高分悬赏急求“举例说明高分子老化的危害和利用”文章

2025-02-28 03:45:30

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回答1：

有机合成材料知识要点

(1)有机化合物的初步知识

有机化合物就是含碳元素的化合物。组成有机物的元素除碳外，通常还有氢、氧、氯、氮和磷等元素。有机物的主要特点是：①大多数有机物难溶于水；②绝大多数有机物受热易分解，而且容易燃烧；③绝大多数有机物不易导电，熔点低。

化合物主要有两大类，除有机物外，还有一类组成里不含碳元素的化合物——无机化合物，如CaO、NaOH、H2SO4、NaCl等。但CO、CO2、H2CO3以及碳酸盐等物质虽然也含碳元素，但由于它们的组成和性质跟无机物相似，因此仍把它们作为无机物。

(2)有机高分子化合物简介

①有机物分子中的碳原子可以互相连接起来，形成碳链或碳环。由于碳原子的排列方式不同，所表现出来的性质就不同。同一分子式往往表示多种结构不同的有机化合物，如C2H6O既可以表示C2H5OH(乙醇)，又可以表示CH3－O－CH3(甲醚)。因此，有机物的数目非常庞大，其种类远远超过了无机物。

②我们根据有机化合物的相对分子质量的大小，把它分为高分子和小分子。有机高分子化合物虽然相对分子质量很大(从几万到几十万，乃至几百万或更高)，但通常许多有机高分子化合物的结构并不复杂，它们是由简单的结构单元(每个小分子)重复连接而成的。例如，聚氯乙烯分子就是由成千上万个氯乙烯分子聚合而成的高分子化合物，所以，有机高分子化合物也称聚合物。

③当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链状结成网状。结构不同，呈现出的性质也不同。

(3)有机高分子材料

①有机高分子材料

有机高分子材料有天然的(如棉花、羊毛和天然橡胶等)和人工合成的(如塑料、合成纤维和合成橡胶，就是我们通常所说的三大合成材料)。

②合成有机高分子材料的基本性质

A．热塑性和热固性。链状结构的高分子材料(如装食品用的聚乙烯塑料)受热到一定温度范围时，开始软化，直到熔化成流动的液体，冷却后变成固体，再加热又可以熔化。这种性质就是热塑性。试想，有这一性质的高分子材料有哪些用途？

网状结构的高分子材料一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性，例如酚醛塑料(俗称电木)等。所以，电水插座破裂后无法进行热修补。

B．强度大。高分子材料的强度一般都比较大，例如，锦纶绳(又称尼龙绳)特别结实，用于制渔网、降落伞、轮胎帘子线等。

C．电绝缘性好。广泛应用于电器工业上，例如，制成电器设备零件、电线和电缆的护套等。

D．有的高分子材料还具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等性能，可用于某些有特殊需要的领域。但是，事物总是一分为二的，高分子材料也有不耐高温、易燃烧、易老化、废弃后不易分解等缺点。

(4)三大合成材料

①塑料。塑料的品种很多，用途也各不相同。下表列出几种常见塑料的性能和用途。

② 合成纤维。棉花、羊毛、木材和草类的纤维都是天然纤维。利用石油、天然气、煤和农副产品作原料经一系列化学反应制成的是合成纤维。涤纶、锦纶、睛纶、丙纶、维纶和氯纶在合成纤维中被称为“六大纶”。它们都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点，但它们的吸水性和透气性较差。它们除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用途。例如，锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。

③合成橡胶。合成橡胶是制造飞机、军舰、汽车、拖拉机、收割机、医疗器械等所必需的材料。与天然橡胶相比，合成橡胶具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。

(5)“白色污染”及环境保护
合成材料废弃物的急剧增加，特别是一些塑料制品的废弃物所带来的环境污染称为“白色污染”。“白色污染”最严重的是食品包装袋、原料包装袋的废弃物。由于它们是一种不能被微生物分解的材料，因而造成的危害很大。塑料制品除少数回收利用外，大部分被焚烧，产生大量的有毒气体，污染大气，危害健康；残留在土壤中的塑料制品难以分解，使土壤板结，耕种困难；“白色污染”也会造成海洋环境的污染。另外，塑料制品易被动物误食，使动物染病或死亡。消除“白色污染”的可能方法有：塑料的减量化、再利用、再循环，或应用化学方法将废弃物加工成汽油、涂料等。另一种方法是寻求新的可分解的替代品。

1.1高分子材料的定义：

高分子材料是继金属材料和无机非金属材料之后出现的新一代有机材料。随着本世纪初高分子科学的建立和石油化工的蓬勃兴起，形成了新型而庞大的高分子材料工业。高分子材料在尖端技术、国防建设及国民经济等领域得到广泛的应用，已成为现代生活中衣食住行用各个方面不可缺少的材料，其在材料领域的地位日益突出。

高分子材料(Polymer materials)是以高分子化合物为基材的一大类材料的总称。

高分子化合物（macromolecular compound）常简称高分子或大分子（macromolecule），又称聚合物（polymer），或高聚物（high polymer）。通常情况下，人们并不严格区分这些概念的微细差别，而认为是同一类材料的不同称谓。

高分子化合物的最大特点是分子巨大。大分子由一种或多种小分子通过共价键相互连接而成（通过聚合反应），其形状主要为链状大分子或网状大分子。低分子化合物和高分子化合物之间并无严格界线，化学结构相同的化合物，分子量小者称低分子化合物，分子量大者（通常在10000以上）称高分子化合物。高分子材料的许多奇特和优异性能，如高弹性、粘弹性、物理松弛行为等都与大分子的巨大分子量相关。

1.2高分子材料的合成

高分子材料主要通过聚合反应来合成，分为加聚反应（加成聚合反应，生成加聚物）和缩聚反应（生成缩聚物）

聚合反应：将低分子化合物（单体）聚合形成高分子化合物（聚合物、高聚物）的过程。

1) 加聚反应

一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应，其生成物（加聚物）具有同其单体相同的成分（无副产物）。

2) 缩聚反应

一种或多种单体相互混合而连接成聚合物，同时析出(缩去)某种低分子物质(如水、氨、醇、卤化氢等)的反应。其生成的聚合物(缩聚物)成分与单体不同。

1.3高聚物的基本性能及特点

1．重量轻

2．高弹性

3．强度低

4．韧性

5．粘弹性

6．断裂及其影响因素

7．减摩，耐摩性

8．绝缘性好，低导热性。

9．耐热性

10．耐蚀性好

11．化学稳定性

12．老化

2.高分子材料命名和分类

2.1高分子材料的命名

迄今已有的高分子材料约几百万种，命名比较复杂，主要根据大分子链的化学组成与结构而确定。国际纯化学和应用化学联合会（IUPAC）1973年提出了以结构为基础的系统命名法。

最简单的化学结构名称由构成聚合物的单体名称，再冠以“聚”字组成。大多数烯烃类单体聚合物均采用此法命名，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚丁二烯（PB）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等。

有些聚合物，以这类材料中所有品种共有的特征化学单元名称来命名。如环氧树脂（EP）是一大类材料的统称，该类材料都具有特征化学单元——环氧基，故统称环氧树脂。另如聚酰胺（PA）、聚酯、聚氨酯（PU）等杂链聚合物也均以此法命名，它们分别含有特征化学单元——酰胺基、酯基、氨基。各类材料中的某一具体品种往往还有更详细的名称以示区别，如聚酰胺（PA）中有尼龙6、尼龙66 等品种；聚酯中的PETP称聚对苯二甲酸乙二醇酯，PBTP称聚对苯二甲酸丁二醇酯等。

还有些聚合物，取生产该聚合物的原料名称来命名。如生产酚醛树脂的原材料为苯酚和甲醛，生产脲醛树脂的原料为尿素和甲醛，取其原料简称，后面再加上“树脂”二字，构成聚合物名称。

共聚物的名称多从其共聚单体的名称中各取一字组成。有些共聚物为树脂，则再加“树脂”二字构成其新名。如ABS树脂，A、B、S三字母分别取自其共聚单体丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的英文名字头。有些共聚物为橡胶，则从共聚单体中各取一字，再加“橡胶”二字构成新名。如丁苯橡胶的丁、苯二字取自共聚单体“丁二烯”、“苯乙烯”；乙丙橡胶的乙、丙二字取自共聚单体“乙烯”、“丙烯”等。

除化学结构名外，许多高分子材料还有商品名称、专利商标名称及习惯名称等。商品名称、专利商标名称多由材料制造商自行命名，许多厂家制订了形形色色的企业标准，由商品名不仅能了解到主要的聚合物基材品质，有些还包括了配方、添加剂、工艺及材料性能等信息。习惯名称是沿用已久的习惯叫法，如聚酯纤维习惯叫涤纶；聚丙烯腈纤维习惯叫腈纶等。

2.2高分子材料的分类

聚合物有多种分类方法，主要可按化学结构、性能和用途分类。

1)按大分子主链结构分类

根据主链结构，高分子化合物可分为碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子等几类。

碳链高分子指主链完全由碳原子构成的大分子。这是最重要的一类高分子化合物，绝大多数烯烃类和二烯烃类聚合物都属于碳链高分子。根据主链上碳原子间化学键的类型，又分为饱和键和不饱和键碳链高分子。凡主链上只有饱和的σ键者为饱和链高分子；主链上含有不饱和的π键者，称不饱和链高分子。

杂链高分子指大分子主链中既有碳原子，又有氧、氮、硫等其它原子。常见的这类聚合物有聚醚、聚酯、聚酰胺、聚脲、聚砜、聚硫橡胶等。

元素有机高分子是指大分子主链中没有碳原子，而由硅、硼、铝、氧、氮、硫、磷等原子组成，但侧基却由有机基团如甲基、乙基、芳基等组成。

若主链和侧基上均无碳原子，这类高分子称无机高分子。

2)按性能和用途分类

按照材料凝聚态结构的不同及主要物理、力学性能的差异，按照材料制备方法和在国民经济建设中的主要用途，高分子材料大致可分为塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等不同类型。在使用条件下材料处于玻璃态或结晶态，主要利用其刚性、韧性作结构材料者称为塑料；使用条件下材料处于高弹态，主要利用其高弹性作缓冲或密封材料者称为橡胶。纤维、粘合剂、涂料主要根据其用途来区分。近年来，一批新型高分子材料被赋予新的功能，如导电、导磁、光学性能、阻尼性能、生物功能等，于是又划分出一类新的功能高分子材料。

严格地讲，上述这种分类法不是很科学。因为一种高分子化合物，根据配方和加工方法、加工条件的不同，可能在一种条件下制作成塑料，在另一种条件下又制作成纤维或粘合剂。例如聚氯乙烯在多数情况下用作塑料，但也可纺丝而制成氯纶纤维；尼龙和涤纶是典型的纤维，但生产尼龙、涤纶的原料聚酰胺和聚酯又是非常好的工程塑料原料。

正是由于高分子化合物在分子结构、凝聚态结构及分子运动形式上的复杂性、多重性，使高分子材料具有多种多样的品种和性能，用途十分广泛，没有必要对各类高分子材料严格加以区分。基于这种认识，人们还主动地采用各种化学改性和物理改性方法，改造高分子材料，扬长避短，不断开发出性能优异，用途各异的新型材料品种，满足国民经济建设的不同需求。

3．高分子材料在生活中的应用

3.1．高分子材料与衣

说到衣着，无论从城市到农村，人们对漂亮实用的合成纤维制品都不陌生了。尽人皆知， “的确良”织物制成的服装挺括美观、易洗免烫；尼龙袜坚固耐磨；睛纶棉质轻保暖，不蛀不霉，便于洗涤；维尼纶织物透气干爽，穿着舒适。这里所列举的就是目前合成纤维中大量生产的“四纶”，即由聚对苯二甲酸乙二醇酯纺制的涤纶；由聚酰胺制成的尼龙；由聚丙烯腈纺成的腈纶和由聚乙烯醇缩甲醛制得的维尼纶。

自1935年人们研究成功尼龙纤维，1947年制成涤纶纤维，1950年和1953年先后制成腈纶纤维和维尼纶纤维以来，合成纤维的品种不下30

回答2：

老化可分为化学老化和物理老化两种。
化学老化是一种不可逆的化学反应，分降解和交联两种类型。降解是指高分子在紫外线、热及机械力的作用下高分子链发生断裂；交联是指高分子碳氢键断裂，所产生的自由基相互结合，产生网状结构。降解对高分子的性能影响很大，分子量降低、材料变软变粘、强度和模量降低。交联的结果使高分子材料变硬变脆、伸长下降等。物理老化不涉及分子结构的变化，一般情况下条件改变后高分子性能还能恢复。
老化现象可分为4种：①外观的变化，如出现污渍、斑点裂缝及光泽、颜色改变等。②物理性能的变化，包括溶解性、溶胀性、流变性等。③力学性能的变化，如抗拉、伸长、弯曲等。④电性能的变化，如介电损耗、击穿电压、电阻等。
老化的主要原因是太阳光、热、氧、臭氧、湿气、生物等因素所致。高分子老化和防老化的研究是分不开的，防老化的目的在于提高高分子的使用寿命。

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