第五章 第二节 第1课时 通用高分子材料(共41张PPT)

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第五章 第二节 第1课时 通用高分子材料(共41张PPT)

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(共41张PPT)
第1课时
通用高分子材料
第二节 高分子材料
[学习目标]
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。
2.了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献。
[重点难点]
能从物质的微观层面理解线型结构、支链型结构、网状结构和性质的关系。
情境导入
2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维,属于高分子材料。
高分子材料
高分子材料
目标一 高分子材料概述
1. 高分子材料的分类
高分子材料
按用途和
性能分类
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
高分子分离膜
导电高分子
医用高分子
高吸水性树脂等
2. 高分子的命名
(1)天然高分子:如淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等。
专有名称
(2)合成高分子
一种单体:如聚乙烯、聚丙烯
在单体名称前加“聚”字
两种单体
如聚对苯二甲酸乙二酯
在缩合产物或两种单体名称前加“聚”字
如酚醛树脂、脲醛树脂
在两种单体名称后加“树脂”
合成橡胶:如顺丁橡胶
在单体名称后加“橡胶”
合成纤维:涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)
腈纶(聚丙烯腈纤维)
常用“纶”
导练
有机化学对于人类生活有着十分重要的作用。下列说法正确的是( )
A. 涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维
B. 按用途和性能,合成材料分为合成高分子材料、功能高分子材料和复合材料
C. 制作N95型口罩的“熔喷布”,其主要组成为聚丙烯,聚丙烯是有机高分子
D. 蛋白质是结构复杂的高分子,分子都由C、H、O三种元素组成
C
目标二 通用高分子材料——塑料
1. 塑料的成分
塑料
加工助剂
如:聚乙烯、聚氯乙烯、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
合成树脂
改善
性能
2. 塑料的分类
塑料
特性:可以反复加热熔融加工
如聚乙烯、聚氯乙烯
等制成的塑料
特性:不能加热熔融,只能一次成型
如:不同结构酚醛树脂等制成的塑料
热塑性塑料
热固性塑料
3. 常见的塑料
(1)聚乙烯
①分类及比较
高压法聚乙烯
低压法聚乙烯
聚乙烯
按合成
方法
高温、高压
引发剂
支链较少,密度和软化温度较高
低温、低压
催化剂
支链较多,密度和软化温度较低
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
主要性能
主要用途
无毒、较柔软
无毒、较硬
生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等
生产瓶、桶、板、管等
②聚乙烯的弹性
聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转
卷曲的高分子链被拉直或部分被拉直
分子链常呈不规则的卷曲状态
恢复卷曲状态
所以,一般的高分子材料都具有一定的弹性
③聚乙烯分子结构与其软化温度、密度之间的关系
高分子链之间的作用力与链的长短和链之间的疏密远近有关。
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
④聚乙烯的转化
网状结构
支链型结构
线性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
(2)酚醛树脂
酚醛树脂是酚(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概念
②实验探究——酚醛树脂的合成反应
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
③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
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,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
④酚醛树脂的性质及用途
酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。
具有网状结构的酚醛树脂受热后不能软化或熔融,也不溶于一般溶剂。
导思
1. 简述线型结构、支链型结构、网状结构对合成高分子性能的影响。
导思
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
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?
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。
导思
导练
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。则尿素与甲醛反应得到线型聚合物的化学方程式为
__________________________________________________________。
nH2NCONH2+
―→
+(n-1)H2O
O
nHCH
O
H[ HN—C—NH—CH2 ]OH


n
目标三 通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶
1. 合成纤维
(1)纤维的分类
以石油、天然气、煤、农副产品等为原料,将其转化为单体,再经过聚合反应得到合成纤维
以木材、秸杆等农副产品为原料,经加工处理可以得到的纤维
如棉花、羊毛、蚕丝和麻等
再生纤维
合成纤维
天然纤维
化学纤维
纤维
如锦纶、涤纶、氯纶、腈纶、维纶、丙纶等。
如粘胶纤维(人造丝、人造棉)等
优点
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖
缺点
吸湿性和透气性明显不及天然纤维(维纶吸湿性较好,且有“人造棉花”的美称)
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
(2) 合成纤维的性能
(3)常见的合成纤维
合成纤维包括“六大纶”【涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶】等
①聚酯纤维
+(2n-1)H2O
合成纤维中目前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。
a.合成原理:它是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的,化学方程式:
c.用途:涤纶是应用最广泛的合成纤维品种,大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。
b.性能:涤纶纤维的强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和吸湿性差。
②聚酰胺纤维
a.合成原理:己二胺与己二酸缩聚合成锦纶66的化学方程式为
nH2N—(CH2)6—NH2+nHOOC(CH2)4COOH
+(2n-1)H2O
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。美国化学家卡罗瑟斯成功合成了聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)。
c.用途:用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。
b.特性:不溶于普通溶剂,熔化温度高、耐磨性好、强度大等。
丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶等
(1)橡胶的分类
2. 合成橡胶
顺式聚异戊二烯( )
天然橡胶
合成橡胶
橡胶
(2)性能及用途
合成橡胶与天然橡胶相比,具有高弹性,在绝缘性、耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀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。
②结构特点:
(3)常见的橡胶--顺丁橡胶
呈线型结构,分子链较柔软,性能较差。
①合成原理:
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,以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构,得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶,这一加工过程称为橡胶的硫化。
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。
注意:硫化交联的程度不宜过大,否则会使橡胶失去弹性。
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?
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。
导思
导练
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
(2)天然橡胶是顺式聚异戊二烯,杜仲胶是反式聚异戊二烯,试写出杜仲
胶的结构简式:_______________________。
C C
CH2
CH2
H
H3C
n
高分子材料
分类
命名
塑料的成分与分类
课堂小结
合成橡胶
通用高分子材料
常见的塑料
常见的合成纤维
常见的橡胶
合成纤维
塑料
聚乙烯
酚醛树脂
涤纶
锦纶
橡胶的分类及性能
合成纤维的分类与性能
天然橡胶
顺丁橡胶
1
2
3
4
自我测试
1. 合成高分子化合物提高了人类的生活质量,下列说法正确的是( )
A. 涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维
B. 高压法聚乙烯密度相对较大
C. 不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜包装食品
D. 酚醛树脂是酚类物质和醛类物质加聚而成的高分子
C
蛋白质
较小
缩聚
1
2
3
4
自我测试
2. 下列生活中主要由合成纤维制造的是( )
A. 尼龙绳  B.宣纸  C.羊绒衫  D.棉衬衣
制造尼龙绳的尼龙属于合成纤维;制造宣纸、羊绒衫、棉衬衣的原料为天然纤维。
A
1
2
3
4
自我测试
3. 下列关于橡胶的说法不正确的是( )
A. 天然橡胶和合成橡胶都属于合成材料
B. 硫化后的橡胶适合制造汽车轮胎
C. 加入炭黑可增强轮胎的耐磨性
D. 天然橡胶的产量远远不能满足人类的需要
A
天然橡胶不是合成材料
1
2
3
4
自我测试
4. 现有下列高聚物:A.?CH2—CH2?,B.天然橡胶,C.硫化橡胶,D.用于制备电木的酚醛树脂,E.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)。其中属于线型结构的是_____(填字母,下同),属于网状结构的是____,可溶于有机溶剂的是_____,加热能熔融的是_____,用于制备轮胎的是___,用于制备车窗玻璃的是___,用于制备插座、电器把手的是___。
ABE
CD
ABE
ABE
C
E
D
根据高聚物的结构特点,上述酚醛树脂和硫化橡胶为网状结构,其他为线型结构,线型高分子能溶于有机溶剂,加热能熔融。

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