高二化学合成材料2

●备课资料

1. 常见塑料的性能和用途

(1)聚苯乙烯 最早开发并商品化,硬,有热塑性和热固性,制作梳子、牙刷柄、肥皂盒、包装材料等;(2)聚乙烯 1933年开发,软,可成膜,制作农用薄膜、雨衣、牛奶袋、导线绝缘材料、口杯;(3)聚氯乙烯 分软、硬两类,前者增塑剂多,适合制软材,如塑料布、软管等;后者可制硬质品,如塑料凉鞋、水桶、盆、棍、板;(4)聚丁二烯 丁二烯在金属钠作用下聚合,或与其他含双键的化合物如苯乙烯共聚而得的聚合物,构成了一类合成橡胶,可制轮胎、软管等;(5)聚甲基丙烯酸甲酯 硬,异常坚固,透明,俗称有机玻璃,可制眼镜、假牙、牙托、灯具、盆;(6)聚碳酸酯俗称玻璃钢,强度高,硬,透明,像钢板一样坚韧,3厘米厚的板材可阻挡4米近处射来的38口径步枪子弹,适宜制作防弹玻璃、宇航头盔;(7)有机硅烷 系硅—铜合金与有机氯化物反应产物水解得的分子量约100万的聚合物,主要用作硅油、硅橡胶等,特点是耐高温;(8)聚四氟乙烯 耐各种酸、碱及化学试剂的进攻,并能耐300℃的高温,有“塑料之王”的美称,且强度高,用于制不粘锅、坩埚、烧杯、轴承、绝缘材料等;(9)酚醛树脂 俗称电木,系苯酚在稀碱或酸的作用下和甲醛发生缩聚反应,形成立体网状结构的高聚物,坚牢而耐腐蚀,绝缘性好,常用作灯头和插座;它还可以和玻璃纤维牢固粘合加工成增强塑料,也称为“玻璃钢”,可部分代替钢材;

(10)泡沫塑料 当树脂加入发泡剂成型时,固体塑料中含有很多细气泡,比重为0.02~0.03,它兼有塑料柔软、防水、绝缘性好及气体保暖、隔音功能强的优点,可制鞋垫、坐垫、床垫,柔软而轻便;也可代替棉花、丝棉和驼毛做棉衣和背心,挺括而富有弹性,硬质的聚苯乙烯泡沫塑料多用于制救生圈及包装材料。

2. 天丝和牛奶丝

天丝 TENCEL 是英国ACORDIS 公司近年开发的新一代纺织纤维,其注册名“TENCEL ”,中文以“天丝”命名,已在中国通过注册。天丝的制作过程并没有在溶液中形成纤维素衍生物,而是单纯的物理性理解,溶解它的溶剂是NMMO ,即N —氧化呜啉,其分子式为:C 5H 11O 2N 。它是一种极性极大的非质子性溶剂,无毒,纤维溶于它,只是纤维之间的氢键被解开,纤维素不变。但经过这种溶解后,得到的再生纤维的晶体结构更为有序,更结实、牢固。

生产天丝的原料是木材,是由木浆经过溶液纺丝所产生出的百分之百的天然面料,所用溶剂也几乎可以完全回收,其生产属于绿色化学工艺,成品在自然界中可降解,对社会环境和人体无污染。因此,它被称为21世纪的环保纤维。

天丝可与丝、毛、棉或一些合成纤维混纺,特别是与丝光毛混纺,其产品易于加工,易于着色,吸水性强,透气性好,用它加工成的衣料牢固、柔软,色彩艳丽,悬垂感好,尽显高雅华贵之本色。它与聚酯或尼龙的混纺品除了制服装外,还有更广泛的用途,例如,制滤纸、钞票、高级装饰品或高级食品包装袋等。

牛奶丝 即牛奶纤维,是纺织品中特殊的“后现代”新颖纤维,是继第一代天然纤维与第二代合成纤维后的最新一代。上海正家牛奶丝服饰有限公司的科技人员经过五年的攻关,终于在国内率先研制,开发出“正家牌”牛奶丝及其系列服饰产品,这种完全由牛奶制成的牛奶丝,看似真丝,胜过真丝,集高级衣料的美丽、舒适、方便及功能型于一体,使每一个穿过的人都能亲身体验到牛奶服饰全新的酷爽感觉。其生产方法:牛奶去水、脱脂,加上揉合剂制成牛奶浆,再经湿纺工艺及科技处理成牛奶长丝,由牛奶长丝即可加工成面料,最终制成各种纺织制品。

牛奶丝织物的特点是润肌养肤、纤巧爽滑,具有特殊的生物保健功能。因为牛奶丝的重要原料是牛奶蛋纤维,含有17种氨基酸,通过保湿因子作用,对皮肤的保养与改进皮肤的美嫩有着神奇的效果。因为保湿因子的分子结构中含有多个羟基,像“小手一样抓住水分子”,

能保持皮肤最外面角质层的水分含量,使皮肤柔软、光滑、皱纹减少,至善至美。这正如20世纪50年代皮肤专家指出,柔软皮肤的关键是水分而不是油脂;且牛奶丝也具有生物保健功能,即具有天然持久的抑菌功能,对杆菌、球菌、霉菌均有功效。

由牛奶丝制成的面料,质地轻盈、柔软、滑爽、飘逸、悬垂;穿着透气、导湿、爽身;外观光泽优雅、华贵、色彩艳丽,牛奶丝比棉、丝的强度高;比羊毛防霉、防蛀,故耐穿、耐洗,易贮藏。在不同的季节穿牛奶丝织物有不同的感觉:在夏季,它有透气、导湿、爽身、汗出而无味的体会;特别是内衣外穿,适度的弹性更能重塑人体的曲线美和色彩美,使人体的曲线美与色彩美融为一体,更显华丽高贵的气质。在冬季,它有沉稳、滑爽、保暖、轻身的感觉;特别是在肌肤与保暖内衣之间起到滑膜作用,使人整个身体感到轻松舒展,有减轻层层保暖内衣捆绑之感。在春、秋天,它有轻盈、柔软、飘逸、宁静的美观,若外衣单穿,更显潇洒大方。

天丝和牛奶丝织物,质地娇贵,洗涤应注意:①须用中性肥皂或中性洗涤剂手洗,水温宜常温;②洗后用衣架凉干,不宜在阳光下曝晒;③如有轻度叠痕、皱折,可用衣架挂起,也可直接贴身穿着自然复原,如有重度叠痕、皱折需复原,可衬布熨烫,但温度不可大于120℃,不能蒸气熨烫。

3. 纤维和织品的鉴别

有感官法、化学法和溶解法。

(1)感官鉴别法。①光泽 涤棉光亮,富纤色艳,维棉暗,丝织品有丝光;②挺括 用手攥紧布迅速松开,毛纤混纺品一般无皱折且毛感强,涤棉皱折少,复原快,富棉和粘棉皱折多,恢复慢,维棉则不易复原且留有折痕;③纤维长短 可抽出观看,并在润湿后试验,粘胶湿处易拉断,蚕丝干处断,锦丝或涤丝干、湿处都不断;短丝则为羊毛或棉花,粗的为毛,细的为棉,如较长且均匀,则为合成短纤维。

(2)化学法。观察燃烧方式和烟、焰、灰味。①棉 燃烧快,黄色火焰及蓝烟,灰少,灰末细软呈浅灰色(主要成分为二氧化硅) ,味似纸;②麻 有烧草味,其余与棉同;③丝 燃烧慢且缩成一团,灰呈黑褐色小球,易压碎,有臭味(硫) ;④羊毛 燃烧时徐徐冒黑烟,显黄焰,起泡,灰多,为发光的黑色脆块(碳化物) ,燃烧发臭;⑤粘胶纤维 燃烧快,与棉同;⑥乙酸纤维 燃烧慢,边烧边熔,灰为黑色闪光块状物,有刺鼻的醋酸味;⑦涤纶 燃烧慢,卷缩,熔化,有黄焰,灰呈黑色硬块,易捻碎,有芳香味;⑧锦纶 燃烧慢,熔化,无烟,浅褐色灰块,不易捻碎,有芹菜香味;⑨维纶 烧时纤维迅速收缩,小焰火呈红色,为灰褐色块,可捻碎,有特臭;⑩腈纶 边烧边熔化,略有黑烟,火焰白而亮,灰为黑色球状,有

11丙纶 烧时边卷缩边熔,灰为硬块,能捻碎,有烧腊气味;○12氯纶 难燃,近焰鱼腥臭;○

时收缩,离火即熄灭,灰为不规则的黑块,有氯的刺激味。

(3)溶解法。均基于形成纤维的单体的化学结构,有的机制尚不清楚。①棉 易溶于浓硫酸(脱水及脂化作用) 、铜氨溶液(羟基及醛基的络合及还原作用) ;②麻 铜氨;③丝 酸、碱(氨基酸的两性) 、铜氨;④羊毛 氢氧化铜(脂层破坏后进攻蛋白质) ;⑤粘胶纤维 同棉;⑥涤纶 苯酚(缩合) ;⑦锦纶 苯酚及各种酸(酰胺的碱性) ;⑧腈纶 硫氰化钾溶液、

11氯纶 二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺;⑨维纶 酸;⑩丙纶 氯苯;○四氢呋喃及氯苯等。

4. 常用橡胶的性能和用途

①丁苯橡胶 热稳定性、电绝缘性和抗老化性好。可制轮胎、电绝缘材料,一般橡胶制品等;②顺丁橡胶 弹性好、耐低温、耐热、粘结性差,可制轮胎、运输带、胶管等;③氯丁橡胶 耐日光、耐磨、耐老化、耐酸、耐碱、耐油性好,耐寒性差。可制电线包皮、运输带、化工设备的防腐衬里、胶粘剂等;④丁腈橡胶 抗老化性和耐油性好,耐高温, 弹性和耐寒性较差, 可制耐油、耐热的橡胶制品,飞机和油箱衬里等;⑤聚硫橡胶 耐油性和抗老化性很好,耐化学腐蚀,弹性较差。可制耐油、耐苯胶管、胶辊、耐臭氧制品、储油及化工

设备衬里等。⑥硅橡胶 耐低温(-100℃) 和高温(300℃) ,抗老化和抗臭氧性好, 电绝缘性好, 机械性能差,耐化学腐蚀性差。可制各种在高温、低温下使用的衬垫以及绝缘材料、医疗器械及人造关节等;⑦丁基橡胶 气密性好,耐热、耐老化、电绝缘性好,柔顺性较小,弹性较差。可制汽车内胎,探空气球、汽艇、防毒面具、化工设备衬里等;⑧异戊橡胶 与天然橡胶相似,粘结性良好。适用于使用天然橡胶的场合,可制汽车内外胎、胶管、胶带、飞机轮胎等。

5. 为什么聚乙烯的软膜是透明的?

为什么有些物质透明,有些则不透明?如果一束可见光通过薄膜,这束光完全不受任何影响,如入“无人之境”,就称这薄膜是透明的;但如果有一部分入射光被反射或者改变方向,使前进方向光线减弱、模糊,则这薄膜就不透明了。玻璃、食盐和明矾的晶体、许多宝石以及水和油等液体都透明。透明这一物理特性与物质的结构有关。同是聚乙烯,软的透明而硬的则不透明,这是为什么呢?同是软的薄膜,但聚丙烯就不透明,这又是为什么呢?

透明的聚乙烯薄膜主要用于农村温室或食品包装,柔软而易被拉伸。红外光谱剖析表明:其分子中的主链,每1000个亚甲基(—CH 2—) 大约连接20~30个甲基;但不透明且较硬的聚乙烯,则只连接3个甲基。1 g透明物结晶部分约0.4 g~0.5 g,密度小;而1 g不透明物结晶部分0.6 g~0.9 g,密度大;熔点分别为115℃和135℃,由于有支链,故熔点下降。对于聚合物,由于结晶好,分子排列紧密,质点尺寸超过可见光波长的1/20以上,引起光散射,因而失去透明性。对于无机盐晶体,虽然也排列规整,但颗粒尺寸小,间距足够大,故仍然透明。聚丙烯的结晶部分为0.6~0.7 g(相对于1 g材料) ,形成带状和微丝状紧密排列的结构,并且内部还存在很多空隙,对光散射,因而透明性差。

6. “不粘锅”与“塑料王”

如果有人问你,世界上什么东西最光滑?也许你会回答说:玻璃。是的,在日常所见的各种材料中,玻璃的确是相当光滑的了。可是如果将玻璃的表面放大几千倍,那么你就会发现,玻璃的表面实际上也还是毛糙的。后来发现,某些硅树脂形成的薄膜,它的光滑程度远胜过玻璃,在玻璃上涂上一层硅树脂,就可以使玻璃的表面变得更光滑。

不过还有比硅树脂更光滑的材料,那就是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料。这种塑料被誉为“世界上最光滑的材料”。它究竟光滑到什么程度呢?一块用聚四氟乙烯塑料制成的织物,如果将它放在桌上,只要有一小角悬出,那么整块织物就会慢慢地滑到地上。织物的小角悬出所产生的重力原是微不足道的,可是它已经能够战胜织物和桌面之间的摩擦力,使织物“溜”到地上了。

这种光滑非凡的塑料,有许多巧妙的用途。比如它可以做成不需要加润滑油的轴承。又如面粉、化肥、砂糖等通过管道装入袋中时,如果在管道的内部贴上一层用这种塑料制成的织物,那么这些粉状或粒状的物质就会流动得更快。滑雪爱好者也看上了这种塑料,它们在滑雪板上贴一层这种塑料,滑雪时就会变得更轻松,速度也大大提高。

市场出现的一种所谓“不粘锅”,其实就是在铝锅的内部敷上一层聚四氟乙烯塑料。这种锅的最大优点是,用它煎烤食物时,你绝不会担心食物会粘在锅上,用完之后,只要用水一冲洗,它就光洁如新了。

也许有人会担心,这种塑料能经受得起煎烤食物的高温吗?它会不会和食物中的某些成分发生化学变化?这种担心是多余的。原来聚四氟乙烯塑料除光滑外,稳定和耐热也是十分著名的,不要说食物,就是许多活泼非凡的化学试剂,它都“不加理睬”。普通塑料在120℃左右就会软化,可是聚四氟乙烯塑料却能耐200℃以上的温度,它还耐-260℃低温,因此用它做锅的内垫是完全可以胜任的。

由于聚四氟乙烯既耐较高温度,又耐低温,既耐化学腐蚀,又光滑有一定机械强度,性能优良,被称为“塑料之王”。因此在化学工业,半导体工业,超低温研究,火箭技术等领

域都有广泛的应用。


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