高分子化合物基础（第三章）

第三章 高分子化合物基础 第一节 高分子化合物的基本概念 高分子化合物可以分为两类。一类是天然高分子化合物，例如淀粉、棉花、丝、麻、毛、蛋白质和天然橡胶等，都是自然界存在的高分子化合物，在人类生活中占有重要地位。 另一类是人工合成的高分子化合物，例如常用的塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、粘合剂等。这些合成高分子化合物不仅可以代替部分天然的高分子化合物，而且在某些性能上比天然的高分子化合物还要优越，所以高分子化合物已成为现代工业、农业、国防科学和人民生活等方面不可缺少的原料。 高分子化合物都是由千万个小分子化合物通过不同方式、聚合而成的大分子化合物，因此高分子化合物又可称为聚合物或高聚物。 一、高分子化合物的特性 高分子化合物和我们熟知的水、盐、酒精(乙醇)等物质有很大差别。 1. 高分子化合物的分子量大 高分子化合物是由千百万个低分子连结起来的大分子，所以它的分子量可高达几万、几十万，甚至几百万。例如淀粉(C6H10O5)n 就是由几百到几千个C6H10O5 单元连接而成的，聚氯乙烯 ( CH2—CHCl )n 也是由几百到几千个 ( CH2CHCl ) 单元连接而成的。而普通低分子的分子量仅有几十到几百个单位，如 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 3—1所示。 表3－1 分子量比较状况 一般有机化合物分子量 一般高分于化合物分子量 乙 烯 28 聚乙烯 2～20×104 氯乙烯 62 5 聚氯乙烯 2～16×104 甘 油 92．04 有机玻璃 5×104 蔗 糖 342．12 淀 粉 l～8×104 分子量大或分子链很长是高分子化合物(高聚物)最根本的特点，由于量上差别很大，形成了质上的变化，如高分子化合物比较难溶、不溶或溶解时须经过溶胀阶段，高分子化合物溶液的粘度大等特性。 虽然高分子化合物的分子量很大，但其分子大都由许多相同的基本结构单元重复组成。高分子化合物中多次重复连接的结构单元叫做链节。例如，聚氯乙烯的分子式可以用下式表示： 式中括号内的 是重复的结构单元，称为聚氯乙烯分子的 链节。括号外的n是聚氯乙烯大分子中多次重复的结构单元数，即链节数，称为聚合度。聚合成高分子化合物的简单化合物叫做单体，如：氯乙烯是聚氯乙烯的单体。 高分子化合物分子量＝链节分子量×聚合度。 2．高分子化合物分子量的多分散性 高分子化合物分子量的多分散性也是与低分子化合物间显著的差别。对于一定的低分子化合物，组成它的分子及分子量是相同的。如H2O，一个H20分子只能有二个氢原子和一个氧原子组成，其分子量只能是18。而在高分子化合物中，每一个分子虽然都是由同样的结构单元所组成，但由于每个分子中的链节数目n不同(即聚合度不同)，因此高分子化合物是同一构成单元，许多分子量不同的化合物的混合物，也称为聚合物的同系混合物。这种高分子化合物分子量大小不均一的特性，称为分子量多分散性。由于高分子化合物具有这种特性，所以高分子化合物的分子量不能象低分子化合物那样用其分子式求得。通常高分子化合物的分子量都是用物理一化学方法测定而得的平均分子量。 根据统计平均方法的不同，高聚物的分子量可分为：数均分子量、重均分子量、黏均分子量、Z均分子量。重均分子量Mw和数均分子量Mn的比值，称为分子量分布指数，可用以衡量分子量分布的宽窄。Mw／Mn＝1，表示分子量完全均一；分布指数越大，表示分子量(平均分子量)分布越宽。 高分子化合物分子量的大小和多分散程度的大小都将对其性能及成型加工有较大的影响，因此，合成高分子化合物时应尽量使分子量分布均匀。 3．高分子化合物的结构 高分子化合物分子链的几何形状复杂，根据链节在空间连接位置的不同，其结构形态有线型、支链型和体型三种。如图3—1所示。 (1) 线型高分子——其分子链是线状长链大分子，长链呈蜷曲状如图3—1(a)。聚丙烯、聚酯、低压聚乙烯、聚氯乙烯等合成树脂和未经硫化的天然橡胶的大分子链基本上属于线型分子链。 (2) 支链型高分子－—其大分子链上带有长短不同的侧枝，如图3—1(b)。高压聚乙烯和接枝的ABS树脂等都属支链型结构。 (3) 体型（交联型）高分子——其大分子链是由线型或支链型高聚物分子以化学键交联形成，它具有空间网状结构，如图3－1(c)所示。酚醛树脂、环氧树脂、离子交换树脂和硫化后的橡胶属此类大分子链结构。 高聚物的物性与其分子链在空间的几何构型有密切关系。例如线型和支链型的大分子间、聚集在一起时。结合力较松散，通过加热或溶解的方法可使大分子间松散开熔融或溶解，所以这两种高聚物大多具有热塑性(即加热可塑化，冷却时又凝固的性能)。而体型网状结构大分子链，由于大分子以化学键相互交联在一起，此类高分子化合物大多既不溶解也不能熔融。在支链型高聚物与线型高聚物中，由于支链型高聚物的分子问排列较松散，分子间作用力更弱，因此支链型高聚物一般较线型的溶解度大，而密度、熔点和机械强度较低。 4．高分子化合物的聚集态 物质可以不同的聚集态存在。低分子物质可以气、液、固三种聚集态存在，而高分子只有液态和固态，没有气态。这是因为高分子的分子链很长，分子量大，分子问的总吸引力很大，无法以气态存在。高聚物在室温下一般凝聚成固体。随分子结构和排列规整性不同，可能成为结晶聚合物（即结晶态）和非结晶聚合物(即无定型态)。加热到适当温度，都可转变成黏滞的液体。 5．高分子化合物的性能 高聚物的各项物理—―力学性能不仅与高聚物分子内的链节结构，主链结构以及链节在空间连接的三种状态有关，也与高聚物分子间的聚集状态有关。 (1)良好的弹性：当受到外力时就发生变形，但外力取消时又能恢复原状。 (2)可塑性：加热时软化，可制成一定形状的物品，冷却后可保持加工的形状。 (3)机械强度大：如用碳纤维增强环氧树脂，强度可以超过金属。 (4)化学稳定性和绝缘性良好：因高分子化合物的分子中几乎没有活泼基，所以化学性稳定，不容易跟酸或碱起作用。又因分子中没有自由电子和离子存在，故有良好的绝缘性能。 (5)某些高分子化合物还具有耐油、耐高温、耐低温和不透气、不透水等特殊性能。 (6)高分子化合物也有一些缺点，一般说来，不耐高温、易燃烧、易于老化等。 6．高分子化合物的分类 （1）按高分子链结构分类 可将高聚物分为碳链高聚物、杂链高聚物和元素有机高聚物三大类。 碳链高聚物是指主链完全由碳原子组成的高聚物，大多为烯烃类高聚物，其产量占高聚物总量的大部分。通用型高分子化合物如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、顺丁橡胶、丁苯橡胶等均是碳链高聚物。 杂链高聚物其主链的构成除碳原子外，还有氧、氮、硫等原子，多为通过缩聚反应得到的缩聚物，如聚酰胺类、聚酯类等高聚物。工程塑料、合成纤维大多属杂链高聚物。 元素有机高聚物其主链主要由硅、硼、铝、氧、氮、硫等原子组成，侧基为有机基团(甲基、乙基、芳基)，如有机硅聚合物、有机磷聚合物、有机硼聚合物等。这类高聚物除具有耐高温的通性外，还各具特性，如有机硅聚合物优良的电绝缘性，有机磷聚合物的难燃性，因而可用作特种高分子 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 。 (2) 按性能和用途分类 可将高分子化合物分为塑料、橡胶、纤维、黏合剂和涂料等。 第二节 重要的高分子化学反应 一、高分子化合物的合成方法 高分子化合物(高聚物)是由单体聚合而成，其合成方法可归纳为两大类，一类是加成聚合反应，简称加聚反应；另一类是缩合聚合反应，简称缩聚反应。 1．加聚反应 加聚反应是用一种或几种单体通过分子中的双键或叁键以加成的方式而生成高聚物的反应。它的特点是：反应过程中没有低分子物产生(如H2O、NH3、HCl等)，其二是聚合物的组成和单体分子的组成相同，聚合物的分子量是低分子物(单体)的整数倍，链节分子量等于单体分子量。如： 加聚反应按不同情况可分成不同类型 (1) 按其参加反应的单体种类分 ① 在加聚反应中只有一种单体作为原料参加的加聚反应叫做均聚反应。如： ② 由两种以上不同单体参加加聚反应的叫共聚反应。如： ③ 如果采用三种以上单体进行的加聚反应称为多元加聚反应。 (2) 在加聚反应中若按其反应历程可分为连锁聚合反应和逐步聚合反应两类。 ① 连锁聚合反应即是在这种聚合反应中，低分子物在瞬间形成了大分子量的高聚物。在反应混合物中，只有单体和聚合物，没有低聚物，也就是说聚合物的分子量不随反应时间增加而增加，反应时间的增加只是影响聚合物的个数的增加和收率的增加。 ② 逐步聚合反应是指在反应初期，单体迅速被消耗，同时形成了大量的低聚合物，随着时间的增加，低聚物的分子链节逐步增加，且这种分子链在任何阶段都是稳定的。如：环氧乙烷与醇类的聚合就是逐步聚合反应。 2. 缩聚反应 由两个或两个以上官能团的单体合成高分子化合物的反应叫缩聚反应。缩聚反应过程中除生成高聚物的大分子外，还有低分子化合物，如H9O、HCl或NH9等生成。由缩聚反应生成的聚合物叫缩聚物，如： 酚醛树脂、醇酸树脂等都是缩聚物。 缩聚反应的特点是单体必须含有双官能团，曲于在反应过程中有小分子物释放，因此高聚物的分子组成与单体分子组成不同；反应过程是在逐步增长，其中间产物相对稳定。 二、聚合反应的实施方法 在工业生产中，不同的聚合反应机理对单体、反应介质和引发剂都有不同的要求。因此，实现这些聚合反应的工业实施方法也有所不同。按单体和聚合介质的溶解情况可将聚合实施方法分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合四种。 高聚物生产中，同一种高聚物可以用几种不同的方法进行生产。聚合方法的选择主要取决于产品的用途、所要求的产品形态、聚合反应特点和单体性质等。当不同的聚合方法可生产性能相同的产品时，应选择产品质量好、经济效益好、环境保护好的方法。以聚氯乙烯为例，在工业生产初期由于尚未掌握悬浮聚合方法的生产技术，就用乳液聚合和溶液聚合的方法生产。以后开发了悬浮聚合生产技术，其产品质量比前两种方法好，且工艺流程较简单、成本低。因此，各企业均很快转为用悬浮聚合法生产 聚氯乙烯树脂。溶液聚合被淘汰，乳液聚合因适于生产聚氯乙烯糊，仍有市场需求而被保留。目前，聚氯乙烯生产主要采用悬浮聚合法。 1． 本体聚合 本体聚合是单体中加有少量引发剂或不加引发剂而依赖热引发，没有其他反应介质存在的聚合方法。本体聚合的基本组分是单体和引发剂。 本体聚合的主要特点是聚合体系中无其他反应介质，因此工艺过程较简单，省去了回收工序，当单体转化率很高时还可省去单体分离工序。由于聚合体系中无其他介质。而聚合反应又是放热反应，因此每单位反应器容积的放热量与其他聚合方法相比要大很多。加上物料黏稠，使得聚合反应热排除困难，容易引起局部过热，甚至温度失控，造成事故。由于反应体系的黏度极高，分子扩散非常困难，反应温度难以控制恒定，所以产品分子量分布较宽。 本体聚合由于不含其他介质，故产品的突出特征是纯净，适合制造透明性好的板材和型材、医用制品以及介电性好的电器。本体聚合的突出优点一直受到关注，许多高聚物的合成都力求采用它。而它的缺点也同样突出，给工业生产过程带来很大困难，特别是高黏度物料的搅拌、传热与输送。通过大量的研究和实践，找到了许多行之有效的解决方法。 (1)在较低转化率(一般40％～60％)下即停止反应，将单体分离出来循环使用，这样可避免由于黏度过高而造成散热困难。 (2)分段聚合，第一阶段在较大的釜中进行预聚合，控制反应在低转化率(10％～40％)下终止。此时体系黏度低，散热无问题。第二阶段再将预聚物转移到薄层设备中继续进行聚合至终止。有机玻璃的板材、管材都采用此法生产。 (3)为了调节反应速率，适当降低反应温度而加入一定量的专用引发剂；为了降低反应体系黏度改善流动性，加入少量内润滑剂或溶剂。 (4)改进反应器内流体的流动方式，如乙烯高压反应器中使物料产生脉冲而呈湍流状态。 (5)采用冷凝态进料或超冷凝态进料，利用液化了的原料在较低温度下进入反应器，直接同反应器内的热物料换热，极其有效地解决了聚合反应热撤除问题，使得生产能力成倍增长。 目前本体聚合仍然仅用于合成树脂的生产，如高压法聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。少数工厂一部分聚氯乙烯用本体聚合法生产，所占比重较小。本体聚合可用间歇法和连续法进行生产。 2．溶液聚合 溶液聚合是单体和引发剂溶于适当溶剂中进行的聚合过程。溶液聚合的基本组分是单体和引发剂。 如果形成的聚合物溶于溶剂，则聚合反应为均相聚合，这是典型的溶液聚合；如果形成的聚合物不溶于溶剂，则聚合反应为非均相聚合，称为沉淀聚合，或称淤浆聚合。 溶液聚合的主要特点是混合和散热比较容易，生产操作和温度都易于控制，还可利用溶剂的蒸发来排除聚合热，产物的分子量及其分布易于调节。缺点是聚合度比其他聚合方法低，使用回收大量昂贵、可燃甚至有毒的溶剂，不仅增加生产成本和设备投资，还会造成环境污染。如果要制得固体聚合物，还需配置分离设备，增加洗涤、溶剂回收和精制等工序。所以在工业上只有采用其他聚合方法有困难，或需要直接使用聚合物溶液时，才采用溶液聚合。 当前正大力研究开发用水代替有机溶剂的高聚物产品，以消除有机溶剂的污染，利用溶液聚合方法生产绿色产品是溶液聚合今后发展的重要方向。 溶液聚合用于生产合成树脂、合成橡胶、涂料和黏合剂。当用水作溶剂时，可生产分散剂、增稠剂、洗涤剂、水质处理剂和皮革处理剂等。 3．悬浮聚合 悬浮聚合是单体在搅拌和分散剂作用下，分散为单体液滴，悬浮于水中进行的聚合过程。悬浮聚合的基本组分是单体、引发剂、水、分散剂。 如图3—2。分散剂(分散稳定剂)在悬浮聚合过程中使反应物处于珠状的分散状态且稳定下来的一种试剂。它的作用是因为反应物在聚合过程中逐渐变得粘稠，很容易粘结在一起，单靠搅拌并不能使稳定分散状态，所以需加入分散剂使单体的珠粒保持稳定。 分散剂分为两大类，一类为水溶性有机物，如淀粉、明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素等， 这些分散剂对单体有屏敝作用。在单体液滴外形成一层保护膜，使单体液滴之间不易碰撞凝聚粘结。另一类是不溶于水的无机分散剂，如MgCO3、滑石粉、硅酸盐粉等，它们主要起着机械阻碍作用来防止单体小滴的粘结。 图3—3表示了单体成珠过程和分散剂的稳定作用。 图3－3 单体成珠及稳定过程 悬浮聚合中如果生成的高聚物能溶解于单体中，称均相悬浮聚合，得透明粒状产品。如果生成的高聚物不能溶于单体，则称沉淀悬浮聚合，得不透明粉状产品。苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的悬浮聚合属均相聚合，氯乙烯的悬浮聚合属沉淀聚合。 悬浮聚合的优点是：体系以水为连续相，黏度低，反应热容易带出，温度较易控制，反应聚合物的纯度较高，因为在聚合过程中是一个小单元没受干涉。聚合完毕后，只需经简单的分离、洗涤、干燥等工序，即得聚合物产品，生产成本低；所得聚合物可直接用于加工成型。缺点是产品附着少量分散剂，影响产品绝缘性，且不便于连续化生产。 悬浮聚合只适用于自由基型聚合，但在工业上应用很广泛，用悬浮聚合法生产的聚合物占聚合物总产量的20％～25％。80％～85％以上的聚氯乙烯、全部的苯乙烯型离子交换树脂母体、很大一部分聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，都采用悬浮聚合法生产。 4．乳液聚合 乳液聚合是单体在水介质中，由乳化剂作用而分散成乳液状态进行的聚合反应。乳液聚合的基本组分是单体、水、乳化剂和引发剂。 乳液聚合的主要优点是：以水为分散介质，价廉安全；乳液的黏度与聚合物含量无关，这有利于搅拌、传热，适于连续操作；聚合速度快、分子量高，可以通过改变乳化剂用量，调节聚合速度和分子量；胶乳可直接用作涂料、黏合剂、表面处理剂等。胶乳涂料不使用有机溶剂，安全、环保是涂料工业的发展方向之一。 乳液聚合的主要缺点是要得到固体聚合物时，后处理较复杂，需经过凝聚(破乳)、洗涤、脱水、干燥等工序，生产成本较悬浮法高。此外，产品中残留的乳化剂等难以除尽，有损制品的电性能、透明度、耐水性及制品表面光泽等。因此，乳液聚合不适合作电子和光学材料。 乳液聚合广泛用于自由基型聚合，乳液聚合不仅用于合成树脂的生产，也用于合成橡胶及涂料、黏合剂的生产。乳液聚合在合成橡胶中应用很广，如产量最大的通用型丁苯橡胶、丁腈橡胶的生产均采用乳液聚合方法生产。每年世界上通过乳液法生产的聚合物数以千万吨计，用乳液聚合法生产的合成橡胶占其总产量的65％以上。聚合物乳液可应用作水乳漆、黏合剂、 纸张、皮革及织物的处理剂等。 第三节 重要的高分子化合物 随着科学技术的发展，有机高分子化合物也迅速发展，塑料、合成纤维、合成橡胶即人们常说的三大高分子合成材料。下面介绍几种最常用的合成材料。 一、塑料 塑料是一种具有塑性的有机高分子化合物，它是以合成树脂为基本原料，适当加入(或不加)填料、增塑剂及其他添加剂，在一定条件下制成的新型合成材料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等都是生产塑料的合成树脂。树脂的性质和用量，对塑料的性能起着决定性的作用。 塑料的种类很多，根据受热后表现出的性能不同，可分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。热塑性塑料是由可以多次反复加热而仍有可塑性的合成树脂制得，这类树脂的分子结构是线型或支链型结构，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛等。热固性塑料则由加热固化的合成树脂制成，这类塑料在加热初期软化具有可塑性，可制成各种形状的制件；但固化后不再变形，即使加热也不具有可塑性。这类树脂的分子结构具有网状或体型结构，如酚醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、芳杂环树脂等。 塑料也可按其用途分为通用塑料和工程塑料。一般讲，通用塑料是指产量较大，价格便宜，应用范围广泛的塑料，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等塑料。工程塑料是指能做工程材料和代替金属来制造各种机械设备或零件的塑料，如尼龙一1010、聚碳酸酯、聚甲醛等。 1. 聚乙烯：（详见第五章第一节） 2. 聚丙烯：（详见第五章第二节） 3. 聚氯乙烯：由氯乙烯单体聚合而成的热塑性塑料，具有极好的耐腐蚀性和电绝缘性，不易燃烧，化学稳定性高，也容易加工制造。纯聚氯乙烯很硬，硬质聚氯乙烯可作耐酸管道、水管、化工容器等；如果在硬质聚氯乙烯中加入适当的增塑剂以减少聚氯乙烯线状结构中高分子间作用力，聚氯乙烯就会变得柔软富有弹性而成为软聚氯乙烯，它可制作电线包皮、人造皮革和薄膜等。聚氯乙烯是当前世界各国生产最多、价格最便宜、用途最广泛的塑料之一。聚氯乙烯的缺点是耐热、耐寒性能不好，受热易变型和分解，低温时易变脆；由于聚氯乙烯薄膜所用的 增塑剂一般有毒，故不能用作食物包装。 氯乙烯的合成，在五十年代以前，基本上都采用电石乙炔法，即由电石和水作用生成乙炔，乙炔和氯化氢(由食盐电解制得)在汞触媒的作用下合成制得氯乙烯单体。由于电石的生产耗电量大、成本高，再加上汞触媒的价格昂贵和毒性大，限制了聚氯乙烯的生产发展。六十年代以 来出现了原料充足、成本低廉的乙烯氧氯化法，此法是由石油裂解中获得乙烯，由乙烯与氯气反应制得二氯乙烷，二氯乙烷裂解得到氯化氢和氯乙烯。为了更好的综合利用反应原料，在反应过程中采用了氧氯化法，即在制得氯乙烯的同时，使氯化氢通过空气氧化成氯气，这部分氯 气再与乙烯反应。 4. 环氧树脂：通常用的环氧树脂是由环氧氯丙烷 和双酚A在碱的作用下缩聚而成。它的线性分子链的两端有活泼的环氧基 所以叫环氧树脂。 在使用环氧树脂时，必须用多元胺、酸酐等固化剂使其交联固化。环氧树脂经固化后具有很强的粘结能力，如能粘结木材、陶瓷、金属、玻璃等各种材料，故又有万能胶之称。此外，环氧树脂固化时没有气泡产生，所以固化后收缩性很小，是热固性树脂中收缩性最小的一种；再加上固化后的环氧树脂具有优良的物理机械性能，电绝缘性和耐化学腐蚀等特点，环氧树脂自1948年投入工业生产以来，在机械、电气、化工及军事等部门都得到了广泛的应用。 除了上述几种常用的塑料外，聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)、酚醛树脂(电木)等，都是性能优良的重要塑料，其组成(单体)、性能和用途见表3—2。 表3－2 几种重要塑料的性能和用途 二、合成纤维 纤维通常分为两大类：一类是天然纤维，如棉花、羊毛、丝、麻、木材等；另一类是化学纤维，它又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是以天然纤维为原料经过化学加工而成的，例如人造丝、人造棉等；而合成纤维则是以煤、石油、天然气等为原料，经过化学合成而得到的纤维，例如锦纶、涤纶、腈纶、维尼纶等。合成纤维具有许多天然纤维所没有的优点，如弹性大、比重轻、强度大、耐酸、耐碱、耐磨、不怕虫蛀和霉烂等。因此合成纤维越来越广泛地用于各个工业部门。下面介绍几种常用的合成纤维。 1．涤纶——聚酯纤维： 聚酯纤维是由聚酯树脂，经过加热熔融、纺丝和后加工处理制得的一种合成纤维。聚酯纤维的种类较多，但目前主要的品种是聚对苯二甲酸乙二酯纤维，即我们通常所说的“涤纶”，或叫“的确良”。 涤纶具有优良的抗皱性，保形性和电绝缘性，耐热性高于锦纶，耐磨性仅次于锦纶。涤纶织物具有易洗、易干、免熨等特点，所以用涤纶与羊毛或棉花混纺织成的“毛的确良”和“棉的确良”深受欢迎。在工业方面，涤纶纤维可作电绝缘材料、运输带、绳索、轮胎帘子线等用途，特别是作帘子线，因为涤纶具有良好的耐热性和耐冲击性能，弹性模数较高，所以用它作轮胎帘子线具有经久不变形的优点。涤纶作帘子线的主要缺点是与橡胶的粘着力较差；做织物时染色性较差、透气性差、吸水率低，且易起毛球。 2．锦纶——聚酰胺纤维： 聚酰胺纤维是世界上最先生产的合成纤维，锦纶是我国聚酰胺纤维的商品名称，有时也称“尼龙”“耐纶”“卡普隆”。 聚酰胺纤维的品种很多，主要有尼龙一6，(锦纶一6)就是由含有6个碳原子的己内酰胺－HN(CH2)5CO－链节连接起来的；尼龙一66(锦纶一66)是由含有6个碳原子的已二胺－H2N(CH2)6NH－和含6个碳原子的己二酸－HOOC(CH2)4COOH一链节连接成的；其他聚酰胺纤维的命名由此类推。 锦纶是合成纤维中性能优良、用途广泛的一个品种，特别是它的耐磨性优于任何其他纤维，比棉花高10倍，比羊毛高20倍；它也是强度最高的合成纤维之一，一根手指粗的锦纶绳子可以吊起一辆解放牌汽车。此外锦纶还具有弹性好、比重小、耐腐蚀，不受虫蛀、不霉烂等优点，所以广泛应用于民用和工业中。其缺点是，锦纶的保形性较差，易起皱变形，耐光耐热性也较差。 目前在聚酰胺纤维中产量最大、应用最广的是尼龙－6和尼龙一66纤维。 3．腈纶——聚丙烯腈纤维： 聚丙烯腈纤维也是合成纤维中主要品种之一，商品名称“腈纶”，由于它的性质类似羊毛，又名“人造羊毛”。 生产腈纶的主要原料是丙烯腈(CH2=CH—CN)，丙烯腈的合成过去主要是由电石乙炔和氢氰酸合成：即 由于此法生产的丙烯腈纯度不高，反应中还有副反应发生，对聚合不利，再加上电石产量耗煤、电量较大、成本较高，阻碍了腈纶生产的发展。近年来随着石油化工的发展，由丙烯、氨和空气合成丙烯腈的“丙烯氨氧化”法制丙烯腈已得到采用，其反应方程式如下： 再将丙烯腈聚合，即可制得聚丙烯腈： 聚丙烯腈短纤维蓬松、蜷曲、柔软、很像羊毛，且有些性能指标比羊毛还好，例如腈纶的强度比羊毛高1～2．5倍，重量比羊毛轻，织成的衣料比羊毛耐穿，保暖性、弹性都较好，又不怕虫蛀、耐洗、耐晒，因此聚丙烯腈纤维广泛地应用于作衣料、窗帘、幕布、帐篷以及军用帆布、炮衣等织物。其缺点是耐磨性和耐碱性较差。 三、合成橡胶 橡胶是生产上和生活上必要的重要物资，它是国防、交通运输、机械、电机工业等不可缺少的材料。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶两种。 天然橡胶是橡胶浆汁液，经过凝固处理压制成生胶。天然橡胶具有优良的弹性和抗张强度，但气密性较差，不耐低温，而且在数量上和某些性能上越来越不能满足国民经济、军事和日常生活的需要，因此人们通过对天然橡胶结构和性能的研究，用人工合成的方法制出了类似天然橡胶的材料，称为合成橡胶。 合成橡胶的品种很多，根据合成橡胶主要用途的不同大致可分为通用橡胶和特种橡胶两类。下面介绍几种重要的合成橡胶。 1．顺丁橡胶： 顺丁橡胶是合成橡胶中一种通用橡胶，它的全称叫顺式－1，4一聚丁二烯橡胶，其结构式如下： 顺丁橡胶是以丁二烯为单体，在“齐格勒一纳塔”催化剂的作用下，丁二烯以顺式结构头尾相连聚合而成，由于它的分子排列方式与天然橡胶的排列基本一致，所以顺丁橡胶的性能远比用金属钠为催化剂聚合而成的丁钠橡胶要好。 顺丁橡胶最大的特点是弹性好，耐磨、耐老化，耐低温，而且这些性能都超过天然橡胶。所以常用来制造轮胎和其他橡胶制品，如三角胶带、橡胶弹簧、减震器、耐热胶管、电绝缘制品等。顺丁橡胶的缺点是加工性能不如天然橡胶，抗撕裂性能低，特别是轮胎的抗滑性能不好，影响了在载重汽车轮胎方面的应用。 2．丁苯橡胶： 丁苯橡胶是目前合成橡胶中生产规模最大、产量最高、品种最多的一种通用橡胶。它由丁二烯和苯乙烯经过共聚而制得。 丁苯橡胶具有较好的耐磨性、耐老化和耐臭氧等性能，比天然橡胶质地均匀，价格便宜，和天然橡胶混用性能好。它主要用于生产轮胎和其他工业制品。丁苯橡胶的缺点是生胶强度差，粘结性不好，成型较困难，制成的轮胎使用时发热量大，弹性差。目前，在大多数场合仍可代替天然橡胶使用。 3．丁腈橡胶 丁腈橡胶是丁二烯和丙烯腈在水乳液中共聚而制得的。它是特种橡胶中出现较早、产量最大的一种。丁腈橡胶的结构式为： 由于丁腈橡胶分子中有氰基(-C≡N)，所以它具有耐油、耐燃料、耐溶剂等许多优异的性能，是当今应用最广的耐油橡胶。此外，它的耐磨性较高，具有良好的物理机械性能．粘结力强，耐热性好，对空气的渗透性低和良好的加工性能，所以丁腈橡胶用途亦较广，用来制造各种耐油制品，如胶管、密封垫圈、贮槽衬里，运输热物料的皮带，耐火覆盖层等。其缺点是耐低温性能差，其绝缘性能、弹性和抗龟裂等方面较差。 图3－2 悬浮液的形成