【高中化学】高分子材料 课件 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

高分子材料塑料合成纤维合成橡胶黏合剂涂料高分子分离膜导电高分子医用高分子高吸水性树脂按用途和性能分类通用高分子材料功能高分子材料高分子材料的分类

高分子材料一、通用高分子材料（一）通用高分子材料一——塑料1.成分树脂：未经加工处理的，没有与添加剂混合的聚合物。合成树脂加工助剂聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等。主要成分是合成树脂，还可加入具有特定作用的加工助剂。增塑剂热稳定剂着色剂提高柔韧性赋予各种颜色提高耐热性2.分类（2）热固性塑料——不能加热熔融，只能一次成型。聚乙烯聚氯乙烯酚醛树脂线型结构不带支链的带支链的体型结构（1）热塑性塑料——可反复加热熔融加工【科学·技术·社会】聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？聚氯乙烯本身较硬，需加入增塑剂，稳定剂等。室温下，增塑剂小分子会逐渐“逃逸”出来。，这些增塑剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来，使柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具有一定毒性。所以，不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜生产食品包装材料。COO(CH2)3CH3COO(CH2)3CH3COO(CH2)7CH3COO(CH2)7CH3邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二辛酯增塑剂[

]nn

CH2

CHCl一定条件

CH2

CHCl

3.聚乙烯高压法聚乙烯低压法聚乙烯聚乙烯按合成方法高温高压引发剂支链较少，密度和软化温度较高；无毒、较硬。低温低压催化剂支链较多，密度和软化温度较低；无毒、较柔软。低密度聚乙烯(LDPE)高密度聚乙烯(HDPE)(1)合成方法线型结构线性结构的聚乙烯可以在一定条件下变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。支链型结构网状结构(2)结构(3)

性质①弹性聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转导致分子链只能呈不规则的卷曲状态所以，一般的高分子材料都具有一定的弹性。外力作用卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直除去外力恢复卷曲状态②加热均可熔融，也可溶于某些溶剂。③软化温度和密度高分子链之间的作用力链的长短高分子链之间的疏密远近高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子链之间的作用力越大。支链较少，易于接近相互作用力大。低密度聚乙烯，相对分子质量小、支链多。高密度聚乙烯，相对分子质量大、支链少。低密度聚乙烯<高密度聚乙烯低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低。(4)用途①低密度聚乙烯不用加入增塑剂就显得十分柔软。可做无毒的食品包装袋等薄膜制品。②高密度聚乙烯较硬一些,可做瓶、桶、板、管与棒材等。③通过改进聚合反应的催化剂，现已得到超高相对分子质量的聚乙烯(相对分子质量大于106)。其具有高强度和高耐磨性，使用温度范围广，耐化学腐蚀。可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。防弹服防弹头盔绳缆【资料卡片】高分子的命名聚苯乙烯聚异戊二烯（异戊橡胶）聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）聚对苯二甲酸乙二酯纤维酚醛树脂—CH2-CH2-CH2-CH—

CH3—[]n乙丙橡胶【社会·科学·技术】可降解高分子微生物降解和光降解图5-4微生物降解塑料“白色污染”聚乳酸废弃的塑料制品对环境造成的污染可降解高分子环氧乙烷与CO2反应生产聚合物H—O-CH-C—OHO[]nCH34.酚醛树脂酚醛树脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。【实验5-1】实验现象和结论（1）在酸催化下总反应2-羟甲基苯酚

等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的H原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间脱水缩合成线型结构高分子。（2）在碱催化下

过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。2，4-二羟甲基苯酚2，4，6-三羟甲基苯酚(3)酚醛树脂的用途具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。【思考与讨论】（1）通过以上学习，我们了解到合成高分子的结构大致可以分为三类:线型结构、支链型结构和网状结构，你能举例说明它们各自的特性吗?结构结构特点性质特点线型没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状。受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性。支链型主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱。柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子。网状线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构。柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解。

（2）尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应，最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。请写出尿素与甲醛生成线型聚合物的化学方程式。nH2NCONH2+2nHCHO催化剂+(n-1)H2O1：2加成

HNCONHCH2

HOCH2

OHnHOH

HNCONHCH2

OCH2

nH2NCONH2

+2nHCHO催化剂nHOHCH2NHCONH

O

CH2

+(n-1)H2O网状结构的脲醛树脂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，才有可能转变为网状结构。【训练】聚丙烯酸钠(单体为CH2=CHCOONa)是一种高性能吸水树脂，可在干旱地区用于农业、林业、植树造林时的抗旱保水。下列关于聚丙烯酸钠的说法正确的是(

)A．聚丙烯酸钠的结构简式为B．聚丙烯酸钠可以通过单体发生缩聚反应制得C．聚丙烯酸钠具有热塑性D．聚丙烯酸钠是一种网状结构的高分子材料C【训练】白色污染是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓,是由于塑料制品使用后被弃置成为固体废物,随意乱丢乱扔,难于降解处理,给生态环境和景观造成的污染。我国研制成功的一种可降解塑料,其结构如下:A.B.C.该塑料有良好的生物适应性和分解性,能自然腐烂分解。试回答下列问题:(1)这种可降解塑料的A、B、C链节所对应的三种单体依次是:

、

、

。

(2)可降解塑料在自然界可通过

(填反应类型)反应分解为a、b、c三种小分子有机物。

(3)单体a和c各1mol在浓硫酸和加热条件下,可生成含有六元环的环状化合物,写出有关反应的化学方程式:

。

(4)单体b在浓硫酸、加热条件下可发生消去反应生成不饱和羧酸,此不饱和羧酸的结构简式是

。此不饱和羧酸属于链状羧酸的同分异构体还有

种。

水解CH2=CHCH2COOH3生活中的纤维棉花、麻（纤维素）等天然纤维化学纤维纤维用石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得单体，经聚合反应制成的纤维（如“六大纶”、碳纤维、光导纤维等）。再生纤维合成纤维利用木材、秸秆等天然高分子原料，经过加工处理得到（如粘胶纤维）。纤维的分类

植物纤维动物纤维蚕丝、羊毛（蛋白质）等（二）通用高分子材料二——合成纤维1.常见的合成纤维——六纶名称结构简式单体涤纶(的确良)锦纶聚酯聚酰胺名称结构简式单体腈纶(人造毛)

维纶(人造棉)丙纶氯纶CH2=CH—CH3CH2=CH—Cl（1）聚酯纤维涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透气性和吸湿性差。用于服装和床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物(航天服、降落伞),以及工业用纤维制品(过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带)等。涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯单体：和合成纤维中目前产量最大的聚酯纤维中的涤纶催化剂△

CH2CH2HOOH+nOCHOCOOH（2n−1）CH2CH2OO[

]nCOHOCOH+H2On聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。H2N-(CH2)6-NH2和HOOC-(CH2)4-COOH单体：聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)（2）聚酰胺纤维催化剂△

H2O（2n−1）[

]nOHOCOHC(CH2)4NH(CH2)6NH+C(CH2)4OHOCOOH+n(CH2)6HNHNHHn聚己二酰己二胺锦纶在发展：由6-氨基己酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)。尼龙66性能：不溶于普通溶剂，熔化温度高于260℃，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度较大。尼龙66用途：生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。宇宙飞船降落伞【科学·技术·社会】高强度芳纶纤维芳香族聚酰胺纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414。它的强度高，密度却只有钢的1/5；其热稳定性高，在500℃高温下不会熔化分解。可以制成防弹装甲、消防服、防切割耐热手套，以及交通工具的结构材料和阻燃内饰等。图5-10使用了芳纶纤维结构材料的轻型飞机+nH2NNH2催化剂nCCOHOO]HNNH[H+(2n-1)H2OCCOHOOnHO（三）通用高分子材料三——合成橡胶橡胶天然橡胶合成橡胶三叶橡胶（顺式聚异戊二烯）杜仲胶（反式聚异戊二烯）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1.橡胶的分类2.橡胶的性质橡胶是一类具有弹性的物质。相对分子质量＞大多塑料、合成纤维，105~6耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐腐蚀、耐老化等。3.合成橡胶（1）合成橡胶的原料以石油、天然气为原料，以烯烃和二烯烃为单体聚合而成的高分子。（2）顺丁橡胶C＝CnH−CH2CH2−H合成原理：单体1,3—丁二烯加聚反应结构特点：nCH2＝CH2−CH2＝CH2催化剂分子呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。【顺丁橡胶的硫化】

将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的碳碳双键打开，以二硫键(−S−S−)等与碳原子结合，把线型结构连接成网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。应用：用于制造轮胎名称结构简式单体丁苯橡胶顺丁橡胶丁腈橡胶

几种常见的合成橡胶名称结构简式单体氯丁橡胶乙丙橡胶硅橡胶【科学·技术·社会】天然橡胶天然橡胶的单体与结构CH2=C—CH=CH2CH3异戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)CH2C=CCH2CH3Hn顺式聚异戊二烯(橡胶)图5-13橡胶树采胶图5-14我国贵州的杜仲林杜仲树CH2C=CCH2CH3Hn反式聚异戊二烯(杜仲胶)二、功能高分子材料1.定义：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。高吸水性树脂高分子分离膜形状记忆高分子磁性高分子高分子催化剂医用高分子材料高分子药物2.分类：功能高分子材料淀粉（纤维素）丙烯酸钠接枝共聚物交联剂网状淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂线型网状①改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团。3.高吸水性树脂(1)合成方法如：改造后的树脂具有强大的吸水和保水能力，而且可生物降解。羟基、羧基、醛基、氨基等②合成新的带有强亲水基团的高分子可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。CH2=CHCOOH→CH2=CHCOONa丙烯酸钠如：交联剂网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂交联剂一定条件网状结构现象及数据处理实验结论：其他条件相同时，高吸水性树脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的强。吸水材料高吸水性树脂（尿不湿）一般吸水材料（餐巾纸）吸水前质量m1/g1.00001.0000吸水现象吸水后质量m2/g吸水率（m2-m1)/m183.8210呈凝胶状吸水后变形程度小有较好的保水能力保水能力较差吸水性强吸水性较差84.8211.00

在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤，还可用于婴儿纸尿裤等。(2)应用如在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂,可以使苗木在生长发育过程中有充足的水分。4.高分子分离膜(1)原理分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。(2)分类②根据分离膜材料：