日常生活中的化.ppt
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1、日常生活中的化学,生命科学与医药化工学院:梁华定,本章主要内容,1、着装化学2、烟、酒、茶、奶、醋化学3、饮水与健康4、毒品简介,第一节 着装与化学,人类物质文明的标志之一是人们的衣着。衣着不仅是为了御寒,更是为了美观。随着社会的进步,人类对衣装的要求愈来愈高。穿着的形式和品种,在人类历史的发展过程中千变万化,但是着装材料总是离不开纤维和皮革两大类。纤维是一种柔韧而纤细的丝状物质。具有一定强度和可挠曲性或具有一定包缠性,可以生产纺织制品的纤维称为纺织纤维。纺织纤维的种类繁多,一般可分为天然纤维、人造纤维和合成纤维三大类。,皮革是动物毛皮经加工而成的材料。动物屠宰后剥下的鲜皮称为生皮。生皮经脱毛
2、鞣制而成的产品称为革,带毛鞣制的产品称为毛皮。通常所说的皮革就是指革和皮。皮革可制成各种衣、帽、鞋、包、带等日品和工业用品。,纤维:长径比很大,并具有一定柔韧性的纤细物质。纺织纤维包括天然纤维(如羊毛、蚕丝、棉花、麻等)和化学纤维(由聚合物等材料制成)。,1.纤维的分类,化学纤维是人造纤维和合成纤维的总称,人造纤维:是以天然聚合物如纤维素和蛋白质等改性而成,如粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等;合成纤维:是由合成的聚合物经纺丝而成,如聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维(涤纶)、聚酰胺(锦纶)、聚乙烯醇缩甲醛(维纶)、聚丙烯(丙纶)、聚丙烯腈(腈纶)、聚氯乙稀(氯纶)、聚氨酯弹性体纤维(氨纶)、芳香族聚酰胺
3、纤维(Kevlar)等。,通常,成纤聚合物具有以下一些特性:a.成纤聚合物的分子为线性结构,具有好的结晶性;b.用于溶液纺丝的聚合物可溶于溶剂中制成聚合物溶液,聚合物溶液或熔体具有适当的粘度;c.聚合物应具有适当高的相对分子质量和较窄的相对分子质量分布;d.聚合物分子链间具有较强的相互作用;e.成纤聚合物的玻璃化温度高于其使用温度,熔化温度应超过洗涤和烫熨温度(100以上)。,2.成纤聚合物的基本性质,一、天然纤维,在20世纪以前,天然纤维是人类所利用的纺织纤维的唯一来源。它具有许多优点,如柔软性、吸水性、保暖性、透气性及抗静电性等是化学纤维所不能达到的。因而用作内衣等衣料受到人们的青睐。用于
4、衣物的天然纤维,主要是棉麻纤维和毛丝纤维。前者为植物纤维,后者为动物纤维。植物纤维的化学成分是天然高分子纤维素,其分子式为(C6H10O5)n或写作C6H7O2(OH)3 n,是葡萄糖分子缩合聚合而成的链状高分子多糖。动物纤维的化学成分是天然高分子化合物蛋白质。蛋白质是由氨基酸缩聚而成的多肽。,、棉麻纤维,棉纤维属种子纤维。棉花经开花、结铃、棉铃裂开吐絮形成成熟的棉纤维,它是在棉花生长过程中由二氧化碳水经光合作用形成的。从构造式可以看出,每个葡萄糖单体中还含有个游离的羟基,羟基的亲水性使棉麻纤维织物具有很强的吸湿性。在棉纤维的生长过程中,分子链自然螺旋扭曲,称为天然转曲,形成纤维素束。天然转曲
5、是棉纤维与其它纤维形态上的特征区别。棉织物的最大优点是透气性好,吸湿性强,既可吸汗,又可保暖,穿着舒适。所以,棉布是深受人们喜爱的最理想的内衣衣料。棉布的缺点:、缩水性比较大。特别是新棉布浸水后缩水率相当大,会使衣物洗后走型,起皱折,影响美观。、与羊毛、丝稠、合成纤维相比,其强度、耐磨、耐穿程度差。,棉纤维,麻纤维,麻纤维是一年或多年草本双子叶植物的韧皮纤维和单子叶植物的叶纤维的总称,即是麻类植物纤维。纺织用得最多的麻类植物有黄麻、槿麻、亚麻、苧麻等,而用作衣料的主要是亚麻和苧麻纤维。由于其加工品麻布具有凉爽、吸湿、透气的特性,而且刚度高、硬而挺括、不贴身,特别适合于夏季衣物。与棉纤维相比,麻
6、纤维比较直、不卷曲、缩水性小,用麻制品制作的衣服表面光滑、透气性更好(组织比较疏松,散热快),洗后仍很挺括无折皱、不易变型(纤维比较直,不卷曲)。,天然丝分家蚕丝和野蚕丝两种,家蚕丝即桑蚕丝,属动物纤维。野蚕丝种类较多,有柞蚕丝、蓖麻蚕丝、樟蚕丝等。通常所说的天然蚕丝主要指桑蚕丝和柞蚕丝,统称蚕丝或真丝。蚕丝是高级纺织原料,有较好的伸度,纤维细而柔软,平滑,富有弹性,光泽好,吸湿性好,加工成绫罗绸缎,既可轻薄似羽,也可厚实丰满,尽显富贵华丽。用其制作夏衣轻盈凉爽不粘身。,、毛丝纤维,天然丝,天然丝衣服也有缺点,如不够挺括,洗后易皱折,因其成分是蛋白质,所以易被虫蛀。,动物毛属天然蛋白纤维,其主
7、要成分是蛋白质。用于毛纺工业的主要有羊毛、羊绒、马海毛、兔毛、骆驼绒等。其中,尤以羊毛绒资源最丰,用量最大。纺织用的毛类纤维中,最大量的是绵羊毛,通称为羊毛。构成羊毛的蛋白质成分与人发、指甲中的蛋白质相同。它由两种组分构成,一种是含有较多硫元素的细胞间蛋白质;另一种是含硫元素较少的纤维质蛋白质。用羊毛可以织制各种衣服,有质地细腻、手感活络有弹性、挺爽的夏季织物,如薄花呢等;有手感滑糯、丰厚有身骨、弹性好的春秋织物,如中厚花呢等;有质地丰厚、手感丰满、保暖性强的冬季织物,如各类大衣呢等。羊毛也可制成呢绒、呢毡、毛毯、衬垫等工业和日用品。用羊毛织制的各种装饰品如壁毯、地毯等,名贵华丽,深受人们的喜
8、爱。,动物毛,羊毛制品优点,透气性好、吸湿性适度,沾上一些汗水不会产生不舒服的感觉,即使完全浸湿了以后,再与皮肤接触也不会感到阴凉和太粘湿。、羊毛表面光滑,不易沾污,即使积存了灰尘了也易弹打除去,故不需经常洗涤。、羊毛的热塑性较好,回弹性好,不易折皱,熨烫后,可长时间保持平整挺括、裤缝笔直。、羊毛比重小且很耐磨。羊毛制品的缺点:易被虫蛀;、不耐碱,所以,不宜用碱性皂或洗衣粉洗涤;、不耐热水,当水温高于80时,易缩皱变型,因此,洗涤水温不宜太高(40-50为宜),熨烫时要特别注意。、羊毛对光的作用敏感,因此,洗涤后在阴凉通风处晾干,收藏时,第一要晾干,第二要晾凉;、拉力大,拉伸时间长,难于恢复原
9、状。所以,穿着毛衣切勿硬拉硬套,穿着一段时间以后,应放置一段时间让它“休息”,以恢复疲劳和弹性。,二、人造纤维,所谓人造纤维就是用化学处理的方法,使不能纺丝的天然纤维变成可纺丝的纤维。人造纤维可纺织成长丝或切成短丝。像化学纤维一样,凡是以天然高分子为原料,经化学处理和机械加工而制得的具有丝一样性能的长纤维,统称为人造纤维,或人造丝。长丝与蚕丝可混纺成各种绸缎,与棉纱混纺可制成绨面料。将人造丝切成短纤维与棉花混纺即为人造棉。若把短切成羊毛一样长短,即可织成人造毛面料即人造毛。根据构成纤维的高分子化合物的化学组成,可把人造纤维分为再生纤维素纤维,如粘胶纤维、铜纤维等;纤维素酯纤维,如二醋酸酯纤维、
10、三醋酸酯纤维等;人造蛋白质纤维,如酪素纤维、玉米蛋白纤维等。下面介绍几种常见的人造纤维。,、粘胶纤维,粘胶纤维以天然纤维如木质纤维、棉纤维、禾本科植物纤维(如甘蔗渣、芦苇、麦杆等)为原料,经纤维素黄酸酯溶液以湿法纺丝制成的。,包括以下四个过程(1)粘胶的制备即浆粕的准备、碱纤维素的制备及老成、纤维素黄酸酯的制备(磺化)和溶解等。(2)粘胶的纺前准备:包括粘胶的混合、过滤、熟成、脱泡等。(3)纺丝:粘胶经过计量和纺前过滤后,通过喷丝孔形成多根粘胶细流,进入凝固浴而固化成丝条,再经塑化拉伸和受丝卷取等过程。(4)纤维的后处理:包括纤维的水洗、脱硫、漂白、酸洗、上油、干燥等,长丝要进行加捻、络丝、分
11、级、包装等加工过程,短纤维则需经切断、开松、打包等。,粘胶纤维的生产,粘胶纤维的化学组成与棉纤维相似,性能也接近于棉纤维。、由于粘胶纤维的聚合度、结晶度较棉纤维低,因而沾胶纤维的吸湿性比棉纤维好,所以,穿着粘胶纤维缝制的衣服不会感到气闷。、在纺织加工过程中不易发生静电积聚,染色性更好,所以,花色品种齐,色彩艳。、可是粘胶纤维的强度不及棉纤维,弹性回复能力差,不耐磨,特别在湿态下的强度耐磨性能更差且变硬,故很不好洗。,粘胶纤维的性能,粘胶纤维应用,含粘胶纤维的织物均有织物柔软、轻飘舒适、美观、便宜等优点。但共同的缺点是缩水大、湿强度小、弹性差、不耐碱等.使用和保养时要注意以下几点:洗涤时不要长时
12、间浸泡,以免降低其强度;洗涤时不可用力搓擦,不能用搓衣板搓、硬刷子刷;洗后不能用力拧干,宜放在搓衣板上用手挤干;洗后不要曝晒,应放在阴凉处阴干;熨烫的温度应低一些,保持在120左右;剪裁缝制以前先下水,让它充分缩水;收藏时,应避免重压,以免引起折皱。,粘胶纤维应用广泛,其长丝称为人造丝,可织成各种平滑柔软的丝织品,毛型短纤维俗称人造毛,是毛纺厂重要的原料,棉型粘胶短纤维俗称人造棉,可织成各种色彩绚丽的人造棉布。,粘胶纤维的保养,、富强纤维,为了克服粘胶纤维的缺点,把合成高分子树脂加入到粘胶纤维中,制成一种高强度粘胶纤维,称之为富强纤维,简称富纤。富纤的湿强度明显增加,浸水后不易收缩和起皱,其织
13、物的尺寸稳定,不易走样,耐碱性能良好。但富纤的断裂伸长度小,钩接强度比普通粘胶纤维低,而耐磨性较差,纤维发脆。树指处理的具体方法是:二羟甲基脲(O=C(NHCH2OH)2)或单羟甲基脲(H2N-CONH-CH2OH)为主剂,氯化铵或磷酸氢铵为催化剂,配成水溶液。将粘皎纤维浸渍在上述水溶液中,取出后干燥,并在140温度下烘干5分钟,此时渗入纤维内部的羟甲基脲与纤维素中游离羟基发生交联而使得纤维素树脂化。,、其它人造纤维,纤维素不溶于水,但可溶于铜氨溶液中,以此制成粘胶液再喷丝制得的人造纤维称为铜氨纤维。它颜色洁白,光泽柔和,手感柔软。湿纤维强度也比粘胶纤维略好,但由于生产过程中要消耗一定的铜,成
14、本较高,所以生产量较少。用混酸(硝酸和硫酸)处理自然界的纤维素,得到硝化纤维素,然后将其溶解在酒精或乙醚中制成粘液,再用玻璃管吹空气中凝固而成细丝,这就是最早的人造纤维硝酸纤维。它可以用于制造无烟火药、火棉胶、各种赛璐珞制品。用醋酐将纤维素酯化成三醋酸酯(个纤维分子与个分子醋酸反应生成的酯),再部分分解为较低的醋酸酯(如二醋酸酯),然后溶解于丙酮内成为纺丝液,在细孔中压出,经热空气将丙酮挥发掉即成醋酸纤维。醋酸纤维用作电影胶片或照相机的片基、电绝缘材料、清漆、香烟过滤嘴的过滤棒等。,三、合成纤维,合成纤维是以低分子化合物为原料,用有机合成的方法制得的高分子化合物,再经机械加工所得的纤维。合成纤
15、维一般都是以煤、石油、天然气或农副产品为基本原料。这些原料蕴藏量大,品种多,性能优异,成本低廉,因此,合成纤维有着无限的发展前途。说起合成纤维,它们的名字都有同一个字:“纶”。如锦纶、绦纶、腈纶、维纶、芳纶。它们的出现,为人类的衣食住行立下了汗马功劳。俗话说,“民以食为天”,当然也是“民以衣遮体”。粮棉争田是几千年来一直捆扰人类的大问题,特别是人多地少的中国。但“纶”字辈众姊妹来到人间后,我们不出两代人便解决了人们的穿衣问题,我国还成了世界纺织大国。,合成纤维分类,杂链纤维:通常是由双官能团单体通过缩合聚合(缩聚)反应或由杂环化合物通过开环聚合制得的纤维。如锦纶(聚酰胺类纤维)、涤纶(聚酯类纤
16、维)等。,六大合成纤维:氯纶(聚氯乙烯)锦纶(尼龙6)涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯)腈纶(聚丙烯睛)维纶(聚乙烯醇)丙纶(聚丙烯),碳链纤维:通常是通过加成聚合(加聚)反应制得的纤维。如腈纶(聚丙烯腈纤维)、丙纶(聚丙烯类纤维)、维尼纶(聚乙烯醇类纤维)、氯纶(聚氯乙烯类纤维)等。,合成纤维具有强度高、耐磨、弹性好、保暖性好,不会发霉、不受虫蛀等优点,合成纤维的粗细和长短,可以按照人们不同需要而生产,花色品种特别齐全。其最大的缺点是吸湿性差,可通过形成混纺织物来解决。,、锦纶(聚酰胺类纤维),锦纶是聚酰胺类纤维。英文商品名为Nylon,音译为尼龙或耐纶。我国锦州化工厂最早大量生产,故我国统称为“
17、锦纶”。而卡普纶是前苏联同类商品名的译音。它的分子主链由酰胺键(-CONH-)连接起来,其一是由一种内酰胺单体缩聚而成,其分子构造可用下式表示:NH-(CH2)xCO n,如锦纶6(PA6);另有一种是由两种单体缩聚而成,其分子构造可用下式表示:NH-(CH2)xNH-CO(CH2)y-CO n,如锦纶66(PA66)、锦纶610(PA610)、锦纶1010(PA1010)等。,锦纶的优点,耐磨性好:为所有纺织纤维中耐磨性最好的品种:它的耐磨性比棉纤维高10倍,比羊毛高20倍,干态时比粘胶纤维高10倍,湿态时比粘胶纤维高多140倍。强度高,耐冲击性能好:其强度比棉纤维大1-2倍,比粘胶纤维高2
18、-3倍,比羊毛高4-5倍,尼龙绳强度比同样粗的钢丝绳还要大。弹性高,耐疲劳性好,耐低温性能良好:当延伸3-6%时,其弹性回复率可达100%,延伸15%时仍可达82.6%。其伸度是棉纤维的6倍。因此,在织物中,只要稍加一些锦纶,就可大大提高织品的耐磨性。例如,用15%的锦纶和85%的羊毛混纺,其织品的耐磨性比纯羊毛织品提高3.5倍。因此,绵纶是制作紧身服和弹力补袜好材料。吸湿率较低。,有介于此,它广泛用于制造缆绳、飞机和汽车轮胎的帘子线、传送带和弹力袜等需经受摩擦的物品。由于其质轻、强度高,在军事上用于做降落伞、宇航服等。它还有一个特点是不怕海水浸蚀,不霉不蛀,所以是编织渔网的最佳材料。由于酰胺
19、键在酸性条件下易发生消解,因此,尼龙不能在强酸条件下使用,否则其强度会下降甚至断裂。,锦纶产品,尼龙66树脂,锦纶的缺点,锦纶最大的缺点是、耐光性差,长期光照则发黄,强度下降,保塑性差,因此不宜做窗帘等。、它不耐热,锦纶6的耐热临界温度只有93,锦纶66也只有130,因此,锦纶衣服洗涤水温不能高。、它不耐酸,酸可溶解锦纶。织物不如涤纶挺括,且易变型起皱。并且它的表面光滑、有蜡状手感,吸湿性不理想,不适宜做内衣。,涤纶是聚酯纤维在我国的商品名。英文商品名称为Dacron,音译为的确良或达柯纶,又名Terylenc,音译为特丽纶。简称为PET。学名聚对苯二甲酸乙二醇酯。其主要品种是聚对苯二甲酸乙二
20、酯纤维,它是由对苯二甲酸或苯二甲酸二甲酯与乙二醇缩聚而成。自50年代问世以来不过50年历史,但发展极为迅速,已成为合成纤维中产量最大的品种之一。它的原料来源于石油工业中的甲苯和乙烯。,2、涤纶(聚酯纤维),PET的软化点230240,熔点范围255264,纤维级PET树脂的相对分子质量为150002000,特性粘度通常为0.620.68dL/g。PET分子中含有酯基,易发生水解,故在纺丝时应严格控制水分含量。,涤纶优点,弹性好:其弹性接近于羊毛,耐皱性超过其它纤维;伸长5%-6%时,几乎可以完全恢复原状。强度大:干态强度和湿态强度接近;模量高:其初始模量为大规模生产的合成纤维中最高者,故其织物
21、的尺寸稳定、不变形;吸湿性低:湿强度下降少,织物易洗快干;耐热性好:在150下连续加热1000小时,仍能保持原来强度的50%。耐光性好:仅次于腈纶,远比天然纤维和大多数化学纤维为佳。,和其它合成纤维一样,不受霉菌和微生物作用,织品不发霉,不腐烂、不怕虫蛀,易洗快干,有“洗可穿”之美名。,涤纶的缺点及改进,由于其结构紧密,因此最大缺点是染色性能差,需在高温高压下染色,所需设备复杂,成本高;吸湿性差;纺织品加工时易产生静电,给生产带来困难,穿着纯涤纶织品时,织物的透气性差,使人感到气闷不舒服,不适宜做内衣、被里和床单,会把灰尘吸附在织物上而变脏起毛、结球而影响美观。改进的办法是加入能在分子中形成醚
22、键的第三组分,如对羟基苯甲酸进行共聚,或是将涤纶与棉、麻、丝混织。如涤棉、涤毛、涤丝及涤粘等产品都是混纺织品或交织品。这才有了“毛涤”、“丝涤”、“涤棉”等一系列取长补短的产品。这些产品既保持了涤纶纤维的优点,又保持了棉、毛、丝纤维的吸湿性和透气性。所以这种混纺产品越来越多。是理想的春秋季衣料。涤纶树脂大量作纤维用外,由于它的高强度和优良的电绝缘性、耐热性,还有相当一部分制成涤纶薄膜和高强度聚酯漆而用于电气电子工业。,涤纶产品,涤纶超有光仿人丝,涤纶短纤维,涤纶复丝线,涤纶短纤维,、腈纶(聚丙烯腈纤维),腈纶是聚丙烯腈在我国的商品名称,英文商品名为Orlon,音译为奥纶;又名Cashmilan
23、,译为开司米。简称为PAN。它主要是以丙烯腈为原料单体,经过加聚反应生成聚丙烯腈,然后抽丝而成。它的性能极似羊毛,柔软、轻盈、保暖,有人造羊毛之称,多数被用来与羊毛混纺或作为羊毛的代用品,故又称合成羊毛。它的出现,真正改变了“羊毛出在羊身上”传统看法,具有很大的经济和实用意义。,腈纶的优点,优点:重量轻、强度高、弹性较好、不会发霉、腐烂和被虫蛀。所以用腈纶制作的衣料、毛线比纯毛更结实,且具有较好的保型性。对日光中的紫外线有很强的抵抗能力是腈纶的最突出的特点,称得上纤维之冠。湿了以后其强度不会减弱,耐洗涤;化学稳定性比较高,具有很好的耐热性、耐酸、耐有机溶剂、抗氧化;不容易发毛起球。因此,腈纶作
24、为民用纤维相当普遍,它是仅次于聚酯和聚胺酯的合成纤维品种,例如,市场上畅销的腈纶膨体纱及各种混纺毛线、混纺织物等,特别适合制造帐篷、炮衣、车蓬、幕布、窗帘等室外织物。,羊毛是蛋白质纤维,易受细菌与虫蛀破坏,而腈纶则不会,它的对日光及气候的忍耐性是羊毛的1倍,比棉花大10倍。所以,特别适合制作幕布、帐蓬、军用帆布、炮衣等室外织物。腈纶耐化学药品的腐蚀,其耐碱性比羊毛好,耐酸性比棉花强。但其缺点是耐靡磨性不及羊毛和棉花。它的电阻率较大,摩擦易起静电。故而织物易起球,并易吸尘。因此,穿用腈纶制作的衣服就会感到气闷、易吸尘而不耐脏,特别不适宜用作袜子、手套等经常受到磨擦的织物和内衣裤。另外其染色性比羊
25、毛等差,颜色不如羊毛鲜艳。,腈纶产品,24支固体腈纱,腈 纶 纱,、维纶(聚乙烯醇纤维),维纶是聚乙烯醇缩甲醛纤维的商品名称,英文名称为Vinylin,音译为维纶,或维尼纶。简称PVFM。维纶的最突出优点是外观、手感、吸湿性可达56(棉花为68),、透气性与棉纤维相近,故常用作天然棉纤维的代用品。其织物的保暖、吸湿、透气性能可与棉花相媲美,而其强度比棉花高2倍。所以有“合成棉花”之雅称。但维纶比棉纤维要结实耐用得多,耐磨性比棉纤维高5倍以上,而相对密度比棉纤维轻约20%。它的耐腐蚀性也比棉纤维好,不仅可耐碱,也可耐中度酸,还可耐油。耐光性也好,在日光下曝晒100小时,强度几乎不降低。此外,维纶
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