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第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
学习目标 核心素养
1.结合典型实例,认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点。
2.结合典型实例,了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用 1.宏观辨识与微观探析:认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点,能从物质的微观层面理解线型结构、网状结构和性质的关系。
2.科学态度与社会责任:了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用。树立社会责任感,具有绿色化学观念和可持续发展意识。深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系。
第二节 高分子材料
[对应学生用书第104页]
一、高分子材料的分类
高分子材料按用途和性能可分为 通用高分子 材料(包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)和 功能高分子 材料(包括高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)等类别。
通用高分子
功能高分子
第二节 高分子材料
二、通用高分子材料
1.塑料
(1)塑料的成分
第二节 高分子材料
(2)分类
第二节 高分子材料
(3)常见的塑料
①高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比
按合成方法的不同,聚乙烯可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应
条件 较高压力和较高温度(150 MPa~300 MPa,200 ℃左右),使用 引发剂 较低压力和较低温度(0.1 MPa~2 MPa,60~100 ℃),使用 催化剂
高分子链
的结构 含有 较多 长短不一的支链 支链 较少
引发剂
催化剂
较多
较少
第二节 高分子材料
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
高分子链间的疏密远近 相对远而疏 相对近而密
相对分子
质量 相对 小 相对 大
小
大
第二节 高分子材料
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
高分子链间的作用力 相对较小 相对较大
密度/
(g·cm-3) 0.91~0.93(又称 低密度 聚乙烯) 0.94~0.97(又称 高密度 聚乙烯)
低密度
高密度
第二节 高分子材料
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
软化温度/℃ 105~120(相对 低 ) 120~140(相对 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
总结:高压→低密度、低软化温度、较软→塑料薄膜、食品包装袋;低压→高密度、高软化温度、较硬→瓶、桶、板、管。
低
高
第二节 高分子材料
②低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度区别的原因
a.高分子软化温度、密度的影响因素
第二节 高分子材料
因素 类型
低密度聚乙烯 高密度聚乙烯
支链 支链较 多 支链较 少
分子间作用力 低密度聚乙烯 小于 高密度聚乙烯
软化温度、密度 低密度聚乙烯 低于 高密度聚乙烯
多
少
小于
低于
b.影响低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度的主要因素
第二节 高分子材料
③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。
a.酸催化合成
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 的氢原子与甲醛的羧基加成生成羟甲基苯酚:
+
酚
醛
邻位
对位
第二节 高分子材料
羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成 线型结构 的高分子:n
+(n-1)H2O
线型结构
+(n-1)H2O
第二节 高分子材料
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
网状结构
b.碱催化合成
第二节 高分子材料
c.酚醛树脂的用途:酚醛树脂主要用作 绝缘 、 隔热 、阻燃、隔音材料和 复合 材料,如烹饪器具手柄,家用电器开关等。
绝缘
隔热
复
合
第二节 高分子材料
2.合成纤维
(1)纤维的分类
第二节 高分子材料
(2)两类合成纤维的比较
聚酯纤维 聚酰胺纤维
实例 涤纶 锦纶
成分 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 聚己二酰己二胺纤维
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 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,耐磨性和强度高
第二节 高分子材料
聚酯纤维 聚酰胺纤维
应用 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