高中化学选修五有机化学第五章第二节

1、第二节第二节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料 第第1 1课时课时 学习目标学习目标 1.以聚乙烯和酚醛树脂为例，了解高分子化合物的结以聚乙烯和酚醛树脂为例，了解高分子化合物的结 构特点和基本性质，体会高聚物的结构与性质之间的构特点和基本性质，体会高聚物的结构与性质之间的 关系关系 2.了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途 3.进一步熟练掌握高分子单体与高分子之间的互推技进一步熟练掌握高分子单体与高分子之间的互推技 能，加聚、缩聚反应的书写能，加聚、缩聚反应的书写 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料 加聚反应与缩聚反应的比较加聚反应与缩

2、聚反应的比较 反应类型反应类型加聚反应加聚反应缩聚反应缩聚反应 单体特征单体特征 产物特征产物特征 产物种类产物种类 端基原子端基原子 单体类别单体类别 含碳碳双键或碳含碳碳双键或碳 碳叁键等碳叁键等 含两个以上含两个以上 官能团官能团 与单体组成相同与单体组成相同与单体组成不同与单体组成不同 只有聚合物只有聚合物聚合物和小分子聚合物和小分子 无无有有 烯烃、炔烃、二烯烯烃、炔烃、二烯 烃、甲醛等烃、甲醛等 二元醇、二元羧酸、二元醇、二元羧酸、 氨基酸、氨基酸、 酚和醛等酚和醛等 设问：高分子化合物有何结构特点？设问：高分子化合物有何结构特点？ 1、线型结构、线型结构 2、体型结构、体型结构

3、平均相对分子质量越大，分子强度越高平均相对分子质量越大，分子强度越高 加聚产物：单官能团单体加聚产物：单官能团单体 缩聚产物：双官能团单体缩聚产物：双官能团单体 加聚产物：双官能团单体加聚产物：双官能团单体 缩聚产物：多官能团单体缩聚产物：多官能团单体 有机高分子有机高分子 天然（棉花、蚕丝、麻）天然（棉花、蚕丝、麻） 合成合成 合成材料合成材料 功能高分子材料功能高分子材料 复合材料复合材料 塑料塑料 合成纤维合成纤维 合成橡胶合成橡胶 资料卡片：资料卡片：P104 高分子化合物的命名高分子化合物的命名 1、天然高分子化合物的名称、天然高分子化合物的名称 2、合成高分子化合物的名称、合成高分

4、子化合物的名称 3、合成橡胶的名称、合成橡胶的名称 4、合成纤维的名称、合成纤维的名称 有机高分子化合物的性质有机高分子化合物的性质 1.溶解性溶解性：通常难溶于水，即使在适当的溶剂中：通常难溶于水，即使在适当的溶剂中 它们溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大它们溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大 2.热塑性、热固性热塑性、热固性 有机高分子加热时会变软，流动受冷时又硬化即有机高分子加热时会变软，流动受冷时又硬化即 反复加热，受热再造。而有些高分子化合物受热反复加热，受热再造。而有些高分子化合物受热 时不会变软只能彻底被裂解，因些不能通过加热时不会变软只能彻底被裂解，因些不能通过加热 受冷反

5、复再造。受冷反复再造。 3.电绝缘性电绝缘性 4、可燃性、可燃性 性质上的差异与什么有关呢？性质上的差异与什么有关呢？ 一、塑料一、塑料 添加了特定用途的添加剂的树脂添加了特定用途的添加剂的树脂 树脂是指未经加工处理的、没有与各树脂是指未经加工处理的、没有与各 种添加剂混合的聚合物种添加剂混合的聚合物 塑料树脂添加剂塑料树脂添加剂 树脂的本性决定了塑料的主要基本性树脂的本性决定了塑料的主要基本性 能，添加剂也起重要作用能，添加剂也起重要作用 热塑性塑料热塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) ) 塑料塑料 热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料） 特性

6、：特性：受热时软化并可熔化成流动的液受热时软化并可熔化成流动的液 体，冷却后变成固体，加热后又熔化，体，冷却后变成固体，加热后又熔化， 可反复加工，多次使用可反复加工，多次使用 特性：特性：在制造过程中受热时能变软塑成一在制造过程中受热时能变软塑成一 定的形状，但加工成型后就不会受热熔化定的形状，但加工成型后就不会受热熔化 主要成分主要成分: 合成树脂及加工助剂合成树脂及加工助剂 热固性塑料热固性塑料再次受热时，再次受热时， 链与链间会形成共价键，链与链间会形成共价键， 产生一些交联，形成产生一些交联，形成体型体型 网状结构网状结构，硬化定型，硬化定型 为什么两种塑料的特性不同呢为什么两种塑料

7、的特性不同呢? ? 热塑性塑料热塑性塑料具有长链状的具有长链状的 线型结构线型结构。受热时，分子受热时，分子 间作用力减弱，易滑动；间作用力减弱，易滑动； 冷却时，相互引力增强，冷却时，相互引力增强， 会重新硬化会重新硬化 热塑性塑料：热塑性塑料：高分子链间无永久性的化学交联高分子链间无永久性的化学交联, 只有只有微弱的分子间作用力微弱的分子间作用力 以及由于链间纠缠所以及由于链间纠缠所 造成的造成的暂时性物理交联暂时性物理交联 ，此交联会随加工过程此交联会随加工过程 而有而有纠缠及去缠的现象；因此纠缠及去缠的现象；因此热塑性塑料会随热塑性塑料会随 加热而有加热而有软化变形乃至于流动软化变形乃

8、至于流动的现象的现象:随温度下随温度下 降则有固化变硬降则有固化变硬的情形，的情形，为可逆过程为可逆过程 。 常见的热固性塑常见的热固性塑 料包括环氧树脂、酚料包括环氧树脂、酚 系树脂、聚酯树脂系树脂、聚酯树脂 热固性塑料：热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生聚合塑料在加工过程中受热发生聚合 反应，透过交联剂反应，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的作用分子链的作用分子链 间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联 反应本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑反应本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑 料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，料在加工后并不

9、会如热塑性塑料般会受热软化， 若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现 象。象。 耳机线为什么总缠在一起？耳机线为什么总缠在一起？ 形状形状 结构结构 聚乙烯分子链上的聚乙烯分子链上的 碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳 单键相连，单键可单键相连，单键可 旋转，使它不可能旋转，使它不可能 成一条直线，只能成一条直线，只能 成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状 态。态。 塑料塑料 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜 无毒无毒，化学，化学稳定性好稳定性好，适合做食品和药物的，适合做食品和药物的 包装材料包装材

10、料 单体单体: CH2=CH2 1.聚乙烯聚乙烯 高压聚乙烯高压聚乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯 合成条件合成条件 分子结构类型分子结构类型 有无支链有无支链 链长短链长短 相对分子质量相对分子质量 高压高温引发剂高压高温引发剂 较低压力催化剂较低压力催化剂 线型线型支链型支链型 少有或没有少有或没有 相对较长相对较长相对较短相对较短 相对较小相对较小 相对较大相对较大 高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯 熔融温度熔融温度 密度密度 硬度硬度 分子间分子间 作用力作用力 相对较低相对较低相对较高相对较高 低密度低密度 高密度高密度 相对较小相对较小相对较大相对较大 相对较小相对较小相对较大相

11、对较大 1、结构决定性质。、结构决定性质。 2、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条 直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合 物具有一定的弹性。物具有一定的弹性。 3、影响高分子化合物熔点、密度的因素：、影响高分子化合物熔点、密度的因素： (1)高分子高分子链越长链越长相对分子质量越大相对分子质量越大分分 子间的作用力越大子间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高 (2)链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用力越大链之间的作用力越大 熔点、密度越高熔点、密度越高 4、无论是直链还是支链结构具

12、有热塑性、无论是直链还是支链结构具有热塑性 练习：完成教材上的实践活动练习：完成教材上的实践活动 科学视野：科学视野：P107 可降解高分子材料可降解高分子材料 聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC） 化学化学稳定性稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用好，耐酸碱腐蚀，使用温度温度不不宜宜超超过过 6060，在在低温低温下会下会变硬变硬 分为：分为：软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料 单体单体: CH2=CHCl 聚聚 四四 氟氟 乙乙 烯烯 塑塑 料料 单体：单体：CF2CF2 聚苯乙烯聚苯乙烯 单体：单体： CH2=CH C6H5 聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃） 单体：单体：

13、 CH2=C CH3 COOCH3 透光性好，不易破裂，但耐透光性好，不易破裂，但耐 磨性能差，能溶于多种有机磨性能差，能溶于多种有机 溶剂，可用来制造飞机溶剂，可用来制造飞机、汽汽 车玻璃，光学仪器和许多日车玻璃，光学仪器和许多日 常生活用品。常生活用品。 酚醛塑料酚醛塑料 单体：单体： 苯酚、甲醛苯酚、甲醛 具有良好的电绝缘具有良好的电绝缘 性，耐热抗水，但性，耐热抗水，但 易被强酸强碱腐蚀，易被强酸强碱腐蚀， 可制电工器材，仪可制电工器材，仪 表外壳等表外壳等 分组编号分组编号 实验步骤实验步骤 苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓盐酸浓盐酸 苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓氨水浓氨水 产品外观产品外观 加热试

14、验加热试验 酒精溶解酒精溶解 结构特点结构特点 水浴加热水浴加热15min 洗净、洗净、 烘干烘干 米黄色略带粉色米黄色略带粉色 软化（热塑性）软化（热塑性） 不软化（热固不软化（热固 性）性） 溶解溶解 不溶解不溶解 线性线性结构结构 网状网状结构结构 淡黄色淡黄色 水浴加热水浴加热 酚醛树脂酚醛树脂 反应物：酚类醛类反应物：酚类醛类 苯酚甲醛苯酚甲醛 酚醛树脂酚醛树脂 （电木）（电木） 酸催化苯酚过量线型酸催化苯酚过量线型 碱催化甲醛过量网状碱催化甲醛过量网状 结构（体型）结构（体型） 具热塑性，能溶于一些丙酮、具热塑性，能溶于一些丙酮、 乙醇有机溶剂中乙醇有机溶剂中 具热固性，不溶于任何

15、溶剂具热固性，不溶于任何溶剂 思考与交流思考与交流 P108 1、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成 网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构 吗？吗？ 在碱性条件下，甲醛过量时，苯酚与甲醛的反在碱性条件下，甲醛过量时，苯酚与甲醛的反 应不仅可以发生在灵位，而且还可以发生在对应不仅可以发生在灵位，而且还可以发生在对 位，得到网状结构的酚醛树脂（淡黄色）位，得到网状结构的酚醛树脂（淡黄色） OH+ HCH O OH CH2OH OH CH2OH CH2OH HOCH2 酚醛树脂局部结构酚醛树脂局部结构 思考与交流思考

16、与交流 P108 2、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。 尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样 与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状 结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗？结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗？ 思考与交流：思考与交流： 究竟怎样的线型高聚物才可能进一步转变为究竟怎样的线型高聚物才可能进一步转变为 网状？网状？ 线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反 应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有应的官能团，如双键、羟

17、基、氨基等，才有 可能转变为网状结构。可能转变为网状结构。 下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型 结构的是（结构的是（ ） CH2CH2CHCH2n CH3 OH CH2 CH2CH2CHCH2n Cl n CH2CHn Cl A B C D BC 现有两种高聚物现有两种高聚物A、B，已知，已知A能溶于氯仿等有机能溶于氯仿等有机 溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，B 不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列 叙述中不正确的是（叙述中不正确的是（ ） A.

18、高聚物高聚物A可能具有弹性，而可能具有弹性，而B一定没有弹性一定没有弹性 B.高聚物高聚物A一定是线型高分子材料一定是线型高分子材料 C.高聚物高聚物A一定是体型高分子材料一定是体型高分子材料 D.高聚物高聚物B一定是体型高分子材料一定是体型高分子材料 C 支链型结构支链型结构 塑料塑料 线型结构线型结构 塑料塑料 阅读与交流（阅读与交流（P109) 1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和 化学纤维？化学纤维？ 2、合成纤维有哪些优点？哪些缺点？如何加、合成纤维有哪些优点？哪些缺点？如何加 以改善？以改善？ 纤维纤维 天然纤维天然纤维 化学纤维化学纤维

19、人造纤维：人造纤维： 合成纤维：合成纤维： 动物纤维动物纤维如羊毛、蚕丝等如羊毛、蚕丝等 用木材为原料，经化学用木材为原料，经化学 加工处理所得加工处理所得 以各种单体为原料以各种单体为原料,经经 聚合反应制成聚合反应制成 植物纤维植物纤维如棉花、麻等如棉花、麻等 二、合成纤维 合成纤维：合成纤维：用石油、天然气等用石油、天然气等 不含天然纤维的物质为原料，不含天然纤维的物质为原料， 经过化学合成加工制得的纤维经过化学合成加工制得的纤维 如腈纶如腈纶(人造羊毛人造羊毛) 、锦纶、锦纶(尼龙尼龙 )、维纶、氯纶、涤纶、维纶、氯纶、涤纶(的确良的确良) 和丙纶等和丙纶等“六大纶六大纶” 合成纤维具

20、有合成纤维具有优良的性能优良的性能：如：如 强度高、弹性好、耐磨、耐化强度高、弹性好、耐磨、耐化 学腐蚀和不怕虫蛀学腐蚀和不怕虫蛀等。等。 维纶维纶聚乙烯醇聚乙烯醇 吸湿性好，因其分子链上有羟基吸湿性好，因其分子链上有羟基 涤纶涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 结构简式？结构简式？ 涤纶涤纶尼龙尼龙 芳纶纤维织成芳纶纤维织成 的防弹衣腈纶的防弹衣腈纶 腈纶腈纶 2003年年3月月26日，在伊拉日，在伊拉 克的英国皇家海军陆战队战士克的英国皇家海军陆战队战士 埃里克埃里克沃尔德曼头盔连中四沃尔德曼头盔连中四 枪。枪。 沃尔德曼所戴的头盔是沃尔德曼所戴的头盔是 这次英军专门为战争打造的

21、，这次英军专门为战争打造的， 其外层和普通头盔没什么区别，其外层和普通头盔没什么区别， 里料则采用的是一种名叫里料则采用的是一种名叫“凯凯 夫拉尔夫拉尔”的的特制纤维。该纤维特制纤维。该纤维 含有高分子聚合塑料含有高分子聚合塑料，硬度比，硬度比 普通钢铁高普通钢铁高40%。质地如此坚。质地如此坚 硬，能够刀枪不入也就不足为硬，能够刀枪不入也就不足为 奇了。奇了。 高强纤维的代表高强纤维的代表: Kevlar 芳纶：全芳香族聚酰胺芳纶：全芳香族聚酰胺 抗拉强度抗拉强度 模量模量 断裂伸长断裂伸长 宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来 宇航员的服装能使太空的人处于加压状态， 供

22、给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度， 防止辐射，还要经得起微流星的冲击。 宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料。 其中多数是有机合成材料。 密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐 高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇 航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。 橡橡 胶胶 产产 品品 合成橡胶合成橡胶 三三. .橡橡 胶胶 橡胶橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需 的材料，是重要的战略物资。的材料，是重要的战略物资。 1、天然橡胶天然橡胶的化学组的化学组 成是成是聚异戊二烯聚异戊二烯： 2、合成橡胶分为、合成橡胶分为通用橡胶通用橡胶和和特种橡胶特种橡胶

23、通用橡胶：通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。 特种橡胶：特种橡胶：如耐热和耐酸碱的如耐热和耐酸碱的氟橡胶氟橡胶、耐高温和耐严、耐高温和耐严 寒的寒的硅橡胶硅橡胶等等 性能全面，但易老化性能全面，但易老化 性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气 密性、耐高温或低温等性能。密性、耐高温或低温等性能。 3、橡胶的分类：、橡胶的分类： 橡胶橡胶 天然橡胶天然橡胶 合成橡胶合成橡胶 三叶树胶（顺）三叶树胶（顺） 杜仲树胶（反杜仲树胶（反） 丁苯橡胶丁苯橡胶 顺丁橡胶顺丁橡胶 合成天然橡胶合成天然橡胶 氯丁橡

24、胶氯丁橡胶 乙丙橡胶乙丙橡胶 硅橡胶硅橡胶 共同点：共同点： 各种高聚各种高聚 物分子中物分子中 均存在不均存在不 饱和键饱和键 性质：性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐 老化等各有其优势。老化等各有其优势。 天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药 品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？ 天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化， 所以易老化。所以易老化。 KMnO4 溶液、浓溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、液溴、汽油、苯、 四氯化碳等。四氯化碳等。 阅读与交流（阅读与交流（P110- P111) 1.什么是顺丁橡胶？橡胶的硫化对橡