第二节应用广泛的高分子材料

第二节应用广泛的高分子材料第1页，共45页，2023年，2月20日，星期一合成材料【按用途和性能分类】合成高分子材料功能高分子材料复合材料塑料合成纤维合成橡胶黏合剂涂料高分子分离膜液晶高分子导电高分子医用高分子高吸水性树脂三大合成材料第2页，共45页，2023年，2月20日，星期一【资料卡片】高分子化合物的命名：（1）天然高分子化合物习惯用专有名称；如淀粉、纤维素、蛋白质、核酸、甲壳质等；（2）合成高分子化合物一般在单体名称前加上“聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂、脲醛树脂等。树脂含义：指未加工处理的聚合物。（3）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶”。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。（4）合成纤维的名称常用“纶”。如：涤纶。第3页，共45页，2023年，2月20日，星期一主要成分是合成高分子化合物即合成树脂；适应各种要求：在高分子材料中掺入各种加工助剂（如聚氯乙烯；增塑剂—提高柔韧性；热稳定剂—改进耐热性；赋予各种颜色-着色剂等）；常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。一、塑料塑料＝树脂＋添加剂第4页，共45页，2023年，2月20日，星期一

1、聚乙烯

高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成；如聚乙烯中：结构

性质

用途决定决定第5页，共45页，2023年，2月20日，星期一聚乙烯制品改进聚合反应的催化剂，得到超高相对分子质量（≥100万）、性能更为优越的聚乙烯。它具有高强度、高耐磨性、熔融温度135-137℃

，使用温度100℃以上，可用作防弹头盔、防弹衣的材料。第6页，共45页，2023年，2月20日，星期一第7页，共45页，2023年，2月20日，星期一◆聚乙烯(PE)产品保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料。单体:CH2=CH2第8页，共45页，2023年，2月20日，星期一◆聚氯乙烯（PVC）化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬分为：软质塑料和硬质塑料单体:CH2=CHCl第9页，共45页，2023年，2月20日，星期一◆聚苯乙烯单体：CH2=CHC6H5第10页，共45页，2023年，2月20日，星期一聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2=CCH3COOCH3第11页，共45页，2023年，2月20日，星期一◆聚四氟乙烯单体：CF2＝CF2人们给聚四氟乙烯冠以“塑料王”的美称。一种特别的菜锅——不粘锅。第12页，共45页，2023年，2月20日，星期一（1）组成：用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。（2）形成：

A、在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻（或对位）羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构高分子。2、酚醛树脂（电木）第13页，共45页，2023年，2月20日，星期一

─OHOH—C—H=+H+─OH─CH2OHnH+OH—CH2[]OH—CH2OHnHOH+（n-1）H2O【思考与交流】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吗？羟基苯酚第14页，共45页，2023年，2月20日，星期一

B、在碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。—OHCH2OHCH2OHHOCH22，4，6-三羟甲基苯酚2，4-二羟甲基苯酚OHCH2OHCH2OH第15页，共45页，2023年，2月20日，星期一酚醛树脂局部结构第16页，共45页，2023年，2月20日，星期一酚醛树脂的制取和性质分组编号ⅠⅡ实验步骤①2g苯酚+3ml40%的甲醛+3滴浓盐酸①苯酚+甲醛+浓氨水加热试验酒精溶解结构特点实验5-1②沸水浴加热15min③洗净、烘干软化（热塑性）不软化（热固性）溶解不溶解线性结构网状结构怎样清洗线型酚醛树脂？乙醇清洗第17页，共45页，2023年，2月20日，星期一酚醛树脂P108烹饪器具的手柄宇宙飞船的外壳电器部件主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合器材。第18页，共45页，2023年，2月20日，星期一合成高分子线型支链型－热固型热塑型加工成型后受热不再熔化可反复加热熔融加工，多次使用能溶解在适当的有机溶剂里不溶于任何溶剂，只有一定程度的胀大网状结构体型第19页，共45页，2023年，2月20日，星期一【思考与交流】P108页

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简式吗？第20页，共45页，2023年，2月20日，星期一【科学视野】可降解高分子材料P107【光降解】有一种方法是在高分子化合物的分子链的一定距离之间添加光敏基团，它们被曝晒在阳光下，光敏基团就吸收辐射而使高分子化合物在此断裂，断裂以后的碎片是比较容易被生物降解的。【微生物降解】

另一种方法是在高分子化合物中引入一些基团，使它适合某些微生物的口味，这些微生物能使高分子化合物的长链分子断裂为小碎片，小碎片进一步降解就比较容易了。第21页，共45页，2023年，2月20日，星期一二.合成纤维纤维天然纤维化学纤维棉花羊毛蚕丝麻合成纤维人造纤维涤纶锦纶腈纶丙纶维纶氯纶六大纶第22页，共45页，2023年，2月20日，星期一世界上出现的第一种合成纤维是20世纪30年代美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙66（Nylon，聚酰胺66），它是由己二酸和己二胺缩聚而成的，写出合成尼龙-66的化学方程式。第23页，共45页，2023年，2月20日，星期一HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2nHO-OC(CH2)4CO-OH+nH-NH(CH2)6HN-H[OC(CH2)4CO—NH(CH2)6NH]nH+（2n-1）H2OHO己二酸和己二胺缩聚合成尼龙-66的化学方程式第24页，共45页，2023年，2月20日，星期一涤纶尼龙防弹衣腈纶第25页，共45页，2023年，2月20日，星期一锦纶丙纶维纶氯纶第26页，共45页，2023年，2月20日，星期一HOCH2CH2OH[]nH+（2n-1）H2OHO

OC--COOCH2CHO对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式HOOC--COOHHOOC--COOH+HOCH2CH2OH合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶【化学名】聚对苯二甲酸乙二醇酯nn催化剂第27页，共45页，2023年，2月20日，星期一28第28页，共45页，2023年，2月20日，星期一第29页，共45页，2023年，2月20日，星期一【思考】合成纤维和天然纤维比较有什么优点和不足？合成纤维中的维纶(聚乙烯醇)为什么吸湿性很好？维纶（聚乙烯醇）具有较好的吸湿性，称为人造棉花，是因为在其分子链上含有羟基的缘故。

合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，做成的服装挺括不皱，但它的吸湿性和透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺括。

性能互补第30页，共45页，2023年，2月20日，星期一如果服装面料是由一种纤维材料制成的，则用“纯X”或“100％X”来表示。如“纯棉”“纯毛”或“100％棉”“100％毛”；如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的，标签上应注明每种纤维种类的含量，如“涤纶20％棉80％”等。服装标签第31页，共45页，2023年，2月20日，星期一橡胶的来源森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。第32页，共45页，2023年，2月20日，星期一小学生用的五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶。现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎，都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工步骤后制成的。合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成技术制造出来的。

现在已发展了20多个大品种，人们常用型合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。橡胶的发展第33页，共45页，2023年，2月20日，星期一1、橡胶分类橡胶天然橡胶合成橡胶三叶树胶（顺）杜仲树胶（反）丁苯橡胶顺丁橡胶合成天然橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶硅橡胶丁腈橡胶合成橡胶于20世纪开始出现，40年代得到迅速发展。三、合成橡胶第34页，共45页，2023年，2月20日，星期一丁苯橡胶氯丁橡胶通用橡胶第35页，共45页，2023年，2月20日，星期一硅橡胶特种橡胶第36页，共45页，2023年，2月20日，星期一一些合成橡胶产品第37页，共45页，2023年，2月20日，星期一合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。合成橡胶的用途第38页，共45页，2023年，2月20日，星期一橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形状。共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键。2、性质：耐磨、耐油、耐燃、耐腐蚀性、耐老化、耐寒、耐热等方面有着其独特的优势。橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都要高，一般在105—106范围内。易被氧化第39页，共45页，2023年，2月20日，星期一丁苯橡胶是目前世界上产量最高的合成橡胶，它是由丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体，请以丁二烯和苯乙烯为原料，写出合成丁苯橡胶的方程式。合成橡胶第40页，共45页，2023年，2月20日，星期一顺丁橡胶：弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。产量居世界第二位1，3-丁二烯为原料，在催化剂存在下，得到顺式聚1，3-丁二烯的线型结构。nCH2=CH-CH=CH2催化剂C=CCH2CH2HHn12341423分子链较柔软，具有较好的弹性第41页，共45页，2023年，2月20日，星期一14催化剂nCH2=CH-CH=CH2C=CCH2CH2HHn123423硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。第42页，共45页，2023年，2月20日，星期一【科学视野】天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？两种：巴西三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，根据天然橡胶的结构特点，说说它的性质可能有哪些不足？如：橡胶遇到下列物质各发生什么反应？

A、Br2水B、KMnO4(H+)C、HClD、汽油E、HNO3

F、O2橡胶的老化概念第43页，共45页，2023年，2月20日，星期一天然橡胶CH2=C-CH=CH2CH3异戊二烯天然橡胶