化学选修5 合成材料

1、材料概况材料概况材料材料无机无机材料材料有机高有机高分子材分子材料料非金属材料非金属材料金属材料金属材料天然高分子材料天然高分子材料合成高分合成高分子材料子材料淀粉淀粉纤维素纤维素蛋白质蛋白质天然橡胶天然橡胶合成塑料合成塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶合成粘合剂合成粘合剂合成涂料合成涂料新型合成高分子新型合成高分子材料材料功能高分子功能高分子材料材料复合高分子复合高分子材料材料一、有机高分子化合物简介一、有机高分子化合物简介 1.小分子：相对分子质量通常很少上千，通常小分子：相对分子质量通常很少上千，通常称为低分子化合物，简称小分子；称为低分子化合物，简称小分子； 2.高分子：相对分子质量

2、达几万甚至几千万，高分子：相对分子质量达几万甚至几千万，通常称为高分子化合物，简称高分子，有时通常称为高分子化合物，简称高分子，有时又称聚合物或高聚物；又称聚合物或高聚物； 3、有机、有机高分子化合物的结构特点高分子化合物的结构特点(a). (a). CHCH2 2CHCH2 2叫聚乙烯的叫聚乙烯的结构单元结构单元（或（或链节链节）；）；(b).n(b).n表示每个高分子化合物中表示每个高分子化合物中链节链节的重复次数叫的重复次数叫聚聚合度合度；n n越大，相对分子质量越大；越大，相对分子质量越大；(c).(c).合成高分子的物质叫合成高分子的物质叫单体单体。 如乙烯是聚乙烯的单体。如乙烯是聚

3、乙烯的单体。（1）高分子化合物通常结构并不复杂，）高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的往往由简单的结构单元重复连接结构单元重复连接而成；如而成；如聚乙烯聚乙烯 那么同学们现在思考一个问题，对于一块高分子材料，它的聚合度是一定值吗？它的相对分子质量呢？对于某一高分子材料来说，它的聚合度是不确定的，实验测得的相对分子质量只能是其平均值 第一节第一节 有机高分子化合物简介有机高分子化合物简介完成下列反应方程式：完成下列反应方程式：1、n CH2=CH2催化剂催化剂2、n CH2=CHCl催化剂催化剂3、nC6H5OH + nHCHO催化剂催化剂5、n HOOC-COOH + nHO-CH2-C

4、H2-OH催化剂催化剂4、nCH3CHCOOHOH催化剂催化剂6、nH2N-CH2-COOH催化剂催化剂一、有机高分子化合物一、有机高分子化合物1、合成反应、合成反应 聚合反应聚合反应（1）加聚反应：单烯、双烯、混合烯等）加聚反应：单烯、双烯、混合烯等 （2）缩聚反应：羟基羧酸、氨基酸等）缩聚反应：羟基羧酸、氨基酸等2、如何确定高聚物的单体、如何确定高聚物的单体（1）判断聚合类型）判断聚合类型若链节上若链节上只有只有 C 原子原子，一般是，一般是加聚反应加聚反应的产物的产物若链节上含有若链节上含有 等，都是等，都是缩聚反应缩聚反应的产物的产物O C ONH-O C （2）若是加聚产物）若是加聚

5、产物凡链节的主链凡链节的主链只有两个只有两个C原子时原子时，其单体必其单体必为一种为一种，半键闭合即可。，半键闭合即可。凡链节的主链凡链节的主链不只两个不只两个C原子时原子时，其规律是，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳见双键，四个碳；无双键，两个碳”断开断开，然后半键闭合，双键互换。然后半键闭合，双键互换。-CH2CHCHCH2CH(CN)CH2-n-单体 CH2CH CH CH2 CH2CHCN （3）若是缩聚产物）若是缩聚产物凡链节中间（不在端上）含有凡链节中间（不在端上）含有肽键结构肽键结构，从从肽键断开肽键断开，然后，然后N端加端加H，羧基端加羟基羧基端加羟基，即得单体。即得单

6、体。凡链节中间（不在端上）含有凡链节中间（不在端上）含有酯基结构酯基结构，从，从 断开，然后断开，然后氧原子加氧原子加 H，羧羧基端加羟基基端加羟基，即得单体。，即得单体。O C O有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）的结构的结构简式可用简式可用 CH3 CH2Cn COOCH3 表示。设聚表示。设聚合度为合度为3000。回答下列问题：。回答下列问题： （1）指出有机玻璃的单体和链节。）指出有机玻璃的单体和链节。 （2）求有机玻璃的相对分子质量。）求有机玻璃的相对分子质量。 练一练练一练 根据结构中链节连接方式分类，可以有根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结线型结构构和和

7、体型结构体型结构，线性结构又可分为带支链和不，线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。带支链的结构。二、有机高分子化合物的结构特点二、有机高分子化合物的结构特点(3)硫化橡胶中，长链与长链之硫化橡胶中，长链与长链之间又间又形成化学键形成化学键，产生，产生网状结网状结构构而交联在一起。而交联在一起。线型线型结构的高分子化合物结构的高分子化合物可可转变为转变为体型体型结构：结构：CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2CH2CH CHCH2SSSSSSSSSSOHOHOHOHOHOHH

8、HHHOOOOH20H20H20H20H20体型结构高分子化合物体型结构高分子化合物三三（1 1）溶解性溶解性线型结构线型结构高分子（如高分子（如有机玻璃有机玻璃）能溶解）能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；而慢；而体型结构体型结构高分子（如高分子（如橡胶橡胶）则不易溶解，）则不易溶解，只有一定程度的胀大。只有一定程度的胀大。（2 2）热塑性热塑性和和热固性热固性 线型结构线型结构高分子具有高分子具有热塑性（热塑性（如如聚乙烯聚乙烯） 体型结构体型结构高分子具有高分子具有热固性热固性（如如电木电木）例：填写下表例：填写下表线型高分子线型高分

9、子体型高分子体型高分子结构结构性质性质溶解性溶解性受热时受热时的变化的变化链状结构链状结构网状结构网状结构溶解溶解不溶解，只发不溶解，只发生胀大。生胀大。加热软化熔解，加热软化熔解，具有热塑性。具有热塑性。受热不熔化，受热不熔化，具有热固性。具有热固性。（3 3）强度大强度大高分子材料强度一般比较大。如把高分子材料强度一般比较大。如把10kg10kg高高分子材料与金属材料各制成分子材料与金属材料各制成100m100m长的绳子，长的绳子，可吊起物体的重量如下表：可吊起物体的重量如下表：材料品材料品种种高分子材料高分子材料金属材料金属材料锦纶绳锦纶绳 涤纶绳涤纶绳金属钛金属钛绳绳碳钢绳碳钢绳重物质

10、重物质量量kgkg155001550012000120007700770065006500（4 4）电绝缘性好电绝缘性好 通常高分子材料的电绝缘性良好，通常高分子材料的电绝缘性良好， 广广泛用于电器工业上。泛用于电器工业上。 （5 5）特性特性：有些高分子材料具有有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特等特性，用于某些特殊需要的领域殊需要的领域易老化易老化不耐高温不耐高温废弃后不易分解废弃后不易分解易燃烧易燃烧缺点有 机 高 分有 机 高 分子化合物子化合物链节链节聚合度聚合度单体单体线型结构线型结构体型结构体型结构能 溶 解

11、 在能 溶 解 在适当溶剂适当溶剂热塑性热塑性不容易溶解，不容易溶解，只是溶胀只是溶胀热固性热固性强强度度高高电电绝绝缘缘性性特特性性结构结构总总结结棉花和羊毛的纤维都是天然纤维医用薄膜透明薄膜有机玻璃聚苯乙烯薄膜镀铝纤维彩图薄膜医用薄膜不同种类的塑料制品合成橡胶的用途合成材料塑料合成纤维合成橡胶1塑料塑料什么是塑料？什么是塑料？ 塑料一般由塑料一般由合成树脂合成树脂及增塑剂、防老化及增塑剂、防老化剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是合成树脂。要成分是合成树脂。 塑料的基本性能主要决定于合成树脂的性塑料的基本性能主要决定于合成树脂的性能能 人们给聚四

12、氟乙烯冠以人们给聚四氟乙烯冠以“塑料王塑料王”的美称。的美称。 一种特别的菜锅一种特别的菜锅不粘锅。不粘锅。易清洁的脱排油烟机，人们仅易清洁的脱排油烟机，人们仅仅是在锅的内表面和脱排油烟仅是在锅的内表面和脱排油烟机的外表面多涂了一层氟树脂。机的外表面多涂了一层氟树脂。利用氟树脂优异的热性能、化利用氟树脂优异的热性能、化学性能、易清洁性能和无毒性学性能、易清洁性能和无毒性能，它还有最好的耐化学腐蚀能，它还有最好的耐化学腐蚀和耐老化的性能。和耐老化的性能。 聚四氟乙烯聚四氟乙烯作内衬的不粘锅作内衬的不粘锅导电的塑料导电的塑料 2000年艾格年艾格黑格、黑格、艾伦艾伦马克迪尔米德、白马克迪尔米德、白

13、川英树荣获诺贝尔化学川英树荣获诺贝尔化学奖，向人们习以为常的奖，向人们习以为常的“观念观念”挑战，使塑料挑战，使塑料能像金属一样具有导电能像金属一样具有导电性。性。 导电塑料在抗静电导电塑料在抗静电添加剂、计算机抗磁屏添加剂、计算机抗磁屏幕和智能窗等方面快速幕和智能窗等方面快速发展，应用前景广阔。发展，应用前景广阔。2 2合成纤维合成纤维纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维棉花棉花羊毛羊毛木材木材草类草类合成纤维合成纤维：用石油、天然气等为原：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤料制成的单体，再经聚合制成的纤维（如：维（如：“六大纶六大纶”、碳纤维、光、碳纤维、光导纤维等）导

14、纤维等）人造纤维人造纤维：用木材、草类的纤维经：用木材、草类的纤维经化学加工制成。如粘胶纤维等化学加工制成。如粘胶纤维等棉花和羊毛的纤维都是天然纤维棉花和羊毛的纤维都是天然纤维 合成纤维合成纤维合成纤维：六大纶：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。 都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点 聚酯纤维聚酯纤维（涤纶） 弹性好、强度高、吸水性差。做纺织材料、电绝缘材料、渔网、绳索、轮胎帘子线、降落伞、宇航服等。也可做成薄膜，制作电影胶片、录音录像带、磁卡等 结构式：0=O-CH2-CH2-O-C- -Cn0= 单体：对苯二甲酸、乙二醇单体：对苯二甲酸、乙二醇聚酰胺纤维

15、聚酰胺纤维（锦纶） 强度与耐磨性能好。制作针织品、混纺织物、工业用布、轮胎帘子线、渔网、缆绳。 单体：H2N(CH)5COOH结构简式结构简式 : HN-(CH2)5-COn聚丙烯腈纤维聚丙烯腈纤维（腈纶） 质轻、弹性好，人称“人造羊毛”。可与羊毛、棉等混纺，制作毛线、毛织物、棉织物、人造毛皮、地毯、窗帘等 单体： C H2 CH CNCH2-CHn CN聚丙烯纤维聚丙烯纤维（丙纶） 耐磨、强度高，耐酸碱，耐老化性能差。制作地毯、编织袋、绳索、滤布、包装材料等 单体：CH2 CH CH3CH2- CHn CH3聚乙烯醇纤维聚乙烯醇纤维（维纶） 吸湿性优良，有“合成棉花“之称。可与棉花混纺，做维

16、棉混纺织物，做滤布、帆布、传送带等 -CH2 CH CH2 CH-n O CH2 OCH3-C-O-CH=CH2=0、CH3OH、HCHO等等聚氯乙烯纤维聚氯乙烯纤维（氯纶） 难燃、耐酸、碱，吸湿性差。可编织窗纱、筛网、网袋与绳子，制毛线、毛毯、棉絮、滤布等。 -CH2 CH-n Cl单体：CH2 CHCl 合成纤维合成纤维一座年产万吨的合成纤维厂相当于一座年产万吨的合成纤维厂相当于30万亩棉田或万亩棉田或250万头绵羊的棉毛产量。万头绵羊的棉毛产量。 涤纶（的确良）涤纶（的确良） 锦纶（尼龙）锦纶（尼龙）纺纶纤维纺纶纤维织成的防织成的防弹衣腈纶弹衣腈纶腈纶腈纶如果服装面料是由一种纤维材料制如

17、果服装面料是由一种纤维材料制成的，则用成的，则用“纯纯X X”或或“100100X X”来来表示。如表示。如“纯棉纯棉”“”“纯毛纯毛”或或“100100棉棉”“”“100100毛毛”；如果服；如果服装是由两种或两种以上的纤维制成装是由两种或两种以上的纤维制成的，标签上应注明每种纤维种类的的，标签上应注明每种纤维种类的含量，如含量，如“涤纶涤纶2020棉棉8080”等。等。 实验内容和步骤现象与结论取化纤、纯羊毛各cm分别点燃化纤、纯羊毛，观察燃烧时的现象、气味分别离开火焰，观察燃烧后的剩余物，并用手捻化纤线纯羊毛线燃烧情况燃烧时的气味离开火焰情况燃烧后剩余物的色态手捻能燃烧能燃烧能燃烧能燃烧

18、有刺鼻气味有刺鼻气味有蛋白质烧焦有蛋白质烧焦气味气味融成小球融成小球继续燃烧继续燃烧光亮、较硬光亮、较硬灰黑色固体灰黑色固体硬、破碎硬、破碎一捻即成粉末一捻即成粉末橡胶的来源 森林中有一种高大的森林中有一种高大的乔木，叫作乔木，叫作“三叶三叶树树”。如果用小刀在。如果用小刀在它的树皮上割开一个它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安最初来源。在印第安人的土语中，人的土语中，“橡胶橡胶”就是就是“树木的眼泪树木的眼泪”的意思。的意思。 天然橡胶天然橡胶-CH

19、2C (CH3)CHCH2-n-合成橡胶合成橡胶橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶聚硫橡胶聚硫橡胶硅橡胶硅橡胶丁苯橡胶单体：丁苯橡胶单体：1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）、苯乙烯（C6H5CH =CH2 单体： CH2=CH-CH=CH2 氯丁橡胶氯丁橡胶单体：硅橡胶硅橡胶合成材料中的塑料和合成橡胶给我合成材料中的塑料和合成橡胶给我们的生活带来很多好处，也带来了们的生活带来很多好处，也带来了一些问题：一些问题：白色污染解决白色污染的方法：解决白色污染的方法：1）重复、减少使用不必要的）重复、减少使

20、用不必要的塑料制品，如用布代替塑料塑料制品，如用布代替塑料袋等；袋等；2）使用一些新型的、可降解）使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解和光的塑料，如微生物降解和光降解塑料等；降解塑料等；3）回收各种废弃的塑料。）回收各种废弃的塑料。可降解塑料的降解过程初放时1个月2个月2.5个月3个月已消纳用隔水透气的高分子薄膜制成的鸟笼具有绝热性能的高分子材料隐形飞机隐形飞机-电磁波吸收材料电磁波吸收材料 NiNiZnZn铁氧体和铁氧体和六角晶系铁氧体六角晶系铁氧体等等掺有金属短纤维掺有金属短纤维和有机高分子材和有机高分子材料的复合物。料的复合物。新型有机合成材料简介新型有机合成材料简介功能高分子材料

21、功能高分子材料复合材料复合材料 有机化学不仅是一门科学，也是一门艺术Organic chemistry: Not only a science, but also an Art 1定义：定义：既有传统高分子材料的机械既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 在高分子链上接上带有具有某种功在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团使其在物理、化学、生物、能的官能团使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料医学等方面具有特殊功能的高分子材料功能高分子材料功能高分子材料功功能能高高分分子子材材料料物理功物理功能高分能高分子材料子材

22、料化学功化学功能高分能高分子材料子材料如导电高分子、高分子半导体。光导如导电高分子、高分子半导体。光导电高分子、压电及热电高分子、磁性电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等和信息高分子材料等如反应性高分子、离子交换树脂、高如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜。鳌合高分子、高分子催分子分离膜。鳌合高分子、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等。化剂、高分子试剂及人工脏器等。生物功能高分子材料生物功能高分子材料如生物高分子模拟酶如生物高分子模拟酶高分子药物、人工骨材料高分子药物、人工骨材料医用高分子材料医用高分子材料高

23、分子分离膜高分子分子膜的特点：高分子分子膜的特点：能够有选择地让某能够有选择地让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。些物质通过，而把另外一些物质分离掉。 科技的发展推动医疗手段有了很大的科技的发展推动医疗手段有了很大的提高，现代医学主要采取哪些措施治提高，现代医学主要采取哪些措施治疗人体的器官病变和坏死？疗人体的器官病变和坏死？ 1.相容性、亲和性相容性、亲和性 2.排异性排异性 3.机械性机械性提问提问 作人工器官要考虑哪些问题作人工器官要考虑哪些问题？医用高分子材料人造心脏人工膝关节人工膝关节人工肾脏人工肾脏人工心脏瓣膜人工心脏瓣膜人造关节人造关节人造牙齿人造牙齿1888年，奥地利科学家

24、年，奥地利科学家FReinitzer发现了液晶。发现了液晶。20世纪世纪70年代初，年代初，Helfrich和和Schadt利用液晶的电光利用液晶的电光效应和集成电路相结合，将其制成效应和集成电路相结合，将其制成显示器件，实现了液晶材料的产业显示器件，实现了液晶材料的产业化。这种液晶材料称为扭曲向列相化。这种液晶材料称为扭曲向列相液晶显示（液晶显示（NT-LCD）材料，其产品）材料，其产品主要应用在电子表和计算器上。主要应用在电子表和计算器上。80年代中期，开发成功超扭曲向列相年代中期，开发成功超扭曲向列相液晶显示（液晶显示（STN-LCD）材料，其产）材料，其产品主要应用在品主要应用在BP机、移动电话和笔机、移动电话和笔记本电脑上。记本电脑上。酯类和联苯类液晶化酯类和联苯类液晶化合物是合物是STN-LCD用混晶材料的主要用混晶材料的主要成分成分，国内各科研机构已开发了近，国内各科研机构已开发了近千种，其中已有千种，其中已有100种以上应用于混种以上应用于混晶配方。晶配方。功能高分子材料功能高分子材料包括包括1高分子分离膜高分子分离膜 2传感膜传感膜 3热电膜热电膜 4人工器官人工器官 5高吸水性高分子高吸水性高分子 6隐形眼镜隐形眼镜 7智能材料智能材料