應(yīng)用廣泛的高分子材料 教案

第二節(jié)應(yīng)用廣泛的高分子材料一、教學(xué)設(shè)計(jì)塑料、合成纖維、合成橡膠是20世紀(jì)人類的偉大成就，也是高分子化合物發(fā)展的重要成果。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，以塑料、合成纖維、合成橡膠為代表的合成高分子材料不僅給社會(huì)和人們生活帶來了巨大的變化，而且合成高分子材料的研制和生產(chǎn)水平，已成為衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是在學(xué)完高分子基本合成方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之后，從“三大合成材料”入手認(rèn)識(shí)合成高分子材料的概貌?！叭蠛铣刹牧稀迸c學(xué)生生活息息相關(guān)，教學(xué)中應(yīng)注意聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，從身邊的常見物質(zhì)入手。例如，在講述合成纖維時(shí)，可以通過討論或辯論，列舉純棉織品衣物的優(yōu)缺點(diǎn)，再舉免熨燙的滌綸襯衫的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而采用棉-滌綸混紡織物，達(dá)到博采眾長的目的?？傊?，充分利用廣泛的生活事例，將會(huì)使學(xué)生感到熟悉、親切、生動(dòng)，可增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣和熱情。由于課時(shí)有限，內(nèi)容較多，教學(xué)策略側(cè)重于使學(xué)生了解高分子合成材料的分類及主要用途；幫助學(xué)生了解塑料、合成纖維、合成橡膠中典型代表物的有關(guān)聚合反應(yīng)、聚合物的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)；通過活動(dòng)課或探究性學(xué)習(xí)介紹治理“白色污染”的途徑和方法，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注和愛護(hù)自然，樹立社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：通過“三大合成材料”的個(gè)例，分別說明塑料、合成纖維、合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能和用途。教學(xué)難點(diǎn)：高分子結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響。教學(xué)方案參考【方案Ⅰ】學(xué)習(xí)科學(xué)分類方法高分子化合物從來源角度分為：天然高分子化合物和合成高分子化合物。合成高分子化合物又可以進(jìn)一步分類：1．合成高分子化合物按用途分類：塑料、合成橡膠、合成纖維、涂料、黏合劑等。塑料分為熱塑性塑料（線性結(jié)構(gòu)），如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有機(jī)玻璃；熱固性塑料（體型結(jié)構(gòu)），如酚醛樹脂、脲醛樹脂等。合成橡膠包括丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠等。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）。2．合成高分子化合物按結(jié)構(gòu)分類：線型高分子（高分子的結(jié)構(gòu)為鏈狀結(jié)構(gòu)）、體型高分子（高分子鏈之間形成化學(xué)鍵，產(chǎn)生交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）。3．合成高分子化合物按性質(zhì)分類：熱塑性高分子──可以反復(fù)受熱熔化、冷卻固化。熱固性高分子──加工成型后不能受熱熔化?！痉桨涪颉繉?shí)驗(yàn)比較，探究學(xué)習(xí)有機(jī)高分子的結(jié)構(gòu)大體可以分為線型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀（體型）結(jié)構(gòu)兩大類。實(shí)驗(yàn)探究線型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀（體型）結(jié)構(gòu)兩類有機(jī)高分子的性質(zhì)1．高分子材料在溶劑中的溶解首先組織同學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)象：結(jié)論：線型高分子能溶解在適當(dāng)?shù)娜軇├铮芙膺^程緩慢，而體型高分子難于溶解，但有一定程度的脹大。2．實(shí)驗(yàn)探究高分子材料在不同溫度下的性能（1）組織學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)：（2）用稍加熱的鐵鋸條或用電烙鐵，墊上玻璃紙對(duì)塑料袋進(jìn)行封口的實(shí)驗(yàn)，封口時(shí)塑料受熱熔融，冷卻后粘接，說明線型高分子材料具有熱塑性。（3）用廢酚醛塑料炊具把手、插銷（深色，即電木）的碎末或廢脲醛樹脂（淺色）的插銷、插座的碎末做受熱熔融實(shí)驗(yàn)。結(jié)論：受熱熔化，冷卻固化，加熱又熔化，這就是線型高分子的熱塑性，利用這個(gè)性質(zhì)可將熱塑性高分子加工成各種形狀。而體型高分子受熱不會(huì)熔化，溫度更高時(shí)，體型高分子的化學(xué)鍵出現(xiàn)斷裂，高分子結(jié)構(gòu)就被破壞，所以體型高分子具有熱固性，一經(jīng)加工成型后就不再受熱熔化?！痉桨涪蟆繄D表比較，總結(jié)提高1．塑料（1）塑料的成分：主要是合成樹脂，含有少量使其具有某些特定性能的加工助劑，如能提高塑性的增塑劑，防止塑料老化的防老化劑。（2）塑料的種類（3）幾種常見的塑料2．合成纖維（1）化學(xué)纖維的分類化學(xué)纖維有人造纖維和合成纖維。人造纖維是用木材、草類的纖維經(jīng)化學(xué)加工制成的粘膠纖維；合成纖維是利用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品作原料制成的合成纖維。（2）合成纖維（3）“六大綸”3．合成橡膠（1）分類：①根據(jù)來源不同分為天然橡膠和合成橡膠。②根據(jù)用途分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠有丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種橡膠有耐油性的聚硫橡膠、耐高溫和耐嚴(yán)寒的硅橡膠等。（2）合成橡膠①原料：以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體，聚合而成。②性能：具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。（3）幾種常見的合成橡膠二、活動(dòng)建議【實(shí)踐活動(dòng)】1．一條聚乙烯塑料薄膜可以被拉長，說明線型高分子的卷曲狀態(tài)，在外力作用下可以被拉直。2．聚丙烯塑料繩易撕開的方向分子間作用力弱?！緦?shí)驗(yàn)5－1】酚醛樹脂的制備及性質(zhì)目的：通過甲醛和苯酚形成酚醛樹脂的過程，加深對(duì)縮聚反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。用品：大試管、帶有長玻璃管(約30cm)的橡皮塞、試管夾、量筒、燒杯、石棉網(wǎng)、酒精燈、溫度計(jì)、蒸發(fā)皿。苯酚、甲醛(40％)、濃鹽酸(37％)、濃氨水(28％)。原理：酚醛樹脂用苯酚和甲醛為原料，在酸或堿的催化作用下縮聚而成。苯酚過量，在酸性催化劑作用下，縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂。甲醛過量，在堿性催化劑作用下，縮聚成體型結(jié)構(gòu)的熱固性酚醛樹脂。操作：1．用鹽酸作為催化劑在一個(gè)大試管里加入苯酚2g，注入3mL甲醛溶液和3滴濃鹽酸混合后，用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，放在沸水浴里加熱約15min。待反應(yīng)物接近沸騰時(shí)，液體變成白色渾濁狀態(tài)。從水浴中取出試管，用玻璃棒攪拌反應(yīng)物，稍冷。將試管中的混合物倒入蒸發(fā)皿中，傾去上層的水，下層就是縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂（米黃色中略帶粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶劑中。2．用濃氨水作催化劑在另一個(gè)試管里加入苯酚，注入3～4mL40％甲醛溶液，混勻后再加1mL濃氨水，振蕩混合，也用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中加熱（裝置如圖5－1）。約15min后，試管里逐漸出現(xiàn)白色的渾濁狀態(tài)，暫停加熱。待發(fā)生的氣泡稍少時(shí)，再繼續(xù)加熱，過一會(huì)兒，就變成黏稠的半流動(dòng)性液體。將所得黏稠物倒入一瓷蒸發(fā)皿里，在50℃溫度下烘1h后，再繼續(xù)在70～80℃下烘8h，即能縮合成體型固體酚醛樹脂(淡黃色)，它不溶于任何溶劑。圖5－1酚醛樹脂的制取注意事項(xiàng)：①清洗試管的方法是：倒掉試管上部的液體后，在試管底部剩下的酚醛樹脂中，加入約1mL的福爾馬林，再用玻棒刮擦，可使酚醛樹脂成團(tuán)地拉出來。若是體型結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂，倒出后，試管壁上還會(huì)留下一些橙紅色的碎粒，同樣可用福爾馬林清洗，如果管壁尚有少量高聚物，則可用軟質(zhì)紙卷成與管口粗細(xì)相仿的紙棒，伸入試管底部，沿管壁刮擦。②此實(shí)驗(yàn)需在通風(fēng)良好的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，樹脂及殘液需統(tǒng)一回收處理。三、問題交流【思考與交流1】在堿性