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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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