【高中化學】合成纖維、合成橡膠和功能高分子材料 2022-2023學年高二化學課件（人教版2019選擇性必修3）

第二節(jié)高分子材料第五章合成高分子第二課時合成纖維、合成橡膠、功能高分子材料學習目標1、通過對通用高分子材料的學習，進一步鞏固加聚反應和縮聚反應的認識思路，認識橡膠和合成纖維的組成和結構特點。2、通過對比分析線型、支鏈和網狀結構對材料性質的影響，了解高分子與有機小分子的主要不同之處。3、擴展并完善對有機化合物結構、性質和應用的認識。通過高分子材料吸水性能的對比實驗，體會通過分析微觀結構解釋化學性質的思路，以及結構、性質和應用之間的關系。4.、體驗功能導向的高分子材料合成的價值，了解新型高分子材料的優(yōu)異性能及其在高新技術領域的應用。生活中的纖維棉花、麻（纖維素）等天然纖維化學纖維纖維用石油、天然氣、煤和農副產品等為原料加工制得單體，經聚合反應制成的纖維（如：“六大綸”、碳纖維、光導纖維等）再生纖維合成纖維利用木材、秸稈等天然高分子原料，經過加工處理得到。如：粘膠纖維纖維的分類

植物纖維動物纖維蠶絲、羊毛（蛋白質）等一、通用高分子材料二——合成纖維1、常見的合成纖維——六綸名稱結構簡式單體滌綸(的確良)錦綸聚酯聚酰胺名稱結構簡式單體腈綸(人造毛)

維綸(人造棉)丙綸氯綸CH2=CH—CH3CH2=CH—Cl①聚酯纖維滌綸纖維的強度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透氣性和吸濕性差。用于服裝和床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物(航天服、降落傘),以及工業(yè)用纖維制品(過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶)等滌綸——聚對苯二甲酸乙二醇酯單體：和合成纖維中目前產量最大的聚酯纖維中的滌綸聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一.H2N-(CH2)6-NH2和HOOC-(CH2)4-COOH單體：聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)②聚酰胺纖維

C(CH2)4C

OO[

]nHOH+(2n-1)H2O

HN(CH2)6NHnH2N(CH2)6NH2

n

HOC(CH2)4COH+O

O錦綸在發(fā)展：由6-氨基己酸合成的錦綸6、由癸二酸和癸二胺合成的錦綸1010等脂肪族聚酰胺纖維(錦綸)，以及耐高溫、高強度的芳香族聚酰胺纖維(芳綸)。尼龍66性能：不溶于普通溶劑，熔化溫度高于260℃，拉制的纖維具有天然絲的外觀和光澤，耐磨性和強度較大。尼龍66用途：生產絲襪、降落傘、漁網、輪胎簾子線等。強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖和不怕蟲蛀等優(yōu)良的性能：維綸：吸濕性好“人造棉花”缺點：吸濕性、透氣性不如天然纖維兩類纖維混合紡織——性能互補2、合成纖維特點3、合成纖維應用服裝航天服降落傘絕緣材料隔音、隔熱材料止血棉醫(yī)用縫合線漁網麻繩【科學·技術·社會】高強度芳綸纖維芳香族聚酰胺纖維——聚對苯二甲酰對苯二胺纖維，又稱芳綸1414+nH2NNH2催化劑nCCOHOO]HNNH[H+(2n-1)H2OCCOHOOnHO它的強度高，密度卻只有鋼的1/5；其熱穩(wěn)定性高，在500℃高溫下不會熔化分解?？梢灾瞥煞缽椦b甲、消防服、防切割耐熱手套，以及交通工具的結構材料和阻燃內飾等。圖5-10使用了芳綸纖維結構材料的輕型飛機課堂練習1：某航天服的材料中含尼龍-1010，其結構簡式為下列有關尼龍-1010的說法正確的是(

)A．尼龍-1010是通過加聚反應制成的B．尼龍-1010的單體是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOHC．尼龍-1010是通過縮聚反應制成的D．制作艙外航天服的材料要質輕，方便航天員在艙外行走C課堂練習2：下列說法正確的是(

)A．合成纖維和人造纖維統稱為化學纖維B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是熱固性塑料

C．錦綸絲接近火焰時先卷縮，燃燒時有燒焦羽毛的氣味，灰燼為有光澤的硬塊，能壓成粉末D．可以將合成材料和塑料制品廢棄物傾倒到海洋中進行處理A二、通用高分子材料三——合成橡膠橡膠天然橡膠合成橡膠三葉橡膠（順式聚異戊二烯）杜仲膠（反式聚異戊二烯）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1、橡膠的分類2、橡膠的性質橡膠是一類具有彈性的物質。相對分子質量＞大多塑料、合成纖維，105~6耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐腐蝕、耐老化等3、合成橡膠（1）合成橡膠的原料以石油、天然氣為原料，以烯烴和二烯烴為單體聚合而成的高分子（2）順丁橡膠C＝CnH?CH2CH2?H合成原理：單體1,3—丁二烯加聚反應結構特點：nCH2＝CH2?CH2＝CH2催化劑分子呈線型結構，分子鏈較柔軟，性能較差。順丁橡膠的硫化：將順丁橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的碳碳雙鍵打開，以二硫鍵(?S?S?)等與碳原子結合，把線型結構連接成網狀結構，得到既有彈性又有強度的順丁橡膠應用：用于制造輪胎名稱結構簡式單體丁苯橡膠順丁橡膠丁腈橡膠

幾種常見的合成橡膠名稱結構簡式單體氯丁橡膠乙丙橡膠硅橡膠【科學·技術·社會】天然橡膠天然橡膠的單體與結構CH2=C—CH=CH2CH3異戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)CH2C=CCH2CH3Hn順式聚異戊二烯(橡膠)圖5-13橡膠樹采膠圖5-14我國貴州的杜仲林杜仲樹CH2C=CCH2CH3Hn反式聚異戊二烯(杜仲膠)試回答下列問題:(1)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是

,天然橡膠經過硫化,其結構由

變成

,因而硫化橡膠

(填“能”或“不能”)溶于汽油。

(2)天然橡膠的單體是一種無色液體,將該無色液體加入溴水中，______(填“能”或“不能”)使溴水褪色。

天然橡膠是線型結構課堂練習3：橡膠樹是熱帶植物,在我國海南有大面積種植。從橡膠樹的膠乳中可提取天然橡膠,天然橡膠的成分是聚異戊二烯,結構為右圖線型結構

網狀結構

能

不能

課堂練習4：橡膠是一種重要的戰(zhàn)略物資，一般分為天然橡膠和合成橡膠兩類。丁苯橡膠是合成橡膠的一種，其結構簡式為下列說法正確的是(

)DA.單體是CH2=CHCH2CH2CH=CHB.丁苯橡膠是由CH2=CHCH=CH2和通過縮聚反應制得的C．裝液溴或溴水的試劑瓶可用丁苯橡膠作瓶塞D．丁苯橡膠會老化CH=CH2三、功能高分子材料高吸水性樹脂隱形眼鏡尿不濕人造皮膚人造心臟人造膝關節(jié)人造血管離子交換樹脂高分子分離膜醫(yī)用高分子高分子催化劑形狀記憶高分子磁性高分子高分子藥物高吸水性樹脂具有某些特殊化學、物理及醫(yī)學功能的高分子材料。1、定義和分類①定義②分類2、高吸水性樹脂吸水前吸水后高吸水性樹脂可在干旱地區(qū)用于農業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤。也可以用于嬰幼兒紙尿褲，其可吸入自身質量數百倍的尿液而不滴漏。(1)結構特點：①含有強親水基團的支鏈，如羧基、羥基、酰氨基等。②具有網狀結構。(2)性能：不溶于水，也不溶于有機溶劑，與水接觸后在很短的時間內溶脹，可吸收其本身質量的數百倍甚至上千倍的水，同時保水能力要強，還能耐一定的擠壓作用。《時代周刊》評出20世紀最偉大的100項發(fā)明，其中“尿不濕”榜上有名(3)合成方法①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進行改性,在它們的主鏈上再接上帶有強親水基團的支鏈,以提高它們的吸水能力。②用帶有強親水基團的烯類為單體進行聚合,得到含親水基團的高聚物。如:在丙烯酸鈉中加入少量交聯劑,在一定條件下發(fā)生聚合,得到聚丙烯酸鈉如淀粉與丙烯酸鈉生成網狀結構的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。如CH2=CH-COONa聚丙烯酸鈉(網狀結構)高吸水性樹脂加交聯劑的目的是變支鏈型結構為體型結構，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。加交聯劑的目的是什么？【思考與討論】在橡膠工業(yè)中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經過硫化工藝，將橡膠的線型結構轉變?yōu)榫W狀結構。在制備高吸水性樹脂時也要加入少量交聯劑，以得到具有網狀結構的樹脂。思考為什么要將橡膠和高吸水性樹脂轉變?yōu)榫W狀結構。天然橡膠分子內存在較活潑的碳碳雙鍵，容易發(fā)生老化。橡膠硫化后，分子中的碳碳雙鍵被打開,形成了新的共價鍵，線型結構轉變?yōu)榫W狀結構。這使硫化橡膠具有很好的彈性、較高的硬度和耐磨性，不易變黏，在有機溶劑中不易溶解，只發(fā)生溶脹。高吸水性樹脂在交聯前一般是水溶性的，不具備吸水性。形成網狀結構后，它可利用分子中大量的羧基、羥基等基團與水分子之間產生氫鍵等作用，吸收水分子，并且通過網狀結構將水分子束縛在高分子網格中，形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強，在一定壓力下也不易失水。【探究】高吸水性樹脂的吸水性能【問題】高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別有多大？【實驗】(1)選擇吸水材料進行實驗?？梢匀∫粭l紙尿褲，用剪刀剪開，取出其中的高吸水性樹脂顆粒（也可使用你選擇的其他高吸水性材料）。一般吸水材料可以選擇醫(yī)用脫脂棉、餐巾紙或海綿等。(2)在已知質量的100mL燒杯中放入70mL水，再放入1g(m1)高吸水性樹脂，用玻璃棒充分攪勻后靜置5min，觀察和記錄現象。傾出未被吸收的水，再稱出吸收水后的高吸水性樹脂的質量(m2)，計算其吸水率。(3)取1g醫(yī)用脫脂棉（或其他一般吸水材料），按上述方法進行實驗，并計算出它的吸水率，與高吸水性樹脂的吸水率進行比較。吸水材料高吸水性樹脂一般吸水材料吸水前質量m1/g吸水現象吸水后質量m2/g吸水率(m2-m1)/m1結論：現象數據記錄：11全部吸收，溶脹，水不撤落部分吸收，水會撤落84.8283.821110高吸水性樹脂吸水能力強，吸水溶脹，水不撤落[討論]

1.為什么高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別這么大？2.查閱資料，與同學討論為什么高吸水性樹脂能吸水而又不溶于水。

絕大多數高吸水性樹脂的主鏈或接枝側鏈上含有羧基、羥基等強親水性官能團，這些親水基團與水的親和作用是其具有強吸水性的最主要內因。

高吸水性樹脂分子中含有強吸水性基團和一定的網狀結構，即具有一定的交聯度，導致高吸水性樹脂能吸水溶脹但不溶于水。3、高分子分離膜（1）結構特點：分離膜一般只允許水及一些小分子物質通過，其余物質則被截留在膜的另一側，形成濃縮液，達到對原液凈化、分離和濃縮的目的。（2）類型：分離膜根據膜孔大小分為主要是有機高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等廣泛用于海水淡化和飲用水的制取，以及果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等領域（3）生產分離膜的材料：（4）用途：高分子分離膜淡化海水課堂練習5：下列材料中屬于功能高分子材料的是(

)①高分子膜②生物高分子材料③隱身材料④液晶高分子材料⑤光敏高分子材料⑥智能高分子材料A．①②⑤

B．②④⑤⑥C．③④⑤ D．全部D課堂練習6：新型有機高分子材料在日常生活中、工農業(yè)生產和尖端科技領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。下列有關高分子材料的敘述中不正確的是（

）A.在通用高分子材料基礎上改進的導電塑料屬于新型高分子材料B.利用高分子分離膜可以進行海水淡化或污水凈化C.導彈技術中利用復合材料的耐腐蝕性能提高導彈的射程D.醫(yī)用高分子材料的發(fā)展可以使人類能夠制造人工器官C課堂小結1．下列說法正確的是（）AEF課堂達標A.三大合成材料是指塑料、合成纖維和合成橡膠。

B.高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的熔點高。

C.苯酚與甲醛通過縮聚反應一定形成線狀結構高分子。D.人造絲與人造棉為合成纖維。

E.天然橡膠易被氧化是因為其鏈節(jié)中有碳碳雙鍵。F.高吸水性樹脂中含有親水基團2．奧運吉祥物福娃外材料為純羊毛線，內充物為無毒的聚酯纖維(