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第二節 高分子材料　
第1課時　通用高分子材料
第五章　合成高分子　　
1.能從微觀角度了解高分子材料的分類和用途，理解高聚物的結構與性質的關系(重點)。
2.了解合成高分子材料在生活、生產方面的巨大貢獻，但也要了解高分子材料對環境造成的不良影響。
[學習目標]
什么是材料？常見材料有哪些？
材料是人類用于制造物品、器件、構件、機器或其他產品的那些物質。
材料
金屬材料
復合材料
無機非金屬材料
有機高分子材料
視頻導入
合成有機高分子化合物
天然有機高分子化合物
高分子化合物根據其來源：
高
分
子
化
合
物
高分子材料
按來源
天然（棉花、蠶絲、麻）
合成
按結構
線型結構
網狀結構
按用途和性能
通用高分子材料
功能高分子材料
塑料、合成纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料等
分類
高分子分離膜、導電高分子、醫用高分子、高吸水性樹脂等
三大合成材料
主要成分
加工助劑
合成樹脂
如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂等
增塑劑
熱穩定劑
著色劑
提高柔韌性
提高耐熱性
賦予塑料各種顏色
塑料
……
一、通用高分子材料——塑料
可以反復加熱熔融加工
聚乙烯、聚氯乙烯等
不能加熱熔融，只能一次成型
酚醛樹脂、脲醛樹脂等
熱固性塑料
熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結構。受熱時，分子間作用力減弱，易滑動；
冷卻時，相互引力增強，會重新硬化。
因此能反復加熱軟化和冷卻硬化。
不帶支鏈的
帶支鏈的
熱固性塑料第一次加熱時軟化流動，到一定溫度時鏈與鏈間會形成共價鍵，
產生一些交聯，形成體型網狀結構，
硬化定型。此后再次加熱時不能軟化。
交聯的
熱塑性塑料
塑料
一、通用高分子材料——塑料
同樣的聚乙烯原料，為什么合成的塑料性能不同？
應用
性能
結構
決定
決定
工藝
控制
一、通用高分子材料——塑料
(1)聚乙烯
比較項目 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
聚合反應條件 150 MPa～300 MPa，200 ℃左右，使用引發劑 0.1 MPa～2 MPa，60～100 ℃，使用催化劑
高分子鏈的結構 含有較多支鏈 支鏈較少
密度/ (g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
軟化溫度/℃ 105～120 120～140
主要性能 無毒，較柔軟 無毒，較硬
主要用途 生產食品包裝袋、薄膜、絕緣材料 生產瓶、桶、板、管等
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
一、通用高分子材料——塑料
實驗探究
(2)酚醛樹脂：酚(如苯酚或甲苯酚等)與醛(如甲醛)在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。
①酚醛樹脂的制備
實驗操作
實驗現象
實驗結論 混合溶液變渾濁，
生成黏稠粉紅色物質
混合溶液變渾濁，
生成黏稠淡黃色物質
苯酚與甲醛在酸或堿作用下均可發生縮聚反應生成樹脂
一、通用高分子材料——塑料
②酸性、堿性條件對酚醛樹脂結構的影響
a.在酸催化下，等物質的量的苯酚與甲醛反應，苯酚鄰位或對位的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脫水縮合成線型結構的高分子。
＋(n－1)H2O
一、通用高分子材料——塑料
b.在堿催化下，苯酚與過量的甲醛反應，生成羥甲基苯酚的同時，還生成二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，繼續反應生成網狀結構的酚醛樹脂。
OH
CH2OH
CH2OH
二羥甲基苯酚
OH
CH2OH
CH2OH
HOCH2
三羥甲基苯酚
交聯
一、通用高分子材料——塑料
酚醛樹脂主要用作絕緣、隔熱、阻燃、隔音材料和復合材料。
可用于生產烹飪器具的手柄，一些電器與汽車的零部件，火箭發動機、返回式衛星和宇宙飛船外殼等的燒蝕材料。
②酚醛樹脂的用途
一、通用高分子材料——塑料
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
思考討論
一、通用高分子材料——塑料
線型結構 支鏈型結構 網狀結構
結構
性質
溶解性
常見物質
無支鏈的長鏈，大多呈卷曲狀
支鏈多，分子間作用力弱
分子鏈間以化學鍵交聯，形成三維空間網狀結構
有熱塑性，加熱可熔融
有熱固性，加熱不熔融
能緩慢溶解于適當溶劑
很難溶解
聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠
酚醛樹脂、硫化橡膠
思考討論
一、通用高分子材料——塑料
1.正誤判斷
(1)所有的高分子材料都有一定的彈性
(2)低密度聚乙烯較柔軟，高密度聚乙烯較硬
(3)不能用含增塑劑的聚氯乙烯薄膜包裝食品
(4)聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂均為熱塑性塑料
×
√
√
×
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
2.(1)以聚乙烯為例分析為什么高分子材料具有一定的彈性？
所以一般高分子材料具有一定的彈性。
聚乙烯分子鏈上的碳碳單鍵可以發生旋轉
導致
分子鏈常呈不規則的卷曲狀態
外力作用
卷曲的高分子鏈可以被拉直或部分被拉直
除去外力
恢復卷曲狀態
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
(2)影響高分子化合物軟化溫度、密度的因素是什么？為什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的軟化溫度低、密度也低呢？
高分子鏈越長
高分子鏈之間越密，支鏈越少
相對分子質量越大
鏈之間易于接近
高分子鏈之間
的作用力越大
軟化溫度和
密度越高
低密度聚乙烯的主鏈有較多長短不一的支鏈，鏈之間的作用力比高密度聚乙烯的小，軟化溫度和密度也較低。
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
(3)聚乙烯有幾種結構？不同結構之間可以相互轉化嗎？
線型結構的聚乙烯可以在一定條件下變為網狀結構的聚乙烯，以增加強度。
線型結構
支鏈型結構
網狀結構
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
3.為何酚醛樹脂能作烹飪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以？
具有網狀結構的酚醛樹脂屬于熱固性材料，受熱不熔融或者軟化，而聚苯乙烯屬于熱塑性材料，受熱容易熔融或者軟化，不能用于制作烹飪器具的手柄。
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
1．合成纖維
(1)纖維的分類
化學纖維
天然纖維
纖維
——棉花、麻、羊毛、蠶絲等
再生纖維
合成纖維
——黏膠纖維(人造絲、人造棉)等
——錦綸、滌綸、氯綸、腈綸、維綸、丙綸等
錦綸
滌綸
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
(2)合成纖維的性能
性能
應用
具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等優點
滿足人們的穿著需求
工農業生產與高科技領域
工業用隔音、隔熱、絕緣材料
漁業用的漁網、纜繩
醫療用的縫合線、止血棉
航空航天用的降落傘、航天服等
合成纖維
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
(3)常見的合成纖維
①聚酯纖維
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
合成纖維中產量最大的是聚酯纖維中的滌綸。滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。
優點：強度大，耐磨，易洗快干，保形性好，但透氣性
和吸濕性差，可與天然纖維混紡獲得改進。
②聚酰胺纖維
聚己二酰己二胺纖維（又稱錦綸66、尼龍66，兩個數字6分別代表二胺和二酸分子中所含碳原子的個數）。
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
特點：不溶于普通溶劑，熔化溫度高于260 ℃，拉制的纖
維具有天然絲的外觀和光澤，耐磨性和強度超過
當時任何一種纖維
2．合成橡膠
(1)橡膠的分類
橡膠的相對分子質量比大多數塑料和合成纖維的都要高，一般在105~106。
天然橡膠
合成橡膠
橡膠
——特種橡膠
丁苯橡膠
順丁橡膠
丁腈橡膠
氯丁橡膠
乙丙橡膠
硅橡膠
易加成、易被氧化
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
(2)性能及用途
合成橡膠與天然橡膠相比，它們有耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕等優勢，廣泛應用于工農業、國防、交通及日常生活中。
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
(3)常見的橡膠——順丁橡膠
①合成原理：
1,3-丁二烯在催化劑作用下發生加聚反應得到的以順式結構為主的聚合物。
②結構特點：
線型結構，分子鏈較柔軟，性能較差。
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
nCH2==CH—CH==CH2
催化劑
順式聚-1,3-丁二烯
③改進措施：
a.優點：橡膠硫化后，具有很好的彈性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造輪胎。
硫化交聯
b.注意：硫化交聯的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。
二硫鍵
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
1.天然橡膠是順式聚異戊二烯，杜仲膠是反式聚異戊二烯，你能寫出杜仲膠的結構簡式嗎？
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
思考交流
2.請觀察順丁橡膠( )的結構特點，實驗室中哪些試劑瓶的瓶塞不能選用橡膠塞？
碳碳雙鍵
加成反應
易發生
氧化反應
酸性高錳酸鉀溶液、濃硝酸、濃硫酸、汽油等
溴水
二、通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
思考交流
塑料
天然纖維
橡膠
通用高分子材料
化學纖維
纖維
聚乙烯
酚醛樹脂
再生纖維
合成纖維
天然橡膠
合成橡膠
課堂小結
自我測試
1.下列說法正確的是
A.天然纖維和合成纖維均屬于纖維素
B.棉花、黏膠纖維、聚酯纖維均為化學纖維
C.天然橡膠的成分為聚異戊二烯，它屬于合成高分子材料
D.順式聚-1,3-丁二烯是線型結構，具有較好的彈性
√
自我測試
2.在日常生活中，我們經常見到以下產品。如果這些產品出現破損，不可以進行修補的是

A.聚氯乙烯涼鞋 B.電木插座 C.自行車內胎 D.聚乙烯塑料膜
√
受熱不熔化，不能進行熱修補。
熱塑性樹脂
熱塑性樹脂
熱塑性樹脂
熱固性樹脂
(2)天然橡膠的單體是一種無色液體，將該無色液體加入溴水中，溴水____(填“能”或“不能”)褪色。
自我測試
3.橡膠樹是熱帶植物，在我國海南已大面積種植。從橡膠樹的膠乳中可提取天然橡膠，天然橡膠的成分是聚異戊二烯，其結構簡式為 。
試回答下列問題：
(1)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是___________________，天然橡膠加入適當的硫進行硫化后，其結構由_________變成_________，因而硫化橡膠_____(填“能”或“不能”)溶于汽油。
天然橡膠是線型結構
線型結構
網狀結構
不能
能
碳碳雙鍵
自我測試
4.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、生活器具和電器開關。請寫出尿素與甲醛反應得到線型聚合物的化學方程式。
＋(n－1) H2O
nH2NCONH2＋nHCHO
H﹢
△
[ ]n
O
‖
H—HN—C—NH—CH2—OH
本節內容結束
組成 主要成分是_________ 為了改善性能，提高應用價值，需要加入_________ 分類 熱塑性塑料 可以反復 加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料制品
熱固性塑料 不能 ，只能一次成型，如用具有不同結構的酚醛樹脂等制成的塑料制品
合成樹脂
加工助劑
加熱熔融
加熱熔融
目標一 答案
(1)聚乙烯
高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的比較
比較項目 高壓法聚乙烯(屬于低密度聚乙烯) 低壓法聚乙烯(屬于高密度聚乙烯)
聚合反應條件 較高壓力和較高溫度，引發劑 較低壓力和較低溫度，催化劑
高分子鏈的結構 支鏈_____ 支鏈_____
軟化溫度 _____ _____
密度 較小 較大
主要性能 無毒，較柔軟 無毒，較硬
主要用途 生產食品包裝袋、薄膜、絕緣材料等 生產瓶、桶、板、管等
較多
較少
較低
較高
目標一 答案
(2)酚醛樹脂：酚(如苯酚或甲苯酚等)與醛(如甲醛)在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。
①酚醛樹脂的制備
實驗裝置
實驗現象 ①酸性條件下，生成米黃色中略帶粉色的固體物質；
②堿性條件下，生成淡黃色的固體物質
實驗結論 苯酚與甲醛在酸或堿作用下，均可發生縮聚反應生成酚醛樹脂
目標一 答案
目標一 答案
化 學 方 程 式 或 理 論 解 釋 ①在酸催化下，等物質的量的苯酚與甲醛反應，苯酚鄰位或對位的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_____
結構的高分子。化學方程式為 ；
。
②在堿催化下，苯酚與過量的甲醛反應，生成羥甲基苯酚的同時，還生成二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，繼續反應就可以生成 結構的酚醛樹脂
線型
＋(n－1)H2O
網狀
②酚醛樹脂的性能及用途
目標一 答案
目標一 答案
思考交流
1.正誤判斷
(1)所有的高分子材料都有一定的彈性
(2)低密度聚乙烯較柔軟，高密度聚乙烯較硬
(3)不能用含增塑劑的聚氯乙烯薄膜包裝食品
(4)聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂均為熱塑性塑料
×
√
√
×
2.(1)以聚乙烯為例分析為什么高分子材料具有一定的彈性？
提示　
所以一般高分子材料具有一定的彈性。
目標一 答案
思考交流
(2)影響高分子化合物軟化溫度、密度的因素是什么？為什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的軟化溫度低、密度也低呢？
提示　高分子鏈之間的作用力是影響高分子化合物軟化溫度、密度的主要因素，主要與鏈的長短和鏈之間的疏密遠近有關。
低密度聚乙烯的主鏈有較多長短不一的支鏈，鏈之間的作用力比高密度聚乙烯的小，軟化溫度和密度也較低。
目標一 答案
思考交流
(3)聚乙烯有幾種結構？不同結構之間可以相互轉化嗎？
提示　有3種結構，分別是線型結構、支鏈型結構、網狀結構。線型結構的聚乙烯可以在一定條件下變為網狀結構的聚乙烯，以增加強度。
目標一 答案
思考交流
3.(1)請從結構特點與性質特點兩方面比較線型結構、支鏈型結構、網狀結構對合成高分子性能的影響。
提示　
結構 結構特點 性質特點
線型 沒有支鏈的長鏈分子，且大多數呈卷曲狀 受熱后熔化，冷卻后固化，具有熱塑性
支鏈型 主鏈上有長支鏈和短支鏈，分子排列松散，分子間作用力弱 柔軟度和溶解度較線型高分子的大，密度、強度和軟化溫度低于線型高分子
網狀 線型或支鏈型高分子以化學鍵交聯，形成網狀結構 柔軟度降低，剛性提高，不能熔融，在溶劑中會發生溶脹，但不能溶解
目標一 答案
思考交流
(2)為何酚醛樹脂能作烹飪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以？
提示　具有網狀結構的酚醛樹脂屬于熱固性材料，受熱不熔融或者軟化，而聚苯乙烯屬于熱塑性材料，受熱容易熔融或者軟化，不能用于制作烹飪器具的手柄。
目標一 答案
思考交流
1.合成纖維
(1)纖維的分類
棉花
羊毛
蠶絲
木材
秸稈
石油
天然氣
煤
錦綸
滌綸
氯綸
目標二 答案
(2)合成纖維的性能
性 能 優點 強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖等
缺點 吸濕性和透氣性明顯不及天然纖維(但維綸吸濕性較好)
改性方法 將天然纖維和合成纖維混合紡織，得到的混紡纖維實現了優勢互補，性能更加優良
用途 合成纖維除滿足人們的穿著需求外，還廣泛應用于工農業生產和高科技領域。例如，工業用的隔音、隔熱、絕緣材料，漁業用的漁網、纜繩，醫療用的縫合線、止血棉，航空航天用的降落傘、航天服，等等
目標二 答案
(3)常見的合成纖維
①聚酯纖維
合成纖維中產量最大的是聚酯纖維中的 。滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。
滌綸
大
吸濕性
透氣性
目標二 答案
②聚酰胺纖維
聚酰胺纖維中的 是較早面世的合成纖維之一。
聚己二酰己二胺纖維又稱 、 (兩個數字6分別代表二胺和二酸分子中所含碳原子的個數)。
錦綸
錦綸66
尼龍66
不
高
大
目標二 答案
2.合成橡膠
(1)橡膠的分類
(2)性能及用途
合成橡膠與天然橡膠相比，具有 ，在 、耐 、耐 、耐 、耐 、耐 等方面有著其獨特的優勢，廣泛應用于工農業、國防、交通及日常生活中。
天然
合成
高彈性
絕緣性
磨
油
寒
熱
腐蝕
目標二 答案
(3)常見的橡膠——順丁橡膠
①合成原理：
②結構特點：呈 結構，
分子鏈較 ，性能 。
③改進措施：將順丁橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的雙鍵打開，以 等把線型結構連接為網狀結構，得到既有 又有 的順丁橡膠，這一加工過程稱為橡膠的 。
a.優點：橡膠硫化后，具有很好的 ，耐磨、耐寒性好，主要用于制造輪胎。
b.注意：硫化交聯的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。
線型
柔軟
較差
二硫鍵(—S—S—)
彈性
強度
硫化
彈性
目標二 答案
1.天然橡膠是順式聚異戊二烯，杜仲膠是反式聚異戊二烯，你能寫出杜仲膠的結構簡式嗎？
提示　
目標二 答案
思考交流
2.請觀察順丁橡膠( )的結構特點，實驗室中哪些試劑瓶的瓶塞不能選用橡膠塞？
提示　順丁橡膠中存在碳碳雙鍵，易發生加成反應和氧化反應，所以盛放溴水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硝酸、濃硫酸、汽油等的試劑瓶，不能用橡膠塞。
目標二 答案
思考交流

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