然回復(fù)到原來的狀態(tài),這也是橡膠有別于塑料、纖維等其他高分子材料的主要標(biāo)志。橡膠還有較高的扯斷強度、拉伸強度、撕裂強度、耐疲勞強度,有極高的可撓性、耐磨性,還具有不透水、不透氣、耐酸堿腐蝕和優(yōu)良的電絕緣性。四、橡膠實用化學(xué)2 .橡膠的分類橡膠分為天然橡膠和合成橡膠(synthetic r

53、ubber)兩類。名稱單體性能用途順丁橡膠(BR)彈性好,耐磨,耐低溫,耐老化;黏結(jié)性差制輪胎、膠帶、膠管、簾布膠、膠輥、膠鞋等氯丁橡膠耐油性最佳,耐光,耐臭氧,耐燃燒,耐化學(xué)腐蝕;耐寒性差,生膠貯存期短制輸油、輸送有機溶劑管道的密封圈,以及輸送帶、防毒面具、電纜外皮、輪胎等丁苯橡膠(SBR)耐磨,耐老化,熱穩(wěn)定性、電絕緣性好;彈性較差作電絕緣材料,制輪胎、一般橡膠制品等丁腈橡膠(NBR)有優(yōu)異的耐油性,耐熱,耐磨,耐輻射;彈性和電絕緣性能以及耐寒性較差制耐油的橡膠制品,如飛機油箱襯里等硅橡膠RnSiCl(4-n)(n=1,2,3)耐低溫(-100 )和高溫(300 ),抗老化和抗臭氧性好,電

54、絕緣性好;機械性差,耐化學(xué)腐蝕性差制各種在高溫、低溫下使用的襯墊,醫(yī)療器械及人造關(guān)節(jié),作電絕緣材料等五、膠黏劑實用化學(xué)1.膠黏劑的定義膠黏劑又稱為黏合劑，是通過界面黏附、內(nèi)聚、咬合和摩擦等作用使兩種或兩種以上部件連接在一起共同受力（或發(fā)揮功能性作用）的材料，它可以是天然的，也可以是人工制備的，可以是無機的、有機的，也可以是無機-有機復(fù)合的。2.膠黏劑的分類（1）按照材料屬性，膠黏劑可以分為天然膠黏劑和人工膠黏劑。天然膠黏劑是將自然界物質(zhì)直接作為膠黏劑，或經(jīng)簡單加工得到的膠黏劑，如可以從動植物膠中提取一些成分，經(jīng)加工得到膠黏劑。人工膠黏劑主要指采用化工原料加工而成的膠黏劑，常見的有合成樹脂基、水

55、玻璃基、水泥基、石膏基膠黏劑等。（2）按照用途劃分，建材行業(yè)中的膠黏劑主要有建筑膠黏劑和裝飾膠黏劑兩類。建筑膠黏劑常用于建筑物中的結(jié)構(gòu)承重部位，其主要成分為聚氨酯、瀝青或硅酮和水泥等。裝飾膠黏劑常用于室內(nèi)裝修、門窗和地下室等部位，市場上主要是氯丁橡膠膠黏劑和水泥基膠黏劑。五、膠黏劑實用化學(xué)（3）按化學(xué)組成分熱固性樹脂膠黏劑。它以熱固性樹脂(如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂)為主要原料制成,是相對分子質(zhì)量較低的液體或固體樹脂,固化后交聯(lián)成為不溶的體型結(jié)構(gòu),似絲瓜絡(luò)一樣的網(wǎng)絡(luò),具有很高的強度和耐熱性等。熱塑性樹脂膠黏劑。它以熱塑性樹脂如聚乙烯醇縮醛、聚甲基丙烯酸酯、聚乙酸乙酯乳膠(又稱聚醋酸乙烯酯乳液)為主要

56、原料制成。橡膠型膠黏劑。它是以合成橡膠為基本原料制得的膠黏劑,如氯丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、丁苯橡膠等。合成膠黏劑具有優(yōu)良的黏結(jié)強度,耐水,耐熱,耐化學(xué)藥品,密封性好,質(zhì)量輕,膠結(jié)應(yīng)力分布均勻,可用于不同材料的黏結(jié)。例如,合成膠黏劑可用于輪船的甲板和木材黏合,塑料或橡膠制品與鋼板黏合等。六、涂料實用化學(xué)1.涂料的定義涂料是指涂布于物體表面在一定的條件下能形成薄膜而起保護、裝飾或其他特殊功能（絕緣、防銹、防霉、耐熱等）的一類液體或固體材料。涂料屬于有機化工高分子材料，所形成的涂膜屬于高分子化合物類型。2.涂料的組成涂料一般由四種基本成分組成：成膜物質(zhì)（樹脂、乳液）、顏料（包括體質(zhì)顏料）、溶劑和添

57、加劑（助劑）。（1）成膜物質(zhì)是涂膜的主要成分，包括油脂、油脂加工產(chǎn)品、纖維素衍生物、天然樹脂、合成樹脂和合成乳液。成膜物質(zhì)還包括部分不揮發(fā)的活性稀釋劑，它是使涂料牢固附著于被涂物面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定著涂料的基本特性。六、涂料實用化學(xué)（2）顏料一般分兩種，一種為著色顏料，常見的鈦白粉，鉻黃等；還有一種為體質(zhì)顏料，也就是常說的填料，如碳酸鈣，滑石粉。（3）溶劑包括烴類。溶劑（礦物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等）、醇類、醚類、酮類和酯類物質(zhì)。溶劑和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液體。它有助于施工和改善涂膜的某些性能。（4）添加劑如消泡劑，流平劑等，還有一

58、些特殊的功能助劑，如底材潤濕劑等。這些助劑一般不能成膜并且添加量少，但對基料形成涂膜的過程與耐久性起著相當(dāng)重要的作用 。涂料類別重要性能用途酚醛樹脂類有一定硬度,帶光澤,快干,耐水,耐酸和堿,具有絕緣性作防腐、防潮和絕緣涂料絕緣瀝青漆類耐水性強,耐化學(xué)腐蝕,具有絕緣性,裝飾和保護性能好,價廉;色澤單調(diào),只能制成深色、黑色涂料作防腐漆、金屬底漆、絕緣漆、船底防污漆氨基樹脂漆類機械強度高,色彩鮮艷,不易泛黃,絕緣性好,耐水,耐油用于交通工具、儀器儀表、五金零件和輕工產(chǎn)品等金屬部件的防腐與裝飾纖維素漆類干結(jié)較快,硬度高,耐磨,不變色泛黃;溶劑含量較高,工序多,有一定毒性用于金屬、木材、皮革、紡織品、塑料、混凝土等的表面裝飾及防護丙烯酸漆類色澤優(yōu)美,保色、保光性能良好,耐酸霧和一般酸堿腐蝕,耐熱,防潮,抗霉,耐久用于醫(yī)療器械、輕工產(chǎn)品和木器家具等的表面裝飾與防護環(huán)氧樹脂漆類附著力強,耐化學(xué)腐蝕,電絕緣性好;戶外耐候性差,與其他漆結(jié)合力差作化工、造船、煉油、鋼鐵工業(yè)防腐涂料,家用電器底漆,電工件絕緣涂料等第四節(jié)復(fù)合材料 特殊材料實用化學(xué)一、復(fù)合材料實用化學(xué)（一）復(fù)合材料的組成基體起粘結(jié)作用增強體起骨架作用復(fù)合材料一、復(fù)合材料實用化學(xué)（二）復(fù)合材料的分類一、復(fù)合材料實用化學(xué)（三）形形色色的復(fù)合材料1.玻