高分子材料是怎样制成的.
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第十一章 高分子材料是怎样制成的
§11.1 丰富而廉价的原料 §12.2 高分子材料的合成
§11.1 丰富而廉价的原料
要了解高分子材料的制取，首先要知道合成高 分子材料需哪些单体（原料）。本世纪初，原 料是农业、林业的副产品；本世纪二十年代开 始，原料以煤为主；五十年代开始，以石油为 主要原料，这是目前高分子合成工业原料发展 的总趋向。
硫化橡胶即可制成各种橡胶制品。
注：硫化过程一定要在一定的温度和压力条件下进 行，如在混炼胶中虽已加入硫化剂，但必须有一定温 度和压力，才可发生硫化反应。
化合物加工成各种产品，像塑料的模制法，橡胶的模压法都属此类。 溶剂（液）法是根据高分子化合物可溶于某种溶剂的特性，配以各种
化学物理方法，使它成型凝固而得到不同的产品，像合成纤维的干法抽 丝等都属此方法。
我们再来看看合成纤维，合成橡胶及塑料的制造工艺。 三.合成纤维的制造工艺 制造合成纤维大致可分三个步骤：制取单体；将单体聚合为纤
维高聚物；将聚合物进行纺丝，拉伸，热定型等后处理，得到所 需产品，我们以涤纶的制造为例来说明。
EXIT
Fra Baidu bibliotek
1.制取单体
涤纶又叫聚酯纤维，单体是对苯二甲酸乙二酯；要制备对苯二甲酸乙 二酯，我们可以利用对苯二甲酸和乙二醇反应而得（由于用对苯二甲酸 不易制成纯品，因此常利用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇进行酯交换反应 可得对苯二甲酸乙二酯），而乙二醇和对苯二甲酸可由石油，煤及农副 产品加工而得到，通常是把石油中的二甲苯制成对二甲苯，然后氧化得 到对苯二甲酸。
EXIT
四.合成橡胶的制造工艺 在生产过程中，聚合是最关键的工艺，现在普遍采用
溶液聚合和乳液聚合，如顺丁橡胶，异戊橡胶等采用 溶液聚合，而丁苯橡胶，氯丁橡胶等采用乳液聚合。 聚合反应在聚合釜中进行，釜中备有搅拌装置，夹 套等，可用合金钢制造。由上述生产过程所得到的成 品是生橡胶，生橡胶弹性较差，遇冷变硬，遇热发粘， 成型后也不能保持一定形状，因此要将它进行处理。 橡胶的加工分为干胶制品和胶乳制品的加工。干胶制 品的加工通常包括素炼、混炼、成型和硫化四个步骤。
通过上述五种方法可把单体聚合成高聚物，那么高聚 物又怎样加工成各种高分子材料呢，加工方法不同， 产品也不同。如高聚物聚乙烯，用不同的方法既可以 加工成塑料产品，也可以制成合成纤维产品。
（四）合成材料的加工 高聚物的加工方法可分为两类：热压法和溶剂（液）法。 热压法通过各种加热，加压，配以各种物理机械加工方法，将高分子
方法制得纺丝液，即熔融法和溶液法。例如涤纶，锦纶等就采用 熔融抽丝而得到，而腈纶，维纶等采用溶液抽丝法纺制的。 然 后把这种抽丝粘液从合适的喷丝孔压出，经过冷却，凝固成纤维 状。抽丝所得纤维虽已凝固成丝状，但这种纤维象挂面一样，强 度不高，硬而脆，不能作为纺织纤维用，必须要经过一系列加工， 即后处理。 经过处理成为定型的纤维，后处理中较重要的工序是拉伸和热 定型。拉伸把原来排列很乱的分子链作整齐地排列，提高了强度。 热定型可使纤维遇热不发生强烈收缩。
EXIT
二.合成方法 （一）加聚反应 1.定义：在一定条件下把不饱和键或环式结构打开而聚合成大
分子，这种反应称为加聚反应。参加加聚反应的单体一般是含有 不饱和键的单体及一些环状化合物，如聚氯乙烯，氯丁橡胶，聚 丙烯腈纤维都是加聚反应的产物。
提问：从反应机理来看，加聚反应属于哪一类反应？
高分子材料
单体
高聚物
涤纶
对苯二甲酸乙二酯（醇） 聚对苯二甲酸乙二酯
2.单体聚合为成纤高聚物
对苯二甲酸乙二酯经过缩聚反应，得到聚对苯二甲酸乙二酯。
3.成纤聚合物进行纺丝，拉伸，热定型等后处理，得到所需产品
EXIT
合成纤维的抽丝工艺是对蚕吐丝的模拟。 先把成纤高聚物制成一种粘稠的液体，即纺丝液，可通过两种
（二）缩聚反应 1.定义：凡有两个或两个以上官能团的同种或不同种低分子化合
物参加，同时有低分子物（如水，醇，氨，HX等）析出的聚合 反应称为缩聚反应。 提问：从反应机理来看，缩聚反应属于哪一类反应？
EXIT
（三）合成方法 （1）本体聚合：单体本身进行的聚合，没有其他溶
液和介质参与，如聚乙烯，聚苯乙烯等可采用此方法。 （2）悬浮聚合：单体借机械搅拌以微珠形式悬浮于
以煤，石油里可以得到更多的合成高分子材 料的原料。
EXIT
§11.2 高分子材料的合成
一.高聚物 上面所介绍的原料，一般都是低分子的单体，需经过聚合反应
才能成为高分子化合物，简称高聚物。高聚物才是合成高分子的 基本原料。 有时又把高聚物叫合成树脂（为什么呢？）因高聚物与天然树 脂（如松香，沥青等）有相似的性质。线型的高分子化合物具有 可塑性，在常温，常压下呈固体或粘稠液体，与天然树脂性质相 似，所以把线型的高分子化合物叫合成树脂。 单体分子通过聚合反应就可以制成高聚物，使单体变为高聚物 的聚合反应有加成聚合反应（加聚反应）和缩合聚合反应（缩聚 反应）我们下面一一介绍。方法则有下面几个。
水中而进行的聚合反应，如聚氯乙烯可采用此法，广 泛用于生产微珠状的离子交换树脂 （3）乳液聚合：用乳化剂使单体分散在水中形成乳 浊液而进行的聚合反应，此法在合成橡胶中广泛使用， 如聚丁二烯等。 （4）溶液聚合：单体和引发剂溶解在惰性溶剂中进 行的聚合反应 如聚异丁二烯等。
EXIT
（5）界面聚合：是溶液聚合的一个特殊类型，是把 两种单体溶于两种互不混溶的溶剂中，使单体之间的 缩合反应在两种溶剂的界面上进行，如聚酰胺就采用 界面缩聚。聚酰胺有两种单体，一种单体二元胺溶于 水，一种单体二酰胺溶于CCl4，两种单体之间的缩合 反应在溶剂之间的界面上。
EXIT
素炼主要用于天然橡胶。
生橡胶经混炼后得混炼胶，再经硫化后得硫化橡胶 （热橡胶）
混炼就是将生胶和硫化剂，防老剂，填充剂等充分 混合均匀。
硫化就是把生胶胶料经过化学或物理方法处理后 （一般用硫，其用量大致为橡胶重量的2-3%），使橡 胶分子从线型结构变为体型结构，硫化后橡胶的强度 大大提高。
§11.1 丰富而廉价的原料 §12.2 高分子材料的合成
§11.1 丰富而廉价的原料
要了解高分子材料的制取，首先要知道合成高 分子材料需哪些单体（原料）。本世纪初，原 料是农业、林业的副产品；本世纪二十年代开 始，原料以煤为主；五十年代开始，以石油为 主要原料，这是目前高分子合成工业原料发展 的总趋向。
硫化橡胶即可制成各种橡胶制品。
注：硫化过程一定要在一定的温度和压力条件下进 行，如在混炼胶中虽已加入硫化剂，但必须有一定温 度和压力，才可发生硫化反应。
化合物加工成各种产品，像塑料的模制法，橡胶的模压法都属此类。 溶剂（液）法是根据高分子化合物可溶于某种溶剂的特性，配以各种
化学物理方法，使它成型凝固而得到不同的产品，像合成纤维的干法抽 丝等都属此方法。
我们再来看看合成纤维，合成橡胶及塑料的制造工艺。 三.合成纤维的制造工艺 制造合成纤维大致可分三个步骤：制取单体；将单体聚合为纤
维高聚物；将聚合物进行纺丝，拉伸，热定型等后处理，得到所 需产品，我们以涤纶的制造为例来说明。
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Fra Baidu bibliotek
1.制取单体
涤纶又叫聚酯纤维，单体是对苯二甲酸乙二酯；要制备对苯二甲酸乙 二酯，我们可以利用对苯二甲酸和乙二醇反应而得（由于用对苯二甲酸 不易制成纯品，因此常利用对苯二甲酸二甲酯和乙二醇进行酯交换反应 可得对苯二甲酸乙二酯），而乙二醇和对苯二甲酸可由石油，煤及农副 产品加工而得到，通常是把石油中的二甲苯制成对二甲苯，然后氧化得 到对苯二甲酸。
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四.合成橡胶的制造工艺 在生产过程中，聚合是最关键的工艺，现在普遍采用
溶液聚合和乳液聚合，如顺丁橡胶，异戊橡胶等采用 溶液聚合，而丁苯橡胶，氯丁橡胶等采用乳液聚合。 聚合反应在聚合釜中进行，釜中备有搅拌装置，夹 套等，可用合金钢制造。由上述生产过程所得到的成 品是生橡胶，生橡胶弹性较差，遇冷变硬，遇热发粘， 成型后也不能保持一定形状，因此要将它进行处理。 橡胶的加工分为干胶制品和胶乳制品的加工。干胶制 品的加工通常包括素炼、混炼、成型和硫化四个步骤。
通过上述五种方法可把单体聚合成高聚物，那么高聚 物又怎样加工成各种高分子材料呢，加工方法不同， 产品也不同。如高聚物聚乙烯，用不同的方法既可以 加工成塑料产品，也可以制成合成纤维产品。
（四）合成材料的加工 高聚物的加工方法可分为两类：热压法和溶剂（液）法。 热压法通过各种加热，加压，配以各种物理机械加工方法，将高分子
方法制得纺丝液，即熔融法和溶液法。例如涤纶，锦纶等就采用 熔融抽丝而得到，而腈纶，维纶等采用溶液抽丝法纺制的。 然 后把这种抽丝粘液从合适的喷丝孔压出，经过冷却，凝固成纤维 状。抽丝所得纤维虽已凝固成丝状，但这种纤维象挂面一样，强 度不高，硬而脆，不能作为纺织纤维用，必须要经过一系列加工， 即后处理。 经过处理成为定型的纤维，后处理中较重要的工序是拉伸和热 定型。拉伸把原来排列很乱的分子链作整齐地排列，提高了强度。 热定型可使纤维遇热不发生强烈收缩。
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二.合成方法 （一）加聚反应 1.定义：在一定条件下把不饱和键或环式结构打开而聚合成大
分子，这种反应称为加聚反应。参加加聚反应的单体一般是含有 不饱和键的单体及一些环状化合物，如聚氯乙烯，氯丁橡胶，聚 丙烯腈纤维都是加聚反应的产物。
提问：从反应机理来看，加聚反应属于哪一类反应？
高分子材料
单体
高聚物
涤纶
对苯二甲酸乙二酯（醇） 聚对苯二甲酸乙二酯
2.单体聚合为成纤高聚物
对苯二甲酸乙二酯经过缩聚反应，得到聚对苯二甲酸乙二酯。
3.成纤聚合物进行纺丝，拉伸，热定型等后处理，得到所需产品
EXIT
合成纤维的抽丝工艺是对蚕吐丝的模拟。 先把成纤高聚物制成一种粘稠的液体，即纺丝液，可通过两种
（二）缩聚反应 1.定义：凡有两个或两个以上官能团的同种或不同种低分子化合
物参加，同时有低分子物（如水，醇，氨，HX等）析出的聚合 反应称为缩聚反应。 提问：从反应机理来看，缩聚反应属于哪一类反应？
EXIT
（三）合成方法 （1）本体聚合：单体本身进行的聚合，没有其他溶
液和介质参与，如聚乙烯，聚苯乙烯等可采用此方法。 （2）悬浮聚合：单体借机械搅拌以微珠形式悬浮于
以煤，石油里可以得到更多的合成高分子材 料的原料。
EXIT
§11.2 高分子材料的合成
一.高聚物 上面所介绍的原料，一般都是低分子的单体，需经过聚合反应
才能成为高分子化合物，简称高聚物。高聚物才是合成高分子的 基本原料。 有时又把高聚物叫合成树脂（为什么呢？）因高聚物与天然树 脂（如松香，沥青等）有相似的性质。线型的高分子化合物具有 可塑性，在常温，常压下呈固体或粘稠液体，与天然树脂性质相 似，所以把线型的高分子化合物叫合成树脂。 单体分子通过聚合反应就可以制成高聚物，使单体变为高聚物 的聚合反应有加成聚合反应（加聚反应）和缩合聚合反应（缩聚 反应）我们下面一一介绍。方法则有下面几个。
水中而进行的聚合反应，如聚氯乙烯可采用此法，广 泛用于生产微珠状的离子交换树脂 （3）乳液聚合：用乳化剂使单体分散在水中形成乳 浊液而进行的聚合反应，此法在合成橡胶中广泛使用， 如聚丁二烯等。 （4）溶液聚合：单体和引发剂溶解在惰性溶剂中进 行的聚合反应 如聚异丁二烯等。
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（5）界面聚合：是溶液聚合的一个特殊类型，是把 两种单体溶于两种互不混溶的溶剂中，使单体之间的 缩合反应在两种溶剂的界面上进行，如聚酰胺就采用 界面缩聚。聚酰胺有两种单体，一种单体二元胺溶于 水，一种单体二酰胺溶于CCl4，两种单体之间的缩合 反应在溶剂之间的界面上。
EXIT
素炼主要用于天然橡胶。
生橡胶经混炼后得混炼胶，再经硫化后得硫化橡胶 （热橡胶）
混炼就是将生胶和硫化剂，防老剂，填充剂等充分 混合均匀。
硫化就是把生胶胶料经过化学或物理方法处理后 （一般用硫，其用量大致为橡胶重量的2-3%），使橡 胶分子从线型结构变为体型结构，硫化后橡胶的强度 大大提高。