資源簡介

第五章 合成高分子
第二節 高分子材料 第一課時 塑料
教學目標:
1.通過對通用高分子材料的學習，進一步鞏固加聚反應和縮聚反應的認識思路，認識塑料的組成和結構特點。
2.通過對比分析線型、支鏈和網狀結構對材料性質的影響，了解高分子與有機小分子的主要不同之處。
3.擴展并完善對有機化合物結構、性質和應用的認識。
素養目標：
1.科學探究與創新意識：通過不同條件下合成酚醛樹脂的實驗探究，進一步體會“化學反應是可以控制的”“條件不同產物不同”等化學觀念。
2.宏觀辨識與微觀探析：能在實驗中直觀感受微觀的線型結構與網狀結構對材料宏觀性質的影響。
教學重、難點：
塑料的組成和結構特點。
任務一：高分子的類別
任務二：通用高分子材料
(一)塑料
2.塑料怎么分類
科學·技術·社會 聚氯乙烯薄膜能用于食品包裝嗎？
聚氯乙烯薄膜的透明性好，具有防潮、防水、絕緣等性能，廣泛用作包裝袋、雨衣、桌布、窗簾、充氣玩具、塑料大棚等。但是，聚氯乙烯本身較硬，為了提高其塑料制品（如薄膜、塑料鞋、塑料軟管）的可塑性、柔韌性與穩定性，需加入增塑劑、穩定劑等，如加入增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯等。這些摻雜在聚氯乙烯高分子鏈間的增塑劑小分子能起到潤滑的作用，利于高分子鏈的運動。但是，這些增塑劑小分子在室溫下會逐漸“逃逸”出來，使柔軟的塑料制品逐漸變硬；有的增塑劑還具有一定毒性。所以，不能用含增塑劑的聚氯乙烯薄膜生產食品包裝材料。
3.聚乙烯
現在通過改進聚合反應的催化劑，得到了超高相對分子質量(>100萬)、性能更為優越的聚乙烯,具有高強度和高耐磨性，使用溫度范圍廣，耐化學腐蝕，可用于制造防彈服、防彈頭盔、纜繩等。
問題與思考
1.為什么一般的高分子材料都具有一定的彈性？
在常溫下聚乙烯的碳碳單鍵發生旋轉，使它不可能呈一條直線，只能呈不規則的卷曲狀態，大量聚乙烯分子糾纏在一起好似一團亂麻。當有外力作用時，卷曲的高分子鏈可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢復卷曲狀態。
2.為什么低密聚乙烯比高密聚乙烯熔點低、密度也低呢？
高分子鏈之間的作用力與鏈的長短有關，鏈越長高分子的相對分子質量越大，高分子鏈之間作用力越大；此外，還與高分子鏈的疏密遠近有關，低密度聚乙烯主鏈帶有較多長短不一的支鏈，支鏈結構有礙碳碳單鍵的旋轉和鏈之間的接近，鏈之間的作用為比高密度聚乙烯小，熔點和密度也就較低；相反，高密度聚乙烯的支鏈少，鏈之間易于接近，相互作用力較大，熔點和密度都較高。
資料卡片 高分子化合物的命名
天然高分子化合物習慣用專有名稱。如，纖維素、淀粉、蛋白質、甲殼質等。合成高分子化合物一般在單體名稱前加上“聚”。如，聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈等。由兩種單體聚合成高聚物有兩種命名法，一是在兩種單體前加“聚”，如，聚對苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺等；二是在兩種單體名稱后加上“樹脂”，如，酚醛樹脂、脲醛樹脂等。樹脂的含義是指未加工處理的聚合物。
合成橡膠的名稱通常在單體名稱后加上“橡膠”，如，乙(烯)丙(烯)橡膠、順丁(二烯)橡膠等。
合成纖維的名稱常用“綸”，例如，滌綸(聚對苯二甲酸乙二酯纖維)、腈綸(聚丙烯腈纖維)、氯綸(聚氯乙烯纖維)、錦綸(脂肪族聚酰氨纖維) 、維綸(聚乙烯醇縮甲醛纖維)等。
社會·科學·技術 可降解高分子
廢棄的塑料制品會危害環境，造成“白色污染”。這是因為它們在自然中降解非常慢，有人估計廢棄的農用薄膜在土壤中可長達100年不分解。為了根除“白色污染”，人們聯想到淀粉、纖維素可以在自然中被微生物降解，以及有些高分子材料在吸收光能的光敏劑的幫助下也能降解的事實，研究出微生物降解和光降解兩類高分子材料。微生物降解高分子在微生物的作用下切斷某些化學鍵，降解為小分子，再進一步轉變為CO2和H2O等物質而消失（如圖5-4)。光降解高分子在陽光等的作用下，高分子的化學鍵被破壞而發生降解。它們為消除“白色污染”帶來了希望。
一些微生物降解高分子，如聚乳酸( )。具有良好的生物相容性和生物可吸收性，可以用于手術縫合線、骨科固定材料、藥物緩釋材料等，手術后不用拆線或取出固定材料，減輕了患者與醫生的負擔。現在還出現了聚乳酸與淀粉等混合制成的生物降解塑料，可用于一次性餐具、食品和藥品包裝等；以及加入光敏劑的聚乙烯等光降解塑料，可用于農用地膜、包裝袋等。
近年來，我國科學工作者已成功研究出以CO2為主要原料生產可降解高分子材料的技術。 CO2是穩定分子，要讓它轉化為高分子是很困難的。然而他們發現稀土催化劑能活化CO2 ,使之與環氧丙烷（ ）等反應生成聚合物。這種工藝目前已投入小規模生產，為消除“白色污染”和減輕溫室效應作出了貢獻。
4.酚醛樹脂 用酚類(如苯酚或甲苯酚)與醛類(如甲醛)在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。
實驗5－1 現象：酸性條件下，迅速產生白色固體；堿性條件下，較長時間產生白色固體。
結論：苯酚與甲醛在酸或堿作用下均可發生縮聚反應生成樹脂。
(1)酸的催化下，等物質的量的苯酚與甲醛反應，苯酚鄰位或對位氫原子與甲醛的羰基加成生成羥甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型結構高分子：
(2)堿的催化下，生成羥甲基苯酚、二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，然后加熱繼續反應，就可以生成網狀結構的酚醛樹脂：
(3)酚醛樹脂的用途：
具有網狀結構的高分子受熱后不能軟化或熔融，也不溶于任何溶劑。酚醛樹脂主要用作絕緣、隔熱、阻燃、隔音等器材和復合材料。可用于生產烹飪器的手柄，一些電器與汽車零部件，火箭發動機、返回式衛星和宇宙飛船外殼等的燒蝕材料。
思考與討論:
(1)通過以上學習，我們了解到合成高分子的結構大致可以分為三類：線型結構、支鏈型結構和網狀結構，你能舉例說明它們各自的特性嗎？
(2)尿素(H2NCONH2)可以與甲醛發生反應，最終縮聚成具有線型或網狀結構的脲醛樹脂。脲醛樹脂可用于生產木材黏合劑，也可制作生活器具與電器開關。請寫出尿素與甲醛反應得到線型聚合物的化學方程式。
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