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第五单元 合成高分子
课时2 智慧材料
——通用高分子材料的智能进化
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学习
目标
合成纤维
认识塑料
合成橡胶
任务一 认识塑料
新课导入
《生活中常见的高分子材料》：
课堂探究
阅读教材，总结高分子材料的分类与命名：
通用高分子材料
功能高分子材料
高分子材料
按用途
和性能
塑料（合成树脂）、合成纤维、合成橡胶
黏合剂、涂料等
三大合成材料
高分子分离膜
液晶高分子
导电高分子
医用高分子
高吸水性树脂
课堂探究
阅读教材，总结高分子材料的分类与命名：
1.天然高分子：如淀粉、纤维素、蛋白质、RNA、DNA等。
2.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
在缩合产物或两种单体前加“聚”，如聚对苯二甲酸乙二酯等
在两种单体名后加“树脂”，如酚醛树脂等
3.合成橡胶：在单体名称后加上“橡胶”，如乙（烯）丙（烯）橡胶、顺丁（二烯）橡胶等。
4.合成纤维：常用“纶”，如涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯纤维)、氯纶（聚氯乙烯纤维）等。
课堂探究
阅读教材，总结塑料的成分：
主要成分是：合成树脂，辅助成分是各种：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。
以聚氯乙烯为例：
聚氯乙烯+增塑剂
聚氯乙烯+增塑剂
聚氯乙烯+增塑剂
提高柔韧性
提高耐热性
赋予塑料各种颜色
课堂探究
阅读教材，总结塑料的分类：
热塑性塑料：可反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等塑料。
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 。
线型结构
不带支链的
带支链的
课堂探究
阅读教材，总结塑料的分类：
热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如酚醛树脂等
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(网状)结构
交联的
课堂探究
常见的塑料—聚乙烯
聚乙烯
按合成方法
高压法聚乙烯
低压法聚乙烯
支链较多，密度和软化温度较低
高温高压
引发剂
低密度聚乙烯
LDPE
无毒，较柔软
生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等
支链较少，密度和软化温度较高
低温低压
催化剂
高密度聚乙烯
HDPE
无毒，较硬
生产瓶、桶、板、管等
加热均融化
溶于某些溶剂
课堂探究
常见的塑料—聚乙烯
【思考与讨论】：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
高密度聚乙烯
1.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。
2.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。
课堂探究
常见的塑料—聚乙烯
【思考与讨论】：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
课堂探究
《可降解高分子》：
课堂探究
常见的塑料—酚醛树脂
阅读实验5-1并注意观察实验现象：
课堂探究
常见的塑料—酚醛树脂
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}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
②水浴加热 15min
③洗净、烘干
产品外观
加热试验
结构特点
变浑浊，
有黏稠的乳黄色物质生成
变浑浊，
有黏稠的粉红色物质生成
软化（ 热塑性）
不软化（热固性）
线型结构
网状结构
课堂探究
常见的塑料—酚醛树脂
历程分析：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。
苯酚与甲醛反应只能发生在邻位或对位，得到线型分子。
课堂探究
常见的塑料—酚醛树脂
历程分析：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。
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。
课堂探究
常见的塑料—酚醛树脂
用途：
主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料
集成电路板
宇宙飞船返回舱
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。
烹饪器具手柄
课堂探究
【思考与讨论】：线型、支链型高分子与网状结构高分子特性对比：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A} ?
线型高分子
支链型高分子
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
举例
低压法聚乙烯
高压法聚乙烯
碱催化下制备的酚醛树脂
课堂探究
【思考与讨论】：由尿素（H2NCONH2）与甲醛缩聚生成具有线型或网状结构的脲醛树脂，可用于生成木材黏合剂、生活器具和电器开关，请写出有关方程式。
nH2NCONH2 + 2nHCHO
催化剂
+(n-1) H2O
1：2 加成
HNCONH
CH2
HO
CH2
OH
n
H
OH
HNCONH
CH2
O
CH2
任务二 合成纤维
课堂探究
阅读教材，总结合成纤维的分类：
：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，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
课堂探究
常见的合成纤维：
涤纶（的确良）：产量最大的聚酯纤维
单体：
反应原理：
CH2
CH2
H O
O H
O
C
HO
C
O
OH
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
n
课堂探究
常见的合成纤维：
锦纶：较早面世的聚酰胺纤维
单体：
反应原理：
H2N-(CH2)6-NH2 HOOC-(CH2)4-COOH
催化剂
△
（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
H2O
+
课堂探究
常见的合成纤维：
几种不同的锦纶：
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。
锦纶66：
芳纶1414：
锦纶1010：
课堂探究
阅读教材，总结合成纤维的性能与用途：
优点：
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等
吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”
缺点：
用途：
除了穿着需求，还广泛用于工农业生产与高科技领域。如隔音、隔热、绝缘材料，渔业用的渔网、缆绳，医疗用的缝合线、止血棉，降落伞、航天服，人造草坪等
任务三 合成橡胶
课堂探究
阅读教材，总结合成橡胶的分类：
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
通用橡胶
特种橡胶
乙丙橡胶：耐臭氧、耐紫外线
课堂探究
顺丁橡胶合成过程：
3.性能：
2.结构特点：
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。
呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。
1.原料：
1，3-丁二烯：
课堂探究
顺丁橡胶合成过程：
4.顺丁橡胶的硫化：
注意：交联程度过大会失去弹性
呈网状结构，硫化后的橡胶既有弹性，又有强度
硫化剂
(硫磺)
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。
课堂探究
阅读教材，总结合成橡胶的应用：
1.有高弹性、绝缘性、耐油、耐高温和不易老化等优良性能；
硅橡胶
应用：
橡胶广泛应用于工业、农业、国防、交通及日常生活的方方面面。
特点：
2.合成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。
课堂探究
【科学 技术 社会】：天然橡胶
课堂探究
【思考与讨论】：天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲树胶是反式聚异戊二烯，你写出杜仲树胶的结构式吗？
天然橡胶的结构简式
CH2
C
C
CH3
CH2
H
n
顺式聚异戊二烯
杜仲胶的结构简式
H
C
C
CH3
CH2
CH2
n
反式聚异戊二烯
【深度思考】：为什么酸性高锰酸钾，溴水等试剂所用的试剂瓶塞不能用橡胶塞？
橡胶含有碳碳双键，易被酸性KMnO4溶液氧化，或与溴水发生加成反应，因此，这类试剂瓶不适合使用橡胶塞
课堂小结
通用高分子材料
聚合反应：“六大纶”、碳纤维、光导纤维
塑料
合成纤维
合成橡胶
加工助剂
加工助剂
热塑性塑料
热固性塑料
成分
分类
线型结构,可反复加热熔融加工
体型结构,不可反复加热熔融
分类
性能
应用
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖
隔音、热、绝缘材料，网，止血棉，航天服
丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶
高弹性、绝缘性、耐油、耐高温或耐低温
分类
性能
增塑剂、热稳定剂、着色剂等
合成树脂 如聚乙烯、酚醛树脂等
课堂检测
【典型例题1】高分子材料在生产生活中应用广泛。下列说法错误的是（ ）
A．聚氯乙烯可用作不粘锅的耐热涂层，可通过加聚反应制得
B．醋酸纤维可用作生产过滤膜、胶片等，可通过取代反应制得
C．酚醛树脂可用作绝缘、隔热材料，其单体为苯酚和甲醛
D．顺丁橡胶可用作制造轮胎，其单体为1，3-丁二烯
【答案】A
课堂检测
【典型例题2】下列关于塑料的说法正确的是（? ???）
A．塑料是天然高分子材料
B．聚乙烯塑料薄膜是以CH2=CHCl为原料通过加聚反应而制得的
C．塑料都具有热塑性
D．塑料的主要成分是合成树脂
【答案】D
课堂检测
【典型例题3】酚醛树脂是性能优良、用途广泛的高分子材料。用苯酚和甲
醛可合成线型结构的酚醛树脂，发生的反应如下，下列说法正确的是（ ）
A．反应①的原子利用率为100%
B．A分子中最多有14个原子共平面
C．A分子中的两个羟基性质完全相同
D．1mol酚醛树脂(B)中含有
【答案】A
课堂检测
【典型例题4】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
【答案】A
THANKS
请，批评指正

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