⑴ 塑料工業的發展史
從第一個塑料產品賽璐珞誕生算起,塑料工業迄今已有120年的歷史。其發展歷史可分為三個階段。
天然高分子加工階段這個時期以天然高分子,主要是纖維素的改性和加工為特徵。1869年美國人J.W. 海厄特發現在硝酸纖維素中加入樟腦和少量酒精可製成一種可塑性物質,熱壓下可成型為 塑料製品,命名為賽璐珞。1872年在美國 紐瓦克建廠生產。當時除用作象牙代用品外,還加工成馬車和汽車的風擋和電影膠片等,從此開創了塑料工業,相應地也發展了模壓成型技術。
1903年德國人A.艾興格林發明了不易燃燒的 醋酸纖維素和注射成型方法。1905年德國拜耳股份公司進行工業生產。在此期間,一些化學家在實驗室里合成了多種聚合物,如線型 酚醛樹脂、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等,為後來塑料工業的發展奠定了基礎。1904年世界塑料產量僅有10kt,還沒有形成獨立的 工業部門。
合成樹脂階段這個時期是以合成樹脂為基礎原料生產塑料為特徵。1909年美國人L.H.貝克蘭在用苯酚和甲醛來合成樹脂方面,做出了突破性的進展,取得第一個 熱固性樹脂──酚醛樹脂的專利權。在酚醛樹脂中,加入填料後,熱壓製成模壓製品
⑵ 人類發明的第一種塑料是什麼
酚醛塑料
1909年,美國的貝克蘭首次合成了酚醛塑料。世界上第一種塑料問世了
酚醛塑料(phenolic plastics),俗稱電木粉,是一種硬而脆的熱固性塑料。以酚醛樹脂為基材的塑料總稱為酚醛塑料,是最重要的一類熱固性塑料,廣泛用作電絕緣材料、傢具零件、日用品、工藝品等。
基本信息
酚醛塑料: 以酚醛樹脂為基材的塑料。
比重:1.5-2.0 g/cm3
成型收縮率:0.5-1.0%
成型溫度:150-170℃
物料性能:酚醛塑料是一種硬而脆的熱固性塑料,俗稱電木粉。
⑶ 酚醛樹脂的合成是在酸性還是鹼性條件
酚醛樹脂是最古老的合成樹脂品種之一,已有一百多年的歷史,分熱塑專性和熱固性酚醛屬2大類,在酸性條件下,苯酚過量,合成的是熱塑性酚醛樹脂,必須加六次甲基四胺才能硬化,以固體狀態居多,該品種用以製作摩擦材料和砂輪等復合材料。如果是鹼催化,醛過量,則合成出的樹脂為熱固性酚醛樹脂,狀態以液體居多,因分子結構中帶有活性基團羥甲基,加熱就可以固化,但保存期較短,一般在酚醛發泡、耐火材料、砂輪、各種復合材料上使用。具體的可以了解科寶建材公司
⑷ 樹脂最早是何時發現的
天然樹脂的使用可以追溯到古代,但現代塑料工業形成於1930年, 近40年來獲得了飛速的發展。 樹脂這一名稱是由樹木分泌出的脂質而得的。人類最早使用的天然樹脂是松香、蟲膠等。天然樹脂的生產受到地區的限制而產量不大,質量也不高,使用受到限制。人們為了尋求天然樹脂的代用品,1846年用纖維素(棉花)和硝酸製得硝酸纖維素,將潮濕的硝酸纖維素和樟腦混合,製成蟲膠的代用品,於1872年建廠生產。雖然從發現至今已有一百餘年,但目前仍在廣泛使用,常用名稱為賽璐珞, 如乒乓球、玩具、梳子、鈕扣等。隨著人類對塑料材料需求的增長和科學技術水平的提高,人們開發出了比天然樹脂用途廣泛得多的合成樹脂。合成樹脂是由低分子量的化合物經過化學反應製得的高分子量的樹脂狀物質,在常溫常壓下一般是固體,也有為粘稠狀液體的。第一個合成樹脂品種為熱固性酚醛樹脂(俗名電木),它是由苯酚和甲醛在催化劑作用下製得的。從1907年建立了第一個酚醛樹脂廠算起,便開始進入合成高分子時期,1931年開始了第一個熱塑性樹脂聚氯乙稀樹脂的工業生產,此後合成高分子工業發展迅速,聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯等陸續工業化生產。目前有工業生產的約30大類樹脂。在三大合成材料(合成樹脂與塑料、合成橡膠、合成纖維)中,以合成樹脂生產最早、產量最大、應用最廣。據統計,1995年世界合成樹脂產量約1.2億噸,我國大陸合成樹脂產量約440萬噸。
⑸ 塑料的發展經歷了哪些階段
從第一個塑料產品賽璐珞誕生算起,塑料工業迄今已有120年的歷史。其發
展歷史可分為三個階段。
天然高分子加工階段
這個時期以天然高分子,主要是纖維素的改性和加工為特徵。1869年美國
人 J.W.海厄特發現在硝酸纖維素中加入樟腦和少量酒精可製成一種可塑性物
質,熱壓下可成型為塑料製品,命名為賽璐珞。1872年在美國紐瓦克建廠生產。
當時除用作象牙代用品外,還加工成馬車和汽車的風擋和電影膠片等,從此開創
了塑料工業,相應地也發展了模壓成型技術。
1903年德國人 A.艾興格林發明了不易燃燒的醋酸纖維素和注射成型方法。
1905年德國拜耳股份公司進行工業生產。在此期間,一些化學家在實驗室里合成
了多種聚合物,如線型酚醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等,為後來塑料
工業的發展奠定了基礎。1904年世界塑料產量僅有10kt,還沒有形成獨立的工業
部門。
合成樹脂階段
這個時期是以合成樹脂為基礎原料生產塑料為特徵。1909年美國人 L.H.貝克蘭
在用苯酚和甲醛來合成樹脂方面,做出了突破性的進展,取得第一個熱固性樹脂
──酚醛樹脂的專利權。在酚醛樹脂中,加入填料後,熱壓製成模壓製品、層壓
板、塗料和膠粘劑等。這是第一個完全合成的塑料。1910年在柏林呂格斯工廠建
立通用酚醛樹脂公司進行生產。在40年代以前,酚醛塑料是最主要的塑料品種,
約占塑料產量的2/3。主要用於電器、儀表、機械和汽車工業。
1920年以後塑料工業獲得了迅速發展。其主要原因首先是德國化學家Н.施
陶丁格提出高分子鏈是由結構相同的重復單元以共價鍵連接而成的理論和不熔
不溶性熱固性樹脂的交聯網狀結構理論,1929年美國化學家 W.H.卡羅瑟斯提出
了縮聚理論,均為高分子化學和塑料工業的發展奠定了基礎。同時,由於當時化
學工業總的發展十分迅速,為塑料工業提供了多種聚合單體和其他原料。當時化
學工業最發達的德國迫切希望擺脫大量依賴天然產品的局面,以滿足多方面的需
求。這些因素有力地推動了合成樹脂制備技術和加工工業的發展。
第一個無色的樹脂是脲醛樹脂。1928年,由英國氰氨公司投入工業生產。1911
年,英國 F.E.馬修斯製成了聚苯乙烯,但存在工藝復雜、樹脂老化等問題。1930
年,德國法本公司解決了上述問題,在路德維希港用本體聚合法進行工業生產。
在對聚苯乙烯改性的研究和生產過程中,已逐漸形成以苯乙烯為基礎,與其他單
體共聚的苯乙烯系樹脂,擴展了它的應用范圍。
1931年,美國羅姆-哈斯公司以本體法生產聚甲基丙烯酸甲酯,製造出有機
玻璃。
1926年,美國 W.L.西蒙把尚未找到用途的聚氯乙烯粉料在加熱下溶於高沸
點溶劑中,在冷卻後,意外地得到柔軟、易於加工、且富於彈性的增塑聚氯乙烯。
這一偶然發現打開了聚氯乙烯得以工業生產的大門。1931年德國法本公司在比特
費爾德用乳液法生產聚氯乙烯。1941年,美國又開發了懸浮法生產聚氯乙烯的技
術。從此,聚氯乙烯一直是重要的塑料品種,它又是主要的耗氯產品之一,在一
定程度上影響著氯鹼工業的生產。
1939年,美國氰氨公司開始生產三聚氰胺-甲醛樹脂的模塑粉、層壓製品和
塗料。
1933年英國卜內門化學工業公司在進行乙烯與苯甲醛高壓下反應的試驗時,
發現聚合釜壁上有蠟質固體存在,從而發明了聚乙烯。1939年該公司用高壓氣相
本體法生產低密度聚乙烯。1953年聯邦德國 K.齊格勒用烷基鋁和四氯化鈦作催
化劑,使乙烯在低壓下製成為高密度聚乙烯,1955年聯邦德國赫斯特公司首先工
業化。不久,義大利人 G.納塔發明了聚丙烯,1957年義大利蒙特卡蒂尼公司首
先工業生產。從40年代中期以來,還有聚酯、有機硅樹脂、氟樹脂、環氧樹脂、
聚氨酯等陸續投入了工業生產。
塑料的世界總產量從1904年的10kt,猛增至1944年的600kt,1956年達到
3.4Mt。隨著聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等通用塑料的發展,原料也從煤轉向
了以石油為主,這不僅保證了高分子化工原料的充分供應,也促進了石油化工的
發展,使原料得以多層次利用,創造了更高的經濟價值。
大發展階段
在這一時期通用塑料的產量迅速增大,聚烯烴塑料在70年代又有聚1-丁烯
和聚 4-甲基-1-戊烯投入生產。形成了世界上產量最大的聚烯烴塑料系列。同時
出現了多品種高性能的工程塑料。1958~1973年的16年中,塑料工業處於飛速發
展時期,1970年產量為30Mt。除產量迅速猛增外,其特點是:①由單一的大品種
通過共聚或共混改性,發展成系列品種。如聚氯乙烯除生產多種牌號外,還發展
了氯化聚氯乙烯、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯乙烯-偏二氯乙烯共聚物、共混
或接枝共聚改性的抗沖擊聚氯乙烯等。②開發了一系列高性能的工程塑料新品
種。如聚甲醛、聚碳酸酯、ABS 樹酯、聚苯醚、聚醯亞胺等。③廣泛採用增強、
復合與共混等新技術,賦予塑料以更優異的綜合性能,擴大了應用范圍。
1973年後的10年間,能源危機影響了塑料工業的發展速度。70年代末,各主
要塑料品種的世界年總產量分別為:聚烯烴19Mt,聚氯乙烯超過100kt,聚苯乙
烯接近80kt,塑料總產量為63.6Mt。1982年開始復甦。1983年起塑料工業超過歷
史最高水平,產量達72Mt。目前,以塑料為主體的合成材料的世界體積產量早已
超過全部金屬的產量。
時至今日,塑料材料更朝著功能性材料(如生物功能材料、電磁功能材料、記憶功能材料、吸水功能材料。。。。。。。。。。。)發展。成為人們生產生活不可離開的最大材料來源。
⑹ 樹脂塗料的發展、前景和市場
人類生產和使用塗料已有悠久的歷史。一般可分為天然成膜物質的使用、塗料工業的形成和合成樹脂塗料的生產三個發展階段。西班牙阿米塔米拉洞窟的繪畫、法國拉斯科洞穴的岩壁繪畫和中國仰韶文化時期殘陶片上的漆繪花紋等大量考古資料證實,公元前5000年新石器時代,人們就使用野獸的油脂、草類和樹木的汁液以及天然顏料等配製原始塗飾物質,用羽毛、樹枝等進行繪畫。
起點 1855年,英國人A.帕克斯取得了用硝酸纖維素(硝化棉)製造塗料的專利權,建立了第一個生產合成樹脂塗料的工廠。1909年,美國化學家L.H.貝克蘭試製成功醇溶酚醛樹脂。隨後,德國人K.阿爾貝特研究成功松香改性的油溶性酚醛樹脂塗料。第一次世界大戰後,為了打開過剩的硝酸纖維素的銷路,適應汽車生產發展的需要,找到了醋酸丁酯、醋酸乙酯等良好溶劑,開發了空氣噴塗的施工方法。1925年硝酸纖維素塗料的生產達到高潮。與此同時,酚醛樹脂塗料也廣泛應用於木器傢具行業。在色漆生產中,輪碾機被逐步淘汰,球磨機、三輥機等機械研磨設備在塗料工業中推廣應用。
突破 1927年,美國通用電氣公司的R.H.基恩爾突破了植物油醇解技術,發明了用乾性油脂肪酸制備醇酸樹脂的工藝,醇酸樹脂塗料迅速發展為塗料品種的主流,擺脫了以乾性油和天然樹脂混合煉制塗料的傳統方法,開創了塗料工業的新紀元。到1940年,三聚氰胺-甲醛樹脂與醇酸樹脂配合制漆,進一步擴大了醇酸樹脂塗料的應用范圍,發展成為裝飾性塗料的主要品種,廣泛用於工業塗裝。
大發展年代 第二次世界大戰結束後,合成樹脂塗料品種發展很快。美、英、荷(殼牌公司)、瑞士(汽巴公司)在40年代後期首先生產環氧樹脂,為發展新型防腐蝕塗料和工業底漆提供了新的原料。50年代初,性能廣泛的聚氨酯塗料在聯邦德國法本拜耳公司投入工業化生產。1950年,美國杜邦公司開發了丙烯酸樹脂塗料,逐漸成為汽車塗料的主要品種,並擴展到輕工、建築等部門。第二次世界大戰後,丁苯膠乳過剩,美國積極研究用丁苯膠乳制水乳膠塗料。20世紀50~60年代,又開發了聚醋酸乙烯酯膠乳和丙烯酸酯膠乳塗料,這些都是建築塗料的最大品種。1952年聯邦德國克納薩克·格里賽恩公司發明了乙烯類樹脂熱塑粉末塗料。殼牌化學公司開發了環氧粉末塗料。美國福特汽車公司1961年開發了電沉積塗料,並實現工業化生產。此外,1968年聯邦德國法本拜耳公司首先在市場出售光固化木器漆。乳膠塗料、水溶性塗料、粉末塗料和光固化塗料,使塗料產品中的有機溶劑用量大幅度下降,甚至不使用有機溶劑,開辟了低污染塗料的新領域。隨著電子技術和航天技術的發展,以有機硅樹脂為主的元素有機樹脂塗料,在50~60年代發展迅速,在耐高溫塗料領域占據重要地位。這一時期開發並實現工業化生產的還有雜環樹脂塗料、橡膠類塗料、乙烯基樹脂塗料、聚酯塗料、無機高分子塗料等品種。
隨著合成樹脂塗料的發展,逐步採用了大型的樹脂反應釜(見釜式反應器),研磨工序逐步採用高效的研磨設備,如高速分散機和砂磨機得到推廣使用,取代了40~50年代的三輥磨。
為配合合成樹脂塗料的推廣應用,塗裝技術也發生了根本性變化。20世紀50年代,高壓無空氣噴塗在造船工業和鋼鐵橋梁建築中推廣,大大提高了塗裝的工作效率。靜電噴塗是60年代發展起來的,它適用於大規模流水線塗裝,促進了粉末塗料的進一步推廣。電沉積塗裝技術是60年代適應於水溶性塗料的出現而發展的,尤其在超過濾技術解決了電沉積塗裝的廢水問題後,進一步擴大了應用領域
新階段 1973年以來,由於石油危機的沖擊,塗料工業向節省資源、能源,減少污染、有利於生態平衡和提高經濟效益的方向發展。高固體塗料、水型塗料和粉末塗料的開發,低能耗固化品種如輻射固化塗料的開發,是其具體表現。1976年,美國匹茲堡平板玻璃工業公司研製的新型電沉積塗料──陰極電沉積塗料,提高了汽車車身的防腐蝕能力,得到迅速推廣。70年代開發了有機-無機聚合物乳液,應用於建築塗料等領域。功能性塗料(見塗料)成為70年代塗料工業的研究課題,並推出了一系列新品種。80年代各種建築塗料發展很快。電子計算機已在塗料生產和測試、管理中使用。機器人(機械手)已廣泛應用於特殊場合或危險場合代替人工進行塗裝。這一階段有如下特點:①以現代的科學理論為指導,有目的地進行研究開發工作,加快了發展的進程,例如:現代化學的理論應用在塗料工業中,塗料助劑得到廣泛推廣使用,從而使塗料工業的產品性能和生產效率都有了大幅度提高。②利用共聚、改性和混合方法,使具備特色的合成樹脂品種日益增多,提高了塗料的性能,且使功能性塗料品種日益增多。③對塗料質量的測試,已從測定表面現象轉向測定塗料內在質量的趨勢,例如更加重視測定合成樹脂的分子量與分子量分布以了解合成樹脂的質量,用掃描電鏡觀察塗膜的微觀結構等指導產品的生產。
⑺ 高分子科學歷史
高分子化合物(macromolecular compound):所謂高分子化合物,是指那些由眾多原子或原子團主要以共價鍵結合而成的相對分子量在一萬以上的化合物。1定義編輯由千百個原子彼此以共價鍵結合形成相對分子質量特別大、具有重復結構單元的化合物。(可分為無機高分子化合物和有機高分子化合物)
是由一類相對分子質量很高的分子聚集而成的化合物,也稱為高分子、大分子等。大多數高分子的相對分子質量在一萬到百萬之間,其分子鏈是由許多簡單的結構單元通過共價鍵重復連接而成。一般把相對分子質量高於10000的分子稱為高分子。高分子通常由10^3~10^5個原子以共價鍵連接而成。由於高分子多是由小分子通過聚合反應而製得的,因此也常被稱為聚合物或高聚物,用於聚合的小分子則被稱為「單體」。
舉例:纖維素、蛋白質、蠶絲、橡膠、澱粉等天然高分子化合物,以及以高聚物為基礎的合成材料,如各種塑料,合成橡膠,合成纖維、塗料與粘接劑等。
有機高分子化合物可以分為天然有機高分子化合物(如澱粉、纖維素、蛋白質、天然橡膠、順丁橡膠等)和合成有機高分子化合物(如聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等等),它們的相對分子質量可以從幾萬直到幾百萬或更大,但他們的化學組成和結構比較簡單,往往是由無數(n)結構小單元以重復的方式排列而成的。
2性質編輯高分子化合物(又稱高聚物)的分子比低分子有機化合物的分子大得多。一般有機化合物的相對分子質量不超過1000,而高分子化合物的相對分子質量可高達104~106倍。由於高分子化合物的相對分子質量很大,所以在物理、化學和力學性能上與低分子化合物有很大差異。
高分子化合物的相對分子質量雖然很大,但組成並不復雜,它們的分子往往都是由特定的結構單元通過共價鍵多次重復連接而成。
同一種高分子化合物的分子鏈所含的鏈節數並不相同,所以高分子化合物實質上是由許多鏈節結構相同
而聚合度不同的化合物所組成的混合物,其相對分子質量與聚合度都是平均值。
高分子化合物幾乎無揮發性,常溫下常以固態或液態存在。固態高聚物按其結構形態可分為晶態和非晶態。前者分子排列規整有序;而後者分子排列無規則。同一種高分子化合物可以兼具晶態和非晶態兩種結構。大多數的合成樹脂都是非晶態結構。
組成高分子鏈的原子之間是以共價鍵相結合的,高分子鏈一般具有鏈型和體型兩種不同的形狀。
當今世界上作為材料使用的大量高分子化合物,是以煤、石油、天然氣等為起始原料製得低分子有機化合物,再經聚合反應而製成的。這些低分子化合物稱為「單體」,由它們經聚合反應而生成的高分子化合物又稱為高聚物。通常將聚合反應分為加成聚合和縮合聚合兩類,簡稱加聚和縮聚。
由一種或多種單體相互加成,結合為高分子化合物的反應,叫做加聚反應。在該反應過程中沒有產生其他副產物,生成的聚合物的化學組成與單體的基本相同。
縮聚反應是指由一種或多種單體互相縮合生成高聚物,同時析出其他低分子化合物(如水、氨、醇、鹵化氫等)的反應。縮聚反應生成的高聚物的化學組成與單體的不同。高分子從相對分子質量到組成,從結構到性能,從合成到應用,都有其自身的規律。為了合成它、利用它,需先建立一些必要的基本概念。
3特點編輯高分子同低分子比較,具有如下幾個特點:
組成
高分子的相對分子質量很大,具有「多分散性」。大多數高分子都是由一種或幾種單體聚合而成。
通常低分子的相對分子質量是在一千以下,而高分子的相對分子質量是在五千以上,因此,相對分子質量很大是高分子化合物的特徵,是高分子同低分子最根本的區別,亦是高分子物質具有各種獨特性能,如比重小、強度大,具有高彈性和可塑性等的基本原因。至於相對分子質量介於一千至五千之間的物質是屬低分子還是屬高分子,這要由它們的物理機械性能來決定。一般來說,高分子化合物具有較好的強度和彈性。而低分子化合物則沒有,也就是說,其相對分子質量必須達到其物理機械性能方面與低分子化合物具有明顯差別時,才能稱為高分子化合物。
高分子的相對分子質量雖然很大,但其化學組成一般都比較簡單,常由許多相同的鏈節以共價鍵重復結合而成高分子鏈。例如,聚氯乙烯是由許多氯乙烯分子聚合而成的:
像氯乙烯這樣聚合成高分子化合物的低分子化合物稱為單體。組成高分子鏈的重復結構單位(如—CH2—CHCI—)稱為鏈節。鏈節數目n稱為聚合度。因此,高分子的相對分子質量=聚合度×鏈節量。
應該指出,合成高分子的技術還不可能象在生物體內合成蛋白質那樣嚴格、精確——具有一定的順序、結構和相對分子質量,所以,合成的高分子鏈的聚合度總是不同的,也就是說,同一種合成的高分子化合物中各個分子的相對分子質量大小總是不同的(當然,合成的蛋白質如胰島素是例外)。因此,合成高分子化合物實際上是相對分子質量大小不同的同系混合物。我們講的高分子化合物的相對分子質量指的是平均相對分子質量,聚合度也是平均聚合度。高分子化合的中相對分子質量大小不等的現象稱為高分子的多分散性(即不均一性)。這種現象在低分子中不存在,但以高分子化合物的性能卻有很大的影響。相對分子質量和分散性問題都是合成高分子時必須注意控制的一個問題。
分子結構
高分子的分子結構基本上只有兩種,一種是線型結構,另一種是體型結構。線型結構的特徵是分子中的原子以共價鍵互相連結成一條很長的捲曲狀態的「鏈」(叫分子鏈)。體型結構的特徵是分子鏈與分子鏈之間還有許多共價鍵交聯起來,形成三度空間的網路結構。這兩種不同的結構,性能上有很大的差異。
高分子由於其相對分子質量很大,通常都處於固體或凝膠狀態,有較好的機械強度;又由於其分子是由共價鍵結合而成的,故有較好的絕緣性和耐腐蝕性能;由於其分子鏈很長,分子的長度與直徑之比大於一千,故有較好的可塑性和高彈性。高彈性是高聚物獨有的性能。此外,溶解性、熔融性、溶液的行為和結晶性等方面和低分子也有很大的差別。一般來說,高分子的分散性越大,性能越差。
以上幾點,歸根結蒂是高分子的運動形態和低分子的運動形態不同的緣故。這就是高分子要從普通有機化學中獨立出來研究,成為一門新學科——高分子化學的根本原因。
4分類編輯高分子化合物的種類很多,主要分類方法有如下四種:
按來源分類
可把高分子分成天然高分子和合成高分子兩大類。
按材料的性能分
可把高分子分成塑料、橡膠和纖維三大類。
塑料按其熱熔性能又可分為熱塑性塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯等)和熱固性塑料(如酚醛樹脂、環氧樹脂
、不飽和聚酯樹脂等)兩大類。前者為線型結構的高分子,受熱時可以軟化和流動,可以反復多次塑化成型,次品和廢品可以回收利用,再加工成產品。後者為體型結構的高分子,一經成型便發生固化,不能再加熱軟化,不能反復加工成型,因此,次品和廢品沒有回收利用的價值。塑料的共同特點是有較好的機械強度(尤其是體形結構的高分子),作結構材料使用。
纖維又可分為天然纖維和化學纖維。後者又可分為人造纖維(如粘膠纖維、醋酸纖維等)和合成纖維(如尼龍、滌綸等)。人造纖維是用天然高分子(如短棉絨、竹、木、毛發等)經化學加工處理、抽絲而成的。合成纖維是用低分子原料合成的。纖維的特點是能抽絲成型,有較好的強度和撓曲性能,作紡織材料使用。
橡膠包括天然膠和合成橡膠。橡膠的特點是具有良好的高彈性能,作彈性材料使用。
按用途分類
可分為通用高分子,工程材料高分子,功能高分子,仿生高分子,醫用高分子,高分子葯物,高分子試劑,高分子催化劑和生物高分子等。
塑料中的「四烯」(聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯),纖維中的「四綸」(錦綸、滌綸、腈綸和維綸),橡膠中的「四膠」(丁苯橡膠、順丁橡膠、異戊橡膠和乙丙橡膠)都是用途很廣的高分子材料,為通用高分子。
工程塑料是指具有特種性能(如耐高溫、耐輻射等)的高分子材料。如聚甲醛、聚碳酸酯、聚硯、聚醯亞胺、聚芳醚、聚芳醯胺和含氟高分子、含硼高分子等都是較成熟的品種,已廣泛用作工程材料。
離子交換樹脂、感光性高分子、高分子試劑和高分子催化劑等都屬功能高分子。
醫用高分子、葯用高分子在醫葯上和生理衛生上都有特殊要求,也可以看作是功能高分子。
主鏈結構
可分為碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機高分子和無機高分子四大類。
碳鏈高分子的主鏈是由碳原子聯結而成的。
雜鏈高分子的主鏈除碳原子外,還含有氧、氮、硫等其他元素,如:如聚酯、聚醯胺、纖維素等。易水解。
元素有機高分子主鏈由碳和氧、氮、硫等以外其他元素的原子組成,如硅、氧、鋁、鈦、硼等元素,但側基是有機基團,如聚硅氧烷等。
無機高分子是主鏈和側鏈基團均由無機元素或基團構成的。天然無機高分子如雲母,水晶等,合成無機高分子如玻璃。
高分子化合物的系統命名比較復雜,實際上很少使用,習慣上天然高分子常用俗名。合成高分子則通常按制備方法及原料名稱來命名,如用加聚反應製得的高聚物,往往是在原料名稱前面加個「聚」字來命名。例如,氯乙烯的聚合物稱為聚氯乙烯,苯乙烯的聚合物稱為聚苯乙烯等。如用縮聚反應製得的高聚物,則大多數是在簡化後的原料名稱後面加上「樹脂」二字來命名。例如,酚醛樹脂、環氧樹脂等。加聚物在未製成製品前也常有「樹脂」來稱呼。例如,聚氯乙烯樹脂,聚乙烯樹脂等。此外,在商業上常給高分子物質以商品名稱。例如,聚己內醯胺纖維稱為尼龍—6,聚對苯二甲酸乙二酯纖維稱為滌綸,聚丙烯腈纖維稱為腈綸等
5結構編輯高分子化合物分子的大小對化學性質影響很小,一個官能團,不管它在小分子中或大分子中,都會起反應。大分子與小分子的不同,主要在於它的物理性質,而高分子之所以能用作材料,也正是由於這些物理性質。下面簡要討論高分子的結構與物理性能的關系。
高分子的分子結構可以分為兩種基本類型:第一種是線型結構,具有這種結構的高分子化合物稱為線型高分子化合物。第二種是體型結構,具有這種結構的高分子化合物稱為體型高分子化合物。此外,有些高分子是帶有支鏈的,稱為支鏈高分子,也屬於線型結構范疇。有些高分子雖然分子鏈間有交聯,但交聯較少,這種結構稱為網狀結構,屬體型結構范疇。
在線型結構(包括帶有支鏈的)高分子物質中有獨立的大分子存在,這類高聚物的溶劑中或在加熱熔融狀態下,大分子可以彼此分離開來。而在體形結構(分子鏈間大量交聯的)的高分子物質中則沒有獨立的大分子存在,因而也沒有相對分子質量的意義,只有交聯度的意義。交聯很少的網狀結構高分子物質也可能被分離的大分子存在(猶如一張張「魚網」仍可以分開一樣)。
應該指出,上述兩種基本結構實際上是對高分子的分子模型的直觀模擬,而分子的真實精細結構除了少數(如定向聚合物)外,一般並不清楚。
兩種不同的結構,表現出相反的性能。線型結構(包括支鏈結構)高聚物由於有獨立的分子存在,故具有彈性、可塑性,在溶劑中能溶解,加熱能熔融,硬度和脆性較小的特點。體型結構高聚物由於沒有獨立大分子存在,故沒有彈性和可塑性,不能溶解和熔融,只能溶脹,硬度和脆性較大。因此從結構上看,橡膠只能是線型結構或交聯很少的網狀結構的高分子,纖維也只能是線型的高分子,而塑料則兩種結構的高分子都有。
高分子化合物的聚集狀態
高聚物的性能不僅與高分子的相對分子質量和分子結構有關,也和分子間的互相關系,即聚集狀態有關。同屬線型結構的高聚物,有的具有高彈性(如天然橡膠),有的則表現出很堅硬(如聚苯乙烯),就是由於它們的聚集狀態不同的緣故。即使是同一種高聚物由於聚集狀態不同,性能也會有很大的差別,例如,化學纖維在製造過程中必須經過拉伸,就是為了改變聚物內部分子的聚集狀態,使其分子鏈排列得整齊一些,從而提高分子間的吸引力,使製品強度更好。所以研究高聚物的聚集狀態是了解高聚物結構與性能關系的又一個重要方面。
晶相高聚物和非晶相高聚物
從結晶狀態來看,線型結構的高聚物有晶相的和非晶相的。晶相高聚和的由於其內部分子排列很有規律,分子間的作用力較大,故其耐熱性和機械強度都比非晶相的高,熔限較窄。非晶相高聚物沒有一定的熔點,耐熱性能和機械強度都比晶相的低,由於高分子的分子鏈很長,要使分子鏈間的每一部分都作有序排列是很困難的,因此,高聚物都屬於非晶相或部分結晶的。部分結晶高聚物的結晶性區域稱為微晶;微晶的多少稱為結晶度。例如,常見的聚氯乙烯、天然橡膠、聚酯纖維等高聚物都是屬於線型非晶相的高聚物。只有少數是定向聚合得到的,如聚乙烯、聚苯乙烯等是部分晶相的。部分晶相的高聚物是由晶相的微晶部分鑲嵌於無定形部分中而成的。纖維的拉伸目的就是使高聚物的無定形部分排列得更規整一些,或使原來方向不一的微晶順著纖維方向伸直排列。分子一旦較規整地排列後,就增強了分子間的吸引力,使其不能恢復到原來的無序狀態。如果分子間的吸引力不夠大,拉伸後仍能恢復到無定形狀態,那就是彈性體(如橡膠)。主要的合成纖維如聚醯胺(尼龍)其分子鏈是由氫鍵拉在一起的;聚丙烯腈(腈綸)和聚酯的分子間有強烈的偶極-偶極吸引。這就是說,作為纖維,其分子間必須有較強的吸引力。由於晶相高聚物,具有熔點高、強度大的性能,給我們指出了提高合成材料機械強度的一個重要方向。
體型結構的高聚物,例如,酚醛塑料、環氧樹脂等,由於分子鏈間有大量的交聯,分子鏈不可能產生有序排列,因而都是非晶相的,對於少量交聯的網狀高聚物,因其交聯少,鏈段間也可能產生局部的有序排列,但這種局部的有序排列,其分子間的吸引力不足以保持在這種狀態,而容易恢復到原來的無序狀態。所以橡膠硫化(少量交聯)後,仍能保持良好彈性。
線型非晶相高聚物的聚集狀態
線型非晶相高聚物具有三種不同的物理狀態:玻璃態、高彈態和粘流態。猶如低分子物質具有三態(固態、液態和氣態)一樣,但是高聚物的三態和低分子的三態本質是不同的。橡膠和聚氯乙烯等塑料都是線型非晶相高聚物,但橡膠具有很好的彈性,而塑料則表現良好的硬度,其原因就是由於它們在室溫下所處的狀態不同的緣故。塑料所處的狀態是玻璃態,橡膠所處的狀態是高彈態,把高聚物加熱到熔融時所處的狀態就是粘流態。玻璃態的特徵是形變很困難,硬度大;高彈態的特徵是形變很容易,具有高彈性;粘流態的特徵是形變能任意發生,具有流動性。這三種物理狀態,隨著溫度的變化可互相轉化:
這就是說,隨著溫度的變化,材料所處的狀態和性能也會發生改變。塑料加熱到一定溫度時,就會從玻璃態過渡到高彈態,失去塑料原有的性能,而出現橡膠高彈性能。溫度繼續升高到一定程度時,又會從高彈態進一步過渡到粘流態,對橡膠來說,如果把溫度降低到足夠低時,它就會從高彈態過渡到玻璃態,失去橡膠的彈性,而變得象塑料一樣堅硬。這就告訴我們,應用三大合成材料時,必須注意其使用溫度范圍,否則,便不能發揮材料本身應有的性能。例如,聚氯乙烯塑料只能在溫度75℃以下使用。因為高於此溫度時便會失去其應有的強度,而表現出柔軟而富有彈性,溫度再高時(175℃)便熔融了。又如天然橡膠要在—73℃至122℃的溫度范圍內才有高彈性也是這個道理,因為低於—73℃時,失去彈性變得象塑料一樣堅硬,高於122℃時便熔融了。
從聚集狀態的研究可知線型結構的塑料、纖維橡膠之間並沒有絕對的界限,溫度改變,三態可以相互轉化。線型結構的塑料與纖維之間更沒有本質上的區別。例如,尼龍—6加工成板材或管材等結構材料就是塑料,拉成絲就是纖維。注意,這里所說的三態的相互轉變並不是「相變」。
體型結構的高聚物,因分子鏈間有大量交聯,因此只有一種聚集狀態——玻璃態,加熱到足夠高溫時,便發生分解。
綜上所述,要了解高聚物的基本性能(高彈性、可塑性和機械強度、硬度等),必須從高聚物的組成、相對分子質量、分子結構和聚集狀態幾個方面去分析。塑料之所以形變困難,有較好的機械強度,是因為它是線型或體型結構的高聚物,並且在室溫下分子鏈和鏈段都不能發生運動的緣故。橡膠之所以有很好的彈性,是因為它是線型或交聯很少的高聚物,並且在室溫下分子鏈不能運動,而鏈段運動容易發生的緣故。
6制備編輯高分子的合成
合成高分子化合物最基本的反應有兩類:一類叫縮合聚合反應(簡稱縮聚反應),另一類叫加成聚合反應(簡稱加聚反應)。這兩類合成反應的單體結構、聚合機理和具體實施方法都不同。
縮聚反應
縮聚反應指具有兩個或兩個以上官能團的單體,相互縮合並產生小分子副產物(水、醇、氨、鹵化氫等)而生成高分子化合物的聚合反應。如:
單體中對苯二甲酸和乙二醇各有兩個官能團,生成大分子時,向兩個方向延伸,得到的是線型高分子。
苯酚和甲醛雖然是單官能團化合物,但它們反應的初步產物是多官能團的,這些多官能團分子縮聚成線型或體型的高聚物,即酚醛樹酯。
加聚反應
加聚反應是指由一種或兩種以上單體化合成高聚物的反應,在反應過程中沒有低分子物質生成,生成的高聚物與原料物質具有相同的化學組成,其相對分子質量為原料相對分子質量的整改數倍,僅由一種單體發生的加聚反應稱為均聚反應。例如,氯乙烯合成聚氯乙烯:
由兩種以上單體共同聚合稱為共聚反應。例如,苯乙烯與甲基丙烯酸甲酯共聚:
共聚產物稱為共聚物,其性能往往優於均聚物。因此,通過共聚方法可以改善產品性能。
加聚反應具有如下兩個特點:
(1)加聚反應所用的單體是帶有雙鍵或叄鍵的不飽和鍵和化合物。例如,乙烯、丙烯、氯乙烯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等,者是常用的重要單體,加聚反應發生在不飽和鍵上。
(2)加聚反應是通過一連串的單體分子間的互相加成反應來完成的:
而且反應一旦發生,便以連鎖反應方式很快進行下去得到高分子化合物(通常稱為加聚物)。相對分子質量增長幾乎與時間無關,但單體轉化率則隨同時間而增大。
上述兩個特點就是加聚反應和縮聚反應最基本的區別。
加聚反應根據反應活性中心的不同可以分為自由基加聚反應和離子型加聚反應兩大類。
⑻ 酚醛樹脂的用途有哪些
以酚醛樹脂或改性酚醛樹脂為主要成膜物質製成的一類塗料稱酚醛漆類。 酚醛樹脂是最早發展的合成樹脂之一,被應用於製造塗料已有將近70年歷史。雖然目前合成樹脂已相當發達,但由於它成本低,並賦予塗料以一定硬度、光澤、快千、耐水、耐酸鹼及絕緣等性能,因此在塗料工業中仍佔有較大的比重,廣泛應用於木器、建築、船舶、機械、電氣及防化學腐蝕塗料等方面。 酚醛樹脂是由酚與醛經縮聚反應製得的樹脂,主要原料是苯酚及甲醛。此外,也可以用其他的酚類,如甲酚、二甲酚、問苯二酚及其他的醛如糠醛,有時也有用苯胺、苯酚與甲醛縮聚。生成酚醛縮合物的常用反應是甲醛與酚生成羥甲基酚,然後再進一步縮合,去除水分,產生縮合物而成亞甲基橋,反應式如下: 按照所用原料的化學結構,酚與醛的克分子比以及催化劑的性質不同,所製成的酚醛樹脂具有不同的性質。下面討論塗料用酚醛樹脂類型、酚醛樹脂塗料及其應用。 1.塗料用酚醛樹脂的類型 塗料用酚醛樹脂有三類:醇溶性酚醛樹脂、改性酚醛樹脂和油溶性酚醛樹脂。 這三種樹脂中,100%油溶性純酚醛樹脂與桐油煉制的油漆性能最好,但樹脂來源較缺、成本也高,未大量使用;松香改性酚醛樹脂來源廣泛、成本低廉、煉制時易於操作,與桐油煉制的漆仍部分地保留酚醛樹脂的抗化學葯品性、耐候性、耐水性、絕緣性,漆膜光亮堅硬,可白乾或烘乾,在酚醛樹脂漆中佔有很大比重;醇溶性酚醛的使用范圍不太廣。 2.酚醛樹脂漆用途 1)醇溶性酚醛樹脂漆 這類漆是由醇溶性酚醛樹脂溶於醇類溶劑中製得的,一般多屬於熱固性酚醛清漆,它們是不用油脂的一類漆,經烘烤乾燥後漆膜堅韌,附著力好,具有良好的耐油、耐水、耐熱、耐酸鹼和溶劑等性能,而且還有良好的絕緣性和一定的粘結強度,多供粘合層壓製品、電絕緣零件表面處理和罐頭內部及底蓋部塗裝用。例如F01 6酚醛酵溶清漆具有良好的防潮性和絕緣性,用於粘合層製品及絕緣零件。 2)改性酚醛樹脂 未改性的酚醛樹脂與油類及其他一些樹脂互不混溶,若單獨造漆,則漆膜較脆,因此應用較少。在酚醛漆類中,應用的酚醛樹脂大部分是改性酚醛樹脂,酚醛樹脂經改性之後改善了油溶性及其他一些樹脂的混溶性,在酚醛漆類及其他一些漆類中得到了廣泛的應用。酚醛樹脂的改性一般有松香改性和丁醇改性兩種方法。 ①松香改性酚醛樹脂漆:這類漆是松香改性酚醛樹脂與乾性油等熬煉製成的各種油度的漆料,再加入催干劑、溶劑、顏料等經研磨調制而成的,產品有各種清漆、磁漆、底漆和膩子。 松香改性酚醛樹脂漆的漆膜堅硬耐久、乾性良好,有一定的耐水、耐酸鹼和絕緣性能,並且價格低廉、品種較多,在酚醛漆類中佔有重要地位,缺點是漆膜易泛黃。該類漆廣泛用於木器傢具、建築、一般機械產品以及船舶、絕緣漆等。 ②丁醇改性酚醛樹脂漆:這類漆是丁醇改性酚醛樹脂溶於苯類溶劑中作主要成膜物質製成的,其漆膜耐水、耐酸性較好,但較脆,需高溫烘烤乾燥。因此,一般將其與油或其他樹脂合用,這種制出的漆膜耐腐蝕性好、漆膜柔韌,如F23-2酚醛罐頭漆,F52 1酚醛防腐烘漆等均屬這類漆。 3)油溶性純酚醛樹脂漆 這類漆是用油溶性酚醛樹脂和乾性油熱煉產物做漆料製成的。 根據純酚醛樹脂與油的比例不同,也可分短、中、長油度三種類型漆,可製成底漆、磁漆和清漆等品種。 純酚醛樹脂具有很好的耐水性、耐酸性、耐溶劑性和電絕緣性能,與乾性油熱煉,尤其是與桐油熱煉後所製成的塗料漆膜堅硬而有韌性、乾燥快、附著力好、耐候性稍次於醇酸樹脂漆,但耐水、耐化學腐蝕性比醇酸漆好,因此純酚醛樹脂漆適宜於水下、室外作防腐塗層用,它在船舶、化工設備、電氣絕緣使用的塗料中有比較顯著的地位,可與各種面漆配套。它與環氧底漆一樣,均為金屬底漆的重要品種,得到了廣泛應用。 但是,各類酚醛漆均有不同程度的泛黃性,因此酚醛漆類中,一般沒有白色磁漆品種。 3.酚醛樹脂漆施工要點 酚醛樹脂漆施工要注意下面幾點: ①醇溶性酚醛樹脂漆用乙醇作稀釋劑。改性酚醛樹脂漆用2OO號溶劑汽油或松節油作稀釋劑,油溶性純酚醛短油度漆以二甲苯作稀釋劑,中油度漆用二甲苯與2∞號溶劑汽油 各50%的混合液作稀釋劑,長油度漆的稀釋劑為200號溶劑汽油或松節油。 ②此類漆刷塗、噴塗均可以。工作黏度:噴塗用20s~30s,刷塗用70s~110s。 ③乾燥條件:常溫F實干需要18h。 ④烘乾型的漆一定要按技術要求進行烘烤。
⑼ 用於製作集成電路的酚醛樹脂是天然高分子化合物 這句話為什麼是錯的
1872年德國化學家拜爾首先合成了酚醛樹脂,1907年比利時裔美國人貝克蘭提出酚醛樹回脂加熱固化法,使酚答醛樹脂實現工業化生產,1910年德國柏林建成世界第一家合成酚醛樹脂的工廠,開創了人類合成高分子化合物的紀元。
⑽ 酚醛塑料的簡介
酚醛塑料俗稱電木粉,於1872年發明,1909年投入工業生產,是世界上歷史最悠久的塑料,以酚醛樹脂為基材的塑料的總稱,最重要的熱固性塑料的一類 。一般可分為非層壓酚醛塑料和層壓酚醛塑料兩類。非層壓酚醛塑料又可分為鑄塑酚醛塑料和壓制酚醛塑料。廣泛用作電絕緣材料、傢具零件、日用品、工藝品等。此外,還有主要作耐酸用的石棉酚醛塑料、作絕緣用的塗膠紙、塗膠布、作絕熱隔音用的酚醛泡沫塑料和蜂窩塑料等 。
基本信息
酚醛塑料: 以酚醛樹脂為基材的塑料。
比重:1.5-2.0 g/cm3
成型收縮率:0.5-1.0%
成型溫度:150-170℃
物料性能:酚醛塑料是一種硬而脆的熱固性塑料,俗稱電木粉。機械強度高,堅韌耐磨,尺寸穩定,耐腐蝕,電絕緣性能優異。 適於製作電器、儀表的絕緣機構件,可在濕熱條件下使用
成型性能:
1.成型性較好,但收縮及方向性一般比氨基塑料大,並含有水分揮發物。成型前應預熱,成型過程中應排氣,不預熱則應提高模溫和成型壓力。
2.模溫對流動性影響較大,一般超過160℃時,流動性會迅速下降。
3.硬化速度一般比氨基塑料慢,硬化時放出的熱量大。大型厚壁塑件的內部溫度易過高,容易發生硬化不均和過熱。