通 用高分子材料 高二化学人教版（2019）选择性必修3

第二节高分子材料第五章合成高分子课时5.21通用高分子材料重点、难点：了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途学习目标1.了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。（宏观辨识与与微观探析2.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。（科学态度与社会责任）2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维，属于高分子材料。阅读课本P132-134的内容，回答下列问题1.有机高分子材料根据用途和性能可以分为几类？2.塑料的主要成分是什么？为改善塑料的性能，提高实用价值一般向其加入哪些物质？提高的是哪些性能？3.塑料可以分为哪几类？4.制备聚乙烯有哪些方法？得到的聚乙烯具有怎样的性质？5.为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低呢？【主干知识梳理】一、高分子材料的分类【对点训练1】二、塑料1、塑料的成分：主要成分是合成树脂，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等；辅助成分是改善塑料性能的加工助剂：为提高柔韧性加入增塑剂，为提高耐热性加入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂2、塑料的分类

(按树脂受热时的特征)(1)热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，可以多次成型，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料特性：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，可反复加工，多次使用(2)热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料特性：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热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型，但加工成型后就不会受热熔化为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化

3、常见的塑料

(1)聚乙烯高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比高压法聚乙烯低压法聚乙烯聚合反应条件150MPa～300MPa，200℃左右，使用引发剂0.1MPa～2MPa，60～100℃，使用催化剂高分子链的结构含有较多支链支链较少密度/(g·cm－3)0.91～0.93(较低)0.94～0.97(较高)类别低密度聚乙烯(LDPE)高密度聚乙烯(HDPE)软化温度/℃105～120120～140主要性能无毒，较柔软无毒，较硬高分子链较短较长相对分子质量较低较高用途生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等生产瓶、桶、板、管等【微点拨】①高压法聚乙烯的密度和熔点均低于低压法聚乙烯的原因为：高压法聚乙烯的主链有较多的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比低压法聚乙烯的小，熔点和密度也就较低②聚乙烯(一般高分子化合物)具有一定弹性的原因是：聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，常温下聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转，使分子链不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态。大量聚乙烯分子纠缠在一起，好像一团乱麻。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力又恢复卷曲状态③两种聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融主要成分加工助剂合成树脂实例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂增塑剂热稳定剂着色剂提高柔韧性提高耐热性赋予塑料各种颜色塑料定义：是指具有可塑性能的高分子材料

塑料

(2)酚醛树脂①含义：是用酚类(如苯酚或甲苯酚)和醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子②合成a．在酸(浓盐酸)催化下，等物质的量苯酚与甲醛反应，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的高分子b．在碱(浓氨水)催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三强甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂③制备和结构(3)脲醛树脂：可以用尿素(H2NCONH2)与甲醛缩聚反应合成

4、线型高分子与网状结构高分子性质比较

线型高分子(体型结构)网状结构高分子溶解性能缓慢溶解于适当溶剂很难溶解，但往往有一定程度的胀大性能具有热塑性，无固定熔点具有热固性，受热不熔化特性强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好强度大、绝缘性好，无可塑性【对点训练2】如何判断高分子材料是线型结构还是体型结构？(1)根据溶解性判断能溶于适当溶剂的高分子材料一般为线型结构，如聚乙烯、聚氯乙烯等；在溶剂中难溶解的高分子材料一般为体型结构，如酚醛塑料等。(2)根据热塑性、热固性判断：具有热塑性，受热能熔化的高分子材料具有线型结构；具有热固性，受热不熔化的高分子材料具有体型结构。三、合成纤维1、纤维的定义：指凡具备或可以保持长度大于本身直径100倍的均匀线条或丝状的线型高分子材料2、纤维的分类

(1)天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等是大自然赋予人们的天然纤维，天然纤维又分为植物纤维和动物纤维。植物纤维是富含多糖纤维素，只含C、H、O三种元素(如：棉花、麻等)，动物纤维主要成分是蛋白质，蛋白质在蛋白酶的作用下可水解(如：羊毛和蚕丝等)木材、草类(2)化学纤维：化学纤维指的是用天然或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维，包括再生纤维和合成纤维(3)再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维(4)合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维①合成纤维的性能：合成纤维的优点是强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”②合成纤维的“六大纶”是指涤纶(的确良)、锦纶(尼龙)、腈纶(人造羊毛)、丙纶、维纶和氯纶常见“六纶”的结构简式、单体和性能名称结构简式单体性能用途涤纶

抗皱性好、强度高、耐酸腐蚀、耐磨、吸湿性差衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等锦纶

耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性衣料、绳索、渔网等腈纶

弹性高、保温性能好、耐光、耐酸但不耐碱衣料、毛毯、幕布、工业用布等H2N(CH2)5COOHCH2=CH—CN常见“六纶”的结构简式、单体和性能名称结构简式单体性能用途丙纶

机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差可制成薄膜、日常用品、管道、包装材料等维纶

吸湿性优良，有“人造棉花”之称可与棉花混纺，作维棉混纺织物，制成滤布、帆布、传送带等氯纶

难燃，耐酸、碱，吸湿性差可编织窗纱、筛网、网袋与绳子，制成毛线、毛毯、棉絮、滤布等CH2=CH—CH3CH3COOCH=CH2和HCHOCH2=CH—Cl3、常见的合成纤维(1)聚酯纤维——涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为

涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等(2)聚酰胺纤维——锦纶66或尼龙66(聚己二酰己二胺纤维)

聚己二酰己二胺纤维不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由

H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下：(3)高强度芳纶纤维合成【对点训练3】两类合成纤维的比较:名称聚酯纤维聚酰胺纤维实例涤纶锦纶成分聚对苯二甲酸乙二酯纤维聚己二酰己二胺纤维性能强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进不溶于普通溶剂,熔化温度高于260℃,拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽,耐磨性和强度高应用大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物,以及工业用纤维制品等丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线四、合成橡胶1、橡胶的概念橡胶是一类具有弹性的物质，在外力作用下，橡胶的形状发生改变，去除外力后又能恢复原来的形状2、橡胶的分类性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。三叶树胶（顺式聚异戊二烯）杜仲树胶（反式聚异戊二烯）天然橡胶橡胶产品3、天然橡胶(1)单体：异戊二烯即2­甲基­1,3­丁二烯(2)合成反应方程式为：━━━━[]n顺式4、合成橡胶(1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体，聚合而成(2)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油性、耐高温或耐低温等性能(3)顺丁橡胶合成：顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯顺丁橡胶(4)橡胶的硫化

将线型结构的橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。【微点拨】大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞(5)几种常见的合成橡胶名称单体结构简式顺丁橡胶CH2=CH—CH=CH2丁苯橡胶(SBR)

氯丁橡胶(CR)

【对点训练4】五、高分子化合物的结构与性质1、有机高分子的结构及其性能(高分子化合物有线型、支链型和体型结构)类型结构特点性质特点常见物质线型结构分子中的原子以共价键相互连接，构成一条很长的卷曲状态的“链”在适当的溶剂中能缓慢溶解，加热能熔融，硬度和脆度较小，具有热塑性，无固定熔点，强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好低压聚乙烯、、聚氯乙烯、天然橡胶支链型结构支链型结构与线型结构类似，是由许多链节相互连成一条长链的高聚物，但是在链节的主链上存在支链熔点、密度比线型结构的更低高压聚乙烯体型结构(网状结构)分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三维空间的网状结构不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆度较大；不能反复熔化，只能一次加工成型(热固性)，强度大、绝缘性好碱作催化剂时制备的酚醛树脂2、有机高分子化合物的性质，主要有四个方面(1)一般线型的高分子化合物可溶于有机溶剂，网状的一般难溶于有机溶剂，有的只有一定程度的溶胀(2)线型的具有热塑性，体型的具有热固性(3)它们一般不导电(4)它们往往易燃烧，线型高分子化合物一般不耐高温3、有机高分子化学反应的特点(1)与结构的关系：结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基