第二節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子材料

選修5第五章

第二節(jié)應(yīng)用廣泛的高分子材料【知識與

技能】

1.

通過“三大合成材料”的實(shí)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。

2.

高分子結(jié)

構(gòu)對性能的影響。

【過程與方法】

聯(lián)系生活實(shí)際，從身邊常見的物質(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)。【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】通過活動(dòng)課研究、學(xué)習(xí)治理“白色污染”的途徑和方法，關(guān)注和愛護(hù)自然，樹立社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識?！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)系第一個(gè)完全人工合成的高分子聚合物-酚醛樹脂于1910年開始投入生產(chǎn)。人工合成高分子化合物的成功為人工合成材料開辟了新路，改變了只能依靠天然材料的歷史。用途廣泛、多樣、性能優(yōu)異；具有價(jià)廉、易得、適于大規(guī)模工業(yè)?！疽浴?/p>

有機(jī)高分子化合物制成的材料就是有機(jī)高分子材料。一、有機(jī)高分子的分類及命名有機(jī)高分子材料天然

有機(jī)高分子材料合成

有機(jī)高分子材料棉花、麻羊毛、蠶絲（簡稱有機(jī)合成材料）【按來源分類】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；如聚對苯二甲酸乙二醇酯，酚醛樹脂等。樹脂含義：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。主要成分是合成高分子化合物即合成樹脂；適應(yīng)各種要求：在高分子材料中摻入各種加工助劑（如聚氯乙烯；增塑劑—提高柔韌性；熱穩(wěn)定劑—改進(jìn)耐熱性；賦予各種顏色-著色劑等）；常見塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂等。一、塑料【理解】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；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。

塑料一般由合成樹脂及增塑劑、防老化劑、潤滑劑、色料等添加劑組成，它的主要成分是合成樹脂。二、高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、高分子化合物通常結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，往往由簡單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成；如聚乙烯中：2、分類高分子化合物線型高分子體型高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(體型)高分子結(jié)構(gòu)示意圖線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(體型)【說明】：①線型結(jié)構(gòu)的高分子具有熱塑性。根據(jù)這一性質(zhì)制成的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成絲或壓制成各種形狀，用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、日常生活等。②有些體型高分子一經(jīng)加工成型就不會(huì)受熱熔化，因而具有熱固性。合成高分子線型支鏈型－熱固型熱塑型加工成型后受熱不再熔化可反復(fù)加工，多次使用能溶解在適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑里不易溶解，只有一定程度的脹大網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體型三、高分子合成材料——塑料1、分類：熱塑性塑料——如聚乙烯

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。結(jié)構(gòu)性質(zhì)用途決定決定常見的熱固性塑料包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂。熱固性塑料：——如酚醛樹脂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，若溫度過高則發(fā)生裂解而不會(huì)有軟化變形的現(xiàn)象。2.常見塑料：例如：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短相對分子質(zhì)量高壓高溫引發(fā)劑較低壓力催化劑線型支鏈型有少有或沒有相對較長相對較短相對較小相對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較低相對較小相對較小相對較高高密度相對較大相對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◆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聚乙烯制品改進(jìn)聚合反應(yīng)的催化劑，得到超高相對分子質(zhì)量（≥100萬）、性能更為優(yōu)越的聚乙烯。它具有高強(qiáng)度、高耐磨性、熔融溫度135-137℃

，使用溫度100℃以上，可用作防彈頭盔、防彈衣的材料?！艟勐纫蚁≒VC）化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸堿腐蝕，使用溫度不宜超過60℃，在低溫下會(huì)變硬分為：軟質(zhì)塑料和硬質(zhì)塑料單體:CH2=CHCl◆聚苯乙烯單體：CH2=CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）單體：CH2=CCH3COOCH3◆聚四氟乙烯單體：CF2＝CF2人們給聚四氟乙烯冠以“塑料王”的美稱。一種特別的菜鍋——不粘鍋?！举Y料卡片】

增塑劑的毒性請閱讀教材（P105）【科學(xué)視野】可降解高分子材料P107【光降解】有一種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?！疚⑸锝到狻苛硪环N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鏈分子斷裂為小碎片，小碎片進(jìn)一步降解就比較容易了。酚醛樹脂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。3、酚醛樹脂（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脂能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)？你能畫出酚醛樹脂的部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)嗎？羥基苯酚酚醛樹脂局部結(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)的酚醛樹脂。—OHCH2OHCH2OHHOCH22，4，6-三羥甲基苯酚2，4-二羥甲基苯酚OHCH2OHCH2OH酚醛樹脂的制取和性質(zhì)分組編號ⅠⅡ?qū)嶒?yàn)步驟①2g苯酚+3ml40%的甲醛+3滴濃鹽酸①苯酚+甲醛+濃氨水加熱試驗(yàn)酒精溶解結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)5-1②沸水浴加熱15min③洗凈、烘干軟化（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)怎樣清洗線型酚醛樹脂？乙醇清洗1、某種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物的結(jié)構(gòu)片斷為：

則生成該樹脂的單體的種數(shù)和化學(xué)反應(yīng)所屬類型正確的是（）A．1種，加聚反應(yīng)

B．2種，縮聚反應(yīng)

C．3種，加聚反應(yīng)

D．3種，縮聚反應(yīng)BD下列高聚物經(jīng)簡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－CH2＝CH－CH2]nCln[CH2－CH]nClA．B．C．D．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)。【思考與交流】尿素是蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物，隨尿排出體外。尿素氮原子上的氫可以像苯環(huán)上的氫原子那樣與甲醛發(fā)生加成反應(yīng)，并可縮聚成線型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的脲醛樹脂。你能寫出它們的結(jié)構(gòu)式嗎？P1081、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?二、合成纖維世界上出現(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43【思考】合成纖維和天然纖維比較有什么優(yōu)點(diǎn)和不足？合成纖維中的維綸(聚乙烯醇)為什么吸濕性很好？維綸（聚乙烯醇）具有較好的吸濕性，稱為人造棉花，是因?yàn)樵谄浞肿渔溕虾辛u基的緣故。

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8