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高分子合成工艺学Chapter 1
高分子合成工艺学湖南工学院材化学院罗建新湖南工学院材料与化学工程学院课程的主要内容第一、介绍聚合方法和工艺过程;第二、主要介绍高分子材料领域中重要品种的生产方法、结构、性能与应用等有关的内容,可以全面地了解高分子材料有关知识。主要参考书目1. 赵德仁等编,《高聚物合成工艺学》,化学工业出版社, 第2版,1996。2. 潘祖仁编,《高分子化学》,化学工业出版社,2011。3. 李克友等编,《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,2001。 第1章 绪 论1.1 高分子合成工业概述天然有机材料蚕丝、羊毛、皮革、棉花、木材及天然橡胶。塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂、离子交换树脂等材料。高分子合成材科三大合成材料:塑料、合成纤维、合成橡胶 1.1 高分子合成工业概论1.1.1 发展简史 早期,天然桐油,经适当处理制成油漆。1839年,美国人发明了天然橡胶的硫化。1855年,英国人由硝酸处理纤维素制得塑料(赛璐珞),以后又相继制成人造纤维。(80年代末期用蛋白质-乳酪素为原料获得了乳酪素塑料,又叫做半合成材料。)1883年,法国人发明了用乙酸酐与纤维素制人造丝(粘胶纤维)。 1.1 高分子合成工业概论20世纪是高分子材料合成工业不断发展壮大的时期1910年,美国正式工业化生产酚醛树脂,随后相继合成出丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、尼龙-66、聚酯纤维、高压聚乙烯和聚氯乙烯,产量和品种在世界大战中得到快速发展。1920年,H. Staudinger提出了“高分子化合物的概念,建立了大分子链的学术观点并系统研究了加聚反应。1931年,W. H. Carothers提出高聚物溶解与合成的理论,同时广泛研究了缩聚反应。 Flory也系统研究了高分子链行为和高分子溶液理论。1925-1935年,逐渐明确了有关高分子化合物的基本概念,诞生了“高分子化学”这一新兴学科。反过来,它又有力地促进高分子化合物的工业生产。 1.1 高分子合成工业概论石油工业的发展为高分子合成材料的兴起提供了基础20世纪40年代初,由于第二次世界大战所需橡胶数量巨大,大力发展合成橡胶,奠定了石油化学工业的基础。50年代以后,Ziegler-Natta 发现了由有机金属化合物和过渡金属化合物组成的催化剂体系,可以容易地使烯烃、二烯烃聚合为性能优良的高聚物,同时由于石油化学工业的建立与发展,高分子合成材料的产量激增。1994年,全世界三大合成材料的产量超过1.4×104万吨,按体积计算超过钢铁。目前,高分子材料已经涉及国民经济的方方面面,与人们生活息息相关。 1.1 高分子合成工业概论我国高分子材料合成工业现状我们古代祖先早已经使用各种天然高分子材料,创造了灿烂的华夏文明。19世纪末期才开始出现天然高分子加工工业。1949年,我国主要合成树脂产量约200t,合成橡胶也约200t。新中国成立后,我国的高分子材料合成工业从无到有、从小到大,发展至今已形成一个完整的工业体系。目前,各类材料生产配套、产品品种基本齐全,已广泛用于国民经济和生活的各个领域。相继建成若干大型石油化工基地如燕山、兰州、吉林、大庆、齐鲁、金山、仪征、高桥、辽阳等。 1.1 高分子合成工业概论1.1.2. 高分子合成工业(1) 基本原料—单体的生产:以石油、天然气、煤炭等为原材料。 包括石油开采、石油炼制、基本有机合成、高分子合成、高分子合成材料成型等工业部门,提供主要的原料-单体、溶剂、塑料添加剂等辅助原料。(2) 高分子合成工业的任务:将基本有机合成工业生产的单体,经过聚合反应合成高分子化合物,从而为高分子合成材料成型工业提供基本原料。因此基本有机合成工业、高分子合成工业和高分子合成材料成型工业是密切相联系的三个工业部门。 1.1 高分子合成工业概论1.1.3 高分子合成材料成型加工工业简介 高分子合成工业的产品形态可能是液态低聚物、坚韧的固态高聚物或弹性体。它们必须经过成型加工才能够制成有用的材料及其制品。 塑料的原料是合成树脂和添加剂(包括稳定剂、润滑剂、着色剂、增塑剂、填料以及根据不同用途而加入的防静电剂、防霉剂、紫外线吸收剂等)。 塑料成型方法:注塑成型、挤塑成型、吹塑成型、模压成型等。除模塑制品外,还有薄膜、人造革、泡沫塑料等。 1.2 高分子合成材料的种类1.2.1 塑料热塑性塑料及热固性塑料。通用塑料及工程塑料。可燃性(多数产品)及老化。1.2.2 合成橡胶 高弹性体,制造橡胶制品时加入的添加物通常称为配合剂(硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增强剂、填充剂、着色剂等)。1.2.3 合成纤维 线性高分子材料,经纺丝得到纤维。 1.3 高分子化合物的生产过程聚合官能度数目与合成材料的关系 1.3 高分子化合物的生产过程(1)原料准备与精制过程:包括单体、溶剂、去离子水等原料的贮存
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