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(共47张PPT)
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
第一课时 通用高分子材料
环节一：创设情境，引入新课
环节一：创设情境，引入新课
塑料
合
成
纤
维
合
成
橡
胶
环节一：创设情境，引入新课
环节一：创设情境，引入新课
塑料
合成纤维
合成橡胶
黏合剂
涂料
高分子分离膜
导电高分子
医用高分子
高吸水性树脂
按用途和
性能分类
通用高分子材料
功能高分子材料
高分子
材料
高分子材料的分类
天然高分子：习惯使用专有名称，如淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等。
合成高分子
合成高分子
一种单体：在单体名称前加“聚”字，如聚乙烯、聚丙烯等
两种单体
①在缩合产物或两种单体前加“聚”，如聚对
苯二甲酸乙二酯等
②在两种单体名后加“树脂”，如酚醛树脂等
合成橡胶：通常在单体名称后加“橡胶”，如顺丁橡胶等。
合成纤维：常用“纶”，如氯纶(聚氯乙烯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)等。
高分子材料的命名
环节一：创设情境，引入新课
塑料展示
环节二：联系生活，认识塑料
塑料组成
加工助剂
提高柔韧性
提高耐热性
赋予塑料各种颜色
实例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、
聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂
增塑剂
热稳定剂
着色剂
合成树脂
主要成分
塑料
以聚氯乙烯为例
特点：无色、硬质、耐热性差
改善 性能
聚氯乙烯塑料中含有的增塑剂在室温下会逐渐“逃逸”出来，且有的还具有一定毒性，因此聚氯乙烯塑料不能用于生产食品包装材料。
环节二：联系生活，认识塑料
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
塑料分类
环节二：联系生活，认识塑料
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。
线型结构
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。
体型(网状)结构
交联的
环节二：联系生活，认识塑料
塑料分类
常见的塑料——聚乙烯
环节二：联系生活，认识塑料
如何利用性质判断高分子材料是线型结构还是体型结构？
(1)根据溶解性判断：
能溶于适当溶剂的高分子材料一般为线型结构，如聚乙烯、聚氯乙烯等；
在溶剂中难溶解的高分子材料一般为体型结构，如酚醛塑料等。
(2)根据热塑性、热固性判断：
具有热塑性，受热能熔化的高分子材料具有线型结构；具有热固性，受热不熔化的高分子材料具有体型结构。
常见的塑料——聚乙烯
环节二：联系生活，认识塑料
医用聚乙烯无纺布防护服
线型结构的聚乙烯可以在一定条件下转变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。
网状结构
支链型结构
线型结构
低密度聚乙烯和高密度聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融，也可溶于某些溶剂中。低密度聚乙烯可用于生产食品包装袋等薄膜制品，不用加入增塑剂就显得十分柔软。高密度聚乙烯较硬一些，可用于生产瓶、桶、板、管与棒材等。
通过改进聚合反应的催化剂得到超高相对分子质量(>106)的聚乙烯，其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。
常见的塑料——聚乙烯
环节二：联系生活，认识塑料
物质 高压法聚乙烯 (低密度聚乙烯)LDPE 低压法聚乙烯
(高密度聚乙烯)HDPE
合成方法 高温、高压、引发剂 低温、低压、催化剂
高分子链结构 含有较多支链 支链较少
相对分子质量 相对较低 相对较高
软化温度 相对较低 相对较高
密度 相对较低 相对较高
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
环节二：联系生活，认识塑料
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？
常见的塑料——聚乙烯
高分子链之间的作用力
链的长短
高分子链之间的疏密远近
高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子链之间的作用力越大
支链较少，易于接近相互作用力大
低密度聚乙烯，相对分子质量小、支链多
高密度聚乙烯，相对分子质量大、支链少
低密度聚乙烯<高密度聚乙烯
低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低
环节二：联系生活，认识塑料
为什么聚乙烯材料具有一定弹性？
聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转
导致
分子链只能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
所以，一般的高分子材料都具有一定的弹性
常见的塑料——聚乙烯
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
实验5-1
分组编号 Ⅰ Ⅱ
实验步骤 ①苯酚+甲醛+浓盐酸 ①苯酚+甲醛+浓氨水
产品外观
结构特点
水浴加热
变浑浊，有黏稠的粉红色物质生成
网状结构
变浑浊，有黏稠的乳黄色物质生成
线性结构
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
酚醛树脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
苯酚、甲醛
缩聚反应
酸
碱
线性结构酚醛树脂
网状结构酚醛树脂
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
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
2，4，6-三羟甲基苯酚
具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。
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
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
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。
使用脲醛树脂制成的开关
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
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。
使用脲醛树脂制成的开关
线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为网状结构。
常见的塑料——酚醛树脂
环节二：联系生活，认识塑料
酚醛树脂的性质特点和用途
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。
酚醛树脂主要用作绝缘（开关、灯头）、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。可用于烹饪器具的手柄，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。
图5-5 宇宙飞船返回舱烧蚀后的外壳
图5-6 使用酚醛树脂底板制成的集成电路板
常见的塑料——聚氯乙烯（PVC）制品
环节二：联系生活，认识塑料
化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬。
软质塑料
硬质塑料
常见的塑料——聚苯乙烯
环节二：联系生活，认识塑料
质硬而脆，透明度高，电绝缘性好，耐热与耐磨性差。被用来制作泡沫塑料制品，各种一次性塑料餐具，透明CD盒等等。
常见的塑料——聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）
环节二：联系生活，认识塑料
无色，无味，无毒，透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多种有机溶剂，可用来制造飞机、汽车玻璃，光学仪器和许多日常生活用品。
常见的塑料——聚四氟乙烯
环节二：联系生活，认识塑料
单体：
CF2＝CF2
“塑料王”
纤维
环节三：联系生活，认识合成纤维
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，如锦纶、涤纶、氯纶、腈纶、维纶、丙纶等。
以木材、秸杆等农副产品为原料，经加工处理可以得到再生纤维，又称人造纤维。
如粘胶纤维(人造丝、人造棉)等。
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
合成纤维
合成纤维包括“六大纶”、碳纤维
聚酯（涤纶）
聚酰胺（锦纶又称尼龙）
聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）］、
维纶被称为人造棉花
优点：具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖
环节三：联系生活，认识合成纤维
合成纤维
名称 结构简式 单体
涤纶(的确良)
锦纶
腈纶(人造毛)　　
维纶(人造棉)
丙纶
氯纶
CH2=CHOH
CH2=CH—CH3
CH2=CH—Cl
环节三：联系生活，认识合成纤维
常见的合成纤维——聚酯纤维（涤纶）
合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶，它是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为：
制取：
单体：
和
催化剂
△
CH2
CH2
H O
O H
+
n
O
C
HO
C
O
OH
（2n 1）
CH2
CH2
O
O
[ ]n
C
O
HO
C
O
H
+
H2O
环节三：联系生活，认识合成纤维
环节三：联系生活，认识合成纤维
常见的合成纤维——聚酯纤维（涤纶）
涤纶性能：
强度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。
涤纶用途：
是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品(如运动服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物(航天服、降落伞)，以及工业用纤维制品(过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带)等。
宇宙飞船降落伞
环节三：联系生活，认识合成纤维
常见的合成纤维——聚酰胺纤维
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)的合成反应为：
H2N-(CH2)6-NH2和HOOC-(CH2)4-COOH
制取：
单体：
催化剂
△
H2O
（2n 1）
[ ]n
O
HO
C
O
H
C(CH2)4
NH(CH2)6NH
+
C(CH2)4
O
HO
C
O
OH
+
n
(CH2)6
H NH
NH H
n
聚己二酰己二胺
环节三：联系生活，认识合成纤维
常见的合成纤维——聚酰胺纤维
尼龙66性能：
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，耐磨性和强度较大。
尼龙66用途：生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。
锦纶在发展：
由6-氨基已酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)。
环节四：联系生活，认识合成橡胶
橡胶
环节四：联系生活，认识合成橡胶
橡胶
橡 胶
天然橡胶
合成橡胶
三叶树胶（顺式聚异戊二烯）
杜仲树胶（反式聚异戊二烯）
丁苯橡胶
顺丁橡胶
氯丁橡胶
聚硫橡胶:有耐油性
硅橡胶:有耐热耐寒性
性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。
通用橡胶
特种橡胶
环节四：联系生活，认识合成橡胶
天然橡胶
天然橡胶是异戊二烯的聚合物，具有顺式结构，称为顺式聚异戊二烯。
(2-甲基-1,3-丁二烯)
异戊二烯
顺式聚异戊二烯
环节四：联系生活，认识合成橡胶
合成橡胶
原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。
性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。
名称 单体 结构简式
顺丁 橡胶 CH2==CH—CH==CH2
环节四：联系生活，认识合成橡胶
合成橡胶
名称 单体 高聚物
顺丁橡胶 CH2=CH—CH=CH2
天然橡胶
杜仲胶
丁苯橡胶(SBR) CH2=CH—CH=CH2、
氯丁橡胶(CBR)
环节四：联系生活，认识合成橡胶
橡胶的硫化
天然橡胶和顺丁橡胶均呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。而且分子中存在碳碳双键，易加成也易被氧化，直接加工成用品使用容易老化。
将橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的碳碳双键打开，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硫化橡胶。 这一加工过程称为橡胶的硫化。
环节四：联系生活，认识合成橡胶
橡胶的硫化
橡胶的硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。
顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
归纳总理
环节五：归纳整理，练习巩固
习题追踪
环节五：归纳整理，练习巩固
1．有甲、乙两种聚合物，甲能溶于有机溶剂，加热可熔融；乙不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中错误的是(　　)
A．聚合物甲可能具有弹性
B．聚合物甲可能是线型高分子材料
C．聚合物甲一定是网状高分子材料
D．聚合物乙一定是网状高分子材料
C
习题追踪
环节五：归纳整理，练习巩固
2．食品保鲜膜的材质有聚乙烯、聚氯乙烯等种类。下列叙述错误的是(　　)
A．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗氧气的量相等
B．聚氯乙烯薄膜放入试管中加强热可产生酸性气体，故不宜装熟食
C．聚氯乙烯的单体可由聚乙烯的单体与氯化氢加成制得
D．废弃的聚乙烯和聚氯乙烯均可回收利用
C
习题追踪
环节五：归纳整理，练习巩固
3．下列高分子经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(　　)
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
D
习题追踪
环节五：归纳整理，练习巩固
4.下列说法不正确的是( )
A.天然橡胶能使溴水褪色
B.硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象
C.聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能
D.合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成的高分子
C
习题追踪
环节五：归纳整理，练习巩固
5.生物降解塑料能在微生物的作用下降解成二氧化碳和水，从而消除废弃塑料对环境的污染。PHB塑料就属于这种塑料，其结构简式为
　　　　　　　　　。下列有关PHB的说法正确的是( )
A.PHB是一种聚酯，有固定的熔点
B.PHB的降解过程不需要氧气参加反应
C.合成PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOH
D.通过加聚反应可以制得PHB
C
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