高分子材料是怎样制成的全解

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五.塑料的制造工艺 高聚物在加工成塑料制品前,先将树脂和各种添加剂放在混合 机中混合均匀,然后根据不同的需要制造出片状,颗粒状或粉状 的原料,再用各种不同的成型方法制造出所需要的塑料制品,常 用的成型方法有下面几种: 1. 压延成型法 适宜于生产软聚氯乙烯薄膜及各种人造革等。 2. 压制成型法 适宜于生产电器开关,插头等 (模压成型) 3. 挤压成型法 电线电缆的塑料包覆就是以此法进行 (挤出成型) 4. 注射成型法 用于生产热塑性塑料 如聚乙烯等。 5. 浇铸成型法 用于生产大型的机械部件,零件。 6. 吹塑成型法 用于制造空心制品,如各种尺寸的透明薄膜袋和 瓶子。


( 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。 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。
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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 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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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。
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§11.2 高分子材料的合成




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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。
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。 以煤,石油里可以得到更多的合成高分子材 料的原料。

(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 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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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。 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


(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?
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(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 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
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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?
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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。 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。
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