選修5-應(yīng)用廣泛的高分子材料上課用

選修5第五章

第二節(jié)應(yīng)用廣泛的高分子材料【引言】第一個(gè)完全人工合成的高分子聚合物-酚醛樹(shù)脂于1910年開(kāi)始投入生產(chǎn)。人工合成高分子化合物的成功為人工合成材料開(kāi)辟了新路，改變了只能依靠天然材料的歷史。合成高分子材料由于多樣、用途廣泛、性能優(yōu)異，而且其合成原料一般來(lái)自于含量豐富的天然資源，具有價(jià)廉、易得、適于大規(guī)模工業(yè)的特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善人民生活中發(fā)揮著極大的作用?！局R(shí)與

技能】

1.

通過(guò)“三大合成材料”的實(shí)例，分別說(shuō)明塑料、合成

纖維、合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能和用途。

2.

高分子結(jié)

構(gòu)對(duì)性能的影響。【過(guò)程與方法】

聯(lián)系生活實(shí)際，從身邊常見(jiàn)的物質(zhì)入手，了解高分子合成材料的分類及主要用途，了解“三大合成材料”典型代表物的有關(guān)聚合反應(yīng)，聚合物的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)?！厩楦?、態(tài)度與價(jià)值觀】通過(guò)活動(dòng)課研究、學(xué)習(xí)治理“白色污染”的途徑和方法，關(guān)注和愛(ài)護(hù)自然，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】

高分子化合物結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系

【教學(xué)難點(diǎn)】

“三大合成材料”的結(jié)構(gòu)

與性能之間的關(guān)系一、有機(jī)高分子材料的分類有機(jī)高分子材料天然

有機(jī)高分子材料合成

有機(jī)高分子材料【按來(lái)源分類】【按結(jié)構(gòu)分類】有機(jī)高分子材料線型高分子材料支鏈型高分子材料體型高分子材料網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(體型)根據(jù)結(jié)構(gòu)中鏈節(jié)連接方式分類，可以有線型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)，線型結(jié)構(gòu)又可分為帶支鏈和不帶支鏈的結(jié)構(gòu)。合成材料【按用途和性能分類】合成高分子材料功能高分子材料復(fù)合材料塑料合成纖維合成橡膠黏合劑涂料高分子分離膜液晶高分子導(dǎo)電高分子醫(yī)用高分子高吸水性樹(shù)脂三大合成材料【資料卡片】高分子化合物的命名：（1）天然高分子化合物習(xí)慣用專有名稱。如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、甲殼質(zhì)等；（2）合成高分子化合物一般在單體名稱前加上“聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯等。樹(shù)脂含義：指未加工處理的聚合物。（3）合成橡膠的名稱通常在單體名稱后加上“橡膠”。如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。（4）合成纖維的名稱常用“綸”。如滌綸1、主要成分：

塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成樹(shù)脂，如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹(shù)脂等。為適應(yīng)各種要求，往往在高分子材料中摻入各種加工助劑（如在聚氯乙烯中加入增塑劑—提高柔韌性；熱穩(wěn)定劑—改進(jìn)耐熱性；著色劑—賦予各種漂亮的顏色）二、三大合成材料——塑料【理解】樹(shù)脂是指未經(jīng)加工處理的、沒(méi)有與各種添加劑混合的聚合物塑料＝樹(shù)脂＋添加劑樹(shù)脂的本性決定了塑料的主要基本性能，添加劑也起重要作用

塑料一般由合成樹(shù)脂及增塑劑、防老化劑、潤(rùn)滑劑、色料等添加劑組成，它的主要成分是合成樹(shù)脂。2、分類：熱塑性塑料——如聚乙烯

高分子鏈間無(wú)永久性的化學(xué)交聯(lián)，只有微弱的分子間作用力以及由于鏈間糾纏所造成的暫時(shí)性物理交聯(lián)，此交聯(lián)會(huì)隨加工過(guò)程而有去纏的現(xiàn)象；因此熱塑性塑料會(huì)隨加熱而有軟化變形乃至于流動(dòng)的現(xiàn)象，隨溫度下降則有固化變硬的情形，可反復(fù)加工。結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途決定決定常見(jiàn)的熱固性塑料包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂。熱固性塑料：——如酚醛樹(shù)脂

塑料在加工過(guò)程中受熱發(fā)生聚合反應(yīng)，通過(guò)交聯(lián)劑(或稱做架橋劑)的作用分子鏈間產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)，形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。交聯(lián)反應(yīng)本身是不可逆的化學(xué)反應(yīng)，因此熱固性塑料在加工后并不會(huì)如熱塑性塑料會(huì)受熱軟化，若溫度過(guò)高則發(fā)生裂解而不會(huì)有軟化變形的現(xiàn)象。常見(jiàn)的塑料按受熱可分為:可反復(fù)加熱熔融加工，多次使用（線型結(jié)構(gòu)）熱塑型：熱固型：塑料不能加熱熔融只能一次成型（體型結(jié)構(gòu))聚乙烯酚醛樹(shù)脂3.常見(jiàn)塑料：聚乙烯高壓聚乙烯低壓聚乙烯合成條件分子結(jié)構(gòu)類型有無(wú)支鏈高分子鏈長(zhǎng)短相對(duì)分子質(zhì)量高壓高溫引發(fā)劑較低壓力催化劑線型支鏈型√少有或沒(méi)有相對(duì)較長(zhǎng)相對(duì)較短相對(duì)較小相對(duì)較大高壓聚乙烯低壓聚乙烯熔融溫度密度硬度分子間作用力用途低密度相對(duì)較低相對(duì)較小相對(duì)較小相對(duì)較高高密度相對(duì)較大相對(duì)較大高或低密度的聚乙烯均可溶解于適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑中低密度聚乙烯LDPE高密度聚乙烯HDPE食品包裝袋等薄膜制品瓶、桶、板、管、棒材等【思考】高壓聚乙烯為什么比低壓聚乙烯的熔點(diǎn)低、密度低？為什么高分子化合物具有一定的彈性？影響高分子化合物熔點(diǎn)、密度的因素：高分子鏈越長(zhǎng)——相對(duì)分子質(zhì)量越大——分子間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高高壓聚乙烯主鏈比低壓聚乙烯短，相對(duì)分子質(zhì)量小鏈與鏈之間越密——鏈之間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高

高壓聚乙烯主鏈帶有長(zhǎng)短不一的支鏈，支鏈結(jié)構(gòu)有礙碳碳單鍵的旋轉(zhuǎn)和鏈之間的接近，鏈之間的作用力比低壓聚乙烯低，熔點(diǎn)和密度也就較低。（參看P106教材）高分子鏈之間的作用力與鏈的長(zhǎng)短有關(guān)熔沸點(diǎn)還與高分子鏈之間的疏密遠(yuǎn)近有關(guān)酚醛樹(shù)脂P108烹飪器具的手柄宇宙飛船的外殼電器部件主要用作絕緣、隔熱、難燃、隔音器材和復(fù)合器材。（1）組成：用酚類（如苯酚）與醛類（如甲醛）在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子化合物。（2）形成：在酸催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛反應(yīng)，苯酚鄰位或?qū)ξ坏臍湓优c甲醛的羰基加成生成鄰（或?qū)ξ唬┝u甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型結(jié)構(gòu)高分子。酚醛樹(shù)脂（電木）

─OHOH—C—H=+H+─OH─CH2OHnH+OH—CH2[]OH—CH2OHnHOH+（n-1）H2O【思考與交流】為什么用堿性催化生成的酚醛樹(shù)脂能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)？你能畫(huà)出酚醛樹(shù)脂的部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)嗎？羥甲基苯酚酚醛樹(shù)脂局部結(jié)構(gòu)在堿催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛或過(guò)量的甲醛與苯酚反應(yīng)，生成羥甲基苯酚、二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，然后加熱繼續(xù)反應(yīng)，就可以生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹(shù)脂?！狾HCH2OHCH2OHHOCH22，4，6-三羥甲基苯酚2，4-二羥甲基苯酚OHCH2OHCH2OH

棉花、羊毛、蠶絲和麻等都屬于天然纖維。合成纖維三、合成纖維1、纖維分類纖維棉花蠶絲、麻羊毛合成纖維——用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品等不含天然纖維的物質(zhì)為原料，經(jīng)過(guò)化學(xué)合成和加工制得的纖維天然纖維——用木材等為原料經(jīng)加工處理的。人造纖維化學(xué)纖維人造絲、人造棉【區(qū)別】纖維與纖維素一樣嗎?纖維天然合成滌綸丙綸錦綸棉花羊毛維綸腈綸氯綸合成纖維包括聚酯（滌綸）、聚酰胺（尼龍）、聚烯烴（腈綸、維綸、丙綸、氯綸）。世界上出現(xiàn)的第一種合成纖維是20世紀(jì)30年代美國(guó)杜邦公司科研小組研制出的尼龍66（Nylon，聚酰胺66），它是由己二酸和己二胺縮聚而成的，寫(xiě)出合成尼龍-66的化學(xué)方程式HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2nHO-OC(CH2)4CO-OH+nH-NH(CH2)6HN-H[OC(CH2)4CO—NH(CH2)6NH]nH+（2n-1）H2OHO己二酸和己二胺縮聚合成尼龍-66的化學(xué)方程式2、合成纖維性能：合成纖維工業(yè)創(chuàng)立于20世紀(jì)40年代，由于其性能優(yōu)異，原料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，用途廣泛，生產(chǎn)不受氣候等自然條件的限制，使其得到了非常迅速的發(fā)展。滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸被稱為合成纖維的：六大綸它們具有強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質(zhì)輕保暖等優(yōu)點(diǎn)。衣物：工業(yè)：隔音、隔熱、絕緣、包裝材料漁業(yè)：漁網(wǎng)、纜繩；醫(yī)療：輸液管、縫合線、止血棉等；航空：降落傘、飛行服、太空服等。都離不開(kāi)合成纖維滌綸尼龍紡綸纖維織成的防彈衣腈綸腈綸錦綸丙綸維綸氯綸31【思考】合成纖維和天然纖維比較有什么優(yōu)點(diǎn)和不足？

合成纖維的強(qiáng)度高、彈性好、耐磨和耐化學(xué)腐蝕，做成的服裝挺括不皺，但它的吸濕性和透氣性較差。因此，合成纖維常常與棉纖維或羊毛纖維混合紡織，使衣服穿起來(lái)既舒適又挺括。

性能互補(bǔ)如果服裝面料是由一種纖維材料制成的，則用“純X”或“100％X”來(lái)表示。如“純棉”“純毛”或“100％棉”“100％毛”；如果服裝是由兩種或兩種以上的纖維制成的，標(biāo)簽上應(yīng)注明每種纖維種類的含量，如“滌綸20％棉80％”等。服裝標(biāo)簽HOCH2CH2OH[]nH+（2n-1）H2OHO

OC--COOCH2CHO對(duì)苯二甲酸和乙二醇縮聚合成滌綸的化學(xué)方程式HOOC--COOHHOOC--COOH+HOCH2CH2OH合成纖維中目前產(chǎn)量占第一位的是聚酯纖維——滌綸【化學(xué)名】聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯nn催化劑橡膠的來(lái)源森林中有一種高大的喬木，叫作“三葉樹(shù)”。如果用小刀在它的樹(shù)皮上割開(kāi)一個(gè)小口子，便會(huì)有牛奶似的樹(shù)汁流淌出來(lái)。這種樹(shù)汁，就是今天人們所熟悉的橡膠的最初來(lái)源。在印第安人的土語(yǔ)中，“橡膠”就是“樹(shù)木的眼淚”的意思。小學(xué)生用的五顏六色的橡皮擦是一種硫化橡膠?，F(xiàn)在使用的橡膠輪胎，包括大多數(shù)自行車輪胎，都是經(jīng)過(guò)加硫磺、炭黑、纖維等一系列加工步驟后制成的。合成橡膠是以石油和煤為原料，采用高分子合成技術(shù)制造出來(lái)的。

現(xiàn)在已發(fā)展了20多個(gè)大品種，人們常用型合成橡膠主要有丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。四、合成橡膠1、橡膠分類橡膠天然橡膠合成橡膠三葉樹(shù)膠杜仲樹(shù)膠丁苯橡膠順丁橡膠合成天然橡膠氯丁橡膠乙丙橡膠硅橡膠丁腈橡膠合成橡膠于20世紀(jì)開(kāi)始出現(xiàn)，40年代得到迅速發(fā)展。丁苯橡膠氯丁橡膠通用橡膠硅橡膠特種橡膠橡膠是一類具有彈性的物質(zhì)，當(dāng)施以外力時(shí)形狀將發(fā)生改變，去除外力又恢復(fù)原來(lái)的形狀。共同點(diǎn)：各種高聚物分子中均存在不飽和鍵2、性質(zhì)：耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐燃、耐腐蝕性、耐老化等方面有著其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。橡膠的相對(duì)分子質(zhì)量比塑料、合成纖維都要高，一般在105—106范圍內(nèi)。丁苯橡膠是目前世界上產(chǎn)量最高的合成橡膠，它是由丁二烯和苯乙烯共聚而成的彈性體，請(qǐng)以丁二烯和苯乙烯為原料，寫(xiě)出合成丁苯橡膠的方程式。合成橡膠順丁橡膠：彈性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地帶使用，主要用于制造輪胎、膠鞋、膠帶等。產(chǎn)量居世界第二位1，3-丁二烯為原料，在催化劑存在下，得到順式聚1，3-丁二烯的線型結(jié)構(gòu)。nCH2=CH-CH=CH2催化劑C=CCH2CH2HHn12341423分子鏈較柔軟，具有較好的彈性14催化劑nCH2=CH-CH=CH2C=CCH2CH2HHn123423硫化劑的作用是打開(kāi)順式聚1，3-丁二烯的雙鍵，以-S-S-鍵將順丁橡膠的線型結(jié)構(gòu)連接為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到既有彈性又有強(qiáng)度的橡膠。但交聯(lián)程度不宜過(guò)大，否則會(huì)失去彈性。合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性，絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、交通及日常生活中。練習(xí)

下列原料或制成的產(chǎn)品中，若出現(xiàn)破損不可以進(jìn)行修補(bǔ)的是（）

A、聚氯乙烯塑料B、電木插座

C、自行車內(nèi)胎D、聚乙烯塑料薄膜B2、現(xiàn)有兩種高聚物A、B，已知A能溶于氯仿等有機(jī)