資源簡介

(共47張PPT)
第五章 合成高分子
第二節 高分子材料
第一課時 通用高分子材料
環節一：創設情境，引入新課
環節一：創設情境，引入新課
塑料
合
成
纖
維
合
成
橡
膠
環節一：創設情境，引入新課
環節一：創設情境，引入新課
塑料
合成纖維
合成橡膠
黏合劑
涂料
高分子分離膜
導電高分子
醫用高分子
高吸水性樹脂
按用途和
性能分類
通用高分子材料
功能高分子材料
高分子
材料
高分子材料的分類
天然高分子：習慣使用專有名稱，如淀粉、纖維素、甲殼質、蛋白質等。
合成高分子
合成高分子
一種單體：在單體名稱前加“聚”字，如聚乙烯、聚丙烯等
兩種單體
①在縮合產物或兩種單體前加“聚”，如聚對
苯二甲酸乙二酯等
②在兩種單體名后加“樹脂”，如酚醛樹脂等
合成橡膠：通常在單體名稱后加“橡膠”，如順丁橡膠等。
合成纖維：常用“綸”，如氯綸(聚氯乙烯纖維)、腈綸(聚丙烯腈纖維)等。
高分子材料的命名
環節一：創設情境，引入新課
塑料展示
環節二：聯系生活，認識塑料
塑料組成
加工助劑
提高柔韌性
提高耐熱性
賦予塑料各種顏色
實例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、
聚苯乙烯、酚醛樹脂、脲醛樹脂
增塑劑
熱穩定劑
著色劑
合成樹脂
主要成分
塑料
以聚氯乙烯為例
特點：無色、硬質、耐熱性差
改善 性能
聚氯乙烯塑料中含有的增塑劑在室溫下會逐漸“逃逸”出來，且有的還具有一定毒性，因此聚氯乙烯塑料不能用于生產食品包裝材料。
環節二：聯系生活，認識塑料
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
塑料分類
環節二：聯系生活，認識塑料
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。
線型結構
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。
體型(網狀)結構
交聯的
環節二：聯系生活，認識塑料
塑料分類
常見的塑料——聚乙烯
環節二：聯系生活，認識塑料
如何利用性質判斷高分子材料是線型結構還是體型結構？
(1)根據溶解性判斷：
能溶于適當溶劑的高分子材料一般為線型結構，如聚乙烯、聚氯乙烯等；
在溶劑中難溶解的高分子材料一般為體型結構，如酚醛塑料等。
(2)根據熱塑性、熱固性判斷：
具有熱塑性，受熱能熔化的高分子材料具有線型結構；具有熱固性，受熱不熔化的高分子材料具有體型結構。
常見的塑料——聚乙烯
環節二：聯系生活，認識塑料
醫用聚乙烯無紡布防護服
線型結構的聚乙烯可以在一定條件下轉變為網狀結構的聚乙烯，以增加強度。
網狀結構
支鏈型結構
線型結構
低密度聚乙烯和高密度聚乙烯塑料均有熱塑性，加熱均可熔融，也可溶于某些溶劑中。低密度聚乙烯可用于生產食品包裝袋等薄膜制品，不用加入增塑劑就顯得十分柔軟。高密度聚乙烯較硬一些，可用于生產瓶、桶、板、管與棒材等。
通過改進聚合反應的催化劑得到超高相對分子質量(>106)的聚乙烯，其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、繩纜等。
常見的塑料——聚乙烯
環節二：聯系生活，認識塑料
物質 高壓法聚乙烯 (低密度聚乙烯)LDPE 低壓法聚乙烯
(高密度聚乙烯)HDPE
合成方法 高溫、高壓、引發劑 低溫、低壓、催化劑
高分子鏈結構 含有較多支鏈 支鏈較少
相對分子質量 相對較低 相對較高
軟化溫度 相對較低 相對較高
密度 相對較低 相對較高
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
環節二：聯系生活，認識塑料
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？
常見的塑料——聚乙烯
高分子鏈之間的作用力
鏈的長短
高分子鏈之間的疏密遠近
高分子鏈越長，高分子相對分子質量越大，高分子鏈之間的作用力越大
支鏈較少，易于接近相互作用力大
低密度聚乙烯，相對分子質量小、支鏈多
高密度聚乙烯，相對分子質量大、支鏈少
低密度聚乙烯<高密度聚乙烯
低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的軟化溫度低，密度也低
環節二：聯系生活，認識塑料
為什么聚乙烯材料具有一定彈性？
聚乙烯分子鏈上的碳碳單鍵可以發生旋轉
導致
分子鏈只能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
所以，一般的高分子材料都具有一定的彈性
常見的塑料——聚乙烯
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
實驗5-1
分組編號 Ⅰ Ⅱ
實驗步驟 ①苯酚+甲醛+濃鹽酸 ①苯酚+甲醛+濃氨水
產品外觀
結構特點
水浴加熱
變渾濁，有黏稠的粉紅色物質生成
網狀結構
變渾濁，有黏稠的乳黃色物質生成
線性結構
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
酚醛樹脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）與醛（甲醛）在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。
苯酚、甲醛
縮聚反應
酸
堿
線性結構酚醛樹脂
網狀結構酚醛樹脂
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
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網狀結構的酚醛樹脂。
2，4-二羥甲基苯酚
2，4，6-三羥甲基苯酚
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
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
繼續反應，就可以生成網狀結構的酚醛樹脂。
具有網狀結構的高分子受熱后不能軟化或熔融，也不溶于一般溶劑
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
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。
使用脲醛樹脂制成的開關
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
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。
使用脲醛樹脂制成的開關
線型結構里必須還存在能發生加聚或縮聚反應的官能團，如雙鍵、羥基、氨基等，才有可能轉變為網狀結構。
常見的塑料——酚醛樹脂
環節二：聯系生活，認識塑料
酚醛樹脂的性質特點和用途
具有網狀結構的高分子受熱后不能軟化或熔融，也不溶于一般溶劑。
酚醛樹脂主要用作絕緣（開關、燈頭）、隔熱、難燃、隔音器材和復合材料。可用于烹飪器具的手柄，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。
圖5-5 宇宙飛船返回艙燒蝕后的外殼
圖5-6 使用酚醛樹脂底板制成的集成電路板
常見的塑料——聚氯乙烯（PVC）制品
環節二：聯系生活，認識塑料
化學穩定性好，耐酸堿腐蝕，使用溫度不宜超過60℃，在低溫下會變硬。
軟質塑料
硬質塑料
常見的塑料——聚苯乙烯
環節二：聯系生活，認識塑料
質硬而脆，透明度高，電絕緣性好，耐熱與耐磨性差。被用來制作泡沫塑料制品，各種一次性塑料餐具，透明CD盒等等。
常見的塑料——聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）
環節二：聯系生活，認識塑料
無色，無味，無毒，透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多種有機溶劑，可用來制造飛機、汽車玻璃，光學儀器和許多日常生活用品。
常見的塑料——聚四氟乙烯
環節二：聯系生活，認識塑料
單體：
CF2＝CF2
“塑料王”
纖維
環節三：聯系生活，認識合成纖維
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，如錦綸、滌綸、氯綸、腈綸、維綸、丙綸等。
以木材、秸桿等農副產品為原料，經加工處理可以得到再生纖維，又稱人造纖維。
如粘膠纖維(人造絲、人造棉)等。
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
合成纖維
合成纖維包括“六大綸”、碳纖維
聚酯（滌綸）
聚酰胺（錦綸又稱尼龍）
聚烯烴（腈綸、維綸、丙綸、氯綸）］、
維綸被稱為人造棉花
優點：具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質輕保暖
環節三：聯系生活，認識合成纖維
合成纖維
名稱 結構簡式 單體
滌綸(的確良)
錦綸
腈綸(人造毛)　　
維綸(人造棉)
丙綸
氯綸
CH2=CHOH
CH2=CH—CH3
CH2=CH—Cl
環節三：聯系生活，認識合成纖維
常見的合成纖維——聚酯纖維（滌綸）
合成纖維中目前產量最大的是聚酯纖維中的滌綸，它是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱。其合成反應為：
制取：
單體：
和
催化劑
△
CH2
CH2
H O
O H
+
n
O
C
HO
C
O
OH
（2n 1）
CH2
CH2
O
O
[ ]n
C
O
HO
C
O
H
+
H2O
環節三：聯系生活，認識合成纖維
環節三：聯系生活，認識合成纖維
常見的合成纖維——聚酯纖維（滌綸）
滌綸性能：
強度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透氣性和吸濕性差，可以與天然纖維混紡獲得改進。
滌綸用途：
是應用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品(如運動服、被套、睡袋等)、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物(航天服、降落傘)，以及工業用纖維制品(過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶)等。
宇宙飛船降落傘
環節三：聯系生活，認識合成纖維
常見的合成纖維——聚酰胺纖維
聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一，聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)的合成反應為：
H2N-(CH2)6-NH2和HOOC-(CH2)4-COOH
制取：
單體：
催化劑
△
H2O
（2n 1）
[ ]n
O
HO
C
O
H
C(CH2)4
NH(CH2)6NH
+
C(CH2)4
O
HO
C
O
OH
+
n
(CH2)6
H NH
NH H
n
聚己二酰己二胺
環節三：聯系生活，認識合成纖維
常見的合成纖維——聚酰胺纖維
尼龍66性能：
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，耐磨性和強度較大。
尼龍66用途：生產絲襪、降落傘、漁網、輪胎簾子線等。
錦綸在發展：
由6-氨基已酸合成的錦綸6、由癸二酸和癸二胺合成的錦綸1010等脂肪族聚酰胺纖維(錦綸)，以及耐高溫、高強度的芳香族聚酰胺纖維(芳綸)。
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
橡膠
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
橡膠
橡 膠
天然橡膠
合成橡膠
三葉樹膠（順式聚異戊二烯）
杜仲樹膠（反式聚異戊二烯）
丁苯橡膠
順丁橡膠
氯丁橡膠
聚硫橡膠:有耐油性
硅橡膠:有耐熱耐寒性
性質：耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐燃、耐腐蝕、耐老化等各有其優勢。
通用橡膠
特種橡膠
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
天然橡膠
天然橡膠是異戊二烯的聚合物，具有順式結構，稱為順式聚異戊二烯。
(2-甲基-1,3-丁二烯)
異戊二烯
順式聚異戊二烯
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
合成橡膠
原料：以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體聚合而成。
性能：具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。
名稱 單體 結構簡式
順丁 橡膠 CH2==CH—CH==CH2
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
合成橡膠
名稱 單體 高聚物
順丁橡膠 CH2=CH—CH=CH2
天然橡膠
杜仲膠
丁苯橡膠(SBR) CH2=CH—CH=CH2、
氯丁橡膠(CBR)
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
橡膠的硫化
天然橡膠和順丁橡膠均呈線型結構，分子鏈較柔軟，性能較差。而且分子中存在碳碳雙鍵，易加成也易被氧化，直接加工成用品使用容易老化。
將橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的碳碳雙鍵打開，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硫化橡膠。 這一加工過程稱為橡膠的硫化。
環節四：聯系生活，認識合成橡膠
橡膠的硫化
橡膠的硫化交聯的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。
順丁橡膠具有很好的彈性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造輪胎。
歸納總理
環節五：歸納整理，練習鞏固
習題追蹤
環節五：歸納整理，練習鞏固
1．有甲、乙兩種聚合物，甲能溶于有機溶劑，加熱可熔融；乙不溶于任何溶劑，加熱不會變軟或熔融，則下列敘述中錯誤的是(　　)
A．聚合物甲可能具有彈性
B．聚合物甲可能是線型高分子材料
C．聚合物甲一定是網狀高分子材料
D．聚合物乙一定是網狀高分子材料
C
習題追蹤
環節五：歸納整理，練習鞏固
2．食品保鮮膜的材質有聚乙烯、聚氯乙烯等種類。下列敘述錯誤的是(　　)
A．等質量的聚乙烯和乙烯完全燃燒消耗氧氣的量相等
B．聚氯乙烯薄膜放入試管中加強熱可產生酸性氣體，故不宜裝熟食
C．聚氯乙烯的單體可由聚乙烯的單體與氯化氫加成制得
D．廢棄的聚乙烯和聚氯乙烯均可回收利用
C
習題追蹤
環節五：歸納整理，練習鞏固
3．下列高分子經簡單處理可以從線型結構變成網狀結構的是(　　)
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
D
習題追蹤
環節五：歸納整理，練習鞏固
4.下列說法不正確的是( )
A.天然橡膠能使溴水褪色
B.硫化橡膠遇汽油能發生溶脹現象
C.聚硫橡膠具有良好的耐嚴寒、耐高溫性能
D.合成橡膠是以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體聚合而成的高分子
C
習題追蹤
環節五：歸納整理，練習鞏固
5.生物降解塑料能在微生物的作用下降解成二氧化碳和水，從而消除廢棄塑料對環境的污染。PHB塑料就屬于這種塑料，其結構簡式為
　　　　　　　　　。下列有關PHB的說法正確的是( )
A.PHB是一種聚酯，有固定的熔點
B.PHB的降解過程不需要氧氣參加反應
C.合成PHB的單體是CH3CH2CH(OH)COOH
D.通過加聚反應可以制得PHB
C
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