《工程材料》課件 項(xiàng)目七：認(rèn)識(shí)功能高分子材料

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項(xiàng)目七：認(rèn)識(shí)功能材料和高分子材料2

①合成纖維②合成橡膠常規(guī)高分子材料③塑料④油漆涂料⑤高分子粘合劑

10.1概述概述3

(1)研究功能高分子化學(xué)的目的和意義

目的：研究高分子骨架、功能化基團(tuán)、以及分子組成和材料宏觀結(jié)構(gòu)形態(tài)與材料功能之間的關(guān)系，為充分利用現(xiàn)有高分子材料功能和開(kāi)發(fā)新型功能材料提供理論依據(jù)。

----對(duì)現(xiàn)有材料進(jìn)行更新?lián)Q代

----發(fā)展新型功能材料

功能高分子化學(xué)的內(nèi)容與發(fā)展4

(2)功能高分子化學(xué)的定義與分類方法

功能高分子材料——與常規(guī)聚合物相比具有明顯不同的物理化學(xué)性質(zhì)，并具有某些特殊功能(如電學(xué)、光學(xué)等方面的特殊功能)的聚合物大分子(主要指全人工和半人工合成的聚合物)功能高分子材料化學(xué)——以功能高分子材料為研究對(duì)象，研究它們的結(jié)構(gòu)組成、物理化學(xué)性質(zhì)、制備方法及應(yīng)用的科學(xué)。5

按照性質(zhì)和功能劃分：

(1) 反應(yīng)型高分子，如高分子試劑和高分子催化劑；

(2)光敏型高分子，如各種光穩(wěn)定劑、光刻膠，感光材料和光致變色材料等；

(3)電活性高分子材料，如導(dǎo)電聚合物、能量轉(zhuǎn)換型聚合物和其他電敏材料；

(4)膜型高分子材料，如各種分離膜、緩釋膜和其他半透性膜材料；

(5)吸附型高分子材料，如高分子吸附性樹(shù)脂、高分 子絮凝劑和吸水性高分子吸附劑等；

(6)其他功能高分子材料6

6.2功能高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系關(guān)鍵作用的官能團(tuán)，獨(dú)特的性質(zhì)聚合物骨架的性質(zhì)，如溶脹性或潤(rùn)濕性等6.3導(dǎo)電高分子材料

高分子材料：導(dǎo)電性能差、絕緣材料

聚乙炔：1958年Natta最早報(bào)道聚乙炔的合成

1977年，A.G.Macdiarmid和白川英樹(shù)用I2/AsF3與聚乙炔反應(yīng)后，電導(dǎo)率從10－9S

cm－1提高到103S

cm－1——第一個(gè)有機(jī)導(dǎo)電高分子

聚苯胺：

聚對(duì)苯撐：聚吡咯：聚噻吩：

半導(dǎo)體性高分子材料：電導(dǎo)率在半導(dǎo)體(10-7~105S

cm－1)的高分子材料

導(dǎo)電性高分子材料：電導(dǎo)率在導(dǎo)體范圍(>105S

cm－1)7

8

名稱結(jié)構(gòu)聚乙炔聚噻吩聚吡咯聚苯胺聚苯種類1分類

(1)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料：本身提供載流子顯示導(dǎo)電性的材料

——共軛聚合物(聚乙炔)、金屬螯合型聚合物(聚酞菁銅)、高分子電荷轉(zhuǎn)移配合物等

(2)復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料：

本身不導(dǎo)電、要通過(guò)摻入導(dǎo)電微?；蚣?xì)絲才能導(dǎo)電、載流子由摻入材料提供

在聚合物基體中混入碳黑、石墨或金屬粉末等10

2

制備1)結(jié)構(gòu)型導(dǎo)電高分子材料：

(1)把給電子或受電子摻雜劑加入連續(xù)共軛體系，使高分子聚合物導(dǎo)電：

(2)用熱解或輻射法改變聚合物的結(jié)構(gòu)使其表現(xiàn)出導(dǎo)電性11

2)摻雜

(1)作用：通過(guò)物理、化學(xué)、或光學(xué)過(guò)程使高分子鏈結(jié)構(gòu)改變成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，使高分子產(chǎn)生導(dǎo)電載流子；

摻雜劑殘基嵌入高分子鏈之間，起離子對(duì)作用，但它們本身不參與導(dǎo)電；

摻雜后，高分子的導(dǎo)電性向半導(dǎo)體、金屬的轉(zhuǎn)變高分子種類摻雜劑濃度電導(dǎo)率(室溫，S/m)反式聚乙炔I20.411.6×104AsF50.404.0×104Na1.128.0×103順式聚乙炔I20.455.5×104AsF50.401.2×105聚吡咯BF4－0.251.0×104聚噻吩I20.195.0聚對(duì)苯撐AsF50.45.0×104K

0.577.0×10212

(2)摻雜反應(yīng)類型：

(a)氧化－還原摻雜：

高分子鏈發(fā)生氧化－還原反應(yīng)而出現(xiàn)離子對(duì)

化學(xué)摻雜、電化學(xué)摻雜、離子注入摻雜等13

2025/3/7/11:19:06電化學(xué)摻雜就是氧化還原反應(yīng)在電極表面上發(fā)生。將聚合物涂覆在電極表面上，或使單體在電極表面上直接聚合，形成薄膜。改變電極的電位，表面的聚合物膜與電極發(fā)生電荷的轉(zhuǎn)移，聚合物失去或得到電子，變成氧化或還原狀態(tài)。(b)質(zhì)子酸摻雜：與質(zhì)子酸反應(yīng)后表現(xiàn)出導(dǎo)電性質(zhì)子酸摻雜對(duì)聚苯胺的改性有重要意義：與HCl、H2SO4等反應(yīng)后，聚苯胺出現(xiàn)電導(dǎo)率劇增(10-1010s

m-1)現(xiàn)象：

解釋：質(zhì)子酸摻雜使分子鏈帶電，通過(guò)分子鏈內(nèi)的電荷轉(zhuǎn)移，形成電荷密度的周期性分布。15

聚苯胺的質(zhì)子酸摻雜17

導(dǎo)電高分子的特性1)電導(dǎo)率范圍寬3導(dǎo)電高分子的特性18

導(dǎo)電高分子不僅可以摻雜,而且還可以脫摻雜,并且摻雜-脫摻雜的過(guò)程完全可逆。2)摻雜-脫摻雜過(guò)程可逆3)響應(yīng)速度快

(10-13sec)19

4)有電致變色性20

4.高分子導(dǎo)電機(jī)理：1)離子傳導(dǎo)理論:

高分子材料中含有可電離的無(wú)機(jī)鹽類，呈離子狀態(tài)、在電場(chǎng)作用下自由離子產(chǎn)生電離：聚氧丙烯＋LiClO4:10-6~10-4s

cm－1

受溫度、濃度、濕度等影響——濕敏傳感器2)電子傳導(dǎo)理論：3)孤子理論：4)極化子理論21

2)電子傳導(dǎo)理論:

(a)電子跳躍式導(dǎo)電：電子在外加電場(chǎng)作用下依次向鄰近原子傳遞而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電

(b)能帶導(dǎo)電：鏈共軛分子中的

電子的HOMO和LUMO分別形成連續(xù)的價(jià)帶和導(dǎo)帶，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間存在能隙或禁帶。無(wú)激發(fā)條件下，表現(xiàn)為絕緣體；激發(fā)后，價(jià)帶失去電子形成空穴或?qū)У玫蕉嘤嚯娮?/p>

載流子的濃度和遷移率決定電導(dǎo)率的大小

聚乙炔、聚對(duì)苯撐、聚吡咯等用于解釋一些高分子導(dǎo)電現(xiàn)象；但對(duì)于光譜、磁性行為則無(wú)法解釋。22

測(cè)定聚乙炔的電導(dǎo)率和磁化率的實(shí)驗(yàn)：

摻雜率：1～6％，聚乙炔表現(xiàn)金屬導(dǎo)電性，但磁化率為零；在摻雜率>6%，磁化率顯著增加；

該導(dǎo)電載流子不帶自旋，不是電子，也不是空穴。23

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導(dǎo)電高分子的應(yīng)用5導(dǎo)電高分子的應(yīng)用25

1).發(fā)光二極管1990年R.H.Friend首次報(bào)道，高分子發(fā)光二極管具有顏色可調(diào)、可彎曲、大面積和低成本等優(yōu)點(diǎn)——實(shí)用化的突破口2).分子導(dǎo)線一個(gè)分子類似于一根導(dǎo)線，可用于高靈敏度檢測(cè)、超大規(guī)模集成技術(shù)等，“模板聚合、分子束沉積等方法制備“分子導(dǎo)線”或?qū)щ姼叻肿游⒐?或納米管)26

3)二次電池高分子摻雜態(tài)儲(chǔ)存電能、脫摻雜過(guò)程中釋放電能

——全塑電池輸出電壓3V、電池容量3mA.h，復(fù)充放電上千次27

4)生物傳感器葡萄糖傳感器、尿素傳感器、乳酸傳感器、膽固醇傳感器28

5).電顯示材料摻雜/脫摻雜實(shí)現(xiàn)導(dǎo)體-絕緣體之間的轉(zhuǎn)變，且電位、pH、摻雜量等變化伴隨顏色變化——可用于電顯示29

10.3醫(yī)用高分子6.4醫(yī)用高分子1生物相容性(compatibility)生物醫(yī)用材料與人體之間相互作用產(chǎn)生復(fù)雜的生物、物理和化學(xué)反應(yīng)的一種現(xiàn)象;

也即生物材料與組織間的一種適應(yīng)性30

引起生物醫(yī)用材料變化的因素生理活動(dòng)中骨骼、關(guān)節(jié)、肌肉的力學(xué)性動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng);細(xì)胞生物電、磁場(chǎng)和電解、氧化作用;新陳代謝過(guò)程中生物化學(xué)和酶催化作用;細(xì)胞黏附吞噬作用;體液中各種酶、細(xì)胞因子、蛋白質(zhì)、氨基酸、多肽、自由基對(duì)材料的生物降解作用31

polyethylene(PE)聚乙烯polypropylene(PP)聚丙烯polyurethane(PU)聚亞胺酯polytetrafluoroethylene(PTFE)聚四氟乙烯poly(vinylchloride)(PVC)聚氯乙烯polyamides(PA)聚酰胺PMMA聚甲基丙烯酸甲酯Polyacetal聚乙醛polycarbonate(PC)聚碳酸酯poly(-ethyleneterephthalate)(PET)polyetheretherketone(PEEK)polysulfone(PSU)聚砜樹(shù)脂2生物惰性醫(yī)用高分子及在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用32

(1)聚硅氧烷

(結(jié)構(gòu)中含有-Si-O-Si-的聚合物)33

醫(yī)用聚硅氧烷的特性34

(2)聚氨酯材料(PU)聚氨酯彈性體(Polyurethane,縮寫(xiě)PU)是由軟鏈段和硬鏈段交替鑲嵌組成的、含有許多－NHCOO－基團(tuán)的極性高聚物,通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)能?、硬鏈段結(jié)構(gòu)及其比例,就可合成出既具有良好的物理機(jī)械性能,又具有血液相容性和生物相容性的醫(yī)用高分子材料。35

PU彈性體的應(yīng)用領(lǐng)域36

控制釋放：按照設(shè)計(jì)的時(shí)間、以一定的計(jì)量和一定的速度到達(dá)特定的靶部位時(shí)間藥物濃度無(wú)效區(qū)治療區(qū)有毒區(qū)AB(3)藥物控制釋放體系

Drugcontrolledreleasedsystem37

控釋優(yōu)點(diǎn)

提高藥物利用度、安全性、有效性減少給藥頻率、給藥量藥物被定位釋放到病區(qū)部位(targetdrug),

提高療效，減少劑量降低毒性，特別是肝、腎的毒副作用研究費(fèi)用低于新藥的合成和篩選38

areservoirdeviceMatrix（slabs,pelletsordisks）.microsphereshydrogels39

0day6days15days21days10daysmPEG5-b-PLA95/BSA微球

初始及體外降解不同時(shí)間形貌的變化6.5刺激響應(yīng)性高分子凝膠凝膠態(tài)是介于液體和固體之間的物質(zhì)形態(tài)。高分子凝膠是指由分子之間組成的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)由大分子主鏈及側(cè)鏈上有親水(極性)基團(tuán)和疏水性基團(tuán)，或(和)有解離基團(tuán)組成，溶劑被固定在分子網(wǎng)絡(luò)中。雖然溶劑不能將三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子溶解，但高分子化合物中親溶劑的基團(tuán)部分卻可以被溶劑作用而使高分子溶脹，這是形成高分子凝膠的原因之一。高分子凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖高分子凝膠的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)，可以是化學(xué)的、由共價(jià)鍵組成，也可以是物理交聯(lián)，如結(jié)晶等。刺激響應(yīng)性高分子凝膠結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)可以隨外界環(huán)境改變而變化的凝膠。溶液的組成、pH值、離子強(qiáng)度、溫度、光強(qiáng)度、電場(chǎng)、特異的化學(xué)物質(zhì)刺激……這種隨外界環(huán)境變化而表現(xiàn)出來(lái)“刺激-應(yīng)答”體現(xiàn)了材料的智能性。出現(xiàn)相轉(zhuǎn)變時(shí)，凝膠網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)孔增大、網(wǎng)絡(luò)失去彈性、網(wǎng)絡(luò)的體積急劇變化(可變化幾百倍之多)，而且這些變化是可逆的和不連續(xù)的。這些變化使高分子凝膠的體積既可以發(fā)生溶脹，又可以收縮，利用這種性質(zhì)設(shè)計(jì)出一種裝置，它具有肌肉的功能，這種人造肌肉制成的機(jī)械手類似于智能機(jī)器人的手，能夠拿東西。刺激響應(yīng)性高分子凝膠的智能化刺激響應(yīng)性高分子凝膠的智能化體積相轉(zhuǎn)變是討論各種響應(yīng)性凝膠的基礎(chǔ)發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變的內(nèi)因：范德華力、氫鍵、疏水相互作用、靜電作用力-----相互組合和競(jìng)爭(zhēng)

內(nèi)因：范德華力、氫鍵、疏水作用及靜電作用力----相互組合和競(jìng)爭(zhēng)溶脹相收縮相外界環(huán)境因子的變化體積不連續(xù)變化凝膠的體積相轉(zhuǎn)變刺激響應(yīng)性凝膠的類型溫敏性凝膠pH敏感性凝膠化學(xué)物質(zhì)響應(yīng)性凝膠光敏性凝膠形狀記憶性高分子凝膠其他應(yīng)用

溫敏性凝膠體積隨溫度變化的高分子凝膠。交聯(lián)型線型

一類對(duì)溫度敏感的材料，它的最低臨界溫度(LCST)為33℃

左右。它在LCST以下溶脹，在LCST以上收縮。溶脹收縮聚N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)25℃30℃34℃20℃溫敏性水凝膠－甲基纖維素及細(xì)胞在其中的生長(zhǎng)A、在室溫下成液態(tài)；B、在體溫下轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，試管傾斜時(shí)不出現(xiàn)液平面。C、在甲基纖維素中生長(zhǎng)的細(xì)胞及細(xì)胞集落（箭頭所示）。pH敏感性凝膠

體積能隨環(huán)境的pH值變化而變化的高分子凝膠。這類凝膠一般均是通過(guò)交聯(lián)形成大分子網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中具有可解離的基團(tuán)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和電荷密度隨pH值變化而變化，并對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)的滲透壓產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其體積發(fā)生不連續(xù)變化。人體體液的pH值范圍：

血液7.35~7.45;

組織液7.0~7.5;

淋巴液7.20~7.35;

尿液6.5~7.8;

胃液1.5~2.0;

胰液8.8;肝膽液7.5;小腸液7.6;大腸液8.4;精液7.8~9.2;子宮液7.5~8.8。如果將人體所有的體液混合在一起，其平均pH値為7.30~7.35。高分子鏈上含有-COOH

PH＞7時(shí)，以-COO

存在，高分子鏈間相互排斥，以溶解或凝膠狀存在，藥物經(jīng)擴(kuò)散釋放出。PH＜7時(shí)，以-COOH

存在，高分子鏈?zhǔn)杷嗷プ饔眉版渻?nèi)氫鍵生成而凝聚收縮，藥物包括其中不釋放。聚α-甲基丙烯酸或聚α-乙基丙烯酸類：

化學(xué)物質(zhì)響應(yīng)性凝膠

這種具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子凝膠的溶脹行為還可以由于糖類的刺激而發(fā)生突變，這樣，高分子溶脹行為將受到葡萄糖濃度變化的指令。葡萄糖濃度信息對(duì)于糖尿病患者是很重要的，如果以這種含葡萄糖的高分子凝膠作為負(fù)載胰島素的載體，表面用半透膜包覆，在此體系中隨著葡萄糖濃度的變化，高分子凝膠將作出響應(yīng)，執(zhí)行釋放胰島素的命令，從而有效地維持糖尿病患者的血糖濃度處于正常。葡萄糖響應(yīng)高分子配合物形成的胰島素釋放微囊聚乙二醇感知葡萄糖濃度交換鍵合釋放藥物患者的血糖濃度維持正常水平釋放機(jī)理光敏感性凝膠

由于光輻射而發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變的凝膠。如紫外光輻射時(shí)，凝膠網(wǎng)絡(luò)中的光敏感基團(tuán)發(fā)生光異構(gòu)化，光解離等反應(yīng)，導(dǎo)致基團(tuán)構(gòu)象和偶極距變化使凝膠溶脹。磁場(chǎng)響應(yīng)凝膠

包埋有磁性微粒子的高吸水性凝膠。將磁性種子預(yù)埋在凝膠中，當(dāng)凝膠置于磁場(chǎng)時(shí)，因鐵磁效應(yīng)而使凝膠溫度增高，導(dǎo)致凝膠發(fā)生體積相轉(zhuǎn)變。

形狀記憶高分子凝膠利用結(jié)晶或半結(jié)晶高分子材料經(jīng)過(guò)輻射交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)后具有形狀記憶效應(yīng)先決條件：高彈形變分類：熱致感應(yīng)型；光致感應(yīng)型；電致感應(yīng)型；化學(xué)感應(yīng)型熱致形狀記憶反應(yīng)過(guò)程T.Ohkietal.Composites:PartA351066,2004,1065–1073醫(yī)療器材-固定創(chuàng)傷部位的器材醫(yī)療器材-手術(shù)縫合線A.,LendleinandR,RobertL.Science,2002,296,1673-1676.高溫白濁化低溫透明調(diào)光材料溶脹收縮循環(huán)智能高分子凝膠的其他應(yīng)用

凝膠用于污泥脫水過(guò)程溶脹收縮循環(huán)用作化學(xué)膜：將末端帶二硫鍵的聚L2谷氨酸接枝到聚碳酸酯膜的孔道結(jié)構(gòu)中,利用這種大分子在pH低時(shí)構(gòu)象收縮,pH高時(shí)構(gòu)象伸展調(diào)控膜的孔道大小。實(shí)驗(yàn)表明該膜對(duì)水的透過(guò)性依賴于溶液的pH,溶液離子強(qiáng)度的變化也會(huì)影響水的透過(guò)性,離子強(qiáng)度增大時(shí),水的透過(guò)性對(duì)pH的依賴性降低。

用作化學(xué)閥將丙烯酸與丙烯酸正硬酯酰醇酯共聚得到了一種具有形狀記憶功能的溫敏水凝膠。這種材料的形狀記憶本質(zhì)在于長(zhǎng)鏈硬脂酰側(cè)鏈的有序、無(wú)序可逆變化。基于這種材料人們?cè)O(shè)計(jì)制作了一種溫控化學(xué)閥。施加電場(chǎng)時(shí),膜孔徑增大,撤去電場(chǎng)后,膜重新溶脹,由此可以控制膜的開(kāi)、關(guān)或孔徑大小。異丙基丙烯酰胺及共聚單體接枝于聚偏二氟乙烯（PVDF)膜表面用作細(xì)胞培養(yǎng)基

隨著溫度的變化，非離子型智能凝膠伸展的親水構(gòu)象轉(zhuǎn)變?yōu)榫o密的疏水構(gòu)象，使得細(xì)胞從器皿表面脫離常見(jiàn)高分子材料是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)三大支柱產(chǎn)業(yè)能源材料信息有機(jī)合成材料是材料工業(yè)的一個(gè)重要方面1材料簡(jiǎn)介

無(wú)機(jī)材料無(wú)機(jī)非金屬材料，如碳纖維無(wú)機(jī)金屬材料有機(jī)材料合成高分子材料新型高分子材料天然高分子材料（棉、麻、絲、毛；天然橡膠等）功能高分子材料復(fù)合材料塑料合成纖維合成橡膠等材料高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，通常分子量大于10000，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料等等。高分子是生命存在的形式，所有的生命體都可以看作是高分子的集合體。2纖維纖維天然纖維人造纖維合成纖維棉、麻、絲、毛等粘纖、莫代爾、醋纖銅氨纖維、萊賽爾等滌綸、錦綸、腈綸、氨綸、氯綸、芳綸等合成纖維具有優(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(chóng)蛀等。2.1聚酯纖維（滌綸）聚酯纖維是指由多種二元醇和芳香族二元羧酸或其酯經(jīng)縮聚生成的聚酯為原料所制得纖維的統(tǒng)稱。具體品種有：聚對(duì)苯二甲酸乙二醇（PET）酯纖維，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）纖維，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯（PTT）纖維等。由于PET是其主要品種，故習(xí)稱聚酯纖維即指這種纖維。2.2聚酰胺纖維（錦綸）錦綸是聚酰胺纖維的商品名稱，Polyamide（簡(jiǎn)稱PA），其基本組成物質(zhì)是通過(guò)酰胺鍵—[NHCO]—連接起來(lái)的脂肪族聚酰胺。常見(jiàn)的聚酰胺主要有兩類：由己二胺和己二酸縮聚而得的聚己二酸己二胺：

H—[HN(CH2)6NHCO(CH2)4CO]n—OH

另一類是由己內(nèi)酰胺縮聚或開(kāi)環(huán)聚合得到的聚合物：

H—[NH(CH2)5CO]—OH聚丙烯腈（PAN）或丙烯腈含量大于85%（質(zhì)量百分比）的丙烯腈共聚物制成的合成纖維。常用的第二單體為非離子型單體，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三單體為離子型單體如丙烯磺酸鈉和2-亞甲基-1，4-丁二酸等。2.3聚丙烯腈纖維（腈綸）

聚丙烯腈纖維有人造羊毛之稱。具有柔軟、膨松、不易染、色澤鮮艷、耐光、抗菌、不怕蟲(chóng)蛀等優(yōu)點(diǎn)。PAN基碳纖維

PAN基碳纖維的生產(chǎn)工藝主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個(gè)過(guò)程:首先通過(guò)丙烯腈聚合和紡紗等一系列工藝加工成被稱為“母體“的聚丙烯腈纖維或原絲，將這些原絲放入氧化爐中在200到300℃進(jìn)行氧化，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000℃下進(jìn)行碳化等工序制成碳纖維。

紡綸1313紡綸1313即聚間苯二甲酰間苯二胺（Polymetaphenyleneisophthalamide,PMIA）纖維

可以用于制作易燃易爆環(huán)境中的工作服

2.4芳綸

芳綸1414即聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺（PPTA）

美國(guó)商品名為Kevlar，是優(yōu)秀的耐高溫纖維之一。Kevlar纖維的優(yōu)良物理力學(xué)性能和耐高溫性，使其應(yīng)用范圍十分廣泛。在工業(yè)方面如輪胎簾子線、高強(qiáng)度繩索、傳送帶及耐壓容器等；軍事方面如防彈衣、防彈頭盔、降落傘、裝甲板等；航空航天方面如飛機(jī)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝飾材料、機(jī)身、機(jī)翼、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼等；體育器材如高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、釣魚(yú)桿、滑雪板、游艇等。

氨綸（spandex），譯名“斯潘德克斯”，是一種彈性纖維，學(xué)名聚氨酯纖維(Polyurethane)，簡(jiǎn)寫(xiě)(PU)，中國(guó)大陸稱為“氨綸”。具有高度彈性，能夠拉長(zhǎng)6～7倍，但隨外力的消失能迅速恢復(fù)到初始狀態(tài)，其分子結(jié)構(gòu)為一個(gè)像鏈狀的、柔軟及可伸長(zhǎng)性的聚氨基甲酸酯，通過(guò)與硬鏈段連接在一起而增強(qiáng)其特性。2.5聚氨酯纖維（氨綸）

氨綸彈性纖維分為兩類：一類為聚酯鏈類；一為聚醚鏈類。聚酯類彈性纖維抗氧化、抗油性較強(qiáng)；聚醚類彈性纖維防霉性，抗洗滌劑較好。藏在瓶底的秘密----高分子材料的常見(jiàn)標(biāo)志3塑料PC其它類ＰＳ聚苯乙烯ＰＰ聚丙烯ＰＥ聚乙烯ＰＶＣ聚氯乙烯HDPE高密度聚乙烯PET聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂

PC其它類ＰＰ聚丙烯熱塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)

塑料熱固性塑料（酚醛塑料）特性：加熱熔化，可反復(fù)加工。線性結(jié)構(gòu)，有彈性特性：不會(huì)受熱熔化，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硬化定型。

合成高分子的結(jié)構(gòu)有：線型、支鏈型、網(wǎng)狀（體型）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)，硬化定型熱塑性塑料具有長(zhǎng)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)；冷卻時(shí)，相互引力增強(qiáng)，會(huì)重新硬化聚乙烯是乙烯單體的均聚物，主要分為線性低密度聚乙烯(LLDPE)、高壓低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)三大類。薄膜是其主要加工產(chǎn)品，其次是片材和涂層、瓶、罐、桶等中空容器及其它各種注塑和吹塑制品、管材和電線、電纜的絕緣和護(hù)套等。主要用于包裝、農(nóng)業(yè)和交通等部門。3.1聚乙烯塑料PE瓶PE包裝耳機(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)。高分子化合物具有一定的彈性。聚氯乙烯塑料是由氯乙烯單體聚合而成的，是常用的熱塑性塑料之一。它的商品名稱簡(jiǎn)稱為“氯塑”，英文縮寫(xiě)為PVC。純聚氯乙烯樹(shù)脂是堅(jiān)硬的熱塑性物質(zhì)，其分解溫度與塑化溫度極為接近，而且機(jī)械強(qiáng)度較差。因此，無(wú)法用聚氯乙烯樹(shù)脂來(lái)塑制產(chǎn)品，必須加入增塑劑、穩(wěn)定劑、填料等以改善性能。3.2聚氯乙烯塑料PVC成品：3.3聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）聚甲基丙烯酸甲酯縮寫(xiě)代號(hào)為PMMA，俗稱有機(jī)玻璃，是迄今為止合成透明材料中質(zhì)地最優(yōu)異，價(jià)格又比較適宜的品種。

透明度優(yōu)良，有突出的耐老化性；比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力卻高出幾倍；它有良好的絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度；對(duì)酸、堿、鹽有較強(qiáng)的耐腐蝕性能；且又易加工；可進(jìn)行粘接、鋸、刨、鉆、刻、磨、絲網(wǎng)印刷、噴砂等手工和機(jī)械加工，加熱后可彎曲壓模成各種亞克力制品。

3.4聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯（Polystyrene，縮寫(xiě)PS）是指由苯乙烯單體經(jīng)自由基加聚反應(yīng)合成的聚合物。它是一種無(wú)色透明的熱塑性塑料，具有高于100℃的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度，因此經(jīng)常被用來(lái)制作各種需要承受開(kāi)水的溫度的一次性容器，以及一次性泡沫飯盒等。聚苯乙烯(PS)聚苯乙烯熱塑性彈性體抗彎能力較強(qiáng)，彎曲強(qiáng)度較高。PSTg約為100℃左右，脆化溫度約-30℃，熔融溫度為140-180℃，因此常被用來(lái)制作各種需要承受開(kāi)水的一次性容器，以及一次性飯盒。3.5聚四氟乙烯（PTFE）聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，英文縮寫(xiě)為PTFE，俗稱“塑料王”），是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，幾乎不溶于所有的溶劑。同時(shí)，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點(diǎn)，它的摩擦系數(shù)極低，所以可作潤(rùn)滑作用之余，亦成為了不沾鍋和水管內(nèi)層的理想涂料。

耐腐蝕性：能夠承受除了熔融的堿金屬，氟化介質(zhì)以及高于300℃氫氧化鈉之外的所有強(qiáng)酸（包括氟銻酸、王水）、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑、還原劑和各種有機(jī)溶劑的作用。絕緣性：不受環(huán)境及頻率的影響，體積電阻可達(dá)10^18歐姆·厘米，介質(zhì)損耗小，擊穿電壓高。耐高低溫性：對(duì)溫度的影響變化不大，溫域范圍廣，可使用溫度-190~260℃。自潤(rùn)滑性：具有塑料中最小的摩擦系數(shù)，是理想的無(wú)油潤(rùn)滑材料。表面不粘性：已知的固體材料都不能粘附在表面上，是一種表面能最小的固體材料。耐大氣老化性：耐輻照性能和較低的滲透性：長(zhǎng)期暴露于大氣中，表面及性能保持不變。不燃性：極限氧指數(shù)在90以下。PTFE的優(yōu)良特性：3.6酚醛樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂，是一種合成塑料，無(wú)色或黃褐色透明固體，因電氣設(shè)備使用較多，也俗稱電木。耐熱性、耐燃性、耐水性和絕緣性優(yōu)良，耐酸性較好，耐堿性差，機(jī)械和電氣性能良好，易于切割，分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩類。合成時(shí)加入不同組分，可獲得功能各異的改性酚醛樹(shù)脂，具有不同的優(yōu)良特性，如耐堿性、耐磨性、耐油性、耐腐蝕性等。3.7ABS樹(shù)脂塑料ABS樹(shù)酯是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈（PAN），B代表丁二烯（PB），S代表苯乙烯（PS）。它將PB，PAN，PS的各種性能有機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)藥品性及電氣性能優(yōu)良，還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。

4橡膠橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。

天然橡膠是從橡膠樹(shù)、橡膠草等植物中提取膠質(zhì)后加工制成。以聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物。合成橡膠是由不同單體在引發(fā)劑作用下，經(jīng)聚合而成的品種多樣的高分子化合物，單體有丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、異丁烯、氯丁二烯等多種。聚合工藝有乳液聚合、溶液聚合、懸浮聚合、本體聚合四種。合成橡膠分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠如丁苯橡膠（單體丁二烯和苯乙烯），順丁橡膠（單體為丁二烯），異戊橡膠（單體為異戊二烯），氯丁橡膠（單體為氯丁二烯），乙丙橡膠（單體為乙烯和丙烯），丁腈橡膠（單體為丁二烯和丙烯腈）等。特種橡膠主要有硅橡膠（耐高溫和嚴(yán)寒）、氟橡膠（耐熱、耐酸堿）和聚氨酯橡膠。丁苯橡膠氯丁橡膠硅橡膠順丁橡膠nCH2=CH-CH=CH2催化劑C=CCH2CH2HHn12341423兩種：三葉橡膠（順式）、杜仲膠（反式）橡膠結(jié)構(gòu)主要有線型、支鏈型和交聯(lián)型結(jié)構(gòu)三種。線型結(jié)構(gòu)：未硫化橡膠的普遍結(jié)構(gòu)。由于分子量很大，無(wú)外力作用下，呈細(xì)團(tuán)狀。當(dāng)外力作用，撤除外力，細(xì)團(tuán)的糾纏度發(fā)生變化，分子鏈發(fā)生反彈，產(chǎn)生強(qiáng)烈的復(fù)原傾向，這便是橡膠高彈性的由來(lái)。支鏈結(jié)構(gòu)：橡膠大分子鏈的支鏈的聚集，形成凝膠。凝膠對(duì)橡膠的性能和加工都不利。在煉膠時(shí)，各種配合劑往往進(jìn)步了凝膠區(qū)，形成局部空白，形成不了補(bǔ)強(qiáng)和交聯(lián)，成為產(chǎn)品的薄弱部位。交聯(lián)結(jié)構(gòu)：線型分子通過(guò)一些原子或原子團(tuán)的架橋而彼此連接起來(lái)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著硫化歷程的進(jìn)行，這種結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)。這樣，鏈段的自由活動(dòng)能力下降，可塑性和伸長(zhǎng)率下降，強(qiáng)度，彈性和硬度上升，壓縮永久變形和溶脹度下降。硫化橡膠優(yōu)點(diǎn):具有較高的強(qiáng)度、韌性、良好的彈性和化學(xué)穩(wěn)定性等天然橡膠為何容易老化？實(shí)驗(yàn)室盛哪些藥品的試劑瓶的瓶塞不能用橡膠塞？天然橡膠含有C=C，易加成反應(yīng)和易被氧化(老化)。強(qiáng)氧化劑、鹵素、有機(jī)物溶劑都易腐蝕橡膠。如：KMnO4溶液、濃HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。橡膠老化的原因：氧：氧在橡膠中同橡膠分子發(fā)生游離基鏈鎖反應(yīng)，分子鏈發(fā)生斷裂或過(guò)度交聯(lián)，引起橡膠性能的改變。氧化作用是橡膠老化的重要原因之一。臭氧：臭氧的化學(xué)活性比氧高得多，破壞性更大，它同樣是使分子鏈發(fā)生斷裂，但臭氧對(duì)橡膠的作用情況隨橡膠變形與否而不同。當(dāng)作用于變形的橡膠(主要是不飽和橡膠)時(shí)，出現(xiàn)與應(yīng)力作用方向直的裂紋，即所謂“臭氧龜裂”;作用于變形的橡膠時(shí)，僅表面生成氧化膜而不龜裂。橡膠老化的原因：熱：提高溫度可引起橡膠的熱裂解或熱交聯(lián)。但熱的基本作用還是活化作用。提高氧擴(kuò)散速度和活化氧化反應(yīng)，從而加速橡膠氧化反應(yīng)速度，這是普遍存在的一種老化現(xiàn)象--熱氧老化。光：光波越短、能量越大。對(duì)橡膠起破壞作用的是能量較高的紫外線。紫外線除了能直接引起橡膠分子鏈的斷裂和交聯(lián)外，橡膠因吸收光能而產(chǎn)生游離基，引發(fā)并加速氧化鏈反應(yīng)過(guò)程。經(jīng)外線光起著加熱的作用。光作用其所長(zhǎng)另一特點(diǎn)(與熱作用不同)是它主要在橡表面進(jìn)生。含膠率高的試樣，兩面會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋，即所謂“光外層裂”。

橡膠老化的原因：機(jī)械應(yīng)力：在機(jī)械應(yīng)力反復(fù)作用下，會(huì)使橡膠分子鏈斷裂生成游離荃，引發(fā)氧化鏈反應(yīng)，形成力化學(xué)過(guò)程。機(jī)械斷裂分子鏈和機(jī)械活化氧化過(guò)程。哪能個(gè)占優(yōu)勢(shì)，視其所處的條件而定。此外，在應(yīng)力作用下容易引起臭氧龜裂。水分：水分的作用有兩個(gè)方面：橡膠在潮濕空氣淋雨或浸泡在水中時(shí)，容易破壞，這是由于橡膠中的水溶性物質(zhì)和親水基團(tuán)等成分被水抽提溶解，水解或吸收等原因引起的。特別是在水浸泡和大氣曝露的交替作用下，會(huì)加速橡膠的破壞。但在某種情況下水分對(duì)橡膠則不起破壞作用，甚至有延緩老化的作用。橡膠老化的原因：油類：在使用過(guò)程如果和油類介質(zhì)長(zhǎng)期接觸，油類能滲