(1) 유기 화합물에 대한 예비 지식
유기화합물은 탄소를 함유한 화합물이다. 탄소 외에도 일반적으로 수소, 산소, 염소, 질소 및 인이 있습니다. 유기질의 주요 특징은 ① 대부분의 유기질은 물에 용해되지 않는다는 것이다. ② 대부분의 유기물은 열을 받으면 쉽게 분해되고 연소된다. ③ 대부분의 유기물은 전도성이 없고 융점이 낮다.
화합물은 주로 두 가지 종류가 있는데, 유기화합물 외에 탄소를 함유하지 않는 화합물인 무기화합물 (예: CaO, NaOH, H2SO4, NaCl 등) 이 있다. 그러나 CO, CO2, H2CO3, 탄산염 등의 물질도 탄소를 함유하고 있지만 성분과 성질이 비슷해 무기물로 간주된다.
(2) 유기 고분자 화합물의 소개
① 유기 분자의 탄소 원자는 서로 연결되어 탄소 사슬이나 탄소 고리를 형성할 수 있다. 탄소 원자의 배열 방식이 다르기 때문에 성질도 다르다. 같은 분자식은 종종 다양한 구조의 유기화합물을 대표한다. 예를 들어 C2H6O 는 C2H5OH (에탄올) 와 CH3-O-CH3 (메틸 에테르) 을 나타낼 수 있습니다. 그래서 유기물의 수는 매우 많고, 종류는 무기물보다 훨씬 많다.
② 우리는 유기화합물의 상대적 분자량에 따라 그것을 대분자와 소분자로 나누었다. 유기 고분자 화합물의 상대적 분자 질량은 매우 크지만 (수만 ~ 수십만, 심지어 수백만 이상), 많은 유기 고분자 화합물의 구조는 일반적으로 복잡하지 않고 간단한 구조 단위 (각 작은 분자) 가 반복적으로 연결되어 있다. 예를 들어, 폴리 염화 비닐 분자는 수천 개의 염화 비닐 분자가 중합되어 만들어진 고분자 화합물이므로 유기 고분자 화합물을 중합체라고도 합니다.
(3) 소분자 연결이 중합체를 형성할 때, 어떤 것은 긴 사슬을 형성하고, 어떤 것은 사슬로 네트워크를 형성한다. 구조마다 특성이 다릅니다.
(3) 유기 고분자 재료
① 유기 고분자 재료
유기 고분자 재료는 천연 (예: 면, 양모, 천연 고무) 과 합성 (예: 플라스틱, 합성섬유, 합성고무, 우리가 흔히 말하는 3 대 합성재료) 이 있다.
② 합성 유기 고분자 재료의 기본 특성.
A. 열가소성 및 열경화성 플라스틱. 체인형 구조를 가진 고분자 재료 (예: 식품용 폴리에틸렌 플라스틱) 는 일정한 온도 범위로 가열될 때 부드러워지기 시작하여 흐르는 액체로 녹아내려 냉각 후 고체가 되어 가열 후 다시 녹을 수 있다. 이 성질은 바로 열가소성 물질이다. 이런 성질을 가진 고분자 재료의 용도를 생각해 보세요.
메쉬 구조를 가진 고분자 재료는 일단 가공되면 열을 받아 녹지 않으므로 페놀 플라스틱 (일반적으로 전목으로 알려짐) 과 같은 열경화성이 있습니다. 그래서 전기 콘센트가 고장나면 열수리를 할 수 없습니다.
B. 고강도. 중합체 재질의 강도는 일반적으로 상대적으로 높습니다. 예를 들어 나일론 끈 (나일론 끈이라고도 함) 은 특히 튼튼하여 어망, 낙하산, 타이어 커튼 등을 만드는 데 쓰인다.
C. 좋은 전기 절연. 전기 장비 부품, 와이어 및 케이블 외장 제조와 같은 전기 산업에서 널리 사용됩니다.
D. 일부 고분자 소재는 내화학부식, 내열, 내마모, 내유, 수밀 등의 성능도 갖추고 있어 특수한 요구가 있는 분야에 사용할 수 있다. 그러나 사물은 항상 둘로 나뉘며, 고분자 재료도 내고온성, 연소성, 노화, 폐기 후 분해하기 쉽지 않은 등의 단점이 있다.
(4) 3 가지 합성 물질
① 플라스틱. 플라스틱은 여러 가지가 있고, 그것들의 용도도 다르다. 다음 표에는 몇 가지 일반적인 플라스틱의 특성과 용도가 나열되어 있습니다.
② 합성섬유. 면, 털, 나무, 풀의 섬유는 모두 천연섬유이다. 합성섬유는 석유, 가스, 석탄, 농수산물을 원료로 하여 일련의 화학반응을 거쳐 만든 것이다. 폴리에스테르 나일론 아크릴 폴리 프로필렌 위니론 염소 섬유로 합성섬유 중' 6 대 섬유' 라고 불린다. 강도가 높고, 탄력이 좋고, 내마모성이 좋고, 내화학부식, 곰팡이가 없고, 좀먹는 것을 두려워하지 않고, 수축하지 않는다는 장점이 있지만 흡수성과 통기성이 떨어진다. 인간에게 착용되는 것 외에도 생산과 국방에도 많은 용도가 있다. 예를 들어 나일론은 의류 원단, 낙하산 로프, 타이어 로프, 케이블 및 어망에 사용할 수 있습니다.
③ 합성 고무. 합성고무는 비행기, 군함, 자동차, 트랙터, 수확기, 의료기기를 만드는 데 필요한 재료이다. 천연 고무에 비해 합성고무는 탄력성, 절연성, 내유성, 내고온성이 있습니다.
(5) "백색 오염" 및 환경 보호
합성재료 폐기물, 특히 일부 플라스틱제품의 폐기물이 급격히 증가하면서 발생하는 환경오염을' 백색오염' 이라고 한다. 가장 심각한' 백색 오염' 은 식품 포장 봉지와 원료 포장 봉지의 낭비이다. 미생물에 의해 분해될 수 없는 물질이기 때문에 피해가 크다. 소수의 재생 플라스틱 제품을 제외하고 대부분 소각되어 대량의 유독가스를 생산하고, 대기를 오염시키고, 건강을 해친다. 토양에 남아 있는 플라스틱 제품은 분해하기 어려워 토양판이 맺혀 경작하기 어렵다. "백색 오염" 은 또한 해양 환경 오염을 일으킬 수 있습니다. 게다가, 플라스틱 제품은 동물에게 쉽게 먹혀서 병들거나 죽게 된다. "백색 오염" 을 없애는 가능한 방법은 플라스틱을 감소, 재사용 및 재활용하거나 화학적 방법으로 폐기물을 휘발유와 페인트로 가공하는 것이다. 또 다른 방법은 새로운 분해가능 대체품을 찾는 것이다.
1..1고분자 재료의 정의;
고분자 소재는 금속 소재와 무기 비금속 소재에 이어 차세대 유기 소재입니다. 고분자 과학의 설립과 금세기 초 석화공업의 왕성한 출현으로 새로운 거대한 고분자 재료 산업이 형성되었다. 고분자 재료는 첨단 기술, 국방건설, 국민경제에 광범위하게 적용되어 현대생활의 모든 방면에서 없어서는 안 될 재료가 되어 재료 분야에서의 지위가 날로 두드러지고 있다.
고분자 재료는 고분자 화합물에 기초한 큰 종류의 재료의 총칭이다.
고분자 화합물은 종종 고분자 또는 고분자, 고분자 또는 고중합체라고도 불린다. 일반적으로 사람들은 이러한 개념 사이의 미묘한 차이를 엄격하게 구별하지 않고 동일한 재질의 다른 이름으로 간주합니다.
고분자 화합물의 가장 큰 특징은 분자가 거대하다는 것이다. 대분자는 하나 이상의 작은 분자가 가격 키 (중합을 통해) 를 통해 서로 연결되어 있으며, 그 모양은 주로 사슬 모양의 대분자나 메쉬 대분자이다. 저분자량 화합물과 고분량 화합물 사이에는 엄격한 경계가 없다. 화학구조가 같은 화합물을 저분자량 화합물이라고 하고 분자량이 큰 화합물 (보통 10000 이상) 을 고분자량 화합물이라고 합니다. 고 탄성, 점탄성 및 물리적 이완 거동과 같은 고분자 재료의 많은 특이하고 우수한 특성은 거대 분자의 거대 분자량과 관련이 있습니다.
1.2 고분자 재료의 합성
고분자 재료는 주로 중합 반응으로 합성되며, 중합 반응은 가산 중합 (가산 중합은 가산 중합체를 생성함) 과 중축 합 반응 (중축 합물을 생성함) 으로 나눌 수 있다.
중합: 저분자 화합물 (단체) 이 중합되어 고분자 화합물 (중합체, 중합체) 을 형성하는 과정입니다.
1) 가산 중합
하나 이상의 단량체가 서로 결합하여 중합체를 형성하는 반응으로, 산물 (가산중합체) 은 단량체의 구성과 동일 (부산물 없음) 합니다.
2) 중축 합 반응
하나 이상의 단량체가 서로 혼합되어 중합체의 반응을 형성하고, 물, 암모니아, 알코올, 할로겐화수소 등과 같은 저분자 물질도 있습니다. 침전 (수축). 그에 의해 생성 된 중합체 (중축 합) 의 조성은 단량체의 조성과 다르다.
1.3 중합체의 기본 특성 및 특성
1 .. 경량
2. 고탄력성
3. 낮은 강도
4. 인성
5. 점탄성
6. 파괴 및 그 영향 요인
마찰과 내마모성을 줄입니다
8. 절연성이 좋고 열전도율이 낮습니다.
9. 내열성
10. 우수한 내식성
1 1. 화학적 안정성
12. 노화
고분자 재료의 명명 및 분류
2. 1 고분자 재료의 명명
지금까지, 고분자 재료의 종류에는 이미 수백만 가지가 있으며, 이름도 비교적 복잡하며, 주로 고분자 사슬의 화학 구성과 구조에 의해 결정된다. 국제 순수 및 응용화학연맹 (IUPAC) 1973 은 구조 기반 시스템 명명법을 제시했다.
가장 간단한 화학 구조 이름은 중합체를 구성하는 단량체 이름으로 구성되며 그 뒤에 "폴리" 라는 단어가 옵니다. 대부분의 올레핀 단량체 중합체는 폴리에틸렌 (PE), 폴리 프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 폴리 부타디엔 (PB), 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (PMMA) 등과 같은 방식으로 명명됩니다.
일부 중합체는 이러한 재질의 모든 품종에 대한 피쳐 화학 단위 이름을 따서 명명됩니다. 예를 들어, 에폭시 수지 (EP) 는 대규모 재료의 총칭으로, 모두 특징화학 단위인 에폭시를 가지고 있어 에폭시라고 불린다. 폴리아미드 (PA), 폴리에스테르, 폴리우레탄 (PU) 과 같은 기타 잡체인 중합체도 이런 방식으로 명명됩니다. 각각 아미드기, 에스테르기, 아미노기를 함유하고 있습니다. 특정 종류의 다양한 재질에는 종종 차이를 나타내는 보다 자세한 이름이 있습니다. 예를 들어 폴리아미드 (PA) 에는 나일론 6, 나일론 66 과 같은 품종이 포함됩니다. 폴리에스테르 중 PETP 를 폴리테레프탈레이트, PBTP 를 폴리테레프탈레이트 부탄디올에스테르라고 합니다.
또 다른 중합체는 중합체를 생산하는 원료의 이름을 따서 명명되었다. 예를 들어 페놀수지를 생산하는 원료는 페놀과 포름알데히드이고, 우레아 수지를 생산하는 원료는 우레아와 포름알데히드이다. 원료의 약어를 취하고' 수지' 라는 단어를 덧붙여 중합체의 이름을 형성한다.
* * * 폴리머의 이름은 * * * 단량체의 이름 한 단어로 구성됩니다. 일부 * * * 중합체는 수지이고,' 수지' 라는 단어를 더하면 새로운 이름이 형성된다. ABS 수지와 같이 문자 A, B, S 는 단량체 아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌의 영어 이름에서 따온 것이다. 어떤 * * * 중합체가 고무인 경우, * * * 의 각 단량체에서 한 글자와' 고무' 라는 글자를 더해서 새로운 이름을 형성한다. 예를 들어, 스티렌 부타디엔 고무의 부틸과 벤젠이라는 단어는 * * * 단량체 "부타디엔" 과 "스티렌" 에서 가져온 것입니다. 에틸렌-프로필렌 고무의 "B" 와 "C" 라는 단어는 단량체 "에틸렌" 과 "프로필렌" 에서 가져온 것입니다.
많은 고분자 재료는 화학 구조명 외에 상품명, 특허 및 상표명, 습관명을 포함한다. 상품명, 특허 상표는 대부분 재료 생산업체가 스스로 명명하고, 많은 생산업체들이 각종 기업 표준을 제정했다. 상품명에서 중합체 기재의 주요 품질뿐만 아니라 배합표, 첨가제, 공정 및 재료 성능 등의 정보도 알 수 있습니다. 습관명은 오래전부터 폴리에스테르 섬유가 폴리에스테르라고 불렸던 것과 같은 오래된 습관명입니다. 폴리아크릴로니트릴 섬유는 아크릴 등이라고 합니다.
2.2 고분자 재료 분류
중합체에는 주로 화학 구조, 특성 및 용도에 따라 여러 가지 분류 방법이 있습니다.
1) 은 거대 분자의 주쇄 구조에 따라 분류됩니다
주 체인 구조에 따라 고분자 화합물은 탄소 사슬 중합체, 잡체인 중합체, 원소 유기 중합체, 무기 중합체 등으로 나눌 수 있습니다.
탄소 사슬 중합체는 주사슬이 완전히 탄소 원자로 구성된 대분자를 가리킨다. 이것은 가장 중요한 고분자 화합물로, 대부분의 올레핀과 디엔 중합체는 탄소 사슬 중합체에 속한다. 주 체인 탄소 원자 사이의 화학 결합 유형에 따라 포화 키와 불포화 키로 나눌 수 있습니다. 주 체인에서 포화 시그마 키만 있는 중합체는 포화 체인 중합체입니다. 불포화 체인 중합체는 주 체인에 불포화 π 키가 있는 중합체입니다.
잡사슬 중합체는 주쇄에 탄소 원자와 산소, 질소, 황 등의 원자가 있는 대분자를 말한다. 흔히 볼 수 있는 중합체로는 폴리 에테르, 폴리 에스테르, 폴리 아미드, 폴리 우레아, 폴리 설폰, 폴리 설파이드 고무 등이 있습니다.
원소 유기 고분자는 거대 분자 주사슬에 탄소 원자가 없지만 실리콘, 붕소, 알루미늄, 산소, 질소, 황, 인 등의 원자로 구성되어 있지만 측기는 메틸, 에틸, 방향기 등 유기단으로 구성되어 있다.
주 체인과 측면 베이스에 탄소 원자가 없는 경우 이러한 중합체를 무기 중합체라고 합니다.
2) 성능 및 용도별 분류
재료의 응축 구조와 주요 물리적 기계적 특성에 따라 재료의 제비 방법과 국민경제건설에서의 주요 용도에 따라 고분자 재료는 플라스틱, 고무, 섬유, 접착제, 페인트 등 크게 다른 유형으로 나눌 수 있다. 사용 조건에서 재질은 유리 상태나 결정질에 있으며, 주로 강성과 인성을 구조 재질로 사용하는 것을 플라스틱이라고 합니다. 사용 조건 하에서 재료는 고탄성 상태에 있으며, 주로 고탄성을 완충재 또는 밀봉 재료로 사용하는 것을 고무라고 한다. 섬유, 접착제 및 코팅은 주로 용도에 따라 구별됩니다. 최근 몇 년 동안 많은 신형 고분자 재료는 전도성, 투자율, 광학 성능, 댐핑 성능, 생물학적 기능 등과 같은 새로운 기능을 부여받았다. 그래서 새로운 기능성 고분자 물질을 분류했습니다.
엄밀히 말하면, 이 분류는 그다지 과학적이지 않다. 고분자 화합물은 한 조건에서 플라스틱을 만들 수 있고 다른 조건에서는 섬유나 접착제를 만들 수 있기 때문에 배합표, 가공 방법 및 가공 조건에 따라 달라집니다. 예를 들어 폴리 염화 비닐은 대부분의 경우 플라스틱으로 사용되지만 염소 섬유로도 만들 수 있습니다. 나일론과 폴리에스테르는 전형적인 섬유이지만 나일론과 폴리에스테르를 생산하는 원료인 폴리아미드와 폴리에스테르는 매우 좋은 엔지니어링 플라스틱입니다.
고분자 화합물이 분자 구조, 응집구조, 분자 운동 형태의 복잡성과 다중성으로 인해 고분자 재료는 다양한 품종과 성능을 갖추고 광범위하게 응용되기 때문에 엄격하게 구분할 필요가 없다. 이러한 인식을 바탕으로, 사람들은 또한 적극적으로 다양 한 화학 수정 및 물리적 수정 방법을 사용 하 여 고분자 재료를 변환, 장점을 촉진 하 고, 지속적으로 국가 경제 건설의 다른 요구를 충족 하기 위해 우수한 성능과 다양 한 목적을 가진 새로운 자료를 개발 했습니다.
3. 생활에서 고분자 재료의 응용
3. 1. 고분자 재료 및 의류
옷에 대해 말하자면, 도시에서 농촌에 이르기까지 사람들이 잘 아는 것은 아름답고 실용적인 합성섬유 제품이다. 폴리에스테르 원단의 옷은 보기 좋고 세탁하기 쉬우며 뜨거워지기 쉽다는 것은 잘 알려져 있습니다. 나일론 스타킹은 튼튼하고 내마모성이 강하다. 아크릴 코튼 얇고 따뜻한, 벌레 좀나방 곰팡이 방지, 씻기 쉽습니다; 비닐론 원단은 통풍이 잘 되어 있어 편하게 입으실 수 있습니다. 현재 합성섬유에서 대량으로 생산되는' 사섬유' 인 폴리테레프탈레이트로 만든 폴리에스테르입니다. 폴리 아미드로 만든 나일론; 폴리 아크릴로 니트릴로 짠 아크릴 섬유와 폴리 비닐 포름 알데히드로 만든 위니론.
나일론 섬유가 1935 에서 성공적으로 개발된 이후 폴리에스테르 섬유는 1947 로 만들어졌고 아크릴 섬유와 비닐론 섬유는 1950 과 1953 으로 만들어졌습니다.