第五章第二節(jié)應(yīng)用廣泛的高分子材料

第二節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.以聚乙烯和酚醛樹脂為例，了解高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本性質(zhì)，體會(huì)高聚物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系2.了解塑料、合成纖維、合成橡膠的性能和用途3.進(jìn)一步熟練掌握高分子單體與高分子之間的互推技能，加聚、縮聚反應(yīng)的書寫高分子化合物從來源角度天然高分子化合物合成高分子化合物塑料合成纖維合成橡膠棉花羊毛天然橡膠有機(jī)合成材料

合成材料與天然材料相比具有許多優(yōu)良的性能，從我們的日常生活到現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)等領(lǐng)域，都離不開合成材料。有機(jī)高分子化合物合成材料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、粘合劑、涂料三大合成材料按用途和性能分類高分子分離膜、液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水樹脂樹脂是指未經(jīng)加工處理的、沒有與各

種添加劑混合的聚合物，合成橡膠的名稱通常是在單體名稱后加“橡膠”合成纖維的名稱習(xí)慣稱“綸”塑料＝樹脂＋添加劑樹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資料卡片一、塑料熱塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)塑料熱固性塑料（酚醛塑料）特性：受熱時(shí)軟化并可熔化成流動(dòng)的液體，冷卻后變成固體，加熱后又熔化，可反復(fù)加工，多次使用特性：在制造過程中受熱時(shí)能變軟塑成一定的形狀，但加工成型后就不會(huì)受熱熔化

主要成分:合成樹脂及加工助劑熱固性塑料鏈與鏈間會(huì)形成共價(jià)鍵，產(chǎn)生一些交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。為什么兩種塑料的特性不同呢?熱塑性塑料具有長(zhǎng)鏈狀的線型結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)熱塑性塑料：高分子鏈間無永久性的化學(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)隨加工過程而有糾纏及去纏的現(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，為可逆過程

。

熱固性塑料：塑料在加工過程中受熱發(fā)生聚合反應(yīng)，透過交聯(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)如熱塑性塑料般會(huì)受熱軟化，若溫度過高則發(fā)生裂解而不會(huì)有軟化變形的現(xiàn)象。熱塑性塑料熱固性塑料可以反復(fù)加工，多次使用一旦加工成型就不會(huì)受熱熔化聚乙烯酚醛樹脂1.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)溶劑中耳機(jī)線為什么總纏在一起？形狀結(jié)構(gòu)聚乙烯分子鏈上的碳原子完全由碳碳單鍵相連，單鍵可旋轉(zhuǎn)，使它不可能成一條直線，只能成不規(guī)則的卷曲狀態(tài)。影響高分子化合物熔點(diǎn)、密度的因素：(1)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(2)鏈與鏈之間越密——鏈之間的作用力越大——熔點(diǎn)、密度越高◆聚乙烯(PE)產(chǎn)品保鮮膜吹塑成型的聚乙烯薄膜無毒，化學(xué)穩(wěn)定性好，適合做食品和藥物的包裝材料單體:CH2=CH2無論是直鏈還是支鏈結(jié)構(gòu)具有熱塑性2.酚醛樹脂的制備和性質(zhì)分組編號(hào)ⅠⅡ?qū)嶒?yàn)步驟①苯酚+甲醛+濃鹽酸①苯酚+甲醛+濃氨水產(chǎn)品外觀加熱試驗(yàn)酒精溶解結(jié)構(gòu)特點(diǎn)②水浴加熱15min③洗凈、烘干米黃色略帶粉色

軟化（熱塑性）不軟化（熱固性）溶解不溶解線性結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)淡黃色◆酚醛塑料單體：苯酚、甲醛OHH—C—HOOH—CH2OHOH—CH2[]OH—CH2OHOH—CH2n水浴加熱酸性條件下：—OH+

H—C—HO—OHCH2OHCH2OHHOCH2堿性條件下：OH下列高聚物經(jīng)簡(jiǎn)單處理可以從線型結(jié)

構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是（）[CH2－CH2－CH－CH2]nCH3OH[CH2][CH2－CH＝C－CH2]nCln[CH2－CH]nClA．B．HD．BC線型結(jié)構(gòu)里必須還存在能發(fā)生加聚或縮聚反應(yīng)的官能團(tuán)，如雙鍵、羥基、氨基等，才有可能轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)。C．例：填寫下表線型高分子體型高分子結(jié)構(gòu)鏈狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)性質(zhì)溶解性溶解不溶解，只發(fā)生溶脹。受熱時(shí)的變化加熱軟化熔解，具有可塑性。受熱不熔化，具有熱固性。二.合成纖維纖維天然纖維化學(xué)纖維棉花羊毛蠶絲麻合成纖維：用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品作原料加工制得單體，經(jīng)過聚合反應(yīng)制得的纖維（如：六大綸）人造纖維：滌綸錦綸腈綸丙綸維綸氯綸用木材等為原料，經(jīng)化學(xué)加工處理的纖維世界上出現(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

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

合成纖維思考：合成纖維和天然纖維比有什么優(yōu)點(diǎn)和不足？合成纖維中的維綸(聚乙烯醇)為什么吸濕性很好？維綸——聚乙烯醇吸濕性好，因其分子鏈上有羥基滌綸——聚酯纖維，合成纖維中產(chǎn)量第一，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯

2003年3月26日，在伊拉克的英國(guó)皇家海軍陸戰(zhàn)隊(duì)?wèi)?zhàn)士埃里克·沃爾德曼頭盔連中四槍。

沃爾德曼所戴的頭盔是這次英軍專門為戰(zhàn)爭(zhēng)打造的，其外層和普通頭盔沒什么區(qū)別，里料則采用的是一種名叫“凱夫拉爾”的特制纖維。該纖維含有高分子聚合塑料，硬度比普通鋼鐵高40%。質(zhì)地如此堅(jiān)硬，能夠刀槍不入也就不足為奇了。宇航員費(fèi)俊龍、聶海勝凱旋歸來

宇航員的服裝能使太空的人處于加壓狀態(tài)，供給宇航員生命所需的氧氣，控制溫度和濕度，防止輻射，還要經(jīng)得起微流星的沖擊。宇航服中已經(jīng)應(yīng)用了一百三十多種新型材料。其中多數(shù)是有機(jī)合成材料。密閉頭盔由透明聚碳酸酯組成，密閉服由耐高溫的防火聚酰胺纖維織物等特殊材料組成。宇航服面罩是由碳材料制成的金剛石膜。橡膠產(chǎn)品三.橡膠

橡膠是制造飛機(jī)、汽車和醫(yī)療器械等所必需的材料，是重要的戰(zhàn)略物資。1、天然橡膠的化學(xué)組成是聚異戊二烯：2、合成橡膠分為通用橡膠和特種橡膠通用橡膠：如丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種橡膠：如耐熱和耐酸堿的氟橡膠、耐高溫和耐嚴(yán)寒的硅橡膠等性能全面，但易老化3、橡膠的分類：橡膠天然橡膠合成橡膠三葉樹膠（順）杜仲樹膠（反）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共同點(diǎn)：各種高聚物分子中均存在不飽和鍵性質(zhì)：耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐燃、耐腐蝕、耐老化等各有其優(yōu)勢(shì)。天然橡膠為何容易老化？實(shí)驗(yàn)室盛哪些藥品的試劑瓶的瓶塞不能用橡膠塞？天然橡膠含有雙鍵，易起加成反應(yīng)和易被氧化，所以易老化。KMnO4溶液、濃HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。順丁橡膠是1,3-丁二烯為單體聚合而成的高聚物，寫出該反應(yīng)方程式nCH2=CH-CH=CH2催化劑C=CCH2CH2HHn12341423

硫化劑的作用是打開順式聚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。合成橡膠硫化橡膠優(yōu)點(diǎn):具有較高的強(qiáng)度、韌性、良好的彈性和化學(xué)穩(wěn)定性等丁二烯和苯乙烯共聚而成的彈性體，合成丁苯橡膠CH2=CH-CH=CH2CH2=CH丁苯橡膠SBR1,3-丁二烯苯乙烯硅橡膠的合成流程如下：將單體

二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解得到二甲基硅二醇，經(jīng)脫水縮聚成聚硅氧烷，即硅橡膠。請(qǐng)用化學(xué)方程式表示以上過程?？茖W(xué)視野:天然橡膠P111兩種：三葉橡膠（順式）、杜仲膠（反式）討論：合成高分子材料的應(yīng)用與發(fā)展給環(huán)境帶來哪些危害？為什么會(huì)造成環(huán)境污染？生活中常見到哪些處理廢棄材料的方法？這些處理對(duì)環(huán)境有哪些破壞？如果你是科研人員，你會(huì)對(duì)已有的“白色污染”如何治理？并請(qǐng)對(duì)以后合成材料的發(fā)展方向提一點(diǎn)可行性意見？4、合成材料和環(huán)境保護(hù)A．廢棄塑料的再利用（如直接作為材料、制作單體和燃料油、制作氣體等）；B．制造易降解材料。我國(guó)制訂的塑料包裝制品回收標(biāo)志示例

回收廢棄塑料是非常重要的，因?yàn)樗芰匣厥詹粌H可以減少?gòu)U棄塑料的數(shù)量，而且節(jié)約資源。但塑料的分類是回收和再利用的一大障礙，這是因?yàn)椴煌N類的塑料，其再利用的途徑是不同的。為了解決這個(gè)困難，一些國(guó)家已經(jīng)開始在塑料制品上印刷或模壓所用材料種類的標(biāo)志。上圖就是塑料包裝制品回收標(biāo)志示例。

淀粉的優(yōu)點(diǎn)在于：①它是無毒的；②制造淀粉的原料來自農(nóng)業(yè)，來源豐富，價(jià)格低廉；③淀粉是一種很容易降解的化合物，能通過下圖所示過程降解，最終的產(chǎn)物是無毒、無害、安全性極高的葡萄糖。淀粉塑料塑料是由高分子化合物制造的，而高分子化合物本身是由重復(fù)的基團(tuán)組成的長(zhǎng)鏈分子，化學(xué)家已經(jīng)找到一些方法來改變高分子化合物的結(jié)構(gòu)，使它們?nèi)菀捉到庥幸环N方法是在高分子化合物的分子鏈的一定距離之間添加光敏基團(tuán)，它們被曝曬在陽(yáng)光下，光敏基團(tuán)就吸收輻射而使高分子化合物在此斷裂，斷裂以后的碎片是比較容易被生物降解的。另一種方法是在高分子化合物中引入一些基團(tuán)，使它適合某些微生物的口味，這些微生物能使高分子化合物的長(zhǎng)鏈分子斷裂為小碎片，小碎片進(jìn)一步降解就比較容易了。降解材料練習(xí)下列原料或制成的產(chǎn)