資源簡介

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第1課時
通用高分子材料
第二節 高分子材料
[學習目標]
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。
2.了解合成高分子材料在生活、生產方面的巨大貢獻。
[重點難點]
能從物質的微觀層面理解線型結構、支鏈型結構、網狀結構和性質的關系。
情境導入
2020年11月24日凌晨，嫦娥5號在長征5號火箭巨大的推力下，啟程前往月球，經20多天旅程后帶著月壤返回，這是中國航天“探月工程”向世界展示出“中國力量”。其中制作國旗材料之一是高強度芳綸纖維，屬于高分子材料。
高分子材料
高分子材料
目標一 高分子材料概述
1. 高分子材料的分類
高分子材料
按用途和
性能分類
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
高分子分離膜
導電高分子
醫用高分子
高吸水性樹脂等
2. 高分子的命名
(1)天然高分子：如淀粉、纖維素、甲殼質、蛋白質等。
專有名稱
(2)合成高分子
一種單體：如聚乙烯、聚丙烯
在單體名稱前加“聚”字
兩種單體
如聚對苯二甲酸乙二酯
在縮合產物或兩種單體名稱前加“聚”字
如酚醛樹脂、脲醛樹脂
在兩種單體名稱后加“樹脂”
合成橡膠：如順丁橡膠
在單體名稱后加“橡膠”
合成纖維：滌綸（聚對苯二甲酸乙二酯纖維）
腈綸（聚丙烯腈纖維）
常用“綸”
導練
有機化學對于人類生活有著十分重要的作用。下列說法正確的是（ ）
A. 滌綸、錦綸、蠶絲都屬于合成纖維
B. 按用途和性能，合成材料分為合成高分子材料、功能高分子材料和復合材料
C. 制作N95型口罩的“熔噴布”，其主要組成為聚丙烯，聚丙烯是有機高分子
D. 蛋白質是結構復雜的高分子，分子都由C、H、O三種元素組成
C
目標二 通用高分子材料——塑料
1. 塑料的成分
塑料
加工助劑
如：聚乙烯、聚氯乙烯、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
合成樹脂
改善
性能
2. 塑料的分類
塑料
特性：可以反復加熱熔融加工
如聚乙烯、聚氯乙烯
等制成的塑料
特性：不能加熱熔融，只能一次成型
如：不同結構酚醛樹脂等制成的塑料
熱塑性塑料
熱固性塑料
3. 常見的塑料
(1)聚乙烯
①分類及比較
高壓法聚乙烯
低壓法聚乙烯
聚乙烯
按合成
方法
高溫、高壓
引發劑
支鏈較少，密度和軟化溫度較高
低溫、低壓
催化劑
支鏈較多，密度和軟化溫度較低
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
比較項目 高壓法聚乙烯 低壓法聚乙烯
主要性能
主要用途
無毒、較柔軟
無毒、較硬
生產食品包裝袋、薄膜、絕緣材料等
生產瓶、桶、板、管等
②聚乙烯的彈性
聚乙烯分子鏈上的碳碳單鍵可以發生旋轉
卷曲的高分子鏈被拉直或部分被拉直
分子鏈常呈不規則的卷曲狀態
恢復卷曲狀態
所以，一般的高分子材料都具有一定的彈性
③聚乙烯分子結構與其軟化溫度、密度之間的關系
高分子鏈之間的作用力與鏈的長短和鏈之間的疏密遠近有關。
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
④聚乙烯的轉化
網狀結構
支鏈型結構
線性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
(2)酚醛樹脂
酚醛樹脂是酚(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概念
②實驗探究——酚醛樹脂的合成反應
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
③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
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，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
④酚醛樹脂的性質及用途
酚醛樹脂主要用作絕緣、隔熱、阻燃、隔音材料和復合材料。
具有網狀結構的酚醛樹脂受熱后不能軟化或熔融，也不溶于一般溶劑。
導思
1. 簡述線型結構、支鏈型結構、網狀結構對合成高分子性能的影響。
導思
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
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？
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。
導思
導練
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。則尿素與甲醛反應得到線型聚合物的化學方程式為
__________________________________________________________。
nH2NCONH2＋
―→
＋(n－1)H2O
O
nHCH
O
H［ HN—C—NH—CH2 ］OH
—
—
n
目標三 通用高分子材料——合成纖維和合成橡膠
1. 合成纖維
(1)纖維的分類
以石油、天然氣、煤、農副產品等為原料，將其轉化為單體，再經過聚合反應得到合成纖維
以木材、秸桿等農副產品為原料，經加工處理可以得到的纖維
如棉花、羊毛、蠶絲和麻等
再生纖維
合成纖維
天然纖維
化學纖維
纖維
如錦綸、滌綸、氯綸、腈綸、維綸、丙綸等。
如粘膠纖維(人造絲、人造棉)等
優點
強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖
缺點
吸濕性和透氣性明顯不及天然纖維(維綸吸濕性較好，且有“人造棉花”的美稱)
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
(2) 合成纖維的性能
(3)常見的合成纖維
合成纖維包括“六大綸”【滌綸、錦綸、腈綸、維綸、丙綸、氯綸】等
①聚酯纖維
＋(2n－1)H2O
合成纖維中目前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。
a.合成原理：它是對苯二甲酸與乙二醇在催化劑作用下發生縮聚反應生產的，化學方程式：
c.用途：滌綸是應用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物以及工業用纖維制品等。
b.性能：滌綸纖維的強度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透氣性和吸濕性差。
②聚酰胺纖維
a.合成原理：己二胺與己二酸縮聚合成錦綸66的化學方程式為
nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH
＋(2n－1)H2O
聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一。美國化學家卡羅瑟斯成功合成了聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)。
c.用途：用于生產絲襪、降落傘、漁網、輪胎簾子線等。
b.特性：不溶于普通溶劑，熔化溫度高、耐磨性好、強度大等。
丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠等
(1)橡膠的分類
2. 合成橡膠
順式聚異戊二烯（ ）
天然橡膠
合成橡膠
橡膠
(2)性能及用途
合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性，在絕緣性、耐磨、耐油、耐寒、耐熱、耐腐蝕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。
②結構特點：
(3)常見的橡膠--順丁橡膠
呈線型結構，分子鏈較柔軟，性能較差。
①合成原理：
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，以二硫鍵(—S—S—)等把線型結構連接為網狀結構，得到既有彈性又有強度的順丁橡膠，這一加工過程稱為橡膠的硫化。
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。
注意：硫化交聯的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。
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？
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。
導思
導練
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
(2)天然橡膠是順式聚異戊二烯，杜仲膠是反式聚異戊二烯，試寫出杜仲
膠的結構簡式：_______________________。
C C
CH2
CH2
H
H3C
n
高分子材料
分類
命名
塑料的成分與分類
課堂小結
合成橡膠
通用高分子材料
常見的塑料
常見的合成纖維
常見的橡膠
合成纖維
塑料
聚乙烯
酚醛樹脂
滌綸
錦綸
橡膠的分類及性能
合成纖維的分類與性能
天然橡膠
順丁橡膠
1
2
3
4
自我測試
1. 合成高分子化合物提高了人類的生活質量，下列說法正確的是（ ）
A. 滌綸、錦綸、蠶絲都屬于合成纖維
B. 高壓法聚乙烯密度相對較大
C. 不能用含增塑劑的聚氯乙烯薄膜包裝食品
D. 酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質加聚而成的高分子
C
蛋白質
較小
縮聚
1
2
3
4
自我測試
2. 下列生活中主要由合成纖維制造的是（ ）
A. 尼龍繩　　B.宣紙　　C.羊絨衫　　D.棉襯衣
制造尼龍繩的尼龍屬于合成纖維；制造宣紙、羊絨衫、棉襯衣的原料為天然纖維。
A
1
2
3
4
自我測試
3. 下列關于橡膠的說法不正確的是（ ）
A. 天然橡膠和合成橡膠都屬于合成材料
B. 硫化后的橡膠適合制造汽車輪胎
C. 加入炭黑可增強輪胎的耐磨性
D. 天然橡膠的產量遠遠不能滿足人類的需要
A
天然橡膠不是合成材料
1
2
3
4
自我測試
4. 現有下列高聚物：A.?CH2—CH2?，B.天然橡膠，C.硫化橡膠，D.用于制備電木的酚醛樹脂，E.有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)。其中屬于線型結構的是_____(填字母，下同)，屬于網狀結構的是____，可溶于有機溶劑的是_____，加熱能熔融的是_____，用于制備輪胎的是___，用于制備車窗玻璃的是___，用于制備插座、電器把手的是___。
ABE
CD
ABE
ABE
C
E
D
根據高聚物的結構特點，上述酚醛樹脂和硫化橡膠為網狀結構，其他為線型結構，線型高分子能溶于有機溶劑，加熱能熔融。

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