一 : 合成材料：合成材料-定义，合成材料-分类
合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，其特质与原料不同，如塑料、合金（部分合金）等。 塑料、合成纤维和合成橡胶号称20世纪三大有机合成材料。它的登台大大地提高了国民生活水平，对国计民生的重要性是不言而喻的。
有机合成材料_合成材料 -定义
［www.61k.com]合成材料又叫人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，主要是指通过化学合成将小分子有机物如烯烃等合成大分子聚合物。现在人们用的很多东西都是有机合成材料,比如很多眼镜都是用有机玻璃做的,当然汽车上的窗，轮胎都是，生活中用的塑料袋,电磁炉上的底盘等.可以说有机合成材料在很多方面已经能够代替一些金属的耐高温的功能作用!
合成材料包括塑料、纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料。合成纤维和人造纤维统称为化学纤维。合成塑料、合成纤维和合成橡胶号称20世纪3大有机合成材料。
它的登台大大地提高了国民生活水平，对国计民生的重要性不言而喻。
有机合成材料_合成材料 -分类
3大合成材料是指定塑料、合成橡胶和合成纤维。它们是用人工方法，由低分子化合物合成的高分子化合物，又称高聚物，相对分子量可在10000以上。天然高聚物有淀粉、纤维素、天然橡胶和蛋白质等。3大合成材料则是人工合成的高聚物。合成材料正在越来越多地取代金属，成为现代社会使用的重要材料。
塑料
最早发现到塑料存在的是19世纪末叶的德国化学家拜耳，他曾将苯酚跟甲醛化合，得到1种树脂般的物质。可惜，他不知道它能派什么用场。
1907年，美国工业化学家贝克兰再次研究苯酚与甲醛反应，并加入适量的填充剂，结果发现产品有韧性而且绝缘性能良好。于是，在1910年建成了年产1000吨的历史上第一家
塑料制品厂。到1939年，产品发展到20多万吨。虽然氯乙烯是1912年发现的，但使它成为塑料却是在1932年，是由英国卜内门公司生产的。1947年，美国化学家杰勒留和孔宁合成了聚苯乙烯。到本世纪50年代，德国化学家齐格勒和意大利化学家纳培发明了新的催化聚合剂，才把塑料制造业推向高峰。此后高性能的塑料品种如雨后春笋般出现，常见的有聚丙烯、ABS、聚砜、聚碳不下数百种之多。全世界年产量已超过6000万吨，等于木材和水泥的总产量。
纤维
至于合成纤维，最早是在改造天然纤维的基础上发展起来的。
1855年，德国化学家安地玛首先用浓硝酸处理桑树枝得到1种纤维，可惜它易爆燃，未能应用。1884年，英国化学家斯温曾用硝酸与纤维合成得到“安全人造丝”，并于1889年在巴黎博览会展出，曾轰动一时。
1935年，美国化学家卡罗泽斯以已二醇和己二酸首先合成尼龙—66，推出世界上第1个人工合成的纤维。1937年，德国有机研究所又合成尼龙—6。
1939年，日本化学家楼田一郎合成了能耐水耐热的尼龙纤维。1940年，英国化学家狄克逊合成涤纶纤维，当年即投产，产量达5万吨。如今，合成纤维产量日增，全世界年产量已达1500万吨，超过天然纤维的产量。
在合成纤维中,绦纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为“6大纶”。
“6大纶”都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点，而且每1种还具有各自独特的性能。它们除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用途。例如，锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。
聚酰胺纤维（锦纶）：强度与耐磨性能好。制作针织品、混纺织物、工业用布、轮胎帘子线、渔网、缆绳。
聚酯纤维（涤纶）：弹性好、强度高、吸水性差。做纺织材料、电绝缘材料、渔网、绳索、轮胎帘子线、降落伞、宇航服等。也可做成薄膜，制作电影胶片、录音录像带、磁卡等。
聚丙烯腈纤维（腈纶）：质轻、弹性好，人称“人造羊毛”。可与羊毛、棉等混纺，制作毛线、毛织物、棉织物、人造毛皮、地毯、窗帘等。
聚乙烯醇纤维（维纶）：吸湿性优良，有“合成棉花“之称。
可与棉花混纺，做维棉混纺织物，做滤布、帆布、传送带等
聚氯乙烯纤维（氯纶）：难燃、耐酸、碱，吸湿性差。可编织窗纱、筛网、网袋与绳子，制毛线、毛毯、棉絮、滤布等。
聚丙烯纤维（丙纶）：耐麻磨、强度高，耐酸碱，耐老化性能差。制作地毯、编织袋、绳索、滤布、包装材料等。
橡胶
合成橡胶也是从模仿和改造天然橡胶开始的。
1838年，美国工人古德意用松节油、硫磺、碳酸钙在高温下与生橡胶加热，获得性能优良的橡胶。从此，橡胶名声大噪，广泛地用作车胎、绝缘线等。由于汽车、飞机工业的迅猛发展，天然橡胶的产量有限，不能满足日益增长的需求。特别是第一次世界大战期间，德国受英国海军封锁，得不到东南亚、南美洲的橡胶，急需以代用品来解燃眉之急，因而，合成橡胶就应运而生了。当时，德国
化学家首先用乙炔和丙酮合成2，3—二甲基丁二烯橡胶2350吨以解战争的急需。战后30年代，科学家们又合成了丁苯橡胶和西腈橡胶，虽成本高于天然橡胶，但质量已基本接近天然橡胶。1932年，美国化学家纽兰德先用乙炔氯化、聚合得到a一氯—1，3丁二烯单体，再聚合成氯丁橡胶。它有耐氧、抗震、抗热等优点，性能已超过天然橡胶了。50年代以来，合成橡胶产量已超过天然橡胶2倍，年产量达到600万吨。
有机材料
有机合成材料不是纯净物，而是混合物，主要原因是有机物在发生聚合反应时，一些分子链较长的分子往往会被拉断，从而形成结构相似、分子量却不同的分子，这样的若干分子聚合在一起，即使是同种类型结构，化学、物理性质相似，也不能叫做纯净物。举个简单的例子，在烷烃这种简单有机物中，分子量越大，越不容易达到“纯净”的水平，液化己烷中难免不混有丁烷、戊烷、庚烷等同类有机物。
合成纤维和合成橡胶等是重要的有机合成材料.有机合成材料的出现是对自然资源的1种补充,化学在有机合成材料的发展中起着重要的作用.新型有机合成材料必将为人类创造更加美好的未来.使用有机合成材料会对环境造成影响,如"白色污染". 用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。棉花 羊毛 和天然橡胶等都属于天然有机高分子材料，而日常生活中用的最多的塑料，合成纤维和合成橡胶等则属于合成有机高分子材料，简称合成材料。
有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破，从此，人类摆脱了只能依靠天然材料的历史，在发展进程中大
大前进了1步，合成材料与天然材料相比具有许多优良的性能，从我们的日常生活到现代工业，农业和国防科学技术等领域，都离不开合成材料。由于高分子化合物大部分是由小分子聚集而成的，所以也常被称为聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链状结成网状。链状结构的高分子材料加热熔化，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，因而具有热塑性，这种高分子材料可以反复加工，多次使用，能制成薄膜，拉成丝或压制成所需的各种形状，用于工业 农业和日常生活等。
土工材料
土工合成材料是土木工程应用的合成材料的总称。作为1种土木工程材料，它是以人工合成的聚合物（如塑料、化纤、合成橡胶等）为原料，制成各种类型的产品，置于土体内部、表面或各种土体之间，发挥加强或保护土体的作用。《土工合成材料应用技术规范》将土工合成材料分为土工织物、土工膜、土工特种材料和土工复合材料等类型。土工特种材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）等。土工复合材料是由上述各种材料复合而成，如复合土工膜、复合土工织物、复合土工布、复合防排水材料（排水带、排水管）等。
1、土工织物
土工织物的制造过程是首先把聚合物原料加工成丝、短纤维、纱或条带，然后再制成平面结构的土工织物。土工织物按制造方法可分为有纺（织造）土工织物和无纺（非织造）土工织物。有纺土工织物由两组平行的呈正交或斜交的经线和纬线交织而成。无纺土工织物是把纤维作定向的或随意的排列，再经过加工而成。按照联结纤维的方法不同，可分为化学（粘结剂）联结、热力联结和机械联结3种联结方式。
土工织物突出的优点是重量轻，整体连续性好（可做成较大面积的整体），施工方便，抗拉强度较高，耐腐蚀和抗微生物侵蚀性好。缺点是未经特殊处理，抗紫外线能力低，如暴露在外，受紫外线直接照射容易老化，但如不直接暴露，则抗老化及耐久性能仍较高。
2、土工膜
土工膜一般可分为沥青和聚合物（合成高聚物）2大类。含沥青的土工膜目前主要为复合型的（含编织型或无纺型的土工织物），沥青作为浸润粘结剂。聚合物土工膜又根据不同的主材料分为塑性土工膜、弹性土工膜和组合型土工膜。大量工程实践表明，土工膜的不透水性很好，弹性和适应变形的能力很强，能适用于不同的施工条件和工作应力，具有良好的耐老化能力，处于水下和土中的土工膜的耐久性尤为突出。土工膜具有突出的防渗和防水性能。
3、土工格栅
土工格栅是1种主要的土工合成材料，与其他土工合成材料相比，它具有独特的性能与功效。土工格栅常用作加筋土结构的筋材或复合材料的筋材等。土工格栅分为玻璃纤维类和聚酯纤维类2种类型。
1）塑料类
它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，然后在加热条件下施行定向拉伸。单 向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。由于土工格栅在制造中聚合物的高分子会随加热延伸过程而重新排列定向，加强了分子链间的联结力，达到了 提 高 其强度的目的。其延伸率只有原板材的10%～15
%。如果在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。
2）玻璃纤维类
此类土工格栅是以高强度玻璃纤维为材质，有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显着增大（可达0?8～1?0），土工格栅埋入土中的抗拔力，由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显着增大，因此它是1种很好的加筋材料。
同时土工格栅是1种质量轻，具有一定柔性的平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。
有机合成材料_合成材料 -发展前景
合成材料产品市场与房地产市场有着非常紧密的联系。在房地产建筑中，合成材料材料用途广泛，其中以型材、门窗、塑料管等硬制品最为常见。以北美市场为例，建筑房屋方面的合成材料用量占总量的75%以上，而国内应用于管材、型材、门窗等领域的合成材料约占总体需求的65%左右。
进入21世纪后，中国合成材料产业呈加速发展态势，取得了令世人惊叹的成绩。
2005年，中国合成材料工业企业实现累计工业总产值332,040,068千元，同比增长26%；实现累计产品销售收入335,085,415千元，同比增长27.07%；实现累计利润总额17,817,592千元。
2006年，中国合成材料工业企业实现累计工业总产值335,263,987千元，同比增长24.33%；实现累计产品销售收入333,852,575千元，同比增长23.95%；实现累计利润总额5,313,594千元。
2007年1-2月，中国合成材料工业企业实现累计工业总产值62,535,246千元，同比增长35.99%；实现累计产品销售收入58,045,168千元，同比增长35.56%
；实现累计利润总额1,840,789千元。
中国合成材料在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是企业创新能力不强，产业结构不合理，资源短缺与环境压力突显，有的行业盲目投资，产能过剩，导致经营效益大幅衰退等因素，严重制约了行业的进1步发展和品质的提高。
因此，中国合成材料行业企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，落实科学的发展观，借鉴国外先进经验，加强自主研发能力，走集约化规模经营之路，这也是行业未来发展的必然选择。
二 : 吸水性高分子材料PAA、接枝PAA、用于化妆品的化合物己的合成路线如图：已知：Ⅰ．连在同一个碳原子上
吸水性高分子材料PAA、接枝PAA、用于化妆品的化合物己的合成路线如图： 已知： Ⅰ．连在同一个碳原子上的两个羟基之间容易失去一分子水 Ⅱ．两个羧酸分子的羧基之间能失去一分子水 Ⅲ．  请回答： （1）D中的官能团是______ （2）D→E的化学方程式是______ （3）F→PAA的化学方程式是______ （4）①X的结构简式是______ ②Y→W所需要的反应条件是______ （5）B为中学常见有机物，甲与FeCl3溶液发生显色反应，丙中的两个取代基互为邻位． ①甲→乙的化学方程式是______ ②关于丙的说法正确的是______ a．能与银氨溶液发生银镜反应 b．与有机物B互为同系物 c．不存在芳香醇类的同分异构体 （6）丁的核磁共振氢谱只有一种峰，在酸性条件下能水解，水解产物能与NaHCO3反应产生CO2．己的结构简式是______． |
由接枝PAA的结构可知，PAA的结构简式为 ，W为HOCH2CH2OH； 甲醇催化氧化生成D为HCHO，D发生信息Ⅲ反应生成E，故E为CH2=CHCHO，E与银氨溶液反应、酸化生成F，F为CH2=CHCOOH，CH2=CHCOOH发生加聚反应生成PAA； 结构W的结构可知，乙醛与氯气发生取代反应生成X，X为ClCH2CHO，X与氢气发生加成反应生成Y为ClCH2CH2OH，Y水解生成W（HOCH2CH2OH）； 乙醛发生催化氧化生成戊，为CH3COOH，丁的核磁共振氢谱只有一种峰，在酸性条件下能水解，水解产物能与NaHCO3反应产生CO2，结构反应信息Ⅱ可知，CH3COOH脱水生成丁为O=C（OCH2CH3）2； 由（5）中可知，B为中学常见有机物，甲与FeCl3溶液发生显色反应，故甲中含有酚羟基，结合丙的分子式及结构特点、己的结构特点与反应信息Ⅰ、Ⅲ可知，丙的结构为  ，己的结构为  ，故乙为  ，甲为  ，B为苯酚， （1）由上述分析可知，D为HCHO，含有醛基，故答案为：醛基； （2）D→E是甲醛与乙醛发生信息Ⅲ反应生成CH2=CHCHO，反应方程式为：  ， 故答案为： ； （3）F为CH2=CHCOOH，发生加聚反应生成PAA，反应方程式为：  ， 故答案为： ； （4）①由上述分析可知，X为ClCH2CHO，故答案为：ClCH2CHO； ②Y→W是ClCH2CH2OH在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应生成HOCH2CH2OH， 故答案为：氢氧化钠水溶液、加热； （5）①甲→乙是 与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成 ，反应方程式为：  ，故答案为： ； ②丙是 ，含有醛基，能与银氨溶液发生银镜反应，与有机物B（苯酚），含有官能团不完全相同，二者不是同系物，芳香醇类中含有苯环，羟基连接苯环侧链的脂肪烃基上，结合丙的结构可知，苯环侧链不可能可以存在羟基连接苯环侧链的脂肪烃基上的结构，故丙不存在芳香醇类的同分异构体，故ac正确，b错误， 故答案为：ac； （6）由上述分析可知，己的结构简式是 ，故答案为： ． |
考点：
考点名称：有机物的推断有机物推断的一般方法：
的量，确定分子中不饱和键的类型及数目；由加成产物的结构，结合碳的四价确定不饱和键的位置。 根据反应现象推知官能团:
①能使溴水褪色，可推知该物质分子中可能含有碳碳双键、三键或醛基。
②能使酸性高锰酸钾溶液褪色，可推知该物质分子中可能含有碳碳双键、三键、醛基或为苯的同系物。
③遇三氯化铁溶液显紫色，可推知该物质分子含有酚羟基。
④遇浓硝酸变黄，可推知该物质是含有苯环结构的蛋白质。
⑤遇I2水变蓝，可推知该物质为淀粉。
⑥加入新制氢氧化铜悬浊液，加热，有红色沉淀生成；或加入银氨溶液有银镜生成，可推知该分子结构有-CHO即醛基。则该物质可能为醛类、甲酸和甲酸某酯。
⑦加入金属Na放出H2，可推知该物质分子结构中含有-OH或-COOH。
⑧加入NaHCO3溶液产生气体，可推知该物质分子结构中含有-COOH或-SO3H。
⑨加入溴水，出现白色沉淀，可推知该物质为苯酚或其衍生物。
根据物质的性质推断官能团:
能使溴水褪色的物质，含有C=C或C
C或-CHO；能发生银镜反应的物质，含有-CHO；能与金属钠发生置换反应的物质，含有－OH、－COOH；能与碳酸钠作用的物质，含有羧基或酚羟基；能与碳酸氢钠反应的物质，含有羧基；能水解的物质，应为卤代烃和酯，其中能水解生成醇和羧酸的物质是酯。但如果只谈与氢氧化钠反应，则酚、羧酸、卤代烃、苯磺酸和酯都有可能。能在稀硫酸存在的条件下水解，则为酯、二糖或淀粉；但若是在较浓的硫酸存在的条件下水解，则为纤维素。
(4)根据特征数字推断官能团
①某有机物与醋酸反应，相对分子质量增加42，则分子中含有一个－OH；增加84，则含有两个－OH。缘由－OH转变为
-OOCCH3。
②某有机物在催化剂作用下被氧气氧化，若相对分子质量增加16，则表明有机物分子内有一个－CHO（变为－COOH）；若增加32，则表明有机物分子内有两个－CHO（变为－COOH）。
③若有机物与Cl2反应，若有机物的相对分子质量增加71，则说明有机物分子内含有一个碳碳双键；若增加142，则说明有机物分子内含有二个碳碳双键或一个碳碳叁键。
根据反应产物推知官能团位置:
①若由醇氧化得醛或羧酸，可推知－OH一定连接在有2个氢原子的碳原子上，即存在-CH2OH；由醇氧化为酮，推知－OH一定连在有1个氢原子的碳原子上，即存在
；
若醇不能在催化剂作用下被氧化，则－OH所连的碳原子上无氢原子。
②由消去反应的产物，可确定－OH或－X的位置
③由取代反应产物的种数，可确定碳链结构。如烷烃，已知其分子式和一氯代物的种数时，可推断其可能的结构。有时甚至可以在不知其分子式的情况下，判断其可能的结构简式。
④由加氢后碳链的结构，可确定原物质分子C=C或C
C的位置。
根据反应产物推知官能团的个数:
①与银氨溶液反应，若1mol有机物生成2mol银，则该有机物分子中含有一个醛基；若生成4mol银，则含有二个醛基或该物质为甲醛。
②与金属钠反应，若1mol有机物生成0.5molH2，则其分子中含有一个活泼氢原子，或为一个醇羟基，或酚羟基，也可能为一个羧基。
③与碳酸钠反应，若1mol有机物生成0.5molCO2，则说明其分子中含有一个羧基。
④与碳酸氢钠反应，若1mol有机物生成1molCO2，则说明其分子中含有一个羧基。
根据反应条件推断反应类型:
①在NaOH水溶液中发生水解反应，则反应可能为卤代烃的水解反应或酯的水解反应。
②在氢氧化钠的醇溶液中，加热条件下发生反应，则一定是卤代烃发生了消去反应。
③在浓硫酸存在并加热至170℃时发生反应，则该反应为乙醇的消去反应。
④能与氢气在镍催化条件下起反应，则为烯、炔、苯及其同系物、醛的加成反应（或还原反应）。
⑤能在稀硫酸作用下发生反应，则为酯、二糖、淀粉等的水解反应。
⑥能与溴水反应，可能为烯烃、炔烃的加成反应。
根据反应类型推断官能团：
利用官能团的衍生关系进行衍变(从特定的转化关系上突破)：
（1）
（2）芳香化合物之间的相互转化关系
三 : 下列物质属于合成高分子材料的是（）A．水泥B．食品保鲜膜C．钛合金D．陶瓷
下列物质属于合成高分子材料的是（ ）
|
| B |
考点：
考点名称：合成有机高分子化合物合成有机高分子化合物:
由千百个原子彼此以共价键结合形成相对分子质量特别大、具有重复结构单元的有机化合物。是由一类相对分子质量很高的分子聚集而成的化合物，也称为高分子、大分子等。一般把相对分子质量高于10000的分子称为高分子。包括天然和合成有机高分子化合物。常见合成有机高分子化合物：聚乙烯、聚氯乙烯等
有机高分子化合物的合成:
高分子化合物大部分是由小分子通过聚合反应制得的。
(1)加聚反应：不饱和单体通过加聚反应生成高分子化合物。
①聚乙烯类(塑料、纤维)
②聚二烯类(橡胶)
(2)缩聚反应：单体聚合成高分子的同时有小分子生成的聚合反应。
①聚酯类 
②聚氨基酯类
③酚醛树脂类
对高分子化合物的理解:
(1)通常把生成高分子化合物的低分子化合物(反应物)叫做单体(如乙烯是聚乙烯的单体)，高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位叫做链节(如一CH2一CH2一是聚乙烯的链节)，高分子链中含有链节的数目叫做聚合度，通常用n表示。注意单体与链节是不同的，单体是反应前的低分子化合物；链节不是物质，不能独立存在，是反应后有机高分子化合物中的片段。 (2)低分子有机物的相对分子质量都有一个确定的数值，而高分子化合物的相对分子质量只是一个平均值。它是以低分子有机物作原料，经聚合反应得到各种相对分子质量不等的物质的混合物。
单体与高分子化合物的互推规律:
聚合时找准结合点，反推单体时找准分离处，“结合点必为分离处”。
1.由单体推断高聚物的方法
(1)单烯烃型单体加聚时，“断开双键，键分两端，添上括号，n写后面”。如
(2)二烯烃型单体加聚时，“单变双，双变单，破两头，移中间，添上括号．n写后面”。如
(3)分别含有一个双键的两种单体聚合时，“双键打开，中间相连，添上括号，n写后面”。如 
2．由高聚物推导单体的方法
(1)加聚产物单体的判断方法
①凡链节主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将两个半键闭合即可。如
②凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在中央画线断开，然后两键闭合即可。如
③凡链节主链上只有碳原子，斤存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”画线断开。如
(2)缩聚产物单体的判断方法
①酯类高聚物中含有
,它的单体有两种，从
中间断开，
恢复为
如
的单体为
②酰胺类高聚物中含有"
"，它的单体有两种，在亚氨基氮原子上加氢，羰基碳原子上加羟基，即得高聚物的单体。如
的单体为
结构为
的高聚物，其合成单体必为一种，在亚氨基氮原子上加氢，在羰基碳原子上加羟基即得高聚物的单体。 如
的单体为
③酚醛树脂是由苯酚和甲醛缩聚而成的，链节中有酚羟基的结构。
如
和
四 : 第八章合成高分子材料
东华大学-化工学院
Donghua University
第八章
合成高分子材料
主讲： 张云龙
东华大学·化学化工与生物工程学院
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
合成材料是人们运用化学方 法人工合成出自然界中不存在的 材料，大致可分为无机合成材料 和有机合成材料。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.1 高分子的结构和特性 8.1.1 高分子 小分子
特点：由几个或几十个原子通过化学键结合形成，
分子量在几十到几百。
高分子
特点：由一千个以上的原子通过化学键结合形成，
分子量可达几万到几百万。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
? 存在于自然界中的高分子化合物称为天然高分子
? 利用化学方法合成的高分子称为合成高分子
聚乙烯
nH2C
CH2
H
CH2 CH2
H
C C H
n
? 聚合成高分子的起始分子称为单体；
H
? 单体经聚合得到的分子称为聚合物；
? 高聚物中重复的结构单元称为链节； ? 所含链节的数目称为聚合度。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.1.2
高分子的原料和合成方法
合成高分子产品早期以农业和林业的副产品为主要原料。 大致分为淀粉类、纤维素类和非食用油脂类。 缺点：工艺流程大，处理量大。 后期的主要原料是煤和石油。
煤被取代的原因：用石油炼制时原料成本低，且石油中
所含的有用成分相对较高。
由上述产品得到的有机小分子作单体，通过聚合反应可
合成高分子。 化学与社会
1）
加成聚合反应 特点：除了生成聚合物外，并不生成其他任何产物（聚
合物中包含了单体中全部的原子）。 典型：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯。 氯乙烯发生加成聚合反应时，有三种情况：
H C Cl H H H C C C H C H C H C H C H C Cl H C H H H C C C H C H C H C H C
H H Cl Cl H H Cl 头-头、尾-尾连接 H C H H H C C C
H Cl H Cl H Cl H 头-尾连接 H C H C H C
Cl
H H Cl H Cl Cl H 无规则连接
东华大学-化工学院
Donghua University
连接方式不同，形成分子的性质就不同。由加聚反应合
成的高分子约占合成高分子总量的80%。
2） 缩合聚合反应 含有双官能团或多官能团的单体分子，通过分子间官能
团的缩合反应把单体分子聚合起来，同时生成水、醇、氨等
小分子化合物，称为缩合聚合反应。 特点：单体分子不仅发生聚合，还生成其他小分子。 聚酰胺 商品名：尼龙-66。 单体：已二胺、己二酸。 化学与社会 用途：合成纤维。
n H2N-(CH2)6-NH2 + n HOOC-(CH2)4-COOH HO O H [ NH-(CH2)6-N-C-(CH2)4-C ] nOH + (2n - 1)H2O 的确良 商品名：涤纶。 单体：对苯二甲酸、乙二醇。
特点：挺括不皱，易洗易干。
O n HO-CO -C-OH + n HO-CH2CH2-OH O O HO [ C-C-O-CH2CH2-O
] nH + (2n - 1)H2O
环氧树脂、酚醛树脂也由缩聚反应得到。
东华大学-化工学院
Donghua University
3）
共聚合反应 将两种或两种以上不同的单体进行聚合的反应为共聚合
反应，得到的聚合物叫共聚物。
特点：分子与分子发生的聚合，并不产生其他分子。
按照共聚物中单体分布的不同，可分为交替共聚、嵌段 共聚、无规共聚和接枝共聚等。
交替共聚 无规共聚
嵌段共聚
接枝共聚
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.1.3
合成高分子的结构、特性和命名
合成高分子的结构(3种)：线型长链状不带支链的、带支链的 和体型网状的(分子链间通过官能团作用发生交联)。 ? 线型高分子特点：可蜷曲、弯折，加热可熔化，可溶于 有机溶剂，易于结晶。
? 支链高分子特点：与线型高分子类似，密度减小，结晶
能力降低。 ? 体型高分子特点：不熔不溶，耐热性高，刚性好。 【可作工程和结构材料】 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
a）热塑性
注：高分子加热后并不是马上熔化变成液体，而是先经历一个软化过程 再变为液体。 液体冷却后，变硬成为固体，再次加热又能软化、流动的性质，即 为热塑性。 热塑性不但使高分子材料便于加工，而且还可以多次重复操作。
b）热固性
体型高分子因其内部结构的交联，使其加热后不会熔化、流动，但当加 热到一定温度时，体型高分子结构遭到破坏，这种性质称为热固性。
注：体型高分子一旦加工成型，不能再通过加热重新回到原来的状态。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
c）密度小、强度高
合成高分子主要成分为C、H、O、N、S及卤素等元素， 比金属元素轻得多，相对密度小。 高分子的分子量大，分子中原子数目多，分子链间原子的 接触点多，分子间作用力大，故强度大。 高分子材料因其质轻、强度高、耐腐蚀、价廉等优点，在 不少场合已逐步取代金属材料的位置。
全塑汽车的问世 d）耐腐蚀
高分子的分子链缠绕在一起，许多分子链上的基团被包在 里面，当有试剂分子加入时，只有露在外面的基团容易与试剂 分子作用，而被包在里面的基团不易反应，故耐酸、耐腐蚀。
号称“塑料王” 的聚四氟乙烯耐酸程度远超过金。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
e）绝缘性、抗辐射
高分子中的分子链是原子以共价键结合起来的，分子既不 能电离，也不能在结构中传递电子，故有绝缘性。 高分子对?、? 、? 和X等射线有抵抗能力，可以抗辐射。
命 名
a. 在单体前加“聚”字。 b. 在简化的单体名称后面加“树脂”二字。
c. 商业上还用商品
名称。如：聚氯乙烯的商品 名为氯纶；聚乙烯为乙纶；酚醛树脂为电木。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.2 合成高分子材料
1907年, 世界上第一个合成高分子材料——酚醛塑料——诞生。
8.2.1
塑料
塑料是在一定温度和压力下可塑制成型的合成高 分子材料，可分为热塑性塑料和热固性塑料。 按性能用途分，可分为通用塑料、工程塑料、特 种塑料和增强塑料。
通用塑料产量大、用途广、价格低，约占全部塑料的80%。
化学与社会
1
聚乙烯
乙烯在不同反应条件下进行加成聚合反应可得到不同 性能的聚乙烯。
① nH2C
n 低压聚乙烯 特点：线型高分子，排列规整、紧密，结晶度、强度、刚性、
CH2
Ziegler-Natta 0.2~1.5 MPa
CH2
CH2
熔点高。
用途：脸盆、水桶等。
② nH2C
自由基 CH2 150 MPa CH2 CH2
n
高压聚乙烯
特点：支链化程度高，分子排列的规整性、紧密程度低，
结晶度、密度低，性软，熔点低。
用途：食品袋、食品匣、奶瓶等。
2
工程塑料
特点：优良的机械性能、耐热性和尺寸稳定性。 典型：聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS塑料等。
用途：工程材料和代替金属用的塑料。
聚甲醛的力学、机械性能与铜、锌相似，可做轴承。 聚碳酸酯不但可代替某些金属，还可代替玻璃、木材和
合金等，做各种仪器的外壳、自行车车架等。
3
特种塑料
——在高温、高腐蚀或高辐射等特殊条件下使用的塑料， 主要用在尖端技术设备上。 聚四氟乙烯有优异的绝缘性、抗腐蚀性、耐高温和低温， 可在-200 ~ 250 oC范围内长期使用。
东华大学-化工学院
Donghua University
8.2.2
合成纤维
天然纤维
棉、麻、丝、毛
纤维 化学纤维
人造纤维 人造棉、再生蛋白质纤维 合成纤维 涤纶、尼龙、腈纶
人造纤维是以天然高分子纤维素或蛋白质为原料，经 过化学改性而制成的；合成纤维是由合成高分子为原料， 通过拉丝工艺获得的纤维。 聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈的产量占世界合成纤维总产
量的90%以上。
化学与社会
1）
聚酯纤维 商品名：涤纶 又名：的确良
用 途：织衣料、运输带、过滤布等。 特点：酯基的存在，使分子排列规整、紧密、结晶度高， 不易变形，受力形变后易恢复。 涤纶织物牢固、易洗、易干，做成的衣服外形挺括，抗 皱性好。
2） 聚酰胺纤维
商品名：尼龙 又名：锦纶 用 途：制鱼网、降落伞、丝袜及针织内衣等。 分子链间各酰胺基存在氢键作用，使分子链间作用力大 为加强，保证了织物的强度。 特点：强度大、弹性好、耐磨性好。
8.2.3
合成橡胶
橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。 n CH2 CH-C CH2
[ CH2-CH
C-CH2] n
异戊二烯
CH3
异戊橡胶 CH3
弹性好，可做轮胎，胶管，胶鞋，胶粘剂等。
n CH2
CH-CH
丁二烯
CH2
[ CH2-CH
CH-CH2] n
顺丁橡胶
CH2 CH CH CH2 CH CH2
弹性很好，耐磨，做飞机轮胎。
n H2C CH- HC CH2 + n H2C CH n
苯乙烯
丁苯橡胶
耐磨，价格低，产量大，做外胎，地板，鞋等。
东华大学-化工学院
Donghua University
合成 橡胶分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶是用量
较大的橡胶；特种橡胶是在特殊条件下使用的橡胶。
特种橡胶特点：耐高温和低温，耐油，耐化学腐蚀
和高弹性。 硅橡胶： 特点：柔软、光滑（做医用制品）、耐高温（可承 受高温消毒而不变形）。 氟硅橡胶：高弹性材料。
硅硫橡胶：耐高温、低温。
丁腈橡胶、聚硫橡胶：耐油性好。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
合成橡胶缺陷：有可塑性（线型高分子），但强度低， 3）钢铁 回弹力差，容易产生永久变形。
…-CH …-CH 2-CH-CH-CH2…
-CH CH-CH2-… 2 + Sn
2-CH
S
S
…-CH 2-CH-CH-CH2…
…-CH
CH-CH2
-…
机制：线型橡胶分子之间形成硫桥而交联起来，转变为 体型结构，使橡胶失去塑性，同时获得高弹性。
凡能使橡胶由线型结构转变为体型结构、并获得弹性的 物质称为橡胶的硫化剂。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.3 新型高分子材料
在合成高分子的主链或支链上接上带有显示某种功能 的官能团，使高分子具有特殊的功能，满足光、电、磁、 化学、生物、医学等方面的功能要求，这类高分子通称为 功能高分子。 1）导电高分子
聚乙炔具有导电性能。 机制：乙炔分子中碳、碳以叁键结合，单体经加聚聚 合后得到聚乙炔，它是一种单、双键间隔连接的线型高分 子，分子中存在共轭 ? 键体系， ? 电子可在整个共轭体系 中自由流动，故可导电。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
典型：掺碘的聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩。
用途：由导电塑料做塑料电池（一个电极是锂，另一个 是聚苯胺导电塑料，可多次重复充电使用，寿命长）。
2）医用高分子
用高分子材料做成的人工器官有很好的生物相容 性，不会因与人体接触而产生排斥和其他作用。 除了脑、胃和部分内分泌器官外，人体中几乎所 有器官都可用高分子材料制造。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
医用高分子材料及用途
人造器官 人造心脏 人造血管 人造气管 人 造 肾 人 造 鼻 人 造 肺 人 造 骨 人造肌肉 人造皮肤 医用高分子材料 硅橡胶、聚氨酯橡胶 聚氨酯橡胶、聚对苯二甲酸乙二酯 有机硅橡胶、聚乙烯 醋酸纤维素、聚酯纤维 有机硅橡胶、聚乙烯 聚四氟乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯 聚甲
基丙烯酸甲酯、酚醛树脂 硅橡胶和涤纶织物 硅橡胶、聚多肽 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
3）可降解高分子
“白色污染”成因：
传统塑料非常稳定，耐酸、耐碱，不蛀不霉，将其埋
在地下，上百年不会腐烂，是很严重的社会公害。 可降解塑料在一定条件下可自行分解成为粉末。
合成高分子的主链结合得十分牢固，要降解必须设法
破坏、削弱主链的结合。 降解方法：生物降解、化学降解和光降解。 典型：生物降解塑料、化学降解塑料和光降解塑料。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
4）高吸水性高分子
部分高吸水性高分子可吸收超过自重几百倍甚至
上千倍的水，体积虽然膨胀，但加压却挤不出水来。
典型：“尿不湿”。 高吸水性高分子吸水机制可能与高分子交联后结 构中立体网络扩充有关。 用途：保鲜包装材料、人造皮肤、防止土地沙漠
化。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.4 复合材料
各类材料缺点 金属材料易腐蚀；合成高分子材料易老化、不 耐高温；陶瓷材料易碎裂。
复合材料：将增强体与基体结合在一起，形成 一种能发挥两者各自优点的材料。 按增强体的形状分类，复合材料可分为：颗粒增强 复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
按基体分类，可分为：树脂基复合材料、金属基复
合材料和陶瓷基复合材料。
颗粒
夹层
增强体的形状
短纤维
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.4.1
1）
纤维增强树脂基复合材料
玻璃钢
由玻璃纤维和聚酯类树脂复合而成的材料。
若将玻璃熔化并以极快的速度拉成细丝，所得玻璃纤维
异常柔软，可以纺织。 玻璃钢的制造：将直径为5~10 ? m的玻璃纤维制成纱或
织物加到树脂中，或把玻璃纤维切成短纤维加入基体。
优点：强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好。 用途：飞机、汽车、船舶、建筑和家具等行业。 尼龙、聚乙烯也可做玻璃纤维的基体。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
2）
碳纤维增强塑料
制备方法 将聚丙烯腈合成纤维在200 ~ 300 oC的空气中加热 使其氧化，后在1000 ~ 1500 oC的惰性气体中碳化。 新一代运动器材，如：羽毛球拍、网球拍、高尔夫 球杆等都采用碳纤维增强塑料来做，为运动员创造世界
记录做出了贡献。 除了玻璃纤维、碳纤维外，作为纤维增强材料的还
有硼纤维、碳化硅纤维等。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.4.2
纤维增强金属基复合材料
金属基复合材料一般在高温下成形，因此要求作
为增强
材料的耐热性要高。
增强体：碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维和氧化铝纤维。 基体金属：铝、镁、钛及某些合金。
碳纤维增强铝具有耐高温、耐热疲劳、耐紫外线和耐潮
湿等性能，可做飞机的结构材料。 硼纤维增强铝可用于空间技术和军事方面。 碳化硅增强铝具有更好的化学稳定性、耐热性和高温抗 氧化性，用于汽车工业和飞机制造业。 化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
8.4.3
纤维增强陶瓷基复合材料
基体陶瓷：Al2O3、MgO . Al2O3、SiO4、 Al2O3 . ZrO2、Si3N4、SiC等
增强材料：碳纤维、碳化硅纤维和碳化
硅晶须。 晶须是由晶体生长形成的针状短纤维。
化学与社会
东华大学-化工学院
Donghua University
纤维增强陶瓷可增加陶瓷韧性，解决陶瓷脆性问题。 由纤维增强陶瓷做成的陶瓷瓦片，用粘接剂贴在飞机 机身上，使航天飞机能安全地穿越大气层回到地球上。
习题： 课后1.2. 3. 5. 7. 8. 10.
化学与社会
本文标题：合成高分子材料-合成材料：合成材料-定义，合成材料-分类 61阅读| 精彩专题| 最新文章| 热门文章| 苏ICP备13036349号-1