高二化人教选修课件-应用广泛的高分子材料

1、2021/3/231高分子化合物高分子化合物从来源角度从来源角度天然高分子化合物天然高分子化合物,如淀粉、纤维素、蛋白质等如淀粉、纤维素、蛋白质等合成高分子化合物合成高分子化合物2021/3/232合合成成材材料料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、合成纤维、合成橡胶、塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料粘合剂、涂料三大合成材料三大合成材料按用途和按用途和性能分类性能分类2021/3/233一、塑料一、塑料热塑性塑料热塑性塑料( (聚乙烯聚乙烯, , 聚氯乙烯聚氯乙烯, , 聚丙烯等聚丙烯等) )塑料塑料热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料）特

2、性特性:受热时软化并可熔化成流动的液体受热时软化并可熔化成流动的液体,冷却后变成固体冷却后变成固体,加热后又熔化加热后又熔化,可反复加可反复加工工,多次使用多次使用特性特性:在制造过程中受热时能变软塑成一定在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状的形状,但加工成型后就不会受热熔化但加工成型后就不会受热熔化 主要成分主要成分: 合成树脂及加工助剂合成树脂及加工助剂2021/3/234热固性塑料热固性塑料再次受热时再次受热时, ,链链与链间会形成共价键与链间会形成共价键, ,产生产生一些交联一些交联, ,形成形成体型网状结体型网状结构构, ,硬化定型硬化定型为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料热塑

3、性塑料具有长链状的具有长链状的线型结构线型结构。受热时受热时, ,分子间分子间作用力减弱作用力减弱, ,易滑动易滑动; ;冷却时冷却时, ,相互引力增强相互引力增强, ,会重新硬化会重新硬化2021/3/235热塑性塑料热塑性塑料:高分子链间无永久性的化学高分子链间无永久性的化学交联交联,只有只有微弱的分子间作用力微弱的分子间作用力 以及由于以及由于链间纠缠所造成的链间纠缠所造成的暂时性物理交联暂时性物理交联 ,此交此交联会随加工过程而有联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象纠缠及去缠的现象;因此因此热塑性塑料会随加热而有热塑性塑料会随加热而有软化变形乃软化变形乃至于流动至于流动的现象的现象:随温

4、度下降则有固化变随温度下降则有固化变硬硬的情形的情形,为可逆过程为可逆过程 。 2021/3/236 常见的热固性塑常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚料包括环氧树脂、酚系树脂、聚酯树脂系树脂、聚酯树脂热固性塑料热固性塑料:塑料在加工过程中受热发生聚塑料在加工过程中受热发生聚合反应合反应,透过交联剂透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的作用的作用分子链间产生化学交联分子链间产生化学交联,形成紧密的网状结形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应构。交联反应本身是不可逆的化学反应,因因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化料般会受热软化,若温

5、度过高则发生裂解而若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。不会有软化变形的现象。 2021/3/237耳机线为什么总缠在一起耳机线为什么总缠在一起?形状形状结构结构聚乙烯分子链上的聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳单键相连单键相连,单键可单键可旋转旋转,使它不可能使它不可能成一条直线成一条直线,只能只能成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状态。态。2021/3/238 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包适合做食品和药物的包装材料装材料单体单体: CH2=CH220

6、21/3/239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: :软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料单体单体: CH2=CHCl2021/3/2310聚聚四四氟氟乙乙烯烯塑塑料料单体单体:CF2CF22021/3/2311聚苯乙烯聚苯乙烯单体单体:CH2=CHC6H52021/3/2312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透光性好透光性好,不易破裂不易破裂,但耐磨性但耐磨性能差能差,能溶于多种有机溶剂能溶

7、于多种有机溶剂,可可用来制造飞机用来制造飞机、汽车玻璃汽车玻璃,光光学仪器和许多日常生活用品。学仪器和许多日常生活用品。2021/3/2313酚醛塑料酚醛塑料单体单体:苯酚、甲醛苯酚、甲醛具有良好的电绝缘具有良好的电绝缘性性,耐热抗水耐热抗水,但易但易被强酸强碱腐蚀被强酸强碱腐蚀,可制电工器材可制电工器材,仪仪表外壳等表外壳等2021/3/2314分组编号分组编号实验步骤实验步骤苯酚苯酚+甲醛甲醛+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水浴加热水浴加热15min洗净、洗净、 烘干烘干米黄色略带粉色米黄色略带粉色 软化（热塑性

8、）软化（热塑性） 不软化（热固不软化（热固 性）性）溶解溶解不溶解不溶解线性线性结构结构 网状网状结构结构 淡黄色淡黄色2021/3/2315水浴加热水浴加热2021/3/2316思考与交流思考与交流P.108 1、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成网状结构形成网状结构?你能画出酚醛树脂的部分你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗网状结构吗? 2、尿素是蛋白质的代谢产物、尿素是蛋白质的代谢产物,随尿排出随尿排出体外。尿素氮原子上的氢可以像苯环上体外。尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应的氢原子那样与甲醛发生加成反应,并可并可缩聚成线型和网状结

9、构的脲醛树脂。你缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗能写出它们的结构吗?2021/3/2317OH+ HCHOOHCH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH22021/3/2318阅读与交流（阅读与交流（P.109)1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维?2、合成纤维有哪些优点、合成纤维有哪些优点?哪些缺点哪些缺点?如何加以改善如何加以改善?纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维人造纤维人造纤维:合成纤维合成纤维:动物纤维动物纤维如羊毛、蚕丝等如羊毛、蚕丝等用木材为原料用木材为原料,经经化学加工处理所得化学加工处理所得以

10、各种单体为原料以各种单体为原料经聚合反应制成经聚合反应制成植物纤维植物纤维如棉花、麻等如棉花、麻等二、合成纤维2021/3/2319合成纤维合成纤维:用石油、天然用石油、天然气等不含天然纤维的物气等不含天然纤维的物质为原料质为原料,经过化学合成经过化学合成加工制得的纤维加工制得的纤维如腈纶如腈纶(人造羊毛人造羊毛) 、锦、锦纶纶(尼龙尼龙)、维纶、氯纶、维纶、氯纶、涤纶涤纶(的确良的确良)和丙纶等和丙纶等“六大纶六大纶” 合成纤维具有合成纤维具有优良的性能优良的性能:如如强强度高、弹性好、耐磨、耐化学度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀腐蚀和不怕虫蛀等。等。2021/3/2320涤纶涤纶尼

11、龙尼龙纺纶纤维织成纺纶纤维织成的防弹衣腈纶的防弹衣腈纶腈纶腈纶2021/3/2321 2003年年3月月26日日,在伊在伊拉克的英国皇家海军陆战拉克的英国皇家海军陆战队战士埃里克队战士埃里克沃尔德曼头沃尔德曼头盔连中四枪。盔连中四枪。 沃尔德曼所沃尔德曼所戴的头盔是这次英军专门戴的头盔是这次英军专门为战争打造的为战争打造的,其外层和普其外层和普通头盔没什么区别通头盔没什么区别,里料则里料则采用的是一种名叫采用的是一种名叫“凯夫凯夫拉尔拉尔”的的特制纤维特制纤维。该纤该纤维含有高分子聚合塑料维含有高分子聚合塑料,硬硬度比普通钢铁高度比普通钢铁高40%。质。质地如此坚硬地如此坚硬,能够刀枪不入能够

12、刀枪不入也就不足为奇了。也就不足为奇了。 2021/3/2322高强纤维的代表高强纤维的代表: Kevlar芳纶芳纶: :全芳香族聚酰胺全芳香族聚酰胺抗拉强度抗拉强度模量模量断裂伸长断裂伸长2021/3/2323宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来2021/3/2324 宇航员的服装能使太空的人处于加压状态,供给宇航员生命所需的氧气,控制温度和湿度,防止辐射,还要经得起微流星的冲击。 宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。 密闭头盔由透明聚碳酸酯组成,密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。2021/3

13、/2325橡橡胶胶产产品品2021/3/2326三三. .橡橡 胶胶 橡胶橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料的材料,是重要的战略物资。是重要的战略物资。1、天然橡胶天然橡胶的化学组的化学组成是成是聚异戊二烯聚异戊二烯:2、合成橡胶分为、合成橡胶分为通用橡胶通用橡胶和和特种橡胶特种橡胶通用橡胶通用橡胶:如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种橡胶特种橡胶:如耐热和耐酸碱的如耐热和耐酸碱的氟橡胶氟橡胶、耐高温和耐严寒、耐高温和耐严寒的的硅橡胶硅橡胶等等性能全面性能全面,但易老化但易老化性能不及天然橡胶全面性能不及天然橡胶全

14、面,但其具有弹性、绝缘性、气密但其具有弹性、绝缘性、气密性、耐高温或低温等性能。性、耐高温或低温等性能。2021/3/23273、橡胶的分类、橡胶的分类: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（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共同点共同点:各各种高聚物种高聚物分子中均分子中均存在不饱存在不饱和键和键性质性质:耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。化等各有其优势。2021/3/2328天然橡胶为何容易老化天然橡胶为

15、何容易老化?实验室盛哪些药实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞?天然橡胶含有双键天然橡胶含有双键,易起加成反应和易被氧化易起加成反应和易被氧化,所以易老化。所以易老化。KMnO4 溶液、浓溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。液溴、汽油、苯、四氯化碳等。2021/3/2329阅读与交流（阅读与交流（P.110-111)1.什么是顺丁橡胶什么是顺丁橡胶?橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响?2.天然橡胶有几种天然橡胶有几种?它们的结构有何不同它们的结构有何不同?nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH

16、 n1 2 3 41 42 3 硫化剂的作用是打开顺式聚硫化剂的作用是打开顺式聚1,3-丁二烯的丁二烯的双键双键,以以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构网状结构,得到既有弹性又有强度的橡胶。得到既有弹性又有强度的橡胶。两种两种:三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）2021/3/2330硫化橡胶硫化橡胶优点优点: 具有较高的强度、韧具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳性、良好的弹性和化学稳定性等定性等2021/3/2331 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,合成丁苯橡胶合成丁苯橡胶CH2=CH-CH=CH2 CH2= CH 1,3-丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯2021/3/2332四、复合材料四、复合材料学与问学与问 每种材料都有它的优缺点每种材料都有它的优缺点:金属材料强度大金属材料强度大,但但易受腐蚀易受腐蚀;陶瓷材料耐高温陶瓷材料耐高温,但脆性大但脆性大;合成材料密度合成材料密度小小,但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高温、密度小的材料温、密度小的材料,海洋工程需要耐高压、耐腐蚀海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢?复合材料复合材料:两种或两种以上高分子