生活中的化学材料

涂料的基本特点是在一定条件下能成 膜，对基材起到装饰和保护作用。大部分高 分子均可用作涂料。重要的涂料高分子有： 聚丙烯酸酯、聚酯树脂、氨基树脂、聚氨酯、 醇酸树脂、酚醛树脂有机硅树脂等。 粘合剂的特点是对基材有很高的粘结性，通过 其可将不同材质的材料粘合在一起。重要的粘结剂 高分子有：环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、 聚氨酯、 聚乙烯醇等。 功能高分子包含了一大批高分子类型。它们是 一些具有特殊功能的高分子，如导电性、感光性、 高吸水性、高选择吸附性、药理功能、医疗功能等。 是近年来高分子研究中最活跃的领域。
6
高分子材料简介
表1 常见聚合物的相对分子质量
塑料 HDPE PVC PS 相对分子 质量/万 6～ 30 5～15 10～30 纤维 涤纶 尼龙-66 维尼纶 相对分子 质量/万 1.8～2.3 1.2～1.8 6～7.5 橡胶 天然橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 相对分子 质量/万 20～40 15～20 25～30
来自羊毛的羊毛纤维，能带来温暖与蓬松的舒适 感。所以冬天的大衣、围巾、西装等衣服，几乎少 不了羊毛纤维。羊毛纤维水洗会缩水。
绵羊毛
“ 澳毛”，属于美利奴种绵羊，产于澳大利亚， 因而得名。其毛纤维细而长，是绵羊毛中最优质的 品种。
羊绒－开司米（CASHMERE）
山羊原绒里含有各种杂质和粗毛，需要经过特 殊的洗净、分类、梳理，才能得到纯净的羊绒 原料，再经过纺纱、纺造、后整理，制成羊绒 衫。一只绒山羊每年产绒仅～200克。 羊绒纤维纤细、柔软，其面料手感柔软、滑糯， 光泽柔和，较同样厚度的羊毛面料相比重量轻 很多，且多为绒面风格，特别适合做毛衫，内 衣，披肩等，贴身穿着时，轻、软、柔、滑， 非常舒适，是任何纤维所无法比拟的。
高吸水性树脂
柔性太阳 电池器件
太阳能电池原型器件演示 ITO/PEDOT-PSS/CO-5+PCBM(1:1)/Mg/Al
模 拟 太 阳 光 户 外 太 阳 光 照
高分子材料简介
高 分 子 的 分 类
塑料
以聚合物为基体材料，添加其它助剂（增塑剂、润滑剂、填料、抗氧剂 等），经加工形成的可进行塑性加工的高分子材料。如：“四烯” 以聚合物为基体材料加入适当助剂（溶剂、防静电剂、柔顺剂和燃料等） 配制成的可以进行抽丝加工的高分子材料。如：“六纶” 以聚合物为基体材料加入适当种类和适当数量的助剂（如硫化剂、硫 化促进剂、防老剂、填料等），经过塑练，使其具有可塑性，加热加 压交联后成为具有高弹性的材料。如：“四胶” 涂于物体表面能成坚韧的薄膜、起装饰和保护作用的聚合物材料。
（2）醋酸纤维（acetate）
属于人造纤维家族的醋酸纤维（以棉子绒为原 料，经醋酐处理的人造棉），最喜欢模仿丝纤维， 所以大家都把它当作丝的替身。翻开裙子或外套的 里布就可以发现它的存在。
（3）阿克力纤维（acrylic）： 外观看起来却与羊毛极为相似，常常有人 把阿克力纤维与羊毛纤维搞错。其实阿克力纤 维比羊毛纤维容易清洗、不易缩水。只是有个 糟糕的毛病：容易起小毛球且较不保暖。
它在 1942 年发明， 1950 年投入工业生产。它主 要用于生产短纤维，用以代替羊毛纯纺，或跟羊毛 和其他化纤毛型产品混纺，如腈纶膨体纱、混纺毛 线及各种混纺衣料。腈纶长丝能织成绸缎，还是生 产工业用石墨纤维和碳纤维的原料。
腈纶主要优点：
1 、质轻而柔软，蓬松而保暖，外观和手感很像羊 毛，强度比羊毛高，密度比羊毛小，保暖性和弹性 较好。 2 、耐热、耐晒、耐酸腐蚀，不怕虫蛀和霉烂，高 度的耐晒性。 腈纶的主要缺点： 1、耐磨比其他合成纤维差，弹性不如羊毛。 2、耐碱性较差吸湿、染色性能不够好。
（四）常见化学纤维的性能和用途
1、人造纤维（改造纤维或再造纤维）
（1）粘胶纤维
在1891年发明，1905年投入工业生产。它吸湿 性好，容易染色，干态时的强度接近棉纤维。它 的缺点是湿态时强度较低，容易变形。它广泛用 作棉、毛、丝绸厂的原料，常跟棉纤维、涤纶、 锦纶等混纺。工业上用它作制造轮胎的帘子布。
管将新 等大型 疾大聚 病有合 的利物 诊于药 断癌物 及症载 治、体 疗心的 脑发 血展
Triple threat. Multifunctional nanoparticles can combine tumor-seeking sensors, imaging agents, and toxins that kill cancer cells.
1939年合成高分子化合物：锦纶 66（尼龙66）
投入生产。
20 世纪 80 年代，合成纤维产量超过天然纤维产
量。
（二）化学纤维的分类
人造纤维是利用天然高分子化合物，如纤维素或 蛋白质为原料，经过一系列化学处理和机械加工而 制得的纤维。 合成纤维是以石油、煤、石灰石、天然气、食盐、 空气、水以及某些农副产品等不含天然纤维的物质 作原料，经化学合成和加工制得的纤维。
纤维
性 质
橡胶
三 大 合 成 材 料
和
用 途
涂料 胶粘剂
指具有良好的粘合性能，可将两种相同或不相同的物体粘接在一起 的连接聚合物材料。
指高分子主链和侧链上带有反应性功能基团，并具有可逆或不 可逆的物理功能或化学活性的一类高分子。具有特殊功能与用 途但用量不大的精细高分子材料。
功能高分子
四大塑料“四烯”
PC
2～6
纤维素
50～100
氯丁橡胶
10～12
CH2-CH CH2-CH CH2-CH Cl Cl Cl
高分子的分类
根据高分子的实际用途，可将其分为塑料、 橡胶、化学纤维、涂料、粘合剂和功能高分子 六大类。 橡胶具有良好的延伸性和回弹性，弹性模 量较低。橡胶大多为热固性高分子。近年来也 发展了热塑性弹性体，如SBS等。 化学纤维在外观上为纤维状，弹性模量很 高。对温度的敏感性较低，尺寸稳定性良好。 重要的化学纤维高分子有涤纶树脂、尼龙、聚 丙烯腈、聚氨酯等。 塑料的性能一般介于橡胶和化学纤维之间。
麻纤维（linen）：
从麻的茎杆中抽离出来的麻纤维，个性有棱有 角，从它表面上粗粗细细的特殊质感中，就可看出 一二。但是麻纤维十分容易长皱纹，所以看起来总 是特別老，只要记得用熨斗整烫一番，就可以帮助 它恢复青春。最后再告诉你，麻纤维的特性十分通 风凉爽，适合夏天穿著。
蚕丝纤维（silk）： 由蚕宝宝吐丝后的纤维制成的丝纤维，浑然天成 地散发着美丽光泽，是全球公认最华贵的纤维。可 以织成夏天透明的纱，也可以制成冬天丝质的厚外 套。为了宝贝丝纤维光滑的外观，千万不能用力拉 扯或刮伤。 羊毛纤维（wool）：
Chemistry and Materials
—Focus on Polymeric Materials
化学与材料
—高分子材料
人类已进入合成材料时代
新 工 艺 ， 新 产 品
防水胶 聚乙烯丙纶高分子 复合防水卷材
新 时 代 ， 新 生 活
2
聚苯乙烯
聚氯乙烯
我被高分子 包围了呀！
有机玻璃
涤纶
酚醛塑料
第二部分 天然纤维与化学纤维
2.1 什么是纤维?
纤维是指长度比直径大千倍以上，直径只 有几微米或几十微米，并且具有一定柔韧性的 纤维物质。 植物性纤维（纤维素纤维） 棉、麻 动物性纤维（蛋白质纤维） 毛、蚕丝
百度文库
天然纤维 纺织 纤维 的分 类
化学纤维
人造纤维
合成纤维
2.2 天然纤维
天然纤维的来源： 麻皮、棉花、羊毛、蚕丝 天然纤维：自然界生长的纤维材料，可以直接用 来纺纱织布。 棉纤维（cotton）： 从棉花籽里蹦出來的棉纤维个性随和 ，很容易被染成各种颜色，而且棉纤维 很透气又特别吸汗，是大多数內衣的主 要用料。除此之外，棉纤维的耐用也是 公认的，家里常用的床单、毛巾、窗帘 布，都是它的杰作！
聚四氟乙烯 塑料 聚丙烯
3
提 纲
第一部分 高分子材料简介 第二部分 天然纤维与合成纤维 第三部分 塑料瓶底的数字密码 第四部分 可降解与吸收高分子材料
第五部分 高分子化学发展简史
第一部分 高分子材料简介
高分子基本概念
什么是高分子? 又称高分子化合物、大分子化合物、 高分子、大分子、高聚物、聚合物。 （注：这些术语一般可以通用） Macromolecules, Polymer 高分子是指由多种原子以相同的、 多次重复的结构单元并主要由共价 键连接起来的、通常是相对分子量 为104～106的化合物。
2、合成纤维
（一）合成纤维的性能:
a.原料来源丰富
苯、二甲苯、乙烯、丙烯、乙炔
b.强度高、耐磨性好
c.吸水性低、不会发霉、不受虫蛀 d.耐酸耐碱性能好 e.容易产生静电、吸附灰尘
（二）常见的合成纤维 （1）结实耐磨的锦纶
化学名称：聚酰胺纤维 商品名称：尼龙、卡普纶
它在1935 年发明， 1939 年投入工业生产。它主 要用于生产长丝，是各种针织品和丝绸品的原料。 短纤维主要跟羊毛或其他纤维混纺，增强织物的 牢度。它在工业上制作渔网、降落伞，也是生产 日用品牙刷、衣刷、绳索的材料。（在我国，锦 州化工厂首先合成这种聚酰胺）
锦纶的主要优点：
1、耐磨性强 比棉花高10倍，比羊毛高20倍，比粘胶纤维高50倍。 2、强度高 比棉花高2~3倍，比羊毛高4~5倍 3、质量轻，耐腐蚀，不怕虫蛀，不霉 比同体积的棉花轻35% 4、伸缩性强 袜子和手套 锦纶的主要缺点：
1、弹性模数比较低，易于变形。 2、耐光性、弹性、手感比较差，受热到170℃开始 软化，215℃熔化。 3、透气性和吸湿性都较差。
（三）化学纤维的命名
人造纤维的短纤维一律叫“纤”（如粘纤、富纤）
合成纤维的短纤维一律叫“纶”（如锦纶、涤纶）
如果是长纤维，就在名称末尾加“丝”或“长丝”（ 如粘胶丝、涤纶丝、腈纶长丝）。 混纺或交织的织品，就按照组分的多少顺序来命名， 组分多的排在前，组分少的排在后。如果组分相同，就 按天然纤维、合成纤维、人造纤维的顺序排列。例如， 65％的棉花、35％的涤纶混纺府稠叫棉涤府稠。
2.3 化学纤维
化学纤维是用天然的或人工合成的高分子物质经 化学、机械加工而制得的纤维。 （一）从天然纤维到合成纤维
蜘蛛结网、桑蚕吐丝
18世纪的梦 法国物理学家兼生物学家雷阿莫 天然纤维素+烧碱+二硫化碳
溶解于稀碱
纤维素黄酸酯 粘胶纤维
粘稠的液体
纺丝
1920年
德国 施陶丁格尔 剖析了天然纤维的 结构，提出在一定的条件下，小分子可以聚合成 纤维。
藏 羚 羊—青藏高原上的精
灵，生命的奇迹！ 纤维皇后——绒之王
1公斤藏羚羊生绒价格可达1000～2000美元，而一条用300～ 400克藏羚羊绒织成的围巾价格则高达5000～30000美元。
天然纤维的限制
1、棉和麻的种植受地理位置、气候和土壤的限制。 2、羊的放牧需要足够的草场，产量小。 3、蚕的饲育需要大量人工，受桑树种植条件的限制。 同样是纤维素构成的材料，为什么棉花和麻可以纺纱 织布，而树皮、木头、竹子等却不能呢？
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯
合成纤维“六纶”
涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶
合成橡胶“四胶”
顺丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶
聚四氟乙烯、聚醋酸乙烯、有机玻璃等都是经过 聚合反应得到的高分子化合物。
13
我们使用的聚合物产品， 大都来自于这样高塔林立的
合成高分子材料已与钢铁、木材及水泥并 列为材料领域的四大支柱。 高分子材料已经广泛应用于国民经济和生 活的各个领域，在电子信息、航空航天、 生物医药及其它特殊功能材料领域发挥着 重要的作用。
O HO ( C O C OCH2CH2O) H n
涤纶的主要优点： 1、弹性模数及回弹率很高，挺括耐皱，保型性好， 热稳定性强。 2、强度高，耐磨性比棉高1倍、比羊毛高3倍。
3、电绝缘性优良，不发霉，不怕虫蛀。
涤纶的主要缺点： 吸湿性小、易起静电，不透气，容易起毛结 球，染色性较差。
（3）人造羊毛----腈纶 化学名称：聚丙烯腈
（2）抗皱免烫的涤纶
俗称：的确良 化学名称：聚酯纤维 单体原料：对苯二甲酸二甲酯和乙二醇
在 1941 年发明， 1953 年投入工业生产。聚酯纤维 犹如千面女郎般，可以呈现多种流行质材效果，而且亲 和力佳。它常常和天然纤维家族成员混纺在一起。如 60%棉 +40%聚酯纤维，即可彼此取长补短，呈现美观 、耐用、舒适又容易洗整的纤维特质，你可以在T恤、 内衣、运动休闲裤中发现聚酯纤维和棉的合作。