内容发布更新时间 : 2024/11/16 20:50:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

化学合成材料

【学习目标】

1．知道什么是有机物，了解有机高分子材料的分类和用途。

2．了解有机合成材料的特点、用途和对环境的危害，认识环境保护的重要性。 3．培养学生的自学能力、思维能力和表达能力，发展学生科学探究的能力。

【学习重难点】

本课题的重点就是想让大家多了解一些常见的有机化合物和有机合成材料。

【学习过程】

一、有机合成材料

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，而日常生活中用得最多的塑料、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。

（一）塑料

我们一般称为“塑料”的物质是一个包括很多材料的大家族，全部由合成树脂组成，这就是聚合物，例如聚乙烯（PE）就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时熔化，冷却后变成固体，再加热又可熔化，因而具有热塑性，可以反复加工，多次使用，如聚乙烯塑料（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二酯（即聚酯PET）。

有些网状结构的高分子（如酚醛塑料）一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性。 塑料目前尚无确切的分类，一般分类如下： 1．按塑料的物理化学性能分

热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。

热固性塑料：因受热或其他条件能固化成不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。 2．按塑料用途分

通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。

工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低

温下仍能保持其优良性能，可以作为工程构件的塑料。如ABS、尼龙、聚砜等。

特种塑料：一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。

塑料具有优良的化学性能。一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好，甚至能耐“王水”等强腐蚀性电解质的腐蚀，被称为“塑料王”。

另外还具有良好的透光及防护性能。多数塑料都可以作为透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料像玻璃一样透明。有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作农用薄膜。塑料具有多种防护性能，因此常用作防护保装用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。

塑料已被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。

农业方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、鱼网、养殖浮漂等。

工业方面：电气和电子工业广泛使用塑料制作绝缘材料和封装材料；在机械工业中用塑料制成传动齿轮、轴承、轴瓦及许多零部件代替金属制品；在化学工业中用塑料作管道、各种容器及其他防腐材料；在建筑工业中作门窗、楼梯扶手、地板砖、天花板、隔热隔音板、壁纸、排水管件、装饰板和卫生洁具等。

（二）多种多样的橡胶

在50年前，“橡胶”一词是专指生橡胶的，也就是从热带植物巴西三叶胶的胶乳提炼出来的。然而在今天，世界半数以上的橡胶是指合成橡胶。

合成橡胶的种类很多，比如：制造轮胎使用的丁苯橡胶（苯乙烯和丁二烯的共聚物）或乙丙烯橡胶（ERP）；用于汽车配件的有氯丁橡胶及另一种具有天然橡胶各种性能的异戊橡胶。

一只轮胎并不是只由一种橡胶做成的。轮胎的底面用非常耐磨的丁苯橡胶。丁苯橡胶也用在轮胎的侧面提高弯道的耐磨性。与空气接触的内胎用丁基橡胶，它有很好的绝缘性，尤其是有高不透气性。

在轮胎密封方面合成纤维也起着重要作用。为防止轮胎变形，用聚酯制的纤维逆旋转方向绕在轮胎结构内部。聚酯制的纤维也可与极结实的聚酰胺纤维（最著名的叫凯芙拉）以及钢纤维一起编织，以增加轮胎的强度和轮胎对路面的耐磨性。

轮胎生产中还有另一种不可缺少的增强剂是炭黑。这是一种极细的碳粉末，它可以增加橡胶的抗拉、抗切割和抗磨损的强度。

（三）复合人造纤维

复合纤维是由两种聚合物“粘”成单丝的化纤。由于两种聚合物的成分、力学机械性能不同，如收缩率不同，所以产生强烈收缩，形成天然永久的卷曲状。复合纤维具有“扬长避短”的特点，例如涤纶和锦纶是合成纤维的两大品种，各有优点、缺点：涤纶纤维的保形性好，刚性强，做成的服装挺括，可惜不易染色；锦纶纤维染色性好，但弹性差，易起皱。如果用锦纶作皮层、涤纶作芯层，复合为锦—涤纤维，就能使两者的缺点退而避之，而使两者的优点兼而有之。

（四）装扮世界的化纤

走进百货商店，最吸引人的莫过于布料和服装柜台。那些花花绿绿、五颜六色的布匹和服装使人流连忘返。这里很大一份功劳要归于当今的化学纤维。人造化学纤维把世界装扮得更加丰富多彩了。

人们应记得，就在几十年以前，人类服装几乎全部来自天然纤维棉花（当然还有丝绸）。棉花的生产要占用大片耕地，其产量还要受到气候、肥料、虫害等诸多因素的影响，而且棉布的结实度、挺括度也远不及化纤布料。

随着生活水平的提高和人口的不断增长，传统的棉、麻、丝、毛料，无论品质或数量，都已远远不能满足我们的需要。20世纪中叶，科学家和工程技术人员通过研究发现，利用石油等天然矿物及其他化学物质可以合成人造高分子纤维材料。此后，各种各样的化学纤维如雨后春笋般地不断涌现。目前，化学纤维主要有六大类：涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶（人造羊毛）、丙纶、维纶（维尼纶）和胶粘纤维。除了大家熟知的衣料化纤之外，科技人员还发明了许多新型纤维。

（五）碳纤维

在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。

碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。

碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。