第二节　应用广泛的高分子材料 (3)

1、三三大大支支柱柱产产业业能源能源材料材料信息信息是能源和信息发展的基础是能源和信息发展的基础有机合成材料是材料有机合成材料是材料工业的一个重要方面工业的一个重要方面时代的划分常以材料为标志时代的划分常以材料为标志 第二节第二节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料合成有机高分子材料改变了我们的生活合成有机高分子材料改变了我们的生活 一座年产一座年产8万万吨的合成橡胶吨的合成橡胶厂相当于厂相当于145万亩橡胶园的万亩橡胶园的年产量。年产量。 一座年产万吨一座年产万吨的合成纤维厂的合成纤维厂相当于相当于30万亩万亩棉田或棉田或250万头万头绵羊的棉毛产绵羊的棉毛产量。量。 耐高温、耐耐高温、耐

2、腐蚀的塑料腐蚀的塑料王特氟王特氟隆隆 塑料塑料 合成纤维合成纤维 合成橡胶合成橡胶1. 1.加聚反应与缩聚反应特点对比加聚反应与缩聚反应特点对比 反应类型反应类型加加 聚聚缩缩 聚聚反应物种类反应物种类 反应物特征反应物特征 生成物特征生成物特征产物种类产物种类相同或不同单体相同或不同单体相同或不同单体相同或不同单体含有不饱和键含有不饱和键含有特征官能团含有特征官能团聚合物与单体具有聚合物与单体具有相同的组成相同的组成,主链上主链上一般只有碳原子一般只有碳原子 聚合物与单体组成有聚合物与单体组成有所不同所不同,主链上除有碳主链上除有碳原子外还有其他原子外还有其他只有聚合物只有聚合物有聚合物和小

3、分子有聚合物和小分子复习与归纳复习与归纳1.先判断反应的类型：判断高聚物反应的类型要根据高聚物中键的特点和产物的情况确定。2.加聚物的单体判断关键：根据链节中碳碳键的特点分析是单烯烃的加聚还是二烯烃的加聚2.合成高分子化合物单体的判断方法合成高分子化合物单体的判断方法3.缩聚物的单体的判断的关键是键的断的位置以及断键后应该加什么样的基团。2.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。它的结构如下，则合成它的单体应该是什塑料。它的结构如下，则合成它的单体应该是什么？么？ CH2 O C C O CH2 CH O O CH CH2 CH2 n Cl C

4、OCClOH2NNH2 COCO NNH n O O HO C C O HCH2CHCH2OH练习练习1. HT纤维由下列两种单体反应生成，写纤维由下列两种单体反应生成，写出该高分子的结构。出该高分子的结构。1)1)高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结结构单元重复连接构单元重复连接而成；而成；如聚乙烯中：如聚乙烯中：3.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）；）；CH2 CH2n（B B）n 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

5、重复次数，叫的重复次数，叫聚合度聚合度；n n越大，相对分子质量越大；越大，相对分子质量越大；（C C）合成高分子的小分子反应物叫合成高分子的小分子反应物叫单体单体。如乙烯是。如乙烯是聚乙烯的单体。聚乙烯的单体。2）合成高分子化合物的结构大致可以分为三类：）合成高分子化合物的结构大致可以分为三类：线型、支链型、网状结构线型、支链型、网状结构。线型线型 支链型支链型 体型网状体型网状线型结构线型结构 如聚乙烯如聚乙烯 支链型结构支链型结构酚醛树脂局部结构酚醛树脂局部结构4.4.有机高分子化合物的基本性质比较有机高分子化合物的基本性质比较 类别类别线型高分子化合物线型高分子化合物体型高分子化合物体

6、型高分子化合物性性质质溶解溶解性性受热受热变化变化情况情况强度强度电绝电绝缘性缘性实例实例可溶于适当的溶剂中可溶于适当的溶剂中, ,溶溶解速率较慢解速率较慢, ,最后形成均最后形成均匀的高分子溶胶匀的高分子溶胶. .不溶于任何溶剂不溶于任何溶剂, ,长期长期浸泡在溶剂中只能发浸泡在溶剂中只能发生体积胀大生体积胀大. .具有热塑性具有热塑性. .在一定温在一定温度内软化度内软化. .熔化熔化. .冷却冷却后又可硬化后又可硬化. .具有热固性具有热固性. .加工成型加工成型后受热不能熔化后受热不能熔化. .较大较大一般不易导电一般不易导电, ,通常是电绝缘材料通常是电绝缘材料. .聚乙烯聚乙烯,

7、,聚氯乙烯聚氯乙烯硫化橡胶硫化橡胶, ,酚醛树脂酚醛树脂1 1、第一个完全人工合成的高分子聚合物酚醛、第一个完全人工合成的高分子聚合物酚醛树脂于树脂于19101910年开始投入生产。年开始投入生产。 2 2、按用途和性能分为：合成高分子材料、功、按用途和性能分为：合成高分子材料、功能高分子材料、符合材料；其中应用广泛的能高分子材料、符合材料；其中应用广泛的“三三大大合成材料合成材料”指指塑料塑料、合成纤维合成纤维和和合成橡胶合成橡胶。 合合 成成 材材 料料3 3、合成材料命名、合成材料命名: :课本课本P104P104：资料卡片：资料卡片一种单体一种单体：“聚聚”+ +单体名单体名二种单体二

8、种单体： “聚聚”+ +两单体名两单体名 或两单体名或两单体名 + +“树脂树脂”橡胶：橡胶： 单体单体+ +橡胶橡胶合成纤维合成纤维：XXXX纶纶一、塑料一、塑料 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（即高分子化合物）合成树脂（即高分子化合物）。塑料塑料树脂添加剂树脂添加剂树脂树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物的聚合物树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也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

9、起重要作用一、塑料一、塑料 1 1、塑料的成分：塑料的成分： 塑料塑料主要成分主要成分是是高分子化合物（即合成树脂）；高分子化合物（即合成树脂）；一般由一般由合成树脂合成树脂及及增塑剂增塑剂、防老化剂防老化剂、润滑剂润滑剂、色料色料等添加剂组成。等添加剂组成。塑料塑料树脂添加剂树脂添加剂树脂树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物的聚合物树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也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起重要作用一、塑料一、塑料 1 1、塑料的成分：塑料的成分： 塑料塑料主要成分主要成分是是高分子化合物（即合成

10、树脂）；高分子化合物（即合成树脂）；一般由一般由合成树脂合成树脂及及增塑剂增塑剂、防老化剂防老化剂、润滑剂润滑剂、色料色料等添加剂组成。等添加剂组成。2 2、塑料的分类：塑料的分类：（1）热塑性：树脂为线型结构，有热塑性。）热塑性：树脂为线型结构，有热塑性。 （2）热固性：树脂为体型结构，有热固性。）热固性：树脂为体型结构，有热固性。一、塑料一、塑料 1 1、塑料的成分：塑料的成分：2 2、塑料的分类塑料的分类：3 3、常见的两种塑料：常见的两种塑料：（1 1）聚乙烯）聚乙烯( (热塑性热塑性) 有两种：高压聚乙烯和低压聚乙烯有两种：高压聚乙烯和低压聚乙烯高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙

11、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阅读此表思考：阅读此表思考：影响高聚物熔点、密度的因素影响高聚物熔点、密度的因素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

12、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小结：小结： 影响高聚物熔点、密度的因素：影响高聚物熔点、密度的因素：1 1高分子高分子链越长链越长: : MrMr越大越大分子间力越大分子间力越大熔点、密度越高熔点、密度越高2 2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 故低压聚乙烯故低压聚乙烯比比高压聚乙烯高压聚乙烯: : 链更长链更长, , 且支链少得多且支链少得多低压低压-高密度、高熔点管材、桶高密度、高熔点管材、桶高压高压-低密度、低熔点塑料薄膜低密度、低熔点塑料薄膜耳机线为什么总缠在一起？合成耳机线为什么总缠在一起？合成材

13、料一般都有一定弹性？材料一般都有一定弹性？P106形状形状结构结构聚乙烯分子链上的碳聚乙烯分子链上的碳原子完全由原子完全由碳碳单键碳碳单键相连，相连，单键可旋转单键可旋转，使它不可能成一条直使它不可能成一条直线，只能成不规则的线，只能成不规则的卷曲状态。当受到外卷曲状态。当受到外力的作用链会被拉直，力的作用链会被拉直，外力消失会恢复原状外力消失会恢复原状-故有弹性故有弹性 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: : CHCH2 2=CH=CH

14、2 2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: : CHCH2 2=CHCl=CHCl聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5聚甲基丙烯酸甲聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）酯（有机玻璃）单体：单体：CH2=CCH3COOCH3聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CF2CF2一、塑料一、塑料 1 1、塑料的成分：塑料的成分：2 2、塑料的分类塑料的分类：3 3、常见的两种塑料：常见的两种塑料：（1 1）聚乙烯）聚乙烯( (热

15、塑性热塑性) 有两种：高压聚乙烯和低压聚乙烯有两种：高压聚乙烯和低压聚乙烯（2 2）酚醛树脂）酚醛树脂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洗净固体、洗净固体、 烘干烘干米黄色米黄色(略带粉红略带粉红)固体固体 软化（热塑性）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型线型结构结构 网状网状结构结构 淡黄色固体淡黄色固体 酚醛树脂酚醛树脂单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛OHHCHOOHCH2OHOHCH2OHnOH+

16、(n-1)H2OOHCH2 nH1.酸性条件下：酸性条件下：酚：醛酚：醛=1：1线型高分子线型高分子浓盐酸浓盐酸水浴水浴其它缩聚反应:酚醛树脂的制备酚醛树脂的合成总方程式酚醛树脂的合成总方程式:OHOHn nnHCHOnHCHO OHOHCHCH2 2 n n酚醛树脂酚醛树脂OHOHH H+(n-1)H+(n-1)H2 2O O浓盐酸浓盐酸H HOHOH+(n-1)H+(n-1)H2 2O O甲醛过量时，苯酚与甲醛的反应不仅可以发生在邻位，而且还可以发生在对位，得到网状结构的酚醛树脂(淡黄色)。思考交流：思考交流：为什么碱催化下生成的的网状结构？为什么碱催化下生成的的网状结构？ 你能画出部分网

17、状结构吗？你能画出部分网状结构吗？或或2.碱性条件下：碱性条件下：甲醛过量甲醛过量-生成网状结构生成网状结构实验要点实验要点1)加热方式加热方式: 沸水浴沸水浴2)长导管的作用长导管的作用: 冷凝回流冷凝回流3)催化剂：催化剂：浓盐酸或浓氨水浓盐酸或浓氨水4)实验后试管洗涤方法实验后试管洗涤方法: 线型用酒精或丙酮清洗；线型用酒精或丙酮清洗； 体型用福尔马林清洗体型用福尔马林清洗思考：是否要温度计？思考：是否要温度计？沸水浴，不用温度计沸水浴，不用温度计思考交流：思考交流： 尿素尿素 是蛋白质的代谢产物。尿素是蛋白质的代谢产物。尿素氮原子上的氢原子可以像苯环上的氢原子那样与氮原子上的氢原子可以

18、像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的的脲醛树脂脲醛树脂( (电玉）电玉）。 你能你能写出脲甲醛树脂的线型与部分网状结构式？写出脲甲醛树脂的线型与部分网状结构式？脲甲醛树脂的线形结构：脲甲醛树脂的线形结构： 脲甲醛树脂的网状结构：脲甲醛树脂的网状结构：二、合成纤维二、合成纤维1、纤维的分类、纤维的分类世界上出现的世界上出现的第一第一种种合成纤维是合成纤维是 20 20 世世纪纪 30 30 年代美国杜邦年代美国杜邦公司科研小组研制公司科研小组研制出的尼龙出的尼龙 6666（NylonNylon，聚酰胺，聚酰胺6666），它是

19、由），它是由己二己二酸和己二胺酸和己二胺缩聚而缩聚而成的，写出合成尼成的，写出合成尼龙龙6666的化学方程式的化学方程式HOOC(CH2)4COOH-己二酸己二酸H2N(CH2)6NH2-己二胺己二胺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的化学方程式的化学方程式 合成纤维具有强度高、弹性好、耐腐蚀、质轻保暖、合成纤维具有强度高、弹性好、耐腐蚀、质轻保暖、不缩水等优点，且每一种还有各自独特

20、的性能。如：不缩水等优点，且每一种还有各自独特的性能。如：维纶维纶具有较好的具有较好的吸湿性，吸湿性，被称为被称为“人造棉花人造棉花”，因为，因为其分子链中其分子链中含有羟基含有羟基的缘故。的缘故。 它们除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多它们除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用途。例如，锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘用途。例如，锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。子线、缆绳和渔网等。 合成纤维中目前合成纤维中目前产量产量占第一位的是聚酯纤维占第一位的是聚酯纤维-涤涤纶纶，它是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名，是由，它是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名，是由对苯

21、二甲酸与乙二醇在催化剂作用下生产的。对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下生产的。2、合成纤维的性能和用途、合成纤维的性能和用途二、合成纤维二、合成纤维3、六大纶、六大纶涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。+n HOCH2CH2OHnHOOC- -COOHHOCH2CH2OH nH+（2n-1）H2OHO OC- -COOCH2CHO对二甲苯酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式对二甲苯酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式HOOC- -COOH锦纶 丙纶维纶氯纶涤纶涤纶尼龙尼龙芳纶芳纶纤维纤维织成织成的防的防弹衣弹衣腈纶腈纶 2003年年3月月26日，在伊日，在伊拉克的

22、英国皇家海军陆战队拉克的英国皇家海军陆战队战士埃里克战士埃里克沃尔德曼头盔连沃尔德曼头盔连中四枪，但安然无恙。中四枪，但安然无恙。 沃尔沃尔德曼所戴的头盔里料采用的德曼所戴的头盔里料采用的是一种名叫是一种名叫“凯夫拉尔凯夫拉尔”的的特制纤维特制纤维。该纤维含有高分该纤维含有高分子聚合塑料子聚合塑料，强度是钢丝的，强度是钢丝的 56倍倍 ，韧性是钢丝的，韧性是钢丝的2倍，倍，而重量仅为钢丝的而重量仅为钢丝的1/5左右，左右，在在560度的温度下，不分解，度的温度下，不分解，不融化硬度比普通钢铁高不融化硬度比普通钢铁高40%。质地如此坚硬，能够。质地如此坚硬，能够刀枪不入也就不足为奇了刀枪不入也就

23、不足为奇了。 芳纶：全芳香族聚酰胺芳纶：全芳香族聚酰胺高强纤维的代表高强纤维的代表: Kevlar芳纶：全芳香族聚酰胺芳纶：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三、合成橡胶三、合成橡胶天然天然橡胶橡胶合成合成橡胶橡胶丁苯丁苯橡胶橡胶顺丁顺丁橡胶橡胶氯丁氯丁橡胶橡胶聚硫聚硫橡胶橡胶硅硅橡胶橡胶特种特种橡胶橡胶通用通用橡胶橡胶橡橡胶胶CH2=CH-CH=CH21,3-丁二烯丁二烯CH2=CH苯乙烯苯乙烯1、分类：、分类：2、来源：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等、来源：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。为单体聚合而成。橡橡胶胶产产品品丁苯橡胶丁苯橡胶氯丁

24、橡胶氯丁橡胶硅橡胶硅橡胶思考：思考：1.什么是顺丁橡胶？硫化对橡胶的性能有怎样什么是顺丁橡胶？硫化对橡胶的性能有怎样的影响的影响？催化剂催化剂nCH2=CH-CH=CH21 2 3 4C=CCH2CH2HH n1 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，以双键，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，得到网状结构，得到既有弹性又有强度既有弹性又有强度的橡胶。的橡胶。顺丁橡胶：以顺丁橡胶：以1,3-丁二烯为原料，按丁二烯为原料，按1,4-加成方加成方式断键加聚而成的顺式聚式断键加聚而成的顺式聚1,3-丁二烯丁二烯两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）2.天然橡胶成分是什么？它有几种？天然橡胶成分是什么？它有几种？ 它们的结构有何不同？它们的结构有何不同？思考：思考：天然橡胶天然橡胶线型线型硫磺硫磺硫化硫化网状体型网状体型橡胶硫