内容正文:
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。
[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。
二、通用高分子材料
1.塑料
(1)塑料的成分
(2)分类
(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
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
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)
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。
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
b.影响低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度的主要因素
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
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:
+
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
b.碱催化合成
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
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。
2.合成纤维
(1)纤维的分类
(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
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等
丝袜、降落伞、渔网、轮胎、帘子线等
制备反应
涤纶:(2n-1)H2O
锦纶:NH2+(2n-1)H2O
3.合成橡胶
(1)原料:以石油、天然气为原料,以二烯烃、烯烃等为单体聚合而成。
(2)性能:在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有优势。
(3)顺丁橡胶和天然橡胶
名称
单体
结构简式
顺丁橡胶
CH2CH—CHCH2
天然橡胶
三、功能高分子材料
1.性能和分类
(1)性能:具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。
(2)分类:高分子催化剂;高分子分离膜;形状记忆高分子;磁性高分子;高吸水性树脂;医用高分子材料;缓释高分子药物。
2.高吸水性树脂
(1)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链,以提高它们的吸水能力。
②以带有强亲水性原子团的化合物为单体,均聚或共聚得到亲水性高聚物。
如丙烯酸钠中加入交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸水性树脂,结构简式为。
(2)性能:可吸收其自身