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第二节 高分子材料
第1课时
第五章　合成高分子
合成纤维
2
塑料
1
本节重点
本节难点
北京的地标性建筑——水立方，屋顶采用ETFE的材料，其是一种非常轻薄且透明的塑料，比玻璃轻，具有优越的耐候性和耐化学腐蚀性。
ETFE膜
(乙烯-四氟乙烯共聚物)
生活中的高分子材料
调料瓶材质：
PP、PE、PET等
插座材质：
ABS、PVC和PC等
涂料材质：
环氧树脂、丙烯酸树脂、酚醛树脂等
抹布材质：
涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶和氯纶等
通用高分子材料
合成
纤维
合成
橡胶
涂料
黏合剂
塑料
主要成分是_________，辅助成分是各种________
合成树脂
塑料
指未加工处理的聚合物，没有添加各种加工助剂
成分
增塑剂、防老剂、着色剂、填料增强剂等
加工助剂
二者共同决定塑料的基本性能
热塑性塑料
类型一
可反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等塑料
塑料
常见的塑料按受热分类
线型
结构
高分子链间无永久性的化学交联，只有微弱的分子间作用力以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理交联，此交联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象；因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象，随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程 。
不能加热熔融，只能一次成型，如酚醛树脂等
塑料
常见的塑料按受热分类
热固性塑料
类型二
塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂(或架桥剂)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应，因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，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。
体型
结构
交联
02
HDPE
04
LDPE
06
PS
03
PVC
05
PP
07
OTHER
01
PETE
大
鹿
化
学
塑料
不同标号塑料材质
塑料
适合冷饮和暖饮，不适合装热饮，用完即丢，不能循环使用
01
PETE
大
鹿
化
学
PET
聚对苯
二甲酸
乙二醇酯
特点
用途
70℃易变形，会产生对人体有害的物质
矿泉水瓶、碳酸饮料瓶、果汁瓶、食用油瓶等
不同标号塑料材质
02
HDPE
大
鹿
化
学
塑料
不同标号塑料材质
PEHD
高密度
聚乙烯
特点
用途
沐浴露的瓶子、白色药盒、超市塑料袋等
较硬，弹性较差，密度较高，熔融温度为120-140°C，短期盛放食物，清洁干净后可循环使用(非食物的容器)
塑料
不同标号塑料材质
04
LDPE
大
鹿
化
学
PEBD
低密度
聚乙烯
特点
用途
柔软，弹性好，密度较低，熔融温度为105-120°C，可装食物，但耐热不强，不能微波加热
保鲜膜、保鲜袋、牙膏管、牛奶盒内贴膜等
高密度聚乙烯与低密度聚乙烯同属于聚乙烯塑料，性能为什么不同
02
HDPE
乙
烯
0.1 MPa~2 Mpa，60~100 ℃
催化剂
低压法聚乙烯
线型结构
04
LDPE
乙
烯
150 MPa~300 MPa，200 ℃
引发剂
高压法聚乙烯
支链型结构
支链较多，密度和软化温度较低
用来引发聚合反应的物质
支链较少，密度和软化温度较高
为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低、密度也低呢？
高分子
链越长
相对分子
质量越大
分子链之间
的作用力越大
链与链
之间越密
链之间的作
用力越大
熔点、密度
越高
分子链之间的作用力
为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低、密度也低呢？
低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也就较低
相反，高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近，相互作用力较大，软化温度和密度都较高
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
低密度
聚乙烯
高密度
聚乙烯
通过改进聚合反应的催化剂得到的超高相对分子质量聚乙烯
超高分子量聚乙烯具有高强度和高耐磨性，使用温度范围广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等
PE(超高分子量聚乙烯)防弹衣
高强度聚乙烯缆绳
塑料
不同标号塑料材质
03
PVC
大
鹿
化
学
聚氯
乙烯
特点
用途
不能用于食品包装
人造革、雨衣、pvc塑料管、塑料开关和插座、电线外皮等
增塑剂在室温下会逐渐“逃逸”出来，使柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具有一定毒性
塑料
不同标号塑料材质
05
PP
大
鹿
化
学
聚丙烯
特点
用途
最安全的、唯一可用于微波加热的塑料
微波炉专用碗、口罩、保鲜盒等
塑料
不同标号塑料材质
06
PS
大
鹿
化
学
聚苯
乙烯
特点
用途
可装食物，但不能用于微波加热
一次性快餐盒、方便面碗、塑料杯盖等
塑料
不同标号塑料材质
07
OTHER
大
鹿
化
学
PC
聚碳酸酯
或其他
特点
用途
可装食物，但高温下会释放有毒物质，谨慎使用
水壶、太空杯、奶瓶、CD光盘、桶装水瓶等
聚对苯二甲酸乙二酯
聚己二酰己二胺
聚丙烯氰
聚氯乙烯
聚丙烯
塑料
02
HDPE
04
LDPE
06
PS
03
PVC
05
PP
07
OTHER
01
PETE
大
鹿
化
学
性能不同的原因：原料(单体)不同
天然高分子一般有习惯使用的专有名称，如纤维素等。思考：合成高分子，如何命名呢
聚+单体名称
聚+产物名称
塑料
归纳总结：聚乙烯
高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成条件 较高压力、较高温度、引发剂 较低压力、较低温度、催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
高分子链 较短 较长
相对分子质量 较低 较高
密度 较低 较高
软化温度 较低 较高
用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
1905 年，比利时化学家利奥·贝克兰德发明了聚氧苄基甲基乙酸酐，常被称作酚醛塑料，是世界上第一种完全由人工合成的塑料。他以自己的名字命名(Bakelite，译为“电木”或“胶木”)，于1940年5月20日被《时代》周刊称为“塑料之父”
利奥·贝克兰德
概念
塑料
酚醛树脂
用酚与醛在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子
苯酚或甲苯酚等
甲醛等
缩聚
反应
酸
线型结构高分子
碱
网状结构高分子
苯酚
甲醛
历程分析
塑料
酚醛树脂
在酸的催化下，等物质的量的甲醛和苯酚反应形成线型结构高分子
OH
H
H
O
C
H+
O
CH2
H
O
CH2
OH
O
CH2
H
OH
O
CH2
H
n
H+
H
OH
O
CH2
H
n
H
(n-1) H2O
羟甲基苯酚
塑料
酚醛树脂
归纳总结
酸性条件
OH
H
O
CH2
＋
－
＋
－
苯酚与甲醛反应只能发生在邻位或对位，得到线型分子
历程分析
塑料
在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂
2，4-二羟甲基苯酚
OH
CH2OH
CH2OH
2，4，6-三羟甲基苯酚
OH
CH2OH
CH2OH
HOCH2
羟甲基苯酚
OH
CH2OH
酚醛树脂
网状结构的酚醛树脂
塑料
酚醛树脂
OH
CH2OH
OH
HOCH2
OH
CH2
OH
O
CH2
H2O
OH
CH2OH
OH
CH2OH
OH
CH2
OH
O
CH2
H2O
具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般 溶 剂
网状结构的酚醛树脂
塑料
酚醛树脂
主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料
塑料
酚醛树脂
烹饪器具手柄
集成电路板
宇宙飞船返回舱
烧蚀材料
塑料
酚醛树脂
归纳总结
碱性条件
甲醛过量时不仅在邻位反应还可以在对位反应，得到网状结构的分子
OH
H
O
CH2
＋
－
＋
－
高分子化合物结构不同其性质不同，线型高分子与网状结构高分子性质对比
线型高分子 网状结构高分子
溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂 很难溶解，但往往有一定程度的胀大
性能 具有热塑性，无固定熔点 具有热固性，受热不熔化
特性 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好 强度大、绝缘性好，无可塑性
塑料
酚醛树脂
【例1】写出尿素(H2NCONH2)与 反应得到线型聚合物的化学方程式：
H
H
O
C
H
H
O
C
n
H2N
NH2
O
C
n
(n-1) H2O
HN
NH
O
C
n
H
OH
CH2
O
CH2
合成纤维
天然
纤维
合成纤维
纤维
植物性纤维(纤维素纤维)棉、麻
动物性纤维(蛋白质纤维)羊毛、蚕丝
涤纶
锦纶(尼龙)
腈纶
·······
再生纤维
原料：木材、秸秆等农副产品
加工处理
原料：石油、天然气、煤、农副产品等
聚合反应
化学
纤维
合成纤维
六大纶
涤纶
锦纶
腈纶
维纶
丙纶
氯纶
优点：强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖
渔业用的渔网
降落伞
航天服
人造草坪
单体
单体
涤纶
产量最大的聚酯纤维
合成纤维
六大纶
聚对苯二甲酸乙二酯纤维
OCH2CH2O H
C
O
C
O
HO
n
OH
H
C
O
C
O
HO
OH
OCH2CH2O H
H
单体
单体
锦纶
较早面世的聚酰胺纤维
合成纤维
六大纶
聚己二酰己二胺纤维
又称锦纶 66、尼龙 66
NH(CH2)6NH H
C
O
C
O
HO
n
(CH2)4
OH
H
C
O
C
O
HO
(CH2)4
OH
NH(CH2)6NH H
H
合成纤维
六大纶
锦纶
较早面世的聚酰胺纤维
锦纶66
锦纶1010
芳纶1414
NH(CH2)6NH H
C
O
C
O
HO
n
(CH2)4
NH(CH2)10NH H
C
O
C
O
HO
n
(CH2)8
NH
C
O
C
O
HO
n
NH H
脂肪族
聚酰胺纤维
芳香族
聚酰胺纤维
官能团相同，性能相似
碳骨架不同，性能有差异
混纺使
性能互补
合成纤维与天然纤维性能对比
结构 优点 缺点
涤纶
锦纶66
棉花
OCH2CH2O H
C
O
C
O
HO
n
NH(CH2)6NH H
C
O
C
O
HO
n
(CH2)4
[C6H7O2(OH)3]n
吸湿性好
耐磨性差
强度大
耐磨
吸湿性差
强度大
耐磨
吸湿性差
鲁米诺反应
刑侦学中的鲁米诺反应，又叫氨基苯二酰-肼反应，通俗点讲就是在凶案现场只要有血液溅出并沾到任何物体上，不管事后经过何种方式的清除，只要用鲁米诺试剂喷洒在其上并在暗环境下观察的话，原沾有血迹的地方就会有因发生荧光反应而呈蓝白色的荧光。
鲁米诺，又名发光氨，常温下是一种黄色晶体或者米黄色粉末，是一种比较稳定的化学试剂，化学式：C8H7N3O2。
1．下列物质中，属于天然高分子化合物的是
A．纤维素
B．尼龙－66
C．葡萄糖
D．塑料
【答案】A
【详解】A．纤维素是多糖，属于天然高分子化合物，A正确；
B．尼龙－66属于合成高分子化合物，不是天然高分子化合物，B错误；
C．葡萄糖的相对分子质量小，不是高分子化合物，C错误；
D．塑料属于合成高分子化合物，不是天然高分子化合物，D错误；
2．有机高分子种类繁多，应用广泛。下列有关高分子的说法不正确的是
A．粘胶纤维是用木材、秸秆等富含纤维素的物质经化学变化后制成的合成纤维，其中的长纤维一般称为人造丝，短纤维称为人造棉、都可用于纺织工业
B．聚苯乙烯(PS)绝缘性好、耐化学腐蚀、无毒，可制成日常用品、绝缘材料；还可制成泡沫塑料用于防震、保温、隔音
C．高密度聚乙烯(HDPE)是乙烯在较低压力、温度下加聚反应合成的一种支链较少、密度和软化温度较高的有机高分子，常用于生产瓶、桶、板管等
D．脲醛树脂(UF)是由甲醛和尿素发生缩聚反应制成的一种具有线型或网状结构的有机高分子，可由于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关
【答案】A
【详解】A．粘胶纤维是用木材、秸秆等富含纤维素的物质经化学变化后制成的人造纤维，故A错误；
B．聚苯乙烯(PS)绝缘性好、耐化学腐蚀、无毒，可制成日常用品、绝缘材料；还可制成泡沫塑料用于防震、保温、隔音等，故B正确；
C．生产瓶、桶、板管等的材料软化温度和密度都要高，所以高密度聚乙烯(HDPE)可以用于该产品的加工，故C正确；
D．脲醛树脂(UF)是由甲醛和尿素发生缩聚反应制成的一种具有线型或网状结构的有机高分子，可由于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关，故D正确；
【答案】B
【详解】A．聚丙烯是线形高分子化合物，属于热塑性塑料，A项错误；
B．聚乳酸是聚酯类高分子化合物，可降解，B项正确；
C．酚醛树脂是由苯酚与甲醛通过缩聚反应合成的，C项错误；
D．像聚氯乙烯类塑料不能用来盛装贮存蔬菜或熟食，D项错误；
3．据最新一期《科学进展》报道，美国科学家发现了一种使用溶剂回收多层塑料中聚合物的新方法，该技术有望大幅减少塑料废料对地球环境的污染。下列说法正确的是
A．聚丙烯是热固性塑料
B．聚乳酸是一种可降解高分子材料
C．酚醛树脂是通过加聚反应合成的
D．塑料都可用来制作食品袋
4．PHB塑料是一种可在微生物作用下降解的环保型塑料，其结构简式如图，下面有关PHB塑料的说法不正确的是
【答案】C
【详解】A．PHB塑料的单体是CH3CH2CH(OH)COOH，许多单体分子的羧基与醇羟基彼此之间发生酯化反应形成酯基，得到高聚物PHB，同时得到水，所以PHB塑料是一种聚酯，A正确；
B．自然环境中没有PHB，它是人类通过缩聚反应得到的，B正确；
C．由选项A分析可知，其单体是CH3CH2CH(OH)COOH，C错误；
D．生物塑料可以在微生物作用下降解为CO2和H2O，D正确；
A．PHB塑料属于聚酯类
B．PHB塑料是人工合成的高分子材料
C．合成PHB塑料的单体是CH3CH=C(OH)COOH
D．PHB塑料在微生物降解下的产物可能有CO2和H2O
5．作为“血迹检测小王子”，鲁米诺反应在刑侦中扮演了重要的角色，其一种合成原理如图所示。下列有关说法正确的是
A．鲁米诺的化学式为C8H6N3O2
B．一定条件，A可以和甘油发生聚合反应
C．B中处于同一平面的原子最多12个
D．(1)、(2)两步的反应类型分别为加成反应和取代反应
【答案】B
【详解】A．由结构可知鲁米诺的化学式为C8H7N3O2，选项A错误；
B．A含2个 COOH、甘油含3个 OH，二者可发生缩聚反应，选项B正确；
C．B中苯环、羰基为平面结构，且直接相连，单单键在空间可旋转，则B中处于同一平面的原子最少12个，O原子可能与苯环共面，选项C错误；
D．(1)中 OH被取代、(2)中硝基被还原为氨基，分别为取代、还原反应，选项D错误；
第二节 高分子材料
第1课时
塑料
合成纤维
主要成分
分类
纤维分类
两种常见的合成纤维
聚乙烯
高强度芳纶纤维
酚醛树脂
线型高分子与体型高分子性质对比
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