人教版选修1 第三章第四节塑料、纤维和橡胶 学案.doc

第四节 塑料、纤维和橡胶1知道塑料的组成和分类，了解常见塑料的化学成分、性能和用途。2认识纤维的分类，了解常见纤维的性质和用途。3认识橡胶的分类，理解橡胶材料的发展过程以及人们对有机高分子材料的改造和优化。4认识合成材料特别是复合材料对社会发展的重要意义。世博会日本馆选择了透光、质轻、可回收利用的夹层薄膜乙烯四氟乙烯共聚物(etfe)作为建筑表皮系统，夹层中埋设有曲面太阳能电池，为建筑提供绿色辅助能源。这张高透光性发电膜通过吸收太阳光后自主发电，正常可提供整个日本馆供电系统1/4的电力。透光发电膜还会随着日光的变化及夜晚的灯光变换各种“表情”。乙烯四氟乙烯共聚物属于有机高分子材料。常见的有机高分子材料有哪些？提示：塑料、合成纤维、合成橡胶等。一、合成材料三大合成材料：_、_、_。1塑料(1)成分：_和添加剂。(2)制备：塑料是聚合物，由小分子通过_制成。如聚乙烯的单体是_。(3)结构特点及性能。热塑性塑料：长链状的_结构，链与链之间以分子间作用力相结合。受热时会_，可重新塑制成型。热固性塑料：链与链之间以共价键交联，形成_结构。受热时不会_，一次成型后，不能反复重塑。(4)常见塑料。_、_、聚苯乙烯、有机玻璃、脲醛塑料(电玉)、聚四氟乙烯等。2纤维(1)天然纤维：如_、羊毛、_、麻等。(2)人造纤维：由_加工而成。(3)合成纤维。概念。用_、_、_和农副产品作原料制成单体，然后再经_和_等制成合成纤维。性能。强度高，弹性好，耐磨，耐_和不怕_，但_和_不如天然纤维。应用广泛的“六大纶”。3橡胶(1)天然橡胶。天然橡胶的化学组成是_，其结构简式是_，单体是_。(2)合成橡胶。通用橡胶：_。特种橡胶：_、耐高温和耐严寒的_。(3)结构特点。橡胶一般为_结构，可塑性好，但_差，为改善其性能，可采用_的方法，使橡胶成体型结构，以增强橡胶的强度、韧性、弹性和化学稳定性。思考：塑料在一般情况下会导电吗？二、复合材料1概念由两种或两种以上_的材料组合而成的材料。2组成由_和_组成。3性能复合材料具有比单一材料更优越的性能，根据其组成材料不同，有的强度大、密度小；有的耐高温、耐腐蚀、绝缘性好；有的易导电、易导热等。4玻璃钢的制造方法将玻璃熔化并迅速拉成细丝，然后加到合成树脂中。优点：_大大提高、密度小、有较高的_性、_性和_性、有较好的_性，可用于制造汽车车身、火车车厢以及印制电路板等。思考：为什么说复合材料是宇航工业发展的关键？答案：一、塑料 合成纤维 合成橡胶1(1)合成树脂(2)聚合反应 ch2=ch2(3)线型 熔化 体型网状 熔化(4)聚乙烯 聚氯乙烯2(1)棉花 蚕丝(2)天然纤维(3)石油 天然气 煤 化学合成 机械加工化学腐蚀 虫蛀 吸水性 透气性3(1)聚异戊二烯异戊二烯(2)丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶耐热和耐酸碱的氟橡胶 硅橡胶(3)线型 强度和韧性 硫化思考提示：塑料是高分子化合物，由c、h、o等元素构成，由于高分子链里的原子都是以共价键结合，无自由移动的电子存在，所以一般情况下塑料不导电。二、答案：1.不同性能2基体 增强体4强度 耐化学腐蚀 电绝缘 易加工 韧思考提示：由于复合材料是由多种材料组合起来的，它的设计自由度很大，不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。因此，复合材料是材料科学发展的必然趋势，它不仅成为宇航事业发展的关键，而且在民用工业如汽车、体育用品，甚至人类健康方面的应用前景也是十分广阔的。一、塑料1树脂和塑料(1)树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。(2)塑料是由树脂及增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的，它的主要成分是合成树脂。生产塑料制品时，在合成树脂中加入添加剂，经压制或挤压，吹制成型。(3)塑料和树脂这两个名词常混用，因为有些塑料基本上是由合成树脂组成的，不含或少含添加剂，如有机玻璃、聚乙烯、聚苯乙烯等。塑料的基本性能主要取决于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。(4)塑料分为热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料受热时开始软化，随后熔化成流动的液体，冷却后又变成固体，可用于加工各种形状的容器，如聚乙烯、聚氯乙烯等。热固性塑料受热不会变软流动，加强热会分解，如酚醛树脂。(5)有关塑料的几点需注意的问题：聚合物的相对分子质量虽然很大，但组成并不复杂，结构也很有规律性；聚合物与单体的化学性质有区别，如乙烯能使溴水褪色，但聚乙烯不能；当加热温度很高时，热固性塑料中链与链之间的共价键会断裂，塑料制品就会损坏，无法继续使用。2常见塑料的化学成分、性能和用途名称分子式主要性能用途聚乙烯(pe)具有热塑性制生活用品及塑料薄膜聚氯乙烯(pvc)耐腐蚀，机械强度好，易加工应用于轻工、化工等方面酚醛塑料加热不熔化，不溶于水及有机溶剂，绝缘性好，耐腐蚀应用于电器、涂料、日常用品等有机玻璃透光性好，密度小，耐水、耐酸碱，易加工应用于光学仪器、医疗器械等二、纤维1纤维的分类从组成纤维的物质类型方面来说，纤维分为无机纤维和有机纤维，如玻璃纤维、碳纤维都是无机纤维，棉花纤维和羊毛纤维都是有机纤维。从纤维来源的方面来说，纤维分为天然纤维和化学纤维，如蚕丝纤维和麻纤维是天然纤维，人造棉和尼龙纤维是化学纤维。化学纤维又分为人造纤维和合成纤维两类。用天然高分子化合物作原料，经过化学和物理方法加工制得的纤维叫做人造纤维，常见的人造纤维如人造棉、人造丝；由人工合成的高分子化合物组成的纤维叫做合成纤维，常见的合成纤维如锦纶、涤纶、腈纶等。2常见纤维的化学组成和性能常见的天然纤维、化学纤维的化学组成和主要性能：常见纤维化学组成主要性能天然纤维棉纤维纤维素、天然有机高分子化合物吸水性好，易干，穿着舒适，不起静电，不耐磨蚕丝蛋白质，天然有机高分子化合物吸水性好，手感柔和，有光泽，不起静电，不起球羊毛蛋白质，天然有机高分子化合物弹性好，隔热性、保暖性好，水洗后收缩化学纤维人造纤维纤维素(黏胶纤维)吸水性好，穿着舒适，不起静电，不耐洗，不耐穿合成纤维各种线型有机高分子强度高，耐磨，不易染色，吸湿性、透气性差三、常用的橡胶1丁苯橡胶热稳定性、电绝缘性和抗老化性好，可制轮胎、电绝缘材料、一般橡胶制品等。2顺丁橡胶弹性好、耐低温、耐热、黏结性差，可制轮胎、运输带、胶管等。3氯丁橡胶耐日光、耐磨、耐老化、耐酸、耐碱、耐油性好，耐寒性差，可制电线包皮、运输带、化工设备的防腐衬里等。4丁腈橡胶抗老化性和耐油性好，耐高温，弹性和耐寒性较差，可制耐油、耐热的橡胶制品等。5聚硫橡胶耐油性和抗老化性很好，耐化学腐蚀，弹性较差。可制耐臭氧制品，储油及化工设备衬里等。6硅橡胶耐低温和高温，抗老化和抗臭氧性好，电绝缘性好，机械性能差，耐化学腐蚀性差。可制各种在高温、低温下使用的衬垫以及绝缘材料、医疗器械及人造关节等。7丁基橡胶气密性好，耐热，耐老化，电绝缘性好，柔顺性较小，弹性较差。可制汽车内胎、探空气球、汽艇、防毒面具、化工设备衬里等。8异戊橡胶与天然橡胶相似，黏结性良好，适用于使用天然橡胶的场合。可制汽车内外胎、胶管、胶带等。四、复合材料1含义将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。在复合材料中，一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，结合在一起产生某些特殊性能。2优点复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。例如：金属材料易被腐蚀，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易破碎，这些缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。五、有机高分子化合物1加聚反应的表述方式(以聚乙烯为例)(1)结构简式：ch2ch2。(2)链节：结构单元ch2ch2叫链节。(3)聚合度(n)：每个高分子里链节的重复次数。(4)单体：能合成高分子化合物的小分子物质。聚乙烯的单体为ch2=ch2。2其他常见塑料的反应原理3有机高分子化合物的结构特点4有机高分子化合物的基本性质(1)溶解性。线型结构：能溶解在适当的溶剂里(如有机玻璃)。体型结构：不容易溶解，只是胀大(如硫化橡胶)。(2)热塑性和热固性。线型结构：热塑性(如聚乙烯塑料)。体型结构：热固性(如酚醛树脂)。(3)强度较大(高分子材料的强度一般都比较大)。(4)电绝缘性好(通常是很好的电绝缘材料)。知识点1 塑料的组成及性能【例题1】 聚氯乙烯简称pvc，是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。(1)工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步反应合成pvc：氯乙烯是pvc的单体，其结构简式为_。反应的反应类型是_。反应的化学方程式为_。(2)有关pvc的下列说法正确的是_。apvc的单体是ch3ch2clbpvc是高分子化合物cpvc能够使溴的四氯化碳溶液褪色dpvc易降解解析：(1)首先确定聚合物及其单体的结构简式。聚氯乙烯结构简式为单体为ch2=chcl。(2)然后分析反应类型及聚合物性质。乙烯先与cl2加成，再消去一分子hcl，通过加聚即可得pvc。氯乙烯含碳碳双键，但聚氯乙烯不含。答案：(1) 加成反应ch2=ch2cl2clch2ch2cl(2)b点拨：氯乙烯ch2=chcl分子内有，故能发生加成反应，能被酸性kmno4溶液氧化，聚合后的聚氯乙烯分子内无，故不再具有单体氯乙烯的性质。知识点2 纤维【例题2】 下列说法错误的是( )。a从化学成分上看，人造棉、人造丝、人造毛没有区别b人造纤维是人工合成的纤维c“六大纶”都是合成纤维d用燃烧的方法可以鉴别毛织物和棉织物解析：从化学成分上看，人造棉、人造丝、人造毛都是黏胶纤维。六大纶即锦纶、涤纶、腈纶、维纶、氯纶和丙纶，都是以空气、煤、石油等作为起始原料经化学反应而生产出来的纤维，所以都是合成纤维。毛织物材料的主要成分是蛋白质，蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的特殊气味。答案：b点拨：(1)棉花、麻等的主要成分是天然纤维素，而羊毛、蚕丝的主要成分是蛋白质。注意“纤维素”与“纤维”的区别。(2)人造纤维与合成纤维不是一回事，它们的加工原料不同。合成纤维是利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体，经聚合反应而生成。人造纤维就是利用自然界里不能直接纺织的纤维(如木材、稻草)经过化学处理与机械加工，制成能够纺织用的纤维，这种纤维叫做人造纤维。人造纤维种类很多，有黏胶纤维、醋酸纤维。其中黏胶纤维根据需要不同，可以加工成不同品种人造丝、人造毛、人造棉。知识点3 橡胶【例题3】 天然橡胶的单体的结构简式是_，名称是_。天然橡胶的分子是线型高分子，硫化天然橡胶分子是_高分子。硫化天然橡胶在受氧气、臭氧、日光等作用时比较容易老化，从橡胶分子结构的方面来说，主要原因是_。若在空气中焚烧硫化天然橡胶，易造成空气污染，主要污染物是_。解析：天然橡胶的硫化往往不彻底，分子里还保留着一定数目的碳碳双键。答案： 2甲基1,3丁二烯(或异戊二烯) 体型 分子内还有一部分碳碳双键 烟尘、二氧化硫、一氧化碳点拨：将橡胶分子与硫作用，使线型橡胶分子通过硫桥交联起来，形成体型结构，使橡胶具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。知识点4 复合材料【例题4】 如下图标出了各种材料强度与密度的比值以及广泛使用的年代。从图中可以看出的信息是( )。a随着社会的发展，出现新材料的速度明显加大b新材料发展的总趋势是强度越来越大c1800年以前出现的材料强度都比铝小d铝的密度比钢的密度大解析：本图横坐标表示年代，纵坐标表示强度与密度之比。由图可知，随着社会的发展，出现新材料的速度明显加大，新材料发展的总趋势是强度与密度之比越来越大，铝的强度与密度之比大于钢的强度与密度之比。a正确。答案：a点拨：解答图像题的关键是明确纵坐标、横坐标表示的意义。复合材料是材料科学发展的必然趋势，应注意积累和收集有关知识。1 现代以石油化工为基础的三大合成材料是( )。合成氨 塑料 合成盐酸 合成橡胶合成尿素 合成纤维 合成洗涤剂a b c d2 下列说法正确的是( )。a利用石油作原料制得的纤维是人造纤维b天然纤维是不能再被加工处理的c合成纤维、人造纤维和天然纤维统称化学纤维d煤和农副产品也可经过处理制得合成纤维3 下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是( )。a聚氯乙烯凉鞋 b电木插座c自行车内胎 d聚乙烯塑料膜4 橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化处理。即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应。橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是( )。a橡皮筋 b汽车外胎c普通气球 d医用乳胶手套5 现有下列高分子材料，请从下列各项中选择出最恰当的选项，将代号填入下表中：(1)高分子结构示意图：(2)高分子材料的主要性质特点：a具有热固性 b可溶于有机溶剂c不溶于有机溶剂 d具有确定的熔点(3)主要应用：a用于制备塑料薄膜b用于制备光学仪器c用于制备车辆轮胎物质硫化橡胶(1)(2)(3)答案：1b 石油化工以乙烯为原料，能合成塑料、合成