《有机合成材料》课件.ppt
有机合成材料概述现代科技的基石，构建我们的日常生活起源于19世纪，持续发展至今产业价值数万亿，支撑全球制造业体系
有机合成材料的重要性3.5亿吨全球年产量持续增长4.6万亿市场规模人民币12%年增长率新兴市场
材料科学基础有机化学研究碳氢化合物聚合物是重复结构单元高分子化学研究大分子物质分子量通常超过10000
有机合成材料的基本特性分子量决定力学性能链结构影响结晶度交联度决定耐热性
分类总览按形态塑料、橡胶、纤维按应用通用、工程、特种按结构热塑性、热固性按来源石油基、生物基
通用塑料介绍聚乙烯(PE)包装袋、管材、薄膜聚丙烯(PP)汽车部件、家电外壳聚氯乙烯(PVC)管道、电线护套、人造革
工程塑料简介聚碳酸酯(PC)透明度高防弹玻璃、光学镜片尼龙(PA)机械强度佳齿轮、轴承、纤维聚甲醛(POM)自润滑性好精密零件、手表部件
特种塑料解析氟塑料耐高温、耐腐蚀特氟龙锅具涂层聚醚醚酮(PEEK)耐高温达335°C航空航天关键部件聚砜(PSF)耐辐射、透明医疗器械、膜材料
合成橡胶类型类型主要特点典型应用丁苯橡胶(SBR)耐磨性好轮胎胎面三元乙丙(EPDM)耐候性强汽车密封条丁腈橡胶(NBR)耐油性佳油封、手套
纤维材料基础涤纶(PET)强度高，回弹性好服装、帐篷锦纶(PA)柔软，吸湿性好丝袜、绳索丙纶(PP)质轻，耐化学腐蚀过滤布、运动服
热塑性与热固性材料热塑性材料可反复加热成型线型分子结构例：PE、PP、PS热固性材料一次成型不可逆网状交联结构例：酚醛、环氧树脂
分子结构与聚合度低聚合度流动性好，强度低中等聚合度加工性与性能平衡高聚合度机械性能佳，加工难
聚合反应类型加聚反应单体直接相连，无小分子释放缩聚反应不同单体结合，释放小分子共聚反应两种以上单体参与聚合
常见合成工艺本体聚合纯单体直接反应溶液聚合溶剂中进行反应乳液聚合乳状液滴中反应
催化与引发1催化剂类型齐格勒-纳塔、茂金属、酸碱催化剂2引发方式热引发、光引发、氧化还原引发
塑料助剂与改性增塑剂增加柔韧性抗氧剂防老化阻燃剂提高阻燃性着色剂增加美观
增强与复合材料拉伸强度(MPa)弯曲模量(GPa)
生物基与可降解材料原料来源玉米、木薯等淀粉合成工艺发酵提取单体应用产品一次性餐具、包装袋降解过程微生物分解为CO?和水
塑料加工技术注塑成型熔融塑料注入模具挤出成型制造管材、型材吹塑成型制造空心制品
塑料工业产业链上游原料石油、天然气石化企业提供基础原料中游加工聚合物制造塑料成型加工下游应用包装、建筑、汽车电子、医疗等领域
塑料典型性能物理性能密度、热膨胀系数、透光率力学性能拉伸强度、弯曲模量、冲击韧性化学性能耐腐蚀性、耐溶剂性、阻气性
塑料老化与耐久性老化形式光老化热老化氧化老化机械应力老化防老化措施添加紫外线吸收剂添加抗氧化剂表面涂层保护结构优化设计
合成橡胶性能与应用性能指标丁苯橡胶硅橡胶氟橡胶耐温范围-50~100℃-60~250℃-20~300℃耐油性差中优主要应用轮胎密封件航空密封
橡胶硫化原理交联反应分子链间形成化学键硫化桥硫原子形成桥接硫化工艺加热加压固化成型
纤维合成工艺聚合反应制备高分子量聚合物熔融/溶解使聚合物呈流动状态纺丝成型挤出细丝并固化后处理拉伸定型、上油等
纤维材料力学性能拉伸强度(cN/dtex)断裂伸长率(%)
功能高分子材料导电高分子聚苯胺、聚吡咯柔性电路、传感器导热高分子石墨烯填充复合材料散热基板、导热胶光电响应材料光敏聚合物、电变色材料智能窗膜、显示器件
智能响应材料温敏高分子温度变化引起相转变智能织物、药物释放pH响应凝胶酸碱环境下膨胀收缩可控药物释放光响应聚合物光照引起结构变化3D打印、光学开关
医用有机合成材料植入材料硅胶、聚氨酯、PTFE人工血管药物载体聚乳酸微球、水凝胶缓释系统医疗器械医用级PC、PVC导管、PMMA骨水泥
环保与回收利用技术分类回收按材料类型分选清洗处理去除杂质污染物粉碎再造机械粉碎颗粒化化学回收解聚为单体再利用
可持续发展趋势创新材料二氧化碳基聚合物、海藻基材料循环设计设计便于回收的产品结构3绿色制造低能耗、少排放的生产工艺生物基原料非食用生物质提取单体
有机电子材料有机发光二极管柔性显示、高效照明有机太阳能电池轻质、可弯曲光伏材料有机场效应晶体管可穿戴电子设备核心元件
纳米有机材料纳米复合材料制备方法原位聚合法溶液混合法熔融共混法层层自组装法常见纳米填料碳纳米管石墨烯纳米黏土纳米银、二氧化钛等
3D打印有机材料熔融沉积材料PLA、ABS、PETG丝材光敏树脂丙烯酸酯、环氧基光固化树脂粉末烧结材料尼龙、PEEK等工程塑料粉末
航空航天用新型材料40%重量减轻相比传统金属200℃耐温上限高性能聚酰亚胺3倍比强度提升碳纤维复合材料
汽车轻量化材料聚丙烯聚氨酯尼龙ABS聚碳酸酯其他
建筑与基础设施应用保温材料聚