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第二节 高分子材料　
第1课时　通用高分子材料
第五章　合成高分子　　
1.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系(重点)。
2.了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。
[学习目标]
什么是材料？常见材料有哪些？
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。
材料
金属材料
复合材料
无机非金属材料
有机高分子材料
视频导入
合成有机高分子化合物
天然有机高分子化合物
高分子化合物根据其来源：
高
分
子
化
合
物
高分子材料
按来源
天然（棉花、蚕丝、麻）
合成
按结构
线型结构
网状结构
按用途和性能
通用高分子材料
功能高分子材料
塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等
分类
高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等
三大合成材料
主要成分
加工助剂
合成树脂
如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等
增塑剂
热稳定剂
着色剂
提高柔韧性
提高耐热性
赋予塑料各种颜色
塑料
……
一、通用高分子材料——塑料
可以反复加热熔融加工
聚乙烯、聚氯乙烯等
不能加热熔融，只能一次成型
酚醛树脂、脲醛树脂等
热固性塑料
热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动；
冷却时，相互引力增强，会重新硬化。
因此能反复加热软化和冷却硬化。
不带支链的
带支链的
热固性塑料第一次加热时软化流动，到一定温度时链与链间会形成共价键，
产生一些交联，形成体型网状结构，
硬化定型。此后再次加热时不能软化。
交联的
热塑性塑料
塑料
一、通用高分子材料——塑料
同样的聚乙烯原料，为什么合成的塑料性能不同？
应用
性能
结构
决定
决定
工艺
控制
一、通用高分子材料——塑料
(1)聚乙烯
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 150 MPa～300 MPa，200 ℃左右，使用引发剂 0.1 MPa～2 MPa，60～100 ℃，使用催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
密度/ (g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
软化温度/℃ 105～120 120～140
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料 生产瓶、桶、板、管等
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
一、通用高分子材料——塑料
实验探究
(2)酚醛树脂：酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
①酚醛树脂的制备
实验操作
实验现象
实验结论 混合溶液变浑浊，
生成黏稠粉红色物质
混合溶液变浑浊，
生成黏稠淡黄色物质
苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂
一、通用高分子材料——塑料
②酸性、碱性条件对酚醛树脂结构的影响
a.在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间脱水缩合成线型结构的高分子。
＋(n－1)H2O
一、通用高分子材料——塑料
b.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，继续反应生成网状结构的酚醛树脂。
OH
CH2OH
CH2OH
二羟甲基苯酚
OH
CH2OH
CH2OH
HOCH2
三羟甲基苯酚
交联
一、通用高分子材料——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。
可用于生产烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。
②酚醛树脂的用途
一、通用高分子材料——塑料
通过以上学习，我们了解到合成高分子的结构大致可以分为三类：线型结构、支链型结构和网状结构，你能举例说明它们各自的特性吗
思考讨论
一、通用高分子材料——塑料
线型结构 支链型结构 网状结构
结构
性质
溶解性
常见物质
无支链的长链，大多呈卷曲状
支链多，分子间作用力弱
分子链间以化学键交联，形成三维空间网状结构
有热塑性，加热可熔融
有热固性，加热不熔融
能缓慢溶解于适当溶剂
很难溶解
聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶
酚醛树脂、硫化橡胶
思考讨论
一、通用高分子材料——塑料
1.正误判断
(1)所有的高分子材料都有一定的弹性
(2)低密度聚乙烯较柔软，高密度聚乙烯较硬
(3)不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜包装食品
(4)聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂均为热塑性塑料
×
√
√
×
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
2.(1)以聚乙烯为例分析为什么高分子材料具有一定的弹性？
所以一般高分子材料具有一定的弹性。
聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转
导致
分子链常呈不规则的卷曲状态
外力作用
卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直
除去外力
恢复卷曲状态
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
(2)影响高分子化合物软化温度、密度的因素是什么？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
高分子链之间越密，支链越少
相对分子质量越大
链之间易于接近
高分子链之间
的作用力越大
软化温度和
密度越高
低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，链之间的作用力比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也较低。
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
(3)聚乙烯有几种结构？不同结构之间可以相互转化吗？
线型结构的聚乙烯可以在一定条件下变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。
线型结构
支链型结构
网状结构
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
3.为何酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以？
具有网状结构的酚醛树脂属于热固性材料，受热不熔融或者软化，而聚苯乙烯属于热塑性材料，受热容易熔融或者软化，不能用于制作烹饪器具的手柄。
思考交流
一、通用高分子材料——塑料
1．合成纤维
(1)纤维的分类
化学纤维
天然纤维
纤维
——棉花、麻、羊毛、蚕丝等
再生纤维
合成纤维
——黏胶纤维(人造丝、人造棉)等
——锦纶、涤纶、氯纶、腈纶、维纶、丙纶等
锦纶
涤纶
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
(2)合成纤维的性能
性能
应用
具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点
满足人们的穿着需求
工农业生产与高科技领域
工业用隔音、隔热、绝缘材料
渔业用的渔网、缆绳
医疗用的缝合线、止血棉
航空航天用的降落伞、航天服等
合成纤维
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
(3)常见的合成纤维
①聚酯纤维
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。
优点：强度大，耐磨，易洗快干，保形性好，但透气性
和吸湿性差，可与天然纤维混纺获得改进。
②聚酰胺纤维
聚己二酰己二胺纤维（又称锦纶66、尼龙66，两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数）。
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
特点：不溶于普通溶剂，熔化温度高于260 ℃，拉制的纤
维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度超过
当时任何一种纤维
2．合成橡胶
(1)橡胶的分类
橡胶的相对分子质量比大多数塑料和合成纤维的都要高，一般在105~106。
天然橡胶
合成橡胶
橡胶
——特种橡胶
丁苯橡胶
顺丁橡胶
丁腈橡胶
氯丁橡胶
乙丙橡胶
硅橡胶
易加成、易被氧化
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
(2)性能及用途
合成橡胶与天然橡胶相比，它们有耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等优势，广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
(3)常见的橡胶——顺丁橡胶
①合成原理：
1,3-丁二烯在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物。
②结构特点：
线型结构，分子链较柔软，性能较差。
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
nCH2==CH—CH==CH2
催化剂
顺式聚-1,3-丁二烯
③改进措施：
a.优点：橡胶硫化后，具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
硫化交联
b.注意：硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。
二硫键
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
1.天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，你能写出杜仲胶的结构简式吗？
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
思考交流
2.请观察顺丁橡胶( )的结构特点，实验室中哪些试剂瓶的瓶塞不能选用橡胶塞？
碳碳双键
加成反应
易发生
氧化反应
酸性高锰酸钾溶液、浓硝酸、浓硫酸、汽油等
溴水
二、通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
思考交流
塑料
天然纤维
橡胶
通用高分子材料
化学纤维
纤维
聚乙烯
酚醛树脂
再生纤维
合成纤维
天然橡胶
合成橡胶
课堂小结
自我测试
1.下列说法正确的是
A.天然纤维和合成纤维均属于纤维素
B.棉花、黏胶纤维、聚酯纤维均为化学纤维
C.天然橡胶的成分为聚异戊二烯，它属于合成高分子材料
D.顺式聚-1,3-丁二烯是线型结构，具有较好的弹性
√
自我测试
2.在日常生活中，我们经常见到以下产品。如果这些产品出现破损，不可以进行修补的是

A.聚氯乙烯凉鞋 B.电木插座 C.自行车内胎 D.聚乙烯塑料膜
√
受热不熔化，不能进行热修补。
热塑性树脂
热塑性树脂
热塑性树脂
热固性树脂
(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水____(填“能”或“不能”)褪色。
自我测试
3.橡胶树是热带植物，在我国海南已大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构简式为 。
试回答下列问题：
(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是___________________，天然橡胶加入适当的硫进行硫化后，其结构由_________变成_________，因而硫化橡胶_____(填“能”或“不能”)溶于汽油。
天然橡胶是线型结构
线型结构
网状结构
不能
能
碳碳双键
自我测试
4.尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应，最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。请写出尿素与甲醛反应得到线型聚合物的化学方程式。
＋(n－1) H2O
nH2NCONH2＋nHCHO
H﹢
△
[ ]n
O
‖
H—HN—C—NH—CH2—OH
本节内容结束
组成 主要成分是_________ 为了改善性能，提高应用价值，需要加入_________ 分类 热塑性塑料 可以反复 加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料制品
热固性塑料 不能 ，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料制品
合成树脂
加工助剂
加热熔融
加热熔融
目标一 答案
(1)聚乙烯
高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较
比较项目 高压法聚乙烯(属于低密度聚乙烯) 低压法聚乙烯(属于高密度聚乙烯)
聚合反应条件 较高压力和较高温度，引发剂 较低压力和较低温度，催化剂
高分子链的结构 支链_____ 支链_____
软化温度 _____ _____
密度 较小 较大
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
较多
较少
较低
较高
目标一 答案
(2)酚醛树脂：酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
①酚醛树脂的制备
实验装置
实验现象 ①酸性条件下，生成米黄色中略带粉色的固体物质；
②碱性条件下，生成淡黄色的固体物质
实验结论 苯酚与甲醛在酸或碱作用下，均可发生缩聚反应生成酚醛树脂
目标一 答案
目标一 答案
化 学 方 程 式 或 理 论 解 释 ①在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成_____
结构的高分子。化学方程式为 ；
。
②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 结构的酚醛树脂
线型
＋(n－1)H2O
网状
②酚醛树脂的性能及用途
目标一 答案
目标一 答案
思考交流
1.正误判断
(1)所有的高分子材料都有一定的弹性
(2)低密度聚乙烯较柔软，高密度聚乙烯较硬
(3)不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜包装食品
(4)聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂均为热塑性塑料
×
√
√
×
2.(1)以聚乙烯为例分析为什么高分子材料具有一定的弹性？
提示　
所以一般高分子材料具有一定的弹性。
目标一 答案
思考交流
(2)影响高分子化合物软化温度、密度的因素是什么？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？
提示　高分子链之间的作用力是影响高分子化合物软化温度、密度的主要因素，主要与链的长短和链之间的疏密远近有关。
低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，链之间的作用力比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也较低。
目标一 答案
思考交流
(3)聚乙烯有几种结构？不同结构之间可以相互转化吗？
提示　有3种结构，分别是线型结构、支链型结构、网状结构。线型结构的聚乙烯可以在一定条件下变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。
目标一 答案
思考交流
3.(1)请从结构特点与性质特点两方面比较线型结构、支链型结构、网状结构对合成高分子性能的影响。
提示　
结构 结构特点 性质特点
线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性
支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子
网状 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解
目标一 答案
思考交流
(2)为何酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以？
提示　具有网状结构的酚醛树脂属于热固性材料，受热不熔融或者软化，而聚苯乙烯属于热塑性材料，受热容易熔融或者软化，不能用于制作烹饪器具的手柄。
目标一 答案
思考交流
1.合成纤维
(1)纤维的分类
棉花
羊毛
蚕丝
木材
秸秆
石油
天然气
煤
锦纶
涤纶
氯纶
目标二 答案
(2)合成纤维的性能
性 能 优点 强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等
缺点 吸湿性和透气性明显不及天然纤维(但维纶吸湿性较好)
改性方法 将天然纤维和合成纤维混合纺织，得到的混纺纤维实现了优势互补，性能更加优良
用途 合成纤维除满足人们的穿着需求外，还广泛应用于工农业生产和高科技领域。例如，工业用的隔音、隔热、绝缘材料，渔业用的渔网、缆绳，医疗用的缝合线、止血棉，航空航天用的降落伞、航天服，等等
目标二 答案
(3)常见的合成纤维
①聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的 。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。
涤纶
大
吸湿性
透气性
目标二 答案
②聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的 是较早面世的合成纤维之一。
聚己二酰己二胺纤维又称 、 (两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)。
锦纶
锦纶66
尼龙66
不
高
大
目标二 答案
2.合成橡胶
(1)橡胶的分类
(2)性能及用途
合成橡胶与天然橡胶相比，具有 ，在 、耐 、耐 、耐 、耐 、耐 等方面有着其独特的优势，广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。
天然
合成
高弹性
绝缘性
磨
油
寒
热
腐蚀
目标二 答案
(3)常见的橡胶——顺丁橡胶
①合成原理：
②结构特点：呈 结构，
分子链较 ，性能 。
③改进措施：将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以 等把线型结构连接为网状结构，得到既有 又有 的顺丁橡胶，这一加工过程称为橡胶的 。
a.优点：橡胶硫化后，具有很好的 ，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
b.注意：硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。
线型
柔软
较差
二硫键(—S—S—)
弹性
强度
硫化
弹性
目标二 答案
1.天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，你能写出杜仲胶的结构简式吗？
提示　
目标二 答案
思考交流
2.请观察顺丁橡胶( )的结构特点，实验室中哪些试剂瓶的瓶塞不能选用橡胶塞？
提示　顺丁橡胶中存在碳碳双键，易发生加成反应和氧化反应，所以盛放溴水、酸性高锰酸钾溶液、浓硝酸、浓硫酸、汽油等的试剂瓶，不能用橡胶塞。
目标二 答案
思考交流

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