选修5__第五章_第二节_应用广泛的高分子材料

1、 选修选修5 5 第五章第五章 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 有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。一、有机高分子的分类及命名一、有机高分子的分类及命名 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】合成合成材料材料【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

2、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【资料卡片资料卡片】 高分子化合物的命名：高分子化合物的命名： （1 1）天然高分子化合物习惯用专有名称；如）天然高分子化合物习惯用专有名称；如淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等；淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等； （2 2）合成高分子化合物一般在单体名称前加）合成高分子化合物一般在单体名称前加上上“聚聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂等。等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂等。 树脂

3、含义：指未加工处理的聚合物。树脂含义：指未加工处理的聚合物。 （3 3）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶橡胶”。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。胶等。 （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。如涤纶二、高分子化合物的结构特点二、高分子化合物的结构特点 1 1、高分子化合物通常结构并不复杂，往、高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的往由简单的结构单元重复连接结构单元重复连接而成；而成；如聚乙烯中：如聚乙烯中：CH2 CH2n【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

4、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)2 2、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，可以有线线型结构型结构和和体型结构体型结构，线性结构又可分为带线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。支链和不带支链的结构。 【生活实例生活实例】 市场上出售的香油等各种食用油，包装瓶市场上出售的香油等各种食用油，包装瓶用塑料材质，瓶塞用塑料材质就是这个原用塑料材质，瓶塞用塑料材质就是这个原理。农贸市场出售香油使用玻璃瓶、橡胶理。农贸市场出售香油使用玻璃瓶、橡胶塞，仔细观察：塞，仔细观察：橡胶塞用一层塑料纸包裹，橡胶塞用一层塑料纸包裹，就是防止橡胶与油

5、品接触发生就是防止橡胶与油品接触发生溶胀溶胀现象而现象而不易打开或塞紧瓶塞。不易打开或塞紧瓶塞。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三、高分子合成材料三、高分子合成材料塑料塑料 1 1、分类：、分类： 热塑性塑料热塑性塑料如聚乙烯如聚乙烯因此因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象：随温

6、度下降则有固化变硬的情形，为可逆过现象：随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程程 。 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 常见的热固性塑料常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚醛包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂。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若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。 常见的塑料按受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

7、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 2 2、主要成分：、主要成分： 塑料塑料主要成分是主要成分是合成高分子化合物合成高分子化合物即即合合成树脂成树脂 适应各种要求：在高分子材料中掺入各种适应各种要求：在高分子材料中掺入各种加加工助剂工助剂（如聚氯乙烯；增塑剂（如聚氯乙烯；增塑剂提高柔韧性；提高柔韧性；热稳定剂热稳定剂改进耐热性；赋予各种颜色改进耐热性；赋予各种颜色- -着着色剂等）色剂等） 常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。苯乙烯、酚醛树脂等。【理解理解】树脂是指未经加工处理的、没有与

8、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。几种常见的塑料 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=C

9、H2了解塑料产品了解塑料产品高压聚乙烯做薄膜，不用高压聚乙烯做薄膜，不用加增塑剂，十分柔软。加增塑剂，十分柔软。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、高耐磨它具有高强度、高耐磨性、熔融温度性、熔融温度135-137 135-137 ，使用温度，使用温度100100以以上，可用作防弹头盔、上，可用作防弹头盔、防弹衣的材料。防弹衣的材料。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6

10、060，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=CHCl聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5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

11、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。 【资料卡片资料卡片】 增塑剂的毒性增塑剂的毒性 P105 请阅读教材请阅读教材【科学视野科学视野】可降解高分子材料可降解高分子材料【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

12、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。酚醛树脂P108烹饪器具烹饪器具的手柄的手柄宇宙飞船宇宙飞船的外壳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。 （1 1）组成：）组成： 用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸酸或或碱碱的催化下相互缩合而成的高分子化的催化下相

13、互缩合而成的高分子化合物。合物。 （2 2）形成：）形成： 在酸催化下，在酸催化下，等物质的量等物质的量的苯酚与甲醛的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻羰基加成生成邻（或对位）（或对位）羟甲基苯酚羟甲基苯酚，然后然后羟甲基苯酚羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成之间相互脱水缩合成线型线型结构高分子。结构高分子。4 4、酚醛树脂、酚醛树脂（电木）（电木） OHOHCH=+H+OHCH2OHn nH+OHCH2 OHCH2OHnHOH+（n -1）H2O羟甲基苯酚羟甲基苯酚 用有机高分子化合物制成的材料就是用有机高分子化合物制成的材料就是有机高

14、分子材料。棉花、羊毛、天然有机高分子材料。棉花、羊毛、天然橡胶等都属于天然有机高分子材料。橡胶等都属于天然有机高分子材料。合成纤维四、合成纤维四、合成纤维1 1、纤维分类、纤维分类纤纤 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的。用木材等为原料经加工处理的。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?纤维纤维天

15、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）。 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，写出合成尼龙尼龙-66-66

16、的化学方的化学方程式程式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 2 2、合成纤维性能：、合成纤维性能： 合成纤维工业创立于合成纤维工业创立于2020世纪世纪4040年代，由于其性能年代，由于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常产不受气候等自然条件的限制，使其得到

17、了非常迅速的发展。迅速的发展。 涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的：六大纶成纤维的：六大纶 它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点轻保暖等优点。 衣物：衣物： 工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料 渔业：渔网、缆绳；渔业：渔网、缆绳； 医疗：输液管、缝合线、止血棉等；医疗：输液管、缝合线、止血棉等； 航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合成纤维成纤维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

18、纶腈纶腈腈纶纶锦纶丙纶维纶氯纶35 【思考思考】合成纤维和天然纤维比较有合成纤维和天然纤维比较有 什么优点什么优点和不足？合成纤维中的维纶和不足？合成纤维中的维纶(聚乙烯醇聚乙烯醇)为什么为什么吸湿性很好？吸湿性很好？ 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。 性能互补性能互补维纶（维纶（聚乙烯醇）聚乙烯醇）具有较

19、好的吸具有较好的吸湿性，称为人造棉花，是因为湿性，称为人造棉花，是因为在其分子链上含有羟基的缘故。在其分子链上含有羟基的缘故。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HOOC- -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催化剂催化剂橡胶的来源橡胶的来源 森林中有一种高大的森林中有一种高大的乔木，叫作乔木，

20、叫作“三叶树三叶树”。如果用小刀在它。如果用小刀在它的树皮上割开一个小的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人初来源。在印第安人的土语中，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。 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、纤维等一系列加工步骤都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工

21、步骤后制成的。后制成的。 合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成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。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、氯丁橡胶等成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。 五、合成橡胶五、合成橡胶 1、橡胶分类、橡胶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丁腈橡胶丁腈橡胶合成橡胶于合成橡胶于2020世纪

22、开始出现，世纪开始出现，4040年代得到迅年代得到迅速发展。速发展。丁苯橡胶丁苯橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶通用橡胶通用橡胶硅橡胶硅橡胶特种橡胶特种橡胶 合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。国防、交通及日常生活中。 橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形状。状。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

23、键2 2、性质：、性质： 耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀耐磨、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。性、耐老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。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 顺丁橡胶：顺丁

24、橡胶：弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。产量居世界带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。产量居世界第二位第二位 1，3-丁二烯为原料，在催化剂存在下，得丁二烯为原料，在催化剂存在下，得到顺式聚到顺式聚1，3-丁二烯的线型结构。丁二烯的线型结构。nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH n1 2 3 41 42 3分子链较柔软，具有较好的弹性分子链较柔软，具有较好的弹性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，以丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。但有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则会交联程度不宜过大，否则会失去弹性。失去弹性。【科学视野科学视野】 天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？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）