《有机合成材料》课件

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亿吨万亿

3.

54.6全球年产量市场规模持续增长人民币12%年增长率新兴市场材料科学基础有机化学高分子化学研究碳氢化合物研究大分子物质聚合物是重复结构单元分子量通常超过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按应用塑料、橡胶、纤维通用、工程、特种按来源按结构石油基、生物基热塑性、热固性通用塑料介绍聚乙烯聚丙烯PE PP包装袋、管材、薄膜汽车部件、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尼龙PC PA透明度高机械强度佳防弹玻璃、光学镜片齿轮、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锦纶丙纶PET PAPP强度高，回弹性好柔软，吸湿性好质轻，耐化学腐蚀服装、帐篷丝袜、绳索过滤布、运动服热塑性与热固性材料热塑性材料热固性材料可反复加热成型一次成型不可逆线型分子结构网状交联结构例PE、PP、PS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溶液聚合乳液聚合纯单体直接反应溶剂中进行反应乳状液滴中反应催化与引发12催化剂类型引发方式齐格勒-纳塔、茂金属、酸碱催化剂热引发、光引发、氧化还原引发塑料助剂与改性增塑剂抗氧剂增加柔韧性防老化着色剂阻燃剂增加美观提高阻燃性增强与复合材料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CO₂和水塑料加工技术注塑成型挤出成型吹塑成型熔融塑料注入模具制造管材、型材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力学性能密度、热膨胀系数、透光率拉伸强度、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防老化措施•光老化•添加紫外线吸收剂•热老化•添加抗氧化剂•氧化老化•表面涂层保护•机械应力老化•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硫化桥硫化工艺分子链间形成化学键硫原子形成桥接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功能高分子材料导电高分子导热高分子光电响应材料聚苯胺、聚吡咯石墨烯填充复合材料光敏聚合物、电变色材料柔性电路、传感器散热基板、导热胶智能窗膜、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、药物释放响应凝胶pH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药物载体医疗器械硅胶、聚氨酯、PTFE人工血管聚乳酸微球、水凝胶缓释系统医用级PC、PVC导管、PMMA骨水泥环保与回收利用技术分类回收清洗处理按材料类型分选去除杂质污染物化学回收粉碎再造解聚为单体再利用机械粉碎颗粒化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绿色制造3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有机太阳能电池有机场效应晶体管柔性显示、高效照明轻质、可弯曲光伏材料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常见纳米填料

1.原位聚合法•碳纳米管

2.溶液混合法•石墨烯

3.熔融共混法•纳米黏土

4.层层自组装法•纳米银、二氧化钛等打印有机材料3D熔融沉积材料光敏树脂PLA、ABS、PETG丝材丙烯酸酯、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%200重量减轻耐温上限相比传统金属高性能聚酰亚胺倍3比强度提升碳纤维复合材料汽车轻量化材料建筑与基础设施应用保温材料管道系统防水材料聚氨酯泡沫、PVC、PE、高分子防水卷挤塑板PP-R管材材、涂料型材部件门窗框、装饰面板电气与电子领域绝缘材料印制电路板封装材料环氧树脂、聚酰亚胺覆铜板、环氧树脂基板模塑化合物、硅胶电机绝缘、线缆护套柔性电路、高频板芯片封装、LED封装食品与包装材料材料类型特点应用聚乙烯PE阻水性好食品袋、保鲜膜聚丙烯PP耐热性佳微波餐盒聚酯PET气体阻隔性好饮料瓶聚乳酸PLA可降解环保餐具纤维与纺织技术升级常规纤维基础服装、家纺用途功能性纤维抗菌、吸湿排汗智能纤维温感变色、导电发热国际先进企业与案例巴斯夫杜邦三菱化学BASF DuPont创新生物基单体合成高性能工程塑料领先者特种聚合物解决方案中国有机合成材料产业现状典型项目案例分析/汽车复合材料医疗器械专用聚合物某品牌电动汽车车身新型冠脉支架材料•碳纤维车顶•可降解聚乳酸•玻纤车门•药物缓释功能•轻量化减重25%•支撑期12个月•续航能力提升12%•降低再狭窄率30%行业痛点与瓶颈环保压力原料依赖白色污染管控趋严石油资源有限碳达峰碳中和要求价格波动风险大技术壁垒高端材料发展滞后创新能力需提升科研前沿与新进展123超高分子量聚乙烯自修复聚合物形状记忆材料防弹纤维、人工关节智能涂层、电子封装可变形结构、医疗器械市场发展趋势预测人才与学科发展高校布局人才培养211高校68所设立高分子相关专业每年约2万名相关专业毕业生研究方向重点实验室前沿交叉，多学科融合国家级15个，省部级42个创新与跨界融合材料能源领域+材料生物医学+固态电解质材料人工智能+组织工程支架柔性太阳能电池AI辅助分子设计药物缓释系统高通量实验与数据驱动优化未来挑战与机遇挑战机遇•环保法规日趋严格•生物基技术突破•原料来源多元化•高端制造业升级•循环经济转型•新兴应用领域拓展•国际竞争加剧•国家战略支持总结与讨论未来展望绿色、智能、高性能方向发展持续创新材料结构设计、工艺优化产业升级3高附加值、精细化、差异化基础理论分子设计、结构控制、性能调控。