第二节 应用广泛的高分子材料

选修5第五章

第二节应用广泛的高分子材料【知识与

技能】

1.

通过“三大合成材料”的实例，分别说明塑料、合成

纤维、合成橡胶的结构、性能和用途。

2.

高分子结

构对性能的影响。

【过程与方法】

联系生活实际，从身边常见的物质入手，了解高分子合成材料的分类及主要用途，了解“三大合成材料”典型代表物的有关聚合反应，聚合物的结构、性能特点。【情感、态度与价值观】通过活动课研究、学习治理“白色污染”的途径和方法，关注和爱护自然，树立社会责任感，培养环境保护意识。【教学重点】

高分子化合物结构与性能之间的关系

【教学难点】

“三大合成材料”的结构

与性能之间的关系第一个完全人工合成的高分子聚合物-酚醛树脂于1910年开始投入生产。人工合成高分子化合物的成功为人工合成材料开辟了新路，改变了只能依靠天然材料的历史。用途广泛、多样、性能优异；具有价廉、易得、适于大规模工业。【引言】

有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。一、有机高分子的分类及命名有机高分子材料天然

有机高分子材料合成

有机高分子材料棉花、麻羊毛、蚕丝（简称有机合成材料）【按来源分类】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【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、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。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【理解】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；塑料＝树脂＋添加剂；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。

塑料一般由合成树脂及增塑剂、防老化剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是合成树脂。二、高分子化合物的结构特点1、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：2、分类高分子化合物线型高分子体型高分子网状结构(体型)高分子结构示意图线型结构网状结构(体型)【说明】：①线型结构的高分子具有热塑性。根据这一性质制成的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成丝或压制成各种形状，用于工业、农业、日常生活等。②有些体型高分子一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性。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工，多次使用能溶解在适当的有机溶剂里不易溶解，只有一定程度的胀大网状结构体型三、高分子合成材料——塑料1、分类：热塑性塑料——如聚乙烯

热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象：随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程。结构性质用途决定决定常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂。热固性塑料：——如酚醛树脂热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。2.常见塑料：例如：聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件分子结构类型有无支链高分子链长短相对分子质量高压高温引发剂较低压力催化剂线型支链型有少有或没有相对较长相对较短相对较小相对较大高压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度密度硬度分子间作用力用途低密度相对较低相对较小相对较小相对较高高密度相对较大相对较大高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中低密度聚乙烯LDPE高密度聚乙烯HDPE食品包装袋等薄膜制品瓶、桶、板、管、棒材等◆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。◆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◆聚苯乙烯单体：CH2=CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2=CCH3COOCH3◆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。【资料卡片】

增塑剂的毒性请阅读教材（P105）【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。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。（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：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。3、酚醛树脂（电木）

─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？羟基苯酚酚醛树脂局部结构在碱催化下，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1、某种具有较好耐热性、耐水性和高频电绝缘性的高分子化合物的结构片断为：

则生成该树脂的单体的种数和化学反应所属类型正确的是（）A．1种，加聚反应

B．2种，缩聚反应

C．3种，加聚反应

D．3种，缩聚反应BD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（）[CH2－CH2－CH－CH2]nCH3OH[CH2][CH2－CH2＝CH－CH2]nCln[CH2－CH]nClA．B．C．D．BC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，才有可能转变为体型结构。【思考与交流】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式吗？P1081、纤维分类纤维棉花蚕丝、麻羊毛合成纤维——用石油、天然气、煤和农副产品等不含天然纤维的物质为原料，经过化学合成和加工制得的纤维。天然纤维——用木材等为原料经加工处理的。人造纤维化学纤维人造丝、人造棉【区别】纤维与纤维素一样吗?二、合成纤维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。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2、合成纤维性能：合成纤维工业创立于20世纪40年代，由于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常迅速的发展。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的：六大纶它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。衣物：工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料渔业：渔网、缆绳；医疗：输液管、缝合线、止血棉等；航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合成纤维涤纶尼龙纺纶纤维织成的防弹衣腈纶腈纶锦纶丙纶维纶氯纶43【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8