塑料 橡膠 纖維
(一) 知識脈絡
本節(jié)教材在學生學習了淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等天然有機高分子化合物之后,很自然地過渡到學習合成有機高分子化合物,首先介紹有機高分子化合物的相對分子質(zhì)量,然后初淺地以聚乙烯、聚氯乙烯為例介紹有機高分子化合物的結(jié)構(gòu)與基本性質(zhì),合成高分子化合物在溶劑中的溶解和在不同溫度時的性能變化等性質(zhì)是與合成高分子化合物的科學研究及生產(chǎn)加工密切相關的;最后簡單介紹了常見高分子塑料、橡膠、纖維中某些有代表性的品種。
(一)知識與技能目標
1.引導學生初步認識有機高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應用,學會書寫重要加聚反應的化學方程式,了解合成高分子化合物的主要類別及其在生產(chǎn)、生活、現(xiàn)代科技發(fā)展中的廣泛應用。
2.引導學生學習和認識由塑料廢棄物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途徑和方法,培養(yǎng)他們的綠色化學思想和環(huán)境意識,提高他們的科學素養(yǎng)。
3.通過多樣化的學習活動(自主檢索、收集、分類比較、展示等)使學生了解塑料、合成橡膠、合成纖維的主要品種以及它們的原料來源與石油化工、煤化工的密切聯(lián)系,同時提高他們的學習能力,豐富他們的學習方式。
(二)過程與方法目標
1. 讓學生通過網(wǎng)絡、書籍等途徑收集各種各樣的材料及圖片、實物,課堂上采用互動式教學,激發(fā)學生探究有機合成材料的組成、性能的興趣。
2、通過“遷移•應用”、“交流•研討”、“活動•探究”等活動,提高學生分析、聯(lián)想、類比、遷移以及概括的能力。
(四) 情感態(tài)度與價值觀目的
1、通過“遷移•應用”、“交流•研討”、“活動•探究”活動,激發(fā)學生探索未知知識的興趣,讓他們享受到探究未知世界的樂趣。
2. 引導學生學習和認識由塑料廢棄物所造成的白色污染和防治、消除白色污染的途徑和方法,培養(yǎng)他們的綠色化學思想和環(huán)境意識,提高他們的科學素養(yǎng)。
【教學重點、難點與對策】
(一)知識上重點、難點
重要高聚物的加聚反應及其化學方程式
(二)方法上重點、難點
有機高分子化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關系的理解
【教學方法】
問題激疑、實驗探究、交流討論、
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2009-02-26 09:34
回答:匿名
塑料(Plastics):具有塑性行為的材料,所謂塑性是指受外力作用時,發(fā)生形變,外力取消后,仍能保持受力時的狀態(tài)。塑料的彈性模量介于橡膠和纖維之間,受力能發(fā)生一定形變。軟塑料接近橡膠,硬塑料接近纖維。
塑料是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分,以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分,在加工過程中能流動成型的材料。
塑料為合成的高分子化合物,可以自由改變形體樣式。塑料是利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的,它的主要成分是合成樹脂。
塑料的特性
塑料主要有以下特性:
①大多數(shù)塑料質(zhì)輕,化學性穩(wěn)定,不會銹蝕;②耐沖擊性好;③具有較好的透明性和耐磨耗性;④絕緣性好,導熱性低;⑤一般成型性、著色性好,加工成本低;⑥大部分塑料耐熱性差,熱膨脹率大,易燃燒;⑦尺寸穩(wěn)定性差,容易變形;⑧多數(shù)塑料耐低溫性差,低溫下變脆;⑨容易老化;⑩某些塑料易溶于溶劑。
塑料可區(qū)分為熱固性與熱可塑性二類,前者無法重新塑造使用,后者可一再重復生產(chǎn)。
塑料高分子的結(jié)構(gòu)基本有兩種類型:第一種是線型結(jié)構(gòu),具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合物稱為線型高分子化合物;第二種是體型結(jié)構(gòu),具有這種結(jié)構(gòu)的高分子化合稱為體型高分子化合物。有些高分子帶有支鏈,稱為支鏈高分子,屬于線型結(jié)構(gòu)。有些高分子雖然分子間有交聯(lián),但交聯(lián)較少,稱為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),屬于體型結(jié)構(gòu)。
兩種不同的結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出兩種相反的性能。線型結(jié)構(gòu)(包括支鏈結(jié)構(gòu))高聚物由于有獨立的分子存在,故有彈性、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(jié)構(gòu)高聚物由于沒有獨立的大分子存在,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。塑料則兩種結(jié)構(gòu)的高分子都有,由線型高分子制成的是熱塑性塑料,由體型高分子制成的是熱固性塑料。
【塑料與其它材料比較有如下的特性】
〈1〉 耐化學侵蝕
〈2〉 具光澤,部份透明或半透明
〈3〉 大部分為良好絕緣體
〈4〉 重量輕且堅固
〈5〉 加工容易可大量生產(chǎn),價格便宜
〈6〉 用途廣泛、效用多、容易著色、部分耐高溫
塑料也區(qū)分為泛用性塑料及工程塑料,主要是用途的廣泛性來界定,如PE、PP價格便宜,可用在多種不同型態(tài)的機器上生產(chǎn)。工程塑料則價格較昂貴,但原料穩(wěn)性及物理物性均好很多,一般而言,其同時具有剛性與韌性兩種特性。
塑料的優(yōu)點
1、大部分塑料的抗腐蝕能力強,不與酸、堿反應。
2、塑料制造成本低。
3、耐用、防水、質(zhì)輕。
4、容易被塑制成不同形狀。
5、是良好的絕緣體。
6、塑料可以用于制備燃料油和燃料氣,這樣可以降低原油消耗。
塑料的缺點
1、回收利用廢棄塑料時,分類十分困難,而且經(jīng)濟上不合算。
2、塑料容易燃燒,燃燒時產(chǎn)生有毒氣體。
3、塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的,石油資源是有限的。
塑料的成分
我們通常所用的塑料并不是一種純物質(zhì),它是由許多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或稱合成樹脂)是塑料的主要成分,此外,為了改進塑料的性能,還要在聚合物中添加各種輔助材料,如填料、增塑劑、潤滑劑、穩(wěn)定劑、著色劑等,才能成為性能良好的塑料。
1、合成樹脂
合成樹脂是塑料的最主要成分,其在塑料中的含量一般在40%~100%。由于含量大,而且樹脂的性質(zhì)常常決定了塑料的性質(zhì),所以人們常把樹脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹脂與酚醛塑料混為一談。其實樹脂與塑料是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物,它不僅用于制造塑料,而且還是涂料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑料除了極少一部分含100%的樹脂外,絕大多數(shù)的塑料,除了主要組分樹脂外,還需要加入其他物質(zhì)。
2、填料
填料又叫填充劑,它可以提高塑料的強度和耐熱性能,并降低成本。例如酚醛樹脂中加入木粉后可大大降低成本,使酚醛塑料成為最廉價的塑料之一,同時還能顯著提高機械強度。填料可分為有機填料和無機填料兩類,前者如木粉、碎布、紙張和各種織物纖維等,后者如玻璃纖維、硅藻土、石棉、炭黑等。
3、增塑劑
增塑劑可增加塑料的可塑性和柔軟性,降低脆性,使塑料易于加工成型。增塑劑一般是能與樹脂混溶,無毒、無臭,對光、熱穩(wěn)定的高沸點有機化合物,最常用的是鄰苯二甲酸酯類。例如生產(chǎn)聚氯乙烯塑料時,若加入較多的增塑劑便可得到軟質(zhì)聚氯乙烯塑料,若不加或少加增塑劑(用量<10%),則得硬質(zhì)聚氯乙烯塑料。
4、穩(wěn)定劑
為了防止合成樹脂在加工和使用過程中受光和熱的作用分解和破壞,延長使用壽命,要在塑料中加入穩(wěn)定劑。常用的有硬脂酸鹽、環(huán)氧樹脂等。
5、著色劑
著色劑可使塑料具有各種鮮艷、美觀的顏色。常用有機染料和無機顏料作為著色劑。
6、潤滑劑
潤滑劑的作用是防止塑料在成型時不粘在金屬模具上,同時可使塑料的表面光滑美觀。常用的潤滑劑有硬脂酸及其鈣鎂鹽等。
除了上述助劑外,塑料中還可加入阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑等,以滿足不同的使用要求。
橡膠(Rubber):具有可逆形變的高彈性聚合物材料。在室溫下富有彈性,在很小的外力作用下能產(chǎn)生較大形變,除去外力后能恢復原狀。橡膠屬于完全無定型聚合物,它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(T g)低, 分子量往往很大,大于幾十萬。
橡膠一詞來源于印第安語cau-uchu,意為“流淚的樹”。天然橡膠就是由三葉橡膠樹割膠時流出的膠乳經(jīng)凝固、干燥后而制得(見圖)。1770年,英國化學家J.普里斯特利發(fā)現(xiàn)橡膠可用來擦去鉛筆字跡,當時將這種用途的材料稱為rubber,此詞一直沿用至今。橡膠的分子鏈可以交聯(lián),交聯(lián)后的橡膠受外力作用發(fā)生變形時,具有迅速復原的能力,并具有良好的物理力學性能和化學穩(wěn)定性。橡膠是橡膠工業(yè)的基本原料,廣泛用于制造輪胎、膠管、膠帶、電纜及其他各種橡膠制品。
種類
橡膠按原料分為天然橡膠和合成橡膠。按形態(tài)分為塊狀生膠、乳膠、液體橡膠和粉末橡膠。乳膠為橡膠的膠體狀水分散體;液體橡膠為橡膠的低聚物,未硫化前一般為粘稠的液體;粉末橡膠是將乳膠加工成粉末狀,以利配料和加工制作。20世紀60年代開發(fā)的熱塑性橡膠,無需化學硫化,而采用熱塑性塑料的加工方法成形。橡膠按使用又分為通用型和特種型兩類。
用途
用型橡膠的綜合性能較好,應用廣泛。主要有:①天然橡膠。從三葉橡膠樹的乳膠制得,基本化學成分為順- 聚異戊二烯。彈性好,強度高,綜合性能好。②異戊橡膠。全名為順-1,4-聚異戊二烯橡膠,由異戊二烯制得的高順式合成橡膠,因其結(jié)構(gòu)和性能與天然橡膠近似,故又稱合成天然橡膠。③丁苯橡膠。簡稱SBR,由丁二烯和苯乙烯共聚制得。按生產(chǎn)方法分為乳液聚合丁苯橡膠和溶液聚合丁苯橡膠。其綜合性能和化學穩(wěn)定性好。④順丁橡膠。全名為順式-1,4-聚丁二烯橡膠,簡稱BR,由丁二烯聚合制得。與其他通用型橡膠比,硫化后的順丁橡膠的耐寒性、耐磨性和彈性特別優(yōu)異,動負荷下發(fā)熱少,耐老化性能好,易與天然橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠等并用。
特種型橡膠指具有某些特殊性能的橡膠。主要有:①氯丁橡膠。簡稱CR,由氯丁二烯聚合制得。具有良好的綜合性能,耐油、耐燃、耐氧化和耐臭氧。但其密度較大,常溫下易結(jié)晶變硬,貯存性不好,耐寒性差。②丁腈橡膠。簡稱NBR,由丁二烯和丙烯腈共聚制得。耐油、耐老化性能好 ,可在120℃的空氣中或在150℃的油中長期使用。此外,還具有耐水性、氣密性及優(yōu)良的粘結(jié)性能。③硅橡膠。主鏈由硅氧原子交替組成,在硅原子上帶有有機基團。耐高低溫 ,耐臭氧,電絕緣性好。④氟橡膠。分子結(jié)構(gòu)中含有氟原子的合成橡膠。通常以共聚物中含氟單元的氟原子數(shù)目來表示 ,如氟橡膠23,是偏二氟乙烯同三氟氯乙烯的共聚物。氟橡膠耐高溫、耐油、耐化學腐蝕。⑤聚硫橡膠。由二鹵代烷與堿金屬或堿土金屬的多硫化物縮聚而成。有優(yōu)異的耐油和耐溶劑性,但強度不高,耐老化性、加工性不好,有臭味,多與丁腈橡膠并用。此外,還有聚氨酯橡膠、氯醇橡膠、丙烯酸酯橡膠等。
橡膠加工
本過程包括塑煉、混煉、壓延或擠出、成型和硫化等基本工序,每個工序針對制品有不同的要求,分別配合以若干輔助操作。為了能將各種所需的配合劑加入橡膠中,生膠首先需經(jīng)過塑煉提高其塑性;然后通過混煉將炭黑及各種橡膠助劑與橡膠均勻混合成膠料;膠料經(jīng)過壓出制成一定形狀坯料;再使其與經(jīng)過壓延掛膠或涂膠的紡織材料(或與金屬材料)組合在一起成型為半成品;最后經(jīng)過硫化又將具有塑性的半成品制成高彈性的最終產(chǎn)品。
纖維(Fiber): 聚合物經(jīng)一定的機械加工(牽引、拉伸、定型等)后形成細而柔軟的細絲,形成纖維。纖維具有彈性模量大,受力時形變小,強度高等特點,有很高的結(jié)晶能力,分子量小,一般為幾萬。
纖維大體分天然纖維、人造纖維和合成纖維
[天然纖維]指自然界生長或形成的纖維,包括植物纖維 (天然纖維素纖維)、動物纖維 (天然蛋白質(zhì)纖維)和 礦物纖維。植物纖維包括:種子纖維、韌皮纖維、葉纖維、果實纖維。種子纖維是指一些植物種子表皮細胞生長成的單細胞纖維。如棉、木棉。韌皮纖維是從一些植物韌皮部取得的單纖維或工藝纖維。如:亞麻、苧麻、黃麻。葉纖維是從一些植物的葉子或葉鞘取得的工藝纖維。如:劍麻、蕉麻。果實纖維是從一些植物的果實取得的纖維。如:椰子纖維。動物纖維 (天然蛋白質(zhì)纖維) 包括:毛發(fā)纖維和腺體纖維。毛發(fā)纖維: 動物毛囊生長具有多細胞結(jié)構(gòu)由角蛋白組成的纖維。 如:綿羊毛、山羊絨、駱駝毛、兔毛、馬海毛。絲纖維: 由一些昆蟲絲腺所分泌的,特別是由鱗翅目幼蟲所分泌的物質(zhì)形成的纖維,此外還有由一些軟體動物的分泌物形成的纖維。如:蠶絲。
[人造纖維] 人造纖維是利用自然界的天然高分子化合物——纖維素或蛋白質(zhì)作原料(如木材、棉籽絨、稻草、甘蔗渣等纖維或牛奶、大豆、花生等蛋白質(zhì)),經(jīng)過一系列的化學處理與機械加工而制成類似棉花、羊毛、蠶絲一樣能夠用來紡織的纖維。如人造棉、人造絲等。
[合成纖維] 合成纖維的化學組成和天然纖維完全不同,是從一些本身并不含有纖維素或蛋白質(zhì)的物質(zhì)如石油、煤、天然氣、石灰石或農(nóng)副產(chǎn)品,加工提煉出來的有機物質(zhì),再用化學合成與機械加工的方法制成纖維。如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氯綸等。
纖維是天然或人工合成的細絲狀物質(zhì).在現(xiàn)代生活中,纖維的應用無處不在,而且其中蘊含的高科技還不少呢。導彈需要防高溫,江堤需要防垮塌,水泥需要防開裂,血管和神經(jīng)需要修補,這些都離不開纖維這個小身材的“神奇小子”。
2009-02-26 09:26
回答:匿名
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PE:聚乙烯,建筑上主要用于給排水管、衛(wèi)生潔具。
PP:聚丙烯聚,丙烯的密度在所有塑料中是最小的,約為0.90左右。 聚丙烯常用來生產(chǎn)管材、衛(wèi)生潔具等建筑制品。
PVC:聚氯乙烯,建筑中用量最大的一種塑料。硬質(zhì)聚氯乙烯的密度為1.38~1.43g/cm3,機械強度高,化學穩(wěn)定性好,使用溫度范圍一般在-15~+55℃之間,適宜制造塑料門窗、下水管、線槽等。
PS:聚苯乙烯,為無色透明類似玻璃的塑料。 聚苯乙烯在建筑中主要用來生產(chǎn)泡沫隔熱材料、透光材料等制品。
EPS:可發(fā)性聚苯乙烯
ABS:丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物,改性聚苯乙烯塑料,以丙烯睛(A)、丁二烯(B)及苯乙烯(S) 為基礎的三組分所組成。ABS塑料可制作壓有花紋圖案的塑料裝飾板等。
EVA :乙烯-醋酸乙烯共聚物 ,常用于作為旅游鞋、拖鞋鞋底材料等。
bopp:雙向拉伸聚炳烯,常用于塑料薄膜。
PET是屬于環(huán)保塑膠,
目前市場上幾乎所有的飲料瓶都是用PET切片來注塑加工成型的,
PET 聚對苯二甲酸乙二醇酯
典型應用范圍:
汽車工業(yè)(結(jié)構(gòu)器件如反光鏡盒,電氣部件如車頭燈反光鏡等),電器元件(馬達殼體、電氣聯(lián)結(jié)器、繼電器、開關、微波爐內(nèi)部器件等)。工業(yè)應用(泵殼體、手工器械等)。
注塑模工藝條件:
干燥處理:加工前的干燥處理是必須的,因為PET的吸濕性較強。建議干燥條件為120~165℃,4小時的干燥處理。要求濕度應小于0.02%。
熔化溫度:對于非填充類型:265~280℃;對于玻璃填充類型:275~290℃。
模具溫度:80~120℃。
注射壓力:300~1300bar。
注射速度:在不導致脆化的前提下可使用較高的注射速度。
流道和澆口:可以使用所有常規(guī)類型的澆口。澆口尺寸應當為塑件厚度的50~100%。
化學和物理特性:
PET的玻璃化轉(zhuǎn)化溫度在165℃左右,材料結(jié)晶溫度范圍是120~220℃。PET在高溫下有很強的吸濕性。對于玻璃纖維增強型的PET材料來說,在高溫下還非常容易發(fā)生彎曲形變??梢酝ㄟ^添加結(jié)晶增強劑來提高材料的結(jié)晶程度。用PET加工的透明制品具有光澤度和熱扭曲溫度??梢韵騊ET中添加云母等特殊添加劑使彎曲變形減小到最小。如果使用較低的模具溫度,那么使用非填充的PET材料也可獲得透明制品。
2009-02-26 09:23
回答:匿名
橡膠塑料,纖維都是高分子產(chǎn)品,塑料,纖維的微觀都是飽和鍵的高分子,纖維的分子量比塑料更大,都可以多次加工,當然性能有下降,橡膠為含不飽和鍵的高分子,沒硫化的橡膠基本沒有使用價值,硫化后橡膠具有彈性,具有實用價值,更具體的來說,橡膠,塑料,纖維主要是他們的化學結(jié)構(gòu)有很大 的不同,比如結(jié)晶性,鏈結(jié)的柔性,剛性,分子量大小,分子量分布,結(jié)構(gòu)基團不同。有些塑料可以做成纖維,如PP,聚丙烯,有些是不可以的,而橡膠除少數(shù)特種橡膠外,基本即為橡膠,而不能是別的,少數(shù)的就是聚氨酯橡膠,也有熱塑性的,就是聚氨酯塑料。普通的橡膠,如天然膠,丁苯膠,順丁膠等沒法是塑料或纖維的。塑料和纖維來講,相似的程度更大,而橡膠和他們程度要低點。
為了這個分數(shù),打了不少字呵呵。
2009-02-26 15:18
回答:匿名