有機合成材料新課

關于有機合成材料新課一、有機化合物活動與探究根據(jù)上表討論：(1)甲烷,乙醇,葡萄糖,淀粉和蛋白質的組成元素有什么共同點？(2)甲烷，乙醇和葡萄糖的相對分子質量與淀粉和蛋白質的相對分子質量相比有什么不同?CH4C2H5OHC6H12O6NaOHH2SO4NaCl(C6H10O5)nC、HC、H、OC、H、OC、H、OC、H、O、NH、S、ONa、O、HNa、Cl１６４６１８０９８４０５８.５第2頁,共32頁，2024年2月25日，星期天有機化合物：無機化合物:（含碳元素的化合物）小分子：如CH4、C2H5OH、

C6H12O6等高分子：蛋白質、淀粉等但CO、CO2、H2CO3、碳酸鹽等除外一般不含碳，如：H2SO4,NaOH,NaClFe2O3，CO、CO2、H2CO3、碳酸鹽等化合物

在有機物中，碳原子不但可以和氫、氧、氮等原子直接結合，而且碳原子之間還可以互相連接起來，形成碳鏈或碳環(huán)。有機物種類異常龐大，目前已發(fā)現(xiàn)逾3000萬種有機物。1.化合物的分類第3頁,共32頁，2024年2月25日，星期天２、生活中常見的有機物(1)最簡單的有機物——CH4（甲烷）-天然氣(2)最常喝的有機物——C2H5OH（乙醇）-酒(3)醋酸——CH3COOH-食醋(4)蔗糖——C12H22O11-白糖、紅糖、甘蔗(5)蛋白質、淀粉、維生素等-谷類、薯類(6)塑料、纖維、橡膠等-生活用品第4頁,共32頁，2024年2月25日，星期天３、有機物的共性（1）大多數(shù)有機物難溶于水，易溶于有機溶劑；

（2）大多數(shù)有機物熔沸點較低；（3）絕大多數(shù)有機物受熱易分解、易燃燒；

（4）不易導電（絕緣）第5頁,共32頁，2024年2月25日，星期天二、有機合成材料—有機高分子化合物制成的材料１、有機高分子材料

（１）天然有機高分子材料棉花，羊毛，蠶絲和天然橡膠等都屬于天然有機高分子材料第6頁,共32頁，2024年2月25日，星期天二、有機合成材料—有機高分子化合物制成的材料１、有機高分子材料（1）天然有機高分子材料

（2）合成有機高分子材料塑料合成纖維合成橡膠三大合成材料第7頁,共32頁，2024年2月25日，星期天２、有機高分子材料的結構與性質由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被稱為聚合物。例如，聚乙烯分子是由成千上萬個乙烯分子聚合而成的高分子化合物。

聚合物第8頁,共32頁，2024年2月25日，星期天當小分子連接構成高分子時，有的形成很長的鏈狀，有的由鏈狀結成網狀。

（１）鏈狀結構的高分子材料（如聚乙烯塑料）加熱時熔化，冷卻后變成固體，加熱后又可以熔化，因而具有熱塑性。這種高分子材料可以反復加工，多次使用，能制成薄膜、拉成絲或壓制成所需要的各種形狀，用于工業(yè)，農業(yè)和日常生活等。如：聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗稱有機玻璃）、聚氯乙烯（PVC）

（２）網狀結構的高分子材料（如酚醛塑料，俗稱電木）具有熱固性。一經加工成型就不會受熱熔化。

第9頁,共32頁，2024年2月25日，星期天熱塑性的聚乙烯制成的塑料薄膜大棚

第10頁,共32頁，2024年2月25日，星期天３、常見的有機合成材料的性質和用途

（１）塑料：塑料的品種很多，用途也各不相同。使用最多的是聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料。

第11頁,共32頁，2024年2月25日，星期天（２）合成纖維：合成纖維的強度高、彈性好、耐磨和耐化學腐蝕，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。常見的合成纖維有滌綸（的確良）、錦綸（尼龍）、腈綸等３、常見的有機合成材料的性質和用途第12頁,共32頁，2024年2月25日，星期天合成纖維制成的吊帶系列第13頁,共32頁，2024年2月25日，星期天超細合成纖維制成的衣服第14頁,共32頁，2024年2月25日，星期天（３）合成橡膠：人們常用的合成橡膠有丁苯橡膠，順丁橡膠和氯丁橡膠等。合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性，絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應用于工農業(yè)、國防、交通及日常生活中。３、常見的有機合成材料的性質和用途合成橡膠表帶合成橡膠鞋底第15頁,共32頁，2024年2月25日，星期天塑料垃圾對大自然的污染第16頁,共32頁，2024年2月25日，星期天三、合成材料帶來的問題及解決問題的措施１、合成材料廢棄物對環(huán)境危害嚴重

如：“白色污染”——廢棄塑料，長期堆積會破壞土壤，污染地下水，危害海洋生物的生存，焚燒時產生的HCl氣體會污染空氣。２、要解決“白色污染”問題，應該從以下幾個方面著手：

（1）減少使用不必要的塑料制品，如用布袋代替塑料袋等；

（2）重復使用某些塑料制品如塑料袋、塑料盒等；

（3）使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解塑料和光降解塑料等；

（4）回收各種廢棄塑料。第17頁,共32頁，2024年2月25日，星期天３、解決回收廢棄塑料的障礙——分類我國制定的塑料包裝制品的回收標志事例三、合成材料帶來的問題及解決問題的措施１、合成材料廢棄物對環(huán)境危害嚴重２、要解決“白色污染”問題，應該從以下幾個方面著手：塑料回收不僅可以減少廢棄塑料的數(shù)量，而且節(jié)約資源，由于合成塑料的材料種類繁多，造成塑料的分類是回收和再利用的一大障礙。第18頁,共32頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共32頁，2024年2月25日，星期天辯論：塑料制品對人類及大自然的影響塑料的制造成本較低,而且耐用、防水。塑料容易被塑制成不同的形狀。有些塑料容易燃燒，燃燒時產生有毒氣體。大部分塑料的抗腐蝕能力強，不與酸或堿發(fā)生反應。大部分塑料不會腐爛，也不會被細菌分解，容易造成“白色污染”。塑料一般不導熱、不導電，是良好的絕緣體?；厥绽脧U棄塑料時，分類十分困難，而且經濟上不劃算。塑料是石油煉制的產品制成的，石油資源是有限的。第20頁,共32頁，2024年2月25日，星期天４、新型合成材料——環(huán)境友好的新材料近年來，為了解決使用合成材料帶來的環(huán)境問題，新型有機合成材料逐漸向環(huán)境友好的方向發(fā)展。此外為滿足計算機、生物工程、海洋工程和航空航天工業(yè)等尖端技術發(fā)展的需要，人們還研制了許多新型有機合成材料如：功能材料隱身材料復合材料第21頁,共32頁，2024年2月25日，星期天學完本課題我們應該知道有機化合物都含有碳元素，但含有碳元素的化合物并不都是有機化合物。有機高分子化合物是相對分子質量很大的有機化合物。塑料、合成纖維和合成橡膠等是重要的有機合成材料。有機合成材料的出現(xiàn)是對自然資源的一種補充，化學在有機合成材料的發(fā)展中起著重要的作用。新型有機合成材料必將為人類創(chuàng)造更加美好的未來。使用有機合成材料會對環(huán)境造成影響，如“白色污染”。第22頁,共32頁，2024年2月25日，星期天課題3有機合成材料一、有機化合物

1.分類：無機化合物：(一般不含碳元素)如：H2SO4,NaOH,NaCl,NaHCO3,CuO

有機化合物：含碳元素的化合物（如:CH4,C2H5OH,CH3COOH,HCHO)

2.生活中常見的有機物

3.有機物的共性二、有機合成材料

1.有機高分子材料（1）天然有機高分子材料：棉花，羊毛，蠶絲和天然橡膠等（2）合成有機高分子材料

a.塑料：熱塑性塑料：加熱可重新熔化，如：PE、PVC、PP、PS、PMMA

熱固性塑料：一旦成型就不再受熱熔化，如：電木,電玉

b.合成纖維：如：滌綸(的確良),錦綸(尼龍),腈綸

c.合成橡膠：如丁苯橡膠，順丁橡膠，氯丁橡膠

2.合成材料帶來的環(huán)境問題及解決問題的措施

3.新型合成材料-環(huán)境友好的新材料第23頁,共32頁，2024年2月25日，星期天1.下列物質屬于塑料的是（）A、棉花B、纖維C、尼龍D、聚苯乙烯課堂練習2.下列物質中，屬于合成纖維的是（）A、的確良B、棉花C、聚乙烯D、羊毛3.下列材料中屬于合成高分子的是（）A、棉花B、羊毛C、粘合劑D、蠶絲DAC第24頁,共32頁，2024年2月25日，星期天課堂練習4.下列說法中正確的是（）A、塑料都不導電B、將塑料袋焚燒就會減少白色污染，不會對空氣造成污染C、人們已經研制出了隱身材料等新型有機化合物D、天然橡膠與合成橡膠相比具有高彈性、絕緣性和耐高溫性能5.通常所說的白色污染是指（）A、冶煉廠的白色煙塵B、聚乙烯等白色塑料垃圾C、石灰窯的白色粉末D、白色建筑廢料CB第25頁,共32頁，2024年2月25日，星期天

功能材料是指那些具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力學、化學、生物醫(yī)學功能，特殊的物理、化學、生物學效應，能完成功能相互轉化，主要用來制造各種功能元器件而被廣泛應用于各類高科技領域的高新技術材料。

功能材料是新材料領域的核心，是國民經濟、社會發(fā)展及國防建設的基礎和先導。它涉及信息技術、生物工程技術、能源技術、納米技術、環(huán)保技術、空間技術、計算機技術、海洋工程技術等現(xiàn)代高新技術及其產業(yè)。功能材料不僅對高新技術的發(fā)展起著重要的推動和支撐作用，還對我國相關傳統(tǒng)產業(yè)的改造和升級，實現(xiàn)跨越式發(fā)展起著重要的促進作用。

功能材料種類繁多，用途廣泛，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術產業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義。世界各國均十分重視功能材料的研發(fā)與應用，它已成為世界各國新材料研究發(fā)展的熱點和重點，也是世界各國高技術發(fā)展中戰(zhàn)略競爭的熱點。在全球新材料研究領域中，功能材料約占85%。我國高技術(863)計劃、國家重大基礎研究[973]計劃、國家自然科學基金項目中均安排了許多功能材料技術項目（約占新材料領域70%比例），并取得了大量研究成果。

功能材料超導材料生物醫(yī)用材料生態(tài)環(huán)境材料智能材料第26頁,共32頁，2024年2月25日，星期天

超導材料以NbTi、Nb3Sn為代表的實用超導材料已實現(xiàn)了商品化，在核磁共振人體成像（NMRI）、超導磁體及大型加速器磁體等多個領域獲得了應用；SQUID作為超導體弱電應用的典范已在微弱電磁信號測量方面起到了重要作用，其靈敏度是其它任何非超導的裝置無法達到的。但是，由于常規(guī)低溫超導體的臨界溫度太低，必須在昂貴復雜的液氦(4.2K)系統(tǒng)中使用，因而嚴重地限制了低溫超導應用的發(fā)展。

高溫氧化物超導體的出現(xiàn)，突破了溫度壁壘，把超導應用溫度從液氦（4.2K）提高到液氮（77K）溫區(qū)。同液氦相比，液氮是一種非常經濟的冷媒，并且具有較高的熱容量，給工程應用帶來了極大的方便。另外，高溫超導體都具有相當高的上臨界場[Hc2(4K)>50T]，能夠用來產生20T以上的強磁場，這正好克服了常規(guī)低溫超導材料的不足之處。正因為這些由本征特性Tc、Hc2所帶來的在經濟和技術上的巨大潛在能力，吸引了大量的科學工作者采用最先進的技術裝備，對高Tc超導機制、材料的物理特性、化學性質、合成工藝及顯微組織進行了廣泛和深入的研究。高溫氧化物超導體是非常復雜的多元體系，在研究過程中遇到了涉及多種領域的重要問題，這些領域包括凝聚態(tài)物理、晶體化學、工藝技術及微結構分析等。一些材料科學研究領域最新的技術和手段，如非晶技術、納米粉技術、磁光技術、隧道顯微技術及場離子顯微技術等都被用來研究高溫超導體，其中許多研究工作都涉及了材料科學的前沿問題。高溫超導材料的研究工作已在單晶、薄膜、體材料、線材和應用等方面取得了重要進展。

超導材料第27頁,共32頁，2024年2月25日，星期天

生物醫(yī)用材料指的是一類具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復、理療康復、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產生不良影響的材料。現(xiàn)在各種合成材料和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復合材料，其制成產品已經被廣泛地應用于臨床和科研。

生物醫(yī)用材料（biomedicalmaterial）是用于對生物體進行診斷、治療、修復或替換其病損組織、器官或增進其功能的新型高技術材料。它是研究人工器官和醫(yī)療器械的基礎，己成為材料學科的重要分支，尤其是隨著生物技術的蓮勃發(fā)展和重大突破，生物材料己成為各國科學家競相進行研究和開發(fā)的熱點。當代生物材料已處于實現(xiàn)重大突破的邊緣，不遠的將來，科學家有可能借助于生物材料設計和制造整個人體器官，生物醫(yī)用材料和制品產業(yè)將發(fā)展成為本世紀世界經濟的一個支柱產業(yè).

由生物分子構成生物材料，再由生物材料構成生物部件。生物體內各種材料和部件有各自的生物功能。它們是“活”的，也是被整體生物控制的。生物材料中有的是結構材料，包括骨、牙等硬組織材料和肌肉、腱、皮膚等軟組織；還有許多功能材料所構成的功能部件，如眼球晶狀體是由晶狀體蛋白包在上皮細胞組成的薄膜內而形成的無散射、無吸收、可連續(xù)變焦的廣角透鏡。在生物體內生長有不同功能的材料和部件，材料科學的發(fā)展方向之一是模擬這些生物材料制造人工材料。它們可以做生物部件的人工代替物，也可以在非醫(yī)學領域中使用。前者如人工瓣膜、人工關節(jié)等；后者則有模擬生物黏合劑、模擬酶、模擬生物膜等

生物醫(yī)用材料第28頁,共32頁，2024年2月25日，星期天生態(tài)環(huán)境材料研究的主要方向生態(tài)環(huán)境材料研究的主要方向有：①減少人均材料流量，減少材料集約化程度；②減少壽命周期中的環(huán)境負荷，使用生態(tài)化的生產工藝；③開發(fā)天然能源，使用藏量豐富的礦物和天然材料；④避免使用有害物質，使用“清潔”材料；⑤使用長壽命材料，強化再生利用，強化生物降解性；⑥修復環(huán)境，強調生態(tài)效率(性能一環(huán)境負荷比)；⑦環(huán)境負荷小的高分子合金設計；⑧可再生循環(huán)高分子材料的設計；⑨完全降解高分子材料設計；⑩高分子材料加工和使用過程中產生的有害物質無害化處理技術。生態(tài)環(huán)境材料的定義生態(tài)環(huán)境材料是指那些具有良好的使用性能和優(yōu)良的環(huán)境協(xié)調性的材料。良好的環(huán)境協(xié)調性是指資源、能源消耗少，環(huán)境污染小，再生循環(huán)利用率高。生態(tài)環(huán)境材料是人類主動考慮材料對生態(tài)環(huán)境的影響而開發(fā)的材料，是充分考慮人類、社會、自然三者相互關系的前提下提出的新概念，這一概念符合人與自然和諧發(fā)展的基本要求，是材料產業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。生態(tài)環(huán)境材料是由日本學者山本良一教授于20世紀90年代初提出的一個新的概念，它代表了21世紀材料科學的一個新的發(fā)展方向。生態(tài)環(huán)境材料第29頁,共32頁，2024年2月25日，星期天隱身材料

隱身材料（stealthmaterial）是實現(xiàn)武器隱身的物質基礎。武器裝備如飛機、艦船、導彈等使用隱身材料后，可大大減小自身的信號特征，提高生存能力。隱身材料按頻譜可分為聲、雷達、紅外、可見光、激光隱身材料、按材料用途可分為隱身涂層材料和隱身結構材料。聲隱身材料包括消聲材料，隔聲材料，吸聲材料及消聲、隔聲、吸聲的復合體。主要用于新一代潛艇。雷達隱身材料能吸收雷達波，使反射波減弱甚至不反射雷達波，從而達到隱身的目的。另外，一些由硅、碳、硼、玻璃纖維，以及某些陶瓷與有機聚合物構成的復合材料，有很高的機械強度，可用于制作部分結構件，如飛機蒙皮、雷達天線罩等，同時又具有隱身功能，這類材料稱為隱身結構材料。紅外隱射材料主要用于車輛、艦艇、軍用飛機及其他軍用設施，使這些裝備和設施的紅外輻射與背景基本達到一致，敵人的紅外探測器難以分辨。用鋁粉及含有二價鐵離子的材料作為填充料，加到能透過紅外線的粘結劑中，可構成紅外隱身涂料?？梢姽怆[身材料通常由鋁粉、多屬氧化物粉和有機物復合而成，或由摻雜的半導體材料構成，可形成與背景顏色相匹配的迷彩圖案，滿足可見光隱身的要求。激光隱身材料用來對抗激光制導武器、激光雷達和激光測距機，要求這些材料對激光的反射率低可吸收率高。對隱身材料來說，對某種探測手段的隱身性能好，往往對另一種探測手段的隱身性能就不好。例如，對激光探測的隱身性能好，對紅外探測就不能隱身。這就是隱身材料的相容性問題。為解決這一問題，研制了兼容型隱身材料，如雷達波、紅外兼容隱身材料，紅外、激光兼容隱身材料，雷達波、紅外、激光等多種兼容的隱身材料等。這是當前隱身材料的發(fā)展方向。第30頁,共32頁，2024年2月25日，星期天復合材料

復合材料(Compositematerials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補