第一章 高聚物合成工艺(绪论)

为合成橡胶中最大的品种（约占50%），广泛用于制造汽车轮 胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料
第一章 绪论(1.3.2合成橡胶)
顺丁橡胶
结构式:
CH2 C C H H
n
CH2
性能： 弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨 性，都超过天然橡胶；缺点是抗撕 裂能力差，易出现裂纹 用途： 为合成橡胶的第二大品种（约占15%），大约60%以上用于制造 轮胎
第一章 绪论(1.3.1塑料)
b.聚甲醛（POM） 以线型结晶高聚物聚甲醛树脂为基的塑料，可分为均聚 甲醛、共聚甲醛两种。聚甲醛的结晶度可达75%，有明显 的熔点和高强度、高弹性模量等优良的综合力学性能。其 强度与金属相近；摩擦因数小并有自润滑性，因而耐磨性 好。 聚甲醛塑料价格低廉，性能优于尼龙，故可代替有色 金属和合金，并逐步取代尼龙制作轴承、衬套等。
第一章 绪论
高分子溶液理论在30年代建立，并成功测定了聚合 物的分子量。Flory为此获得诺贝尔奖。 40年代，二次大战促进了高分子材料的发展，一大 批重要的橡胶和塑料被合成出来。丁苯橡胶 （1937），丁腈橡胶（1937），丁基橡胶（1940）， 有机氟材料（1943），ABS（1947），涤纶树脂 （1940～1950）。 50年代，Ziegler和Natta发明配位聚合催化剂，制 得高密度PE和有规PP，低级烯烃得到利用。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
添加剂 填充剂 （填料） 增塑剂 作 用 调整塑料的物理化学性能 提高材料强度 减少合成树脂的用量降低塑料成本 提高塑件的可塑性和柔软性但会降 低塑件的稳定性、介电性和机械强 度 抑制和防止塑料在加工和使用过程 中因受热、光及氧等作用而分解变 质 防止塑料在成型加工过程中粘附在 模具上 提高塑件的流动性 常用的各种添加剂 含量 木粉、纸、棉屑、硅石、硅藻土、 20%~ 云母、石棉、石金属粉、玻璃纤 50% 维、和碳纤维等 不易挥发的高沸点的液体有机化 合物或低熔点的固体有机化合物 硬脂酸盐、铅的化合物及环氧化 合物 硬脂酸及其盐类 0.3%~ 0.5% 1%
硅 橡 胶
酚醛树脂
聚丙烯
第一章 绪论
d. 产量大
70年代：（体积产量）超金属材料； 80年代：（重量产量）超金属材料； 2000年代：占材料总量的70%；
形成五大工业产业
塑料工业；
纤维工业；
橡胶工业；
涂料工业； 粘合剂工业
第一章 绪论
1.3高分子合成材料
塑料
纤维
橡胶
涂料 粘合剂
第一章 绪论
1.3.1塑料
我们现在通常所说的 塑料 ，一般是指以合成树脂为主要 成分的可塑性材料。具体说来，塑料就是以合成树脂 为基 体，添加一些具有特定作用的 助剂 ，将基体与助剂混合、 分散，再通过塑炼加工，并在加工过程中显示塑性且能流 动成型的材料。 简而言之， 塑料 = 树脂 + 助剂
树脂是硬而脆的、固体或半固体、无定形、易熔融、易燃
•
运 输： 道路交通设施、车辆部件
第一章 绪论(1.3.1塑料)
塑料的分类及特性
不同的标准有不同的分类方法。 1. 按树脂的 化学成分 分类： （1）元素聚合物 为基础的塑料：氟塑料、 有机硅塑料 （2）无机聚合物 为基础的塑料：聚氯化磷腈 （3）有机树脂 为基础的塑料：PE、PP、PVC等
第一章 绪论(1.3.1塑料)
聚合物合成工艺
教材：
赵德仁，张慰盛，高聚物合成工艺学（第二版），化学工业出版社， 1997年.
参考书：
（1）潘祖仁，高分子化学（第三版），化学工业出版社，2003年. （2）陈敏恒，丛德滋，方图南等，化工原理（第二版），化学工业出 版社，2000年. （3）李克友，张菊华，向福如，聚合物合成原理及工艺学（第二版）， 科学出版社，北京2000年. （4）何曼君，陈维孝，董西侠，高分子物理（修订版），复旦大学出 版社，1990年.
第一章 绪论(1.3.1塑料)
塑料的组成
塑料 = 树脂 + 助剂
塑料助剂
塑料用助剂为改善塑料的使用性能或加工性能而添加的物质。 （填充剂、增塑剂、着色剂、稳定剂、抗静电剂、润滑剂、偶联剂、 发泡剂、阻燃剂、交联剂、增韧剂、成核剂、分散剂、增强剂等）。
稳定剂和润滑剂是塑料中必须加入的添加剂，其他组分则根据塑料 种类和用途的不同而有增减。
耐高温、耐腐蚀的 塑料王－－特氟隆
第一章 绪论(1.3.1塑料)
（3）特种工程塑料：相对于通用工程塑料而言，其耐热等级更高，价格 更贵，产量更小。
主要品种包括：聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亚胺等。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
最流行的按 化学结构 及 热行为 分：
（1）热塑性 以热塑性树脂为基础，其树脂的结构一般为直链型或带有少量 支链的线性结构，多数为碳—碳为主链的聚合物。分子链之间主要 以次价力或氢键相吸引而显示一定强度，同时表现出弹性和塑性。 在适当的溶剂中能溶解；在加热状态下能熔化，其间只经历物 理过程，不发生化学变化。即所谓的“可溶、可熔”的特性。 （2）热固性 起初，一般是分子量不高的预聚物或齐聚物，在适当的溶剂中可 以溶解或溶胀；受热也可以熔化。但是，热固性树脂具有一定的反应 活性，在熔化和继续受热过程中，具有反应活性的官能团（基团）会 发生化学反应，形成新的化学键，即所谓的“固化反应”。经过“固 化反应”的塑料，由原来的线性结构演变为三维体型（网状）结构。 这时的塑料不能溶于溶剂，受热也不会熔化。即“不溶、不熔”。
第一章 绪论
功能高分子：分离材料（离子交换树脂、分离膜 等）、导电高分子、感光高分子、高分子催化剂、高 吸水性树脂、医用高分子、药用高分子、高分子液 晶等。 80年代以后，新的聚合方法和新结构的聚合物不断 出现和发展。 新的聚合方法：阳离子活性聚合、基团转移聚合、 活性自由基聚合、等离子聚合等等； 新结构的聚合物：新型嵌段共聚物、新型接枝共聚 物、星状聚合物、树枝状聚合物、超支化聚合物、 含C60聚合物等等。
5.ABS塑料 故ABS塑料具有较高强度和冲击韧性、良好的耐磨性和 耐热性、较高的化学稳定性和绝缘性，以及易成型、机械 加工性好等优点。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
特氟隆 (Teflon) 美国杜邦公司对其研发的所有碳氢树脂的总称（市面上常见为杜邦注册的 “特富龙”），包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙稀及各种共聚物；由于其独特 优异的耐热（180-260℃）、耐低温（-200℃）、自润滑性及化学稳定性能等， 而被称为“拒腐蚀、永不粘的特氟隆”。 不粘锅，其他如衣物、家居、医疗甚至宇航产品中也有应用。 化学工业：用它作耐腐蚀材料，如制造反应罐、蓄电池壳、管子、过滤板； 在电器工业上，在金属裸线外包上15微米厚的聚四氟乙烯就能很好的使电线 彼此绝缘。 机械工业：因为聚四氟乙烯塑料的表面异常光滑，所以用它制造的轴承、活 塞环，不需要任何润滑剂。用它制造的雪橇，在冰雪上滑行如飞。 医药工业：可以用聚四氟乙烯塑料制造人造骨骼、软骨与外科器械，因为它 对人体无害，而且可以用酒精、高压罐加热等方法消毒。
第一章 绪论(1.3.1塑料)
a.聚酰胺（尼龙、PA） 聚酰胺是最早发现能够承受载荷的热塑性塑料。 尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010、铸型尼龙和芳香尼龙是常应 用于机械工业中的几种。被大量用于制造小型零件替代有色金属及 其合金。 铸型尼龙通过简便的聚合工艺使单体直接在模具内聚合成型的一 种特殊尼龙(尼龙6) 。 芳香尼龙具有耐磨、耐辐射及很好的电绝缘性等优点，是尼龙中 耐热性最好的品种。

第一个真正意义上人工合成的树 脂是酚醛树脂，由此，打开了合 成高分子的新时代。
第一章 绪论
1920年，德国人Staudinger发表了“论聚合”的论文，提出了高分 子的概念，并预测了聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等聚合物的结 构。 1935年，Carothes发明尼龙66，1938年工业化。 30年代，一系列烯烃类加聚物被合成出来并工业化，PVC （1927～1937），PVAc（1936），PMMA（1927～1931），PS （1934～1937），LDPE（1939）。自由基聚合发展。
课程学习的目的：
聚合物合成工艺学是高分子材料制备的基础工 程型课程。通过该课程使学生了解塑料、橡胶和纤 维三大合成材料主要品种的生产过程，掌握各种聚 合方法的生产技术原理，流程和设备选择。
第一章 绪论
1.1 高分子材料科学的历史 回顾
高分子的概念始于20世纪20年 代，但应用更早。 1839年，美国人Goodyear发明硫 化橡胶。 1855年，英国人Parks用硝化纤 维素与樟脑混合制得赛璐珞。 1884年查唐纳脱把硝化纤维素放 在酒精和乙醚中得到溶液，得到 人造丝。 1909年贝克兰发明酚醛树脂
第一章 绪论
1956年，美国人Szwarc发明活性阴离子聚合，开创 了高分子结构设计的先河。 50年后期至60年代，大量高分子工程材料问世。聚 甲醛（1956），聚碳酸酯（1957），聚砜（1965）， 聚苯醚（1964），聚酰亚胺（1962）。 60年代以后，特种高分子和功能高分子得到发展。 特种高分子：高强度、耐高温、耐辐射、高频绝缘、 半导体等。
Tears of the Tree
第一章 绪论
b. 材料性能优异
1.耐烧蚀 2.吸水性 3.疏水性 4.阻尼性能 5.生物性能 6.轻质高强 7.透明性 8.加工性 9. 耐蚀、绝缘性
第一章 绪论
c. 品种多
人工合成橡胶
第一章 绪论
有机玻璃
第一章 绪论 聚氯乙烯
聚乙烯
第一章 绪论
玻璃钢
聚 四 氟 乙 烯
天然橡胶 橡 胶 合成橡胶
通 用 橡 胶 特 种 橡 胶
顺丁橡胶 氯丁橡胶 丁腈橡胶 乙丙橡胶 聚硫橡胶 硅橡胶
第一章 绪论(1.3.2合成橡胶)
丁苯橡胶
结构式: