选修应用广泛的高分子材料PPT学习教案

1、会计学1第1页/共86页于大规模工业的特点，在经济于大规模工业的特点，在经济发展和改善人民生活中发挥着发展和改善人民生活中发挥着极大的作用。极大的作用。第2页/共86页有机高分子材料有机高分子材料天然天然有机高分子材料有机高分子材料合成合成有机高分子材料有机高分子材料棉花、麻棉花、麻 羊毛、蚕丝羊毛、蚕丝（简称有机合成材料）（简称有机合成材料）【按来源分类按来源分类】第3页/共86页合合成成材材料料【按用途和性能分类按用途和性能分类】合成高分合成高分子材料子材料功能高分功能高分子材料子材料复合材料复合材料塑料塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶黏合剂黏合剂涂料涂料高分子分离膜高分子分离膜液晶高

2、分子液晶高分子导电高分子导电高分子医用高分子医用高分子高吸水性树脂高吸水性树脂三大合成材料三大合成材料第4页/共86页名称后加上名称后加上“橡胶橡胶”。如丁苯橡。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。n（4 4）合成纤维的名称常用）合成纤维的名称常用“纶纶”。如涤纶如涤纶第5页/共86页CH2 CH2n第6页/共86页【按结构分类按结构分类】高高分分子子化化合合物物线型高分子线型高分子支链型高分子支链型高分子体型高分子体型高分子网状结构网状结构(体型体型)第7页/共86页第8页/共86页高分子结构示意图高分子结构示意图线型结构线型结构网状结构网状结构(体型体型)第9页/共

3、86页三、高分子化合物性质探三、高分子化合物性质探究究第10页/共86页解。解。n实验结论：实验结论：橡胶不溶于有机溶剂橡胶不溶于有机溶剂汽油汽油。第11页/共86页【有机高分子化合物溶解性的小结有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水；有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂中，但溶解过程比小分子缓慢；中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解，而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解，有的只是有一定程度的胀大。有的只是有一定程度的胀大。第12页/共86页第13页/共86页

4、实验探究高分子材料在不同温度下的性能实验探究高分子材料在不同温度下的性能 第14页/共86页热固性热固性。第15页/共86页合成高分子合成高分子按结构分类按结构分类线型线型支链型支链型热固型热固型热塑型热塑型加工成型后受加工成型后受热不再熔化热不再熔化可反复加工，多可反复加工，多次使用次使用能溶解在适当的能溶解在适当的有机溶剂里有机溶剂里不易溶解，只有一不易溶解，只有一定程度的胀大定程度的胀大网状结构网状结构体型体型第16页/共86页结构结构 性质性质 用途用途决定决定 决定决定 适用于高分子化合物适用于高分子化合物第17页/共86页 常见的热固性塑常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚料包括环氧树

5、脂、酚醛树脂、聚酯树脂。醛树脂、聚酯树脂。 热固性塑料：热固性塑料：如如酚醛树脂酚醛树脂 塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂剂( (或称做架桥剂或称做架桥剂) )的作用分子链间产生化学交联，形的作用分子链间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应，因此应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。的现象。 第18页/共86页常见的塑料按受

6、热可分为常见的塑料按受热可分为: :可反复加热熔融加工，多次可反复加热熔融加工，多次使用（线型结构）使用（线型结构）热塑型：热塑型：热固型：热固型：塑塑料料不能加热熔融只能一次成型不能加热熔融只能一次成型（体型结构（体型结构) )聚乙烯聚乙烯酚醛树脂酚醛树脂第19页/共86页第20页/共86页树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物剂混合的聚合物塑料树脂添加剂塑料树脂添加剂树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用加剂也起重要作用 塑料一般由塑料一般由合成树脂合成树脂及及增塑剂增塑剂、防老化剂防

7、老化剂、润滑剂润滑剂、色料色料等添加剂组成，它的等添加剂组成，它的主要成分主要成分是是合成树脂合成树脂。第21页/共86页3. 常见塑料：常见塑料： 例如：聚乙烯例如：聚乙烯高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯合成条件合成条件分子结构类型分子结构类型有无支链有无支链高分子链长短高分子链长短相对分子质量相对分子质量高压高温引发剂高压高温引发剂较低压力催化剂较低压力催化剂线型线型支链型支链型少有或没有少有或没有相对较长相对较长相对较短相对较短相对较小相对较小相对较大相对较大第22页/共86页高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度熔融温度密度密度硬度硬度分子间作分子间作用力用力用途用途

8、低密度低密度相对较低相对较低相对较小相对较小相对较小相对较小相对较高相对较高高密度高密度相对较大相对较大相对较大相对较大高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中低密度聚乙烯低密度聚乙烯 LDPE高密度聚乙烯高密度聚乙烯 HDPE食品包装袋等薄膜制食品包装袋等薄膜制品品瓶、桶、板、管、棒材等瓶、桶、板、管、棒材等第23页/共86页影响高分子化合物熔点、密度的因素：影响高分子化合物熔点、密度的因素：高分子高分子链越长链越长相对分子质量越大相对分子质量越大分子间的分子间的作用力越大作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高 高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相

9、对分子质量小高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相对分子质量小链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用力越大链之间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高 高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低，单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低，熔点和密度也就较低。熔点和密度也就较低。（参看（参看P106P106教材）教材）高分子链之间的作用力与链的长短有关高分子链之间的作用力与链的长短有关熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关第24页/共86页

10、低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多且支链少得多低压、高密度、高熔点、较硬管材、桶、瓶低压、高密度、高熔点、较硬管材、桶、瓶高压、低密度、低沸点、较软塑料薄膜、食品包装袋高压、低密度、低沸点、较软塑料薄膜、食品包装袋第25页/共86页第26页/共86页第27页/共86页 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒无毒，化学，化学稳定性好稳定性好，适合做食品和药物的，适合做食品和药物的包装材料包装材料单体单体: CH2=CH2了解塑料产品了解塑料产品高压聚乙烯做薄膜，不高压聚乙烯做薄膜，不用加增塑剂，十分

11、柔软用加增塑剂，十分柔软。第28页/共86页聚乙烯制品 改进聚合反应的催改进聚合反应的催化剂，得到超高相对分化剂，得到超高相对分子质量（子质量（100100万）、万）、性能更为优越的聚乙烯性能更为优越的聚乙烯。它具有高强度、高耐。它具有高强度、高耐磨性、熔融温度磨性、熔融温度135-135-137 137 ，使用温度，使用温度100100以上，可用作防以上，可用作防弹头盔、防弹衣的材料弹头盔、防弹衣的材料。第29页/共86页聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学化学稳定性稳定性好，好，耐酸碱腐蚀耐酸碱腐蚀，使用，使用温度温度不不宜宜超超过过6060，在在低温低温下会下会变硬变硬分为：分为：软软

12、质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料单体单体: CH2=CHCl第30页/共86页聚苯乙聚苯乙烯烯单体：单体：CH2=CHC6H5第31页/共86页聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2=CCH3COOCH3第32页/共86页聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2人们给聚四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，人们仅仅是在锅的内表面和脱排油烟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机的外表面多涂了一层氟树脂。利用氟树脂优异的热性能、机的外表面多涂了一层氟树

13、脂。利用氟树脂优异的热性能、化学性能、易清洁性能和无毒性能，它还有最好的耐化学腐化学性能、易清洁性能和无毒性能，它还有最好的耐化学腐蚀和耐老化的性能。蚀和耐老化的性能。 第33页/共86页常见塑常见塑料聚合料聚合物的结物的结构是构是？填表并填表并书写化书写化学方程学方程式：式：第34页/共86页第35页/共86页【光降解光降解】 有一种方法是在高分子化合物的有一种方法是在高分子化合物的分子链分子链的的一定距离之间一定距离之间添加光敏基团添加光敏基团，它们被，它们被曝晒曝晒在阳光下，在阳光下，光敏基团光敏基团就就吸收辐射吸收辐射而使高分子化合物在此而使高分子化合物在此断裂断裂，断，断裂以后的碎片

14、是比较容易被生物降解的。裂以后的碎片是比较容易被生物降解的。 【微生物降解微生物降解】 另一种方法是在高分子化合物中另一种方法是在高分子化合物中引引入入一些一些基团基团，使它，使它适合适合某些某些微生物微生物的的口味口味，这些微生，这些微生物能使高分子化合物的物能使高分子化合物的长链分子长链分子断裂断裂为为小碎片小碎片，小碎，小碎片进一步降解就比较容易了。片进一步降解就比较容易了。第36页/共86页酚醛树脂P108烹饪器具的手柄烹饪器具的手柄宇宙飞船的外壳宇宙飞船的外壳电器部件电器部件 主要用作绝缘、主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音隔热、难燃、隔音器材和复合器材。器材和复合器材。第37页/共86

15、页4 4、酚醛树脂、酚醛树脂（电木（电木）第38页/共86页 OHOHCH=+H+OHCH2OHn nH+OHCH2 OHCH2OHnHOH+（n -1）H2O【思考与交流思考与交流】 为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？结构吗？羟甲基苯酚羟甲基苯酚第39页/共86页酚醛树脂局部结构酚醛树脂局部结构第40页/共86页 在在碱碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二

16、羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网网状状结构的酚醛树脂。结构的酚醛树脂。OHCH2OHCH2OHHOCH22，4，6-三羟甲基苯三羟甲基苯酚酚2，4-二羟甲基苯酚二羟甲基苯酚OHCH2OHCH2OH第41页/共86页第42页/共86页图51酚醛树脂的制取 第43页/共86页第44页/共86页分组编号分组编号实验步骤实验步骤2g苯酚苯酚+3ml40%的甲的甲醛醛+3滴滴浓盐酸浓盐酸苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓氨水浓氨水产品外观产品外观加热试验加热试验酒精溶解酒精溶解结构特点结构特点实验实验5-1沸水浴加热沸水浴加热15min洗净、烘干

17、洗净、烘干淡粉红色固体淡粉红色固体软化（热塑性）软化（热塑性）不软化（热固性）不软化（热固性）溶解溶解不溶解不溶解线性结构线性结构网状结构网状结构淡黄色固体淡黄色固体怎样清洗线型酚醛树脂？怎样清洗线型酚醛树脂？ 福尔马林溶液或乙醇清洗福尔马林溶液或乙醇清洗第45页/共86页酚醛树脂的制备和注意事项酚醛树脂的制备和注意事项写出线型酚醛树脂的方程式。写出线型酚醛树脂的方程式。网状酚醛树脂是如何形成的？网状酚醛树脂是如何形成的？第46页/共86页第47页/共86页第48页/共86页脲甲醛树脂的网状结构：脲甲醛树脂的网状结构： 第49页/共86页酚醛树脂酚醛树脂反应物：酚类醛类反应物：酚类醛类苯酚甲醛

18、苯酚甲醛酚醛树脂酚醛树脂（电木）（电木）酸催化线型酸催化线型碱催化网状结构碱催化网状结构（体型）（体型）具热塑性，能溶于一些具热塑性，能溶于一些有机溶剂中有机溶剂中具热固性，不溶于任何具热固性，不溶于任何溶剂溶剂第50页/共86页Cl COCClOH2NNH2 COCO NNH n CH2 O C C O CH2 CH O O CH CH2 CH2 n O O HO C C O HCH2CHCH2OHHT纤维由下列两种单体反应生成，写出该高分子纤维由下列两种单体反应生成，写出该高分子的结构。的结构。电器、仪表和飞机等某些部件要用一种简称电器、仪表和飞机等某些部件要用一种简称DAP塑料塑料。它的

19、结构如下，则合成它的单体应该是什么？。它的结构如下，则合成它的单体应该是什么？ 第51页/共86页第52页/共86页合成纤维第53页/共86页1 1、纤维分、纤维分类类纤纤 维维棉花棉花蚕丝、蚕丝、麻麻 羊毛羊毛合成纤维合成纤维用石油、天然气、煤和农用石油、天然气、煤和农副产品等不含天然纤维的物质为原料，副产品等不含天然纤维的物质为原料，经过化学合成和加工制得的纤维经过化学合成和加工制得的纤维天然纤维天然纤维用木材等为原料经加工处理用木材等为原料经加工处理的。的。人造纤维人造纤维化化学学纤纤维维人造丝、人造棉人造丝、人造棉【区别区别】纤维与纤维与纤维素一样吗纤维素一样吗?第54页/共86页纤维

20、纤维天然天然合成合成涤纶涤纶丙纶丙纶锦纶锦纶棉花棉花羊毛羊毛（简称有机合成材料）（简称有机合成材料）维纶维纶腈纶腈纶氯纶氯纶合成纤维包括聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙）、聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）。合成纤维包括聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙）、聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）。第55页/共86页 世界上出现的世界上出现的第一种合成纤维第一种合成纤维是是 20 20 世纪世纪 30 30 年代年代美国杜邦公司科研美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙小组研制出的尼龙 6666（NylonNylon，聚酰，聚酰胺胺6666），它是由己），它是由己二酸和己二胺缩聚二酸和己二胺缩聚而成的，写出合成而成的，写出

21、合成尼龙尼龙-66-66的化学方的化学方程式程式第56页/共86页HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2nHO-OC(CH2)4CO-OH +nH-NH(CH2)6HN-H OC(CH2)4CONH(CH2)6NH nH+（2n-1）H2OHO己二酸和己二胺缩聚合成尼龙己二酸和己二胺缩聚合成尼龙-66-66的化学方程式的化学方程式第57页/共86页第58页/共86页涤纶涤纶尼龙尼龙纺纶纺纶纤维纤维织成织成的防的防弹衣弹衣腈纶腈纶腈腈纶纶第59页/共86页锦纶丙纶维纶氯纶第60页/共86页62第61页/共86页第62页/共86页第63页/共86页合成纤维的单合成纤维的单体或聚合物是

22、体或聚合物是？填表填表并书写化学方并书写化学方程式：程式：第64页/共86页 合成纤维的强度高、合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，做成的服装挺括腐蚀，做成的服装挺括不皱，但它的吸湿性和不皱，但它的吸湿性和透气性较差。因此，合透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤维或成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺衣服穿起来既舒适又挺括。括。 性能互性能互补补维纶（维纶（聚乙烯醇）聚乙烯醇）具有较好的吸湿性，称具有较好的吸湿性，称为人造棉花，是因为在其分子为人造棉花，是因为在其分子链上含有羟基的缘故。链上含有羟基的缘故。第65页/共86

23、页如果服装面料是由一种纤维材料制成如果服装面料是由一种纤维材料制成的，则用的，则用“纯纯X X”或或“100100X X”来表示。来表示。如如“纯棉纯棉”“”“纯毛纯毛”或或“100100棉棉”“”“100100毛毛”；如果服装是由两种；如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的，标签上应或两种以上的纤维制成的，标签上应注明每种纤维种类的含量，如注明每种纤维种类的含量，如“涤纶涤纶2020棉棉8080”等。等。 第66页/共86页HOCH2CH2OH nH+（2n-1）H2OHO OC- -COOCH2CHO对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式HOO

24、C- -COOHHOOC- -COOH + HOCH2CH2OH合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维涤纶涤纶【化学名化学名】聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 n nn n催化剂催化剂第67页/共86页最初来源。在最初来源。在印第安人的土印第安人的土语中，语中，“橡胶橡胶”就是就是“树木的树木的眼泪眼泪”的意思。的意思。第68页/共86页 小学生用的五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶小学生用的五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶。 现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎，都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工，都是经

25、过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工步骤后制成的。步骤后制成的。 合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成技术制造出来的。成技术制造出来的。 现在已发展了现在已发展了20多个大品种，人们常用型合多个大品种，人们常用型合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。等。 思考：橡胶分为哪两类？天思考：橡胶分为哪两类？天然橡胶的结构式是怎样的？然橡胶的结构式是怎样的？如何增加它的弹性和强度？如何增加它的弹性和强度？第69页/共86页橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶三叶树胶（顺）三叶树胶（顺）杜仲树胶（反）杜仲树胶（

26、反）丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶合成天然橡胶合成天然橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶硅橡胶硅橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶合成橡胶于合成橡胶于2020世纪开始世纪开始出现，出现，4040年年代得到迅速代得到迅速发展。发展。第70页/共86页丁苯橡胶丁苯橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶通用橡胶通用橡胶第71页/共86页硅橡胶硅橡胶特种橡胶特种橡胶第72页/共86页第73页/共86页第74页/共86页共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键2 2、性质：、性质： 耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀性、耐老化等方面有着其独特的优势。蚀性、耐老

27、化等方面有着其独特的优势。 橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都要高，一般在要高，一般在10105 510106 6范围内。范围内。第75页/共86页丁苯橡胶是目前世界上产量最高的合成橡胶，丁苯橡胶是目前世界上产量最高的合成橡胶，它是由它是由丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯共聚共聚而成的弹性体，而成的弹性体，请以丁二烯和苯乙烯为原料，写出合成丁苯请以丁二烯和苯乙烯为原料，写出合成丁苯橡胶的方程式。橡胶的方程式。合成橡胶合成橡胶第76页/共86页nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH n1 2 3 41 42 3分子链较柔软，具有较好的弹性

28、分子链较柔软，具有较好的弹性第77页/共86页1 4催化剂催化剂nCH2=CH-CH=CH2C=CCH2CH2HH n1 2 3 42 3 硫化剂的作用是打开顺硫化剂的作用是打开顺式聚式聚1，3-丁二烯的双键，丁二烯的双键，以以-S-S-键将顺丁橡胶的线型键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。既有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。会失去弹性。第78页/共86页两种：巴西三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）两种：巴西三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）天然天然橡胶的主要成分是橡胶的主要成分是聚异戊二烯聚异戊二烯，根据天然橡，根据天然橡胶的结构特点，说说它的性质可能有哪些