课题3 高分子合成材料

1、湖北巴东二中湖北巴东二中 田宗学田宗学你知道国旗是用什么材料做的吗？联想联想 质疑质疑 “神州七号神州七号”上的降落伞和宇上的降落伞和宇航服能是普通布航服能是普通布料制作的吗料制作的吗?你你认为这些材料应认为这些材料应具有什么特点具有什么特点?PVC 制 品杯垫水杯水壶茶 具洗米箩垃圾桶家庭用品家庭用品输液器类一次性注射器医药包装系列药用塑料瓶医疗呼吸管鲜氧发生器化学仪器化学仪器 高分子合成材料是一种新型的化学材料，它的出现改变了人类制只能依赖和应用从矿物、动植物中得到的金属、木材、棉、毛、橡胶等天然材料的状况，为人类的生产和科学技术的发展开拓了广阔的道路。 19世纪中叶，人们开始对天然高分子

2、进行改造以改变其性质。 20世纪初期，开始少量生产合成塑料和合成橡胶，并用作原料来生产绝缘材料、轮胎等。但生产发展较慢。 30年代中期，由于高分子链结构理论的确立，以及对一些有机反应过程的进一步研究，使生产方法简化，生产效率提高，高分子品种的生产，才如迅速地发展起来。 在我国，高分子合成工业的历史虽然比较短，但发展是很快的。我国石油、天然气和煤的储量都很丰富，这为合成材料工业的发展提供了有利的条件。目前，我国已经建设了并且正在新建一批现代化的大型石油化工联合企业。 一、高分子化合物及其特点一、高分子化合物及其特点 有机高分子化合物概况 小分子：相对分子质量通常不上千，通常称为低分子化合物，简称

3、小分子；如：烃、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。 高分子化合物：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，又称高聚物；如：淀粉、纤维素、蛋白质、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等。高分子化合物又分为天然高分子和合成高分子。 1 1、高分子化合物及其组成、高分子化合物及其组成 高分子化合物的涵义：一是高分子化合物的涵义：一是分子量在分子量在5,0005,000以上的大分子，二以上的大分子，二是高分子化合物有较好的强度和弹性。高分子化合物的化学组成是高分子化合物有较好的强度和弹性。高分子化合物的化学组成一般都比较简单。一般都比较简单。 高分子的分子量高分子的分子量 = =

4、聚合度聚合度* *链节数链节数 高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成；元重复连接而成；如聚乙烯中：如聚乙烯中：（A A）CHCH2 2CHCH2 2叫聚乙烯的结构单元（或链节）；叫聚乙烯的结构单元（或链节）；（B B）n n表示每个高分子化合物中链节的重复次数，叫聚合表示每个高分子化合物中链节的重复次数，叫聚合度；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）合成小分子的物质叫单体。）合成小分子的物质叫单体。CH2 CH2nnCH2 CH2引发剂引发剂 CH2 CH2 例如：合成聚乙烯的反应：合成聚

5、乙烯的反应：单单 体体 CH2 CH2CH2 CH2 链链 节节链节数链节数 n反应类型反应类型 聚合反应聚合反应从分子量和组成看，高分子的分子量很大，具有从分子量和组成看，高分子的分子量很大，具有“多散性多散性”。 2、高分子化合物的结构和性质 （1）分子结构 线型结构：分子中的原子由共价键相互结合成一条很长的蜷曲状态“链”。 体型结构：分子链与分子链之间有许多化学链交联起来，形成网格一样的结构。 根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构，线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。 橡胶硫化后，由线型结构转变为网状结构 （2 2）性质）性质 从性质上看，通常处于固体状态，有较好的机

6、械强度，绝缘性能，耐腐蚀性能，可塑性，高弹性。 从用途上看，一般可作为结构材料，供各方面使用。 溶解性 线型结构高分子（如有机玻璃）能溶解在适当的有机溶剂里，但溶解速率比小分子缓慢；而体型结构高分子（如橡胶）则不易溶解，只有一定程度的胀大。 热塑性和热固性 加热到一定温度范围，开始软化，然后再开始熔化成可以流动的液体；冷却后，又成为固体热塑性（如聚乙烯）。加工成型后受热不再熔化，就叫热固性（如电木）。链状结构的高分子材料（如聚乙烯塑料）网状结构的高分子材料（如电木） 热塑性：加热时会熔化，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，所以可以反复加工，多次使用。热固性：一经加工成型后就不会受热熔化。结构决

7、定性质结构决定性质 强度 高分子材料强度一般比较大。如把10kg高分子材料与金属材料各制成100m长的绳子，可吊起物体的重量如下表：材料品种材料品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绳金属钛绳碳钢绳碳钢绳重物质量重物质量（kg）155001200077006500 电绝缘性通常高分子材料的电绝缘性良好，广泛用于电器工业是上（为什么？） 特性：有些高分子材料具有耐化学腐蚀、耐热、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的领域；但也有些高分子材料具有易老化、不耐高温、易燃烧、废弃后不易分解等缺点。 天然材料已不能满足人类的要求，人类在改造自然的过程中充分发挥自己的

8、聪明才智，已经人工合成了多种高分子材料。合成高分子材料广泛应用于人们的衣、食、住、行、工农业生产等各方面。 合成材料的品种很多，传统的三大合成材料是：塑料、合成纤维、合成橡胶。二、塑料、合成纤维和橡胶二、塑料、合成纤维和橡胶你知道吗？你知道吗？塑塑 料料聚四氟乙烯制品生活中的塑料制品聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 1 1、塑料、塑料 阅读教材P225226回答下列问题。 1、什么是塑料？其主要成分是什么？ 2、塑料如何分类？各有哪些性能和用途？ 常见塑料性能和用途常见塑料性能和用途1、聚乙烯 1933年开发，软，可制农用薄膜、雨衣、牛奶袋、导线绝缘材料、口杯。2、聚苯

9、乙烯 最早开发并商品化，硬。有热塑性和热固性，可制梳 子，牙刷柄，肥皂盒，包装材料等。3、聚氯乙烯 分软硬两类，前者适合制软材，如塑料布、软管等。后者可制硬制品，如塑料凉鞋、水桶、盆等。4、聚甲基丙烯酸甲酯 硬，异常坚固，透明，俗称有机玻璃，可制眼镜、假牙、灯具、盆。5、聚碳酸酯 俗称玻璃钢，强度高，硬，透明，象钢板一样坚韧，3厘米厚的板材可阻挡4米近处射来的38口径步枪子弹，适宜制防弹玻璃、宇航头盔。6、聚四氟乙烯 耐各种酸碱及化学试剂的进攻，并耐300的高温，有“塑料之王”的美称，是世界上最光滑的材料，且强度高，用于制不粘锅、坩埚、烧杯、轴承、绝缘材料等。7、酚醛树脂 俗称电木，坚牢而耐腐

10、蚀，绝缘性好，常用作灯头和插座。还可以和玻璃纤维牢固粘合加工成增强塑料，也称为玻璃钢，可部分代替钢用。8、聚丁二烯 丁二烯在与金属钠作用下聚合，或与其它含金双键的化合物如苯乙烯共聚而得的聚合物，构成了一类合成橡胶，可制轮胎、软管。9、泡漠塑料 当树脂加入发泡剂成型时，固体塑料中含有很多细气泡，它兼有塑料柔软、防水、绝缘性好及气体保暖、隔音功能强的优点，可制鞋垫、坐垫、床垫，柔软而轻便；也可代替棉花、丝棉和驼毛做棉衣和背心，挺括而富有弹性。硬质的聚苯乙烯泡漠塑料多用于制救生圈及包装材料。 纤维纤维天然纤维：棉、羊毛和蚕丝天然纤维：棉、羊毛和蚕丝 合成纤维：涤纶（的确良）、合成纤维：涤纶（的确良）

11、、 锦纶锦纶（尼龙）和腈纶（尼龙）和腈纶 合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，但它的吸水性和透气性较差。 所以合成纤维经常和棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使得衣服穿起来既舒适又挺括。 2、合成纤维、合成纤维 合成纤维是以石油、天然气、煤和农副产品为原料制成单体，聚合反应制成。 它从二十世纪三十年代开始生产，发展极为迅速，目前大规模省柴的已有三、四十种。涤纶涤纶尼龙尼龙腈腈纶纶芳纶纤维织芳纶纤维织成的防弹衣成的防弹衣六大纶：涤纶、腈纶、锦纶、六大纶：涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶、氯纶丙纶、维纶、氯纶绿色面料：天丝、牛奶丝 合成纤维的主要特点合成纤维的主要特点如何鉴别真丝和纤维？如何鉴别真丝和

12、纤维？灼烧法：有焦羽毛味的是真丝，否则是纤维。浸浓硝酸：变黄色的是真丝，否则是纤维。合成纤维包括有六大纶：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、氯纶。天然纤维、人造纤维既透气又保暖，为什么还要广泛使用合成纤维呢？ 天然纤维和人造纤维有弹性差、不耐磨、易发霉、易被虫蛀等缺点。 合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不被虫蛀、不缩水等优点，而且不同合成纤维有着各自不同的独特性能。但是，合成纤维也有其缺点，如吸水性和透气性差，穿着不够爽滑，穿着不够高雅华贵等。针对这些缺点，人类又一次利用自己的聪明才智，推出新的“绿色面料”天丝和牛奶丝。 合成橡胶海南岛西联农场的橡胶园天然橡胶取自橡胶树橡胶橡胶天然

13、橡胶：性能全面但易老化。天然橡胶：性能全面但易老化。合成橡胶：合成橡胶：具有弹性、绝缘性、气密性、具有弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等。耐油、耐高温或低温等。3、橡胶、橡胶 橡胶的分类及性能橡胶的分类及性能（一）、天然橡胶（一）、天然橡胶H2CCH2CCH2CCH2CCH2CCH2CCCH2H3CHCH3HHH3CCH21 1来源： 填料：是为了减少生胶的用量，并提高制品的机械强度和耐磨性能。 硫化：使橡胶分子链间发生交联，从而改善生胶易发生形变的缺点。 防老剂：提高橡胶的抗老的性能，延长橡胶制品的使用寿命。2 2化学组成：聚异戊二烯，线型高分子，分子量20-50万。 3 填料和防老

14、剂 （二）合成橡胶 合成橡胶与天然橡胶相比，具有合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性、绝缘性、高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通以及日常生活中。通以及日常生活中。阅读教材阅读教材P226。橡胶有哪些分类，各有哪些性能？橡胶天然橡胶：合成橡胶：天然橡胶的主要成分是什么？写出其结构简式。其单体又是什么？ CH2C=CHCH2n CH3CH2=CHCH=CH2 CH3天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。KMnO4 溶液、浓HNO3、液溴

15、、汽油、苯、四氯化碳等。具有弹性、绝缘性、气密性、耐 油、耐高温或低温等。常见的合成橡胶有哪几种？性能全面但易老化。常用橡胶的性质和用途常用橡胶的性质和用途1、丁苯橡胶 热稳定性、电绝缘性、抗老化性好。可制轮胎、电绝缘材料、一般橡胶制品。2、顺丁橡胶 弹性好、耐低温、耐热、粘结性差，可制轮胎、运输带、胶管等。3、聚氯橡胶 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、胶粘剂。4、丁腈橡胶 抗老化性、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，飞机和油箱衬里等。5、聚硫橡胶 耐油性、抗老化性很好，耐化学腐蚀，弹性较差。可制耐油、耐苯胶管、胶辊、耐臭氧制品、储油和化工设备衬里等。6、硅橡胶 耐低温（-100）和高温（300 ），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。通用橡胶特种橡胶其它合成材料 除了以上介绍的三大合成材料外，也是经常应用的合成材料。 合成材料的应用及其发展 目前，合成材料在医药、物质提纯、污水处理、能量转化、贵金属