通 用高分子材料 高二化學人教版（2019）選擇性必修3

第二節(jié)高分子材料第五章合成高分子課時5.21通用高分子材料重點、難點：了解合成高分子材料（塑料、纖維、橡膠）的性質和用途學習目標1.了解合成高分子材料（塑料、纖維、橡膠）的性質和用途。（宏觀辨識與與微觀探析2.了解合成高分子化合物在發(fā)展經濟、提高生活質量方面的貢獻。（科學態(tài)度與社會責任）2020年11月24日凌晨,嫦娥5號在長征5號火箭巨大的推力下,啟程前往月球,經20多天旅程后帶著月壤返回,這是中國航天“探月工程”向世界展示出“中國力量”。其中制作國旗材料之一是高強度芳綸纖維，屬于高分子材料。閱讀課本P132-134的內容，回答下列問題1.有機高分子材料根據用途和性能可以分為幾類？2.塑料的主要成分是什么？為改善塑料的性能，提高實用價值一般向其加入哪些物質？提高的是哪些性能？3.塑料可以分為哪幾類？4.制備聚乙烯有哪些方法？得到的聚乙烯具有怎樣的性質？5.為什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的軟化溫度低，密度也低呢？【主干知識梳理】一、高分子材料的分類【對點訓練1】二、塑料1、塑料的成分：主要成分是合成樹脂，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂等；輔助成分是改善塑料性能的加工助劑：為提高柔韌性加入增塑劑，為提高耐熱性加入熱穩(wěn)定劑，為賦予它各種漂亮的顏色加入著色劑2、塑料的分類

(按樹脂受熱時的特征)(1)熱塑性塑料：可以反復加熱熔融加工，可以多次成型，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料特性：受熱時軟化并可熔化成流動的液體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復加工，多次使用(2)熱固性塑料：不能加熱熔融，只能一次成型，如用具有不同結構的酚醛樹脂等制成的塑料特性：在制造過程中受熱時能變軟塑成一定的形狀，但加工成型后就不會受熱熔化熱固性塑料再次受熱時，鏈與鏈間會形成共價鍵，產生一些交聯，形成體型網狀結構，硬化定型，但加工成型后就不會受熱熔化為什么兩種塑料的特性不同呢?熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結構。受熱時，分子間作用力減弱，易滑動；冷卻時，相互引力增強，會重新硬化

3、常見的塑料

(1)聚乙烯高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的對比高壓法聚乙烯低壓法聚乙烯聚合反應條件150MPa～300MPa，200℃左右，使用引發(fā)劑0.1MPa～2MPa，60～100℃，使用催化劑高分子鏈的結構含有較多支鏈支鏈較少密度/(g·cm－3)0.91～0.93(較低)0.94～0.97(較高)類別低密度聚乙烯(LDPE)高密度聚乙烯(HDPE)軟化溫度/℃105～120120～140主要性能無毒，較柔軟無毒，較硬高分子鏈較短較長相對分子質量較低較高用途生產食品包裝袋、薄膜、絕緣材料等生產瓶、桶、板、管等【微點撥】①高壓法聚乙烯的密度和熔點均低于低壓法聚乙烯的原因為：高壓法聚乙烯的主鏈有較多的支鏈，支鏈結構有礙碳碳單鍵的旋轉和鏈之間的接近，鏈之間的作用力就比低壓法聚乙烯的小，熔點和密度也就較低②聚乙烯(一般高分子化合物)具有一定彈性的原因是：聚乙烯分子鏈上的碳原子完全由碳碳單鍵相連，常溫下聚乙烯分子鏈上的碳碳單鍵可以發(fā)生旋轉，使分子鏈不可能呈一條直線，只能呈不規(guī)則的卷曲狀態(tài)。大量聚乙烯分子糾纏在一起，好像一團亂麻。當有外力作用時，卷曲的高分子鏈可以被拉直或部分被拉直，除去外力又恢復卷曲狀態(tài)③兩種聚乙烯塑料均有熱塑性，加熱均可熔融主要成分加工助劑合成樹脂實例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂增塑劑熱穩(wěn)定劑著色劑提高柔韌性提高耐熱性賦予塑料各種顏色塑料定義：是指具有可塑性能的高分子材料

塑料

(2)酚醛樹脂①含義：是用酚類(如苯酚或甲苯酚)和醛類(如甲醛)在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子②合成a．在酸(濃鹽酸)催化下，等物質的量苯酚與甲醛反應，苯酚鄰位或對位的氫原子與甲醛的羰基加成生成羥甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型結構的高分子b．在堿(濃氨水)催化下，苯酚與過量的甲醛反應，生成羥甲基苯酚的同時，還生成二羥甲基苯酚、三強甲基苯酚等，繼續(xù)反應就可以生成網狀結構的酚醛樹脂③制備和結構(3)脲醛樹脂：可以用尿素(H2NCONH2)與甲醛縮聚反應合成

4、線型高分子與網狀結構高分子性質比較

線型高分子(體型結構)網狀結構高分子溶解性能緩慢溶解于適當溶劑很難溶解，但往往有一定程度的脹大性能具有熱塑性，無固定熔點具有熱固性，受熱不熔化特性強度大、可拉絲、吹薄膜、絕緣性好強度大、絕緣性好，無可塑性【對點訓練2】如何判斷高分子材料是線型結構還是體型結構？(1)根據溶解性判斷能溶于適當溶劑的高分子材料一般為線型結構，如聚乙烯、聚氯乙烯等；在溶劑中難溶解的高分子材料一般為體型結構，如酚醛塑料等。(2)根據熱塑性、熱固性判斷：具有熱塑性，受熱能熔化的高分子材料具有線型結構；具有熱固性，受熱不熔化的高分子材料具有體型結構。三、合成纖維1、纖維的定義：指凡具備或可以保持長度大于本身直徑100倍的均勻線條或絲狀的線型高分子材料2、纖維的分類

(1)天然纖維：棉花、羊毛、蠶絲和麻等是大自然賦予人們的天然纖維，天然纖維又分為植物纖維和動物纖維。植物纖維是富含多糖纖維素，只含C、H、O三種元素(如：棉花、麻等)，動物纖維主要成分是蛋白質，蛋白質在蛋白酶的作用下可水解(如：羊毛和蠶絲等)木材、草類(2)化學纖維：化學纖維指的是用天然或人工合成的高分子物質經化學、機械加工而制得的纖維，包括再生纖維和合成纖維(3)再生纖維：以木材、秸稈等農副產品為原料，經過加工處理得到的纖維(4)合成纖維：以石油、天然氣、煤和農副產品等為原料加工制得的單體，再經過聚合反應而制得的纖維。其原料本身不是纖維①合成纖維的性能：合成纖維的優(yōu)點是強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等，但在吸濕性、透氣性等方面不如天然纖維。合成纖維中維綸具有較好的吸濕性，被稱為“人造棉花”②合成纖維的“六大綸”是指滌綸(的確良)、錦綸(尼龍)、腈綸(人造羊毛)、丙綸、維綸和氯綸常見“六綸”的結構簡式、單體和性能名稱結構簡式單體性能用途滌綸

抗皺性好、強度高、耐酸腐蝕、耐磨、吸濕性差衣料、室內裝修材料、電絕緣材料、繩索、漁網等錦綸

耐磨、強度高、耐光、耐堿、有彈性衣料、繩索、漁網等腈綸

彈性高、保溫性能好、耐光、耐酸但不耐堿衣料、毛毯、幕布、工業(yè)用布等H2N(CH2)5COOHCH2=CH—CN常見“六綸”的結構簡式、單體和性能名稱結構簡式單體性能用途丙綸

機械強度高、電絕緣性好、耐化學腐蝕、質輕、耐油性差可制成薄膜、日常用品、管道、包裝材料等維綸

吸濕性優(yōu)良，有“人造棉花”之稱可與棉花混紡，作維棉混紡織物，制成濾布、帆布、傳送帶等氯綸

難燃，耐酸、堿，吸濕性差可編織窗紗、篩網、網袋與繩子，制成毛線、毛毯、棉絮、濾布等CH2=CH—CH3CH3COOCH=CH2和HCHOCH2=CH—Cl3、常見的合成纖維(1)聚酯纖維——滌綸(聚對苯二甲酸乙二酯纖維)合成纖維中目前產量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。其合成反應為

滌綸是應用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物以及工業(yè)用纖維制品等(2)聚酰胺纖維——錦綸66或尼龍66(聚己二酰己二胺纖維)

聚己二酰己二胺纖維不溶于普通溶劑，耐磨，強度高，是由

H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反應如下：(3)高強度芳綸纖維合成【對點訓練3】兩類合成纖維的比較:名稱聚酯纖維聚酰胺纖維實例滌綸錦綸成分聚對苯二甲酸乙二酯纖維聚己二酰己二胺纖維性能強度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透氣性和吸濕性差,可以與天然纖維混紡獲得改進不溶于普通溶劑,熔化溫度高于260℃,拉制的纖維具有天然絲的外觀和光澤,耐磨性和強度高應用大量用于服裝與床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物,以及工業(yè)用纖維制品等絲襪、降落傘、漁網、輪胎簾子線四、合成橡膠1、橡膠的概念橡膠是一類具有彈性的物質，在外力作用下，橡膠的形狀發(fā)生改變，去除外力后又能恢復原來的形狀2、橡膠的分類性質：耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐燃、耐腐蝕、耐老化等各有其優(yōu)勢。三葉樹膠（順式聚異戊二烯）杜仲樹膠（反式聚異戊二烯）天然橡膠橡膠產品3、天然橡膠(1)單體：異戊二烯即2-甲基-1,3-丁二烯(2)合成反應方程式為：━━━━[]n順式4、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、耐油性、耐高溫或耐低溫等性能(3)順丁橡膠合成：順丁橡膠是以1,3-丁二烯為原料，在催化劑作用下，通過加聚反應，得到以順式結構為主的聚1,3-丁二烯順丁橡膠(4)橡膠的硫化

將線型結構的橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的雙鍵打開，以二硫鍵(—S—S—)等把線型結構連接為網狀結構，得到既有彈性又有強度的順丁橡膠。【微點撥】大多數橡膠的結構中有碳碳雙鍵或還原性元素(如硫)，故橡膠有較強的還原性。因此，在實驗室中盛放強氧化性物質(如高錳酸鉀)的試劑瓶不能用橡膠塞(5)幾種常見的合成橡膠名稱單體結構簡式順丁橡膠CH2=CH—CH=CH2丁苯橡膠(SBR)

氯丁橡膠(CR)

【對點訓練4】五、高分子化合物的結構與性質1、有機高分子的結構及其性能(高分子化合物有線型、支鏈型和體型結構)類型結構特點性質特點常見物質線型結構分子中的原子以共價鍵相互連接，構成一條很長的卷曲狀態(tài)的“鏈”在適當的溶劑中能緩慢溶解，加熱能熔融，硬度和脆度較小，具有熱塑性，無固定熔點，強度大、可拉絲、吹薄膜、絕緣性好低壓聚乙烯、、聚氯乙烯、天然橡膠支鏈型結構支鏈型結構與線型結構類似，是由許多鏈節(jié)相互連成一條長鏈的高聚物，但是在鏈節(jié)的主鏈上存在支鏈熔點、密度比線型結構的更低高壓聚乙烯體型結構(網狀結構)分子鏈與分子鏈之間還有許多共價鍵交聯起來，形成三維空間的網狀結構不能溶解和熔融，只能溶脹，硬度和脆度較大；不能反復熔化，只能一次加工成型(熱固性)，強度大、絕緣性好堿作催化劑時制備的酚醛樹脂2、有機高分子化合物的性質，主要有四個方面(1)一般線型的高分子化合物可溶于有機溶劑，網狀的一般難溶于有機溶劑，有的只有一定程度的溶脹(2)線型的具有熱塑性，體型的具有熱固性(3)它們一般不導電(4)它們往往易燃燒，線型高分子化合物一般不耐高溫3、有機高分子化學反應的特點(1)與結構的關系：結構決定性質，高分子的化學反應主要取決于結構特點、官能團與基團之間的影響。如碳碳雙鍵易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基