5.2.1通用高分子材料 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第五章 合成高分子 第二节 高分子材料 第1课时 通用高分子材料 人教版（2019）高中化学选择性必修三 西安市长安区第四中学 刘玲玲 1 【化学与生活】 高分子材料 人造草坪 聚酯纤维 吸水树脂 多彩的塑料制品 合成橡胶 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 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 粘合剂 涂料 高分子分离膜 导电高分子 医用高分子 高吸水性树脂 一、高分子材料的分类 通用高分子材料 塑料 合成纤维 合成橡胶 【新知探究】 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 1.塑料 塑料的组成 主要成分 加工助剂 合成树脂 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 提高柔韧性 提高耐热性 赋予塑料各种颜色 以聚氯乙烯为例 特点：无色、硬质、耐热性差 改善 性能 树脂：未经加工处理的，没有与添加剂混合的聚合物 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 塑料的分类 热塑性塑料 热固性塑料 可以反复加热熔融加工 实例：聚乙烯、聚氯乙烯等 不能加热熔融，只能一次成型 例如：酚醛树脂、脲醛树脂等 体型结构，网状结构。不能加热熔融，只能一次成型 特性：在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状，但 加工成型后就不会受热熔化 线型结构，链状结构，可以反复加热熔融加工 特性：受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固 体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用 物质的结构决定其性质的原则同样适用于高分子 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 热固性塑料在形成初期也是长链状的，受热会软化，可以被塑成一定的形状。但在进一步受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型后，再受热时，链状分子的滑动受到限制，因此不会熔化。 为什么两种塑料的特性不同呢? 热塑性塑料具有长链状的线型结构。长链之间是以分子间作用力结合在一起。当受热时，长链会加快振动，使的分子间作用力减弱，长链间易发生滑动，因此会熔化成液体；冷却时，长链所含能量降低，彼此间的距离拉近，相互引力增强，会重新硬化。 线型结构 不带支链的 带支链的 体型结构 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 常见的塑料 (1)聚乙烯（阅读133页） 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；无毒、较硬 低温低压 催化剂 支链较多，密度和软化温度较低；无毒、较柔软 低密度聚乙烯(LDPE) 高密度聚乙烯(HDPE) 合成方法 二者加热均可熔融，也可溶于某些溶剂 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等 【新知探究】 线型结构 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 支链型结构 网状结构 结构 【新知探究】 性质 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 所以，一般的高分子材料都具有一定的弹性 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 【新知探究】 影响高分子化合物熔点、密度的因素： 1)高分子链长 2)链与链之间的疏密程度 →熔点、密度越高 →分子间的作用力越大 →相对分子质量越大 →链之间的作用力越大 →熔点、密度越高 链越长 链之间越密 低密度聚乙烯的主链有较多的支链，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，熔点和密度也就较低。 思考交流 1.为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的熔点低、密度也低呢？ 【新知探究】 思考交流 2.不同工艺的聚乙烯用途是否相同？ ①低密度聚乙烯不用加入增塑剂就显得十分柔软。可做无毒的食品包装袋等薄膜制品 ②高密度聚乙烯较硬一些,可做瓶、桶、板、管与棒材等。 ③通过改进聚合反应的催化剂，现已得到超高相对分子质量的聚乙烯(相对分子质量大于106)。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。 防弹服 防弹头盔 绳缆 【新知探究】 (2)酚醛树脂（阅读136页） 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。 【实验5-1】 常见的塑料 【新知探究】 【实验原理】 在酸催化下： 总反应： 等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的H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高分子 H 邻羟甲基苯酚 加成反应 酚醛树脂的单体 + 酚醛树脂的链节 【新知探究】 【实验原理】 在碱催化下： 过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、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 【新知探究】 酚醛树脂的性质特点和用途： 特点：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。 用途：酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。 【新知探究】 二、通用高分子材料 2.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，碳纤维、光导纤维等。 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 涤纶 尼龙 腈纶 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 合成纤维 性能 应用 优点:具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等 缺点：吸湿性和透气性明显不及天然纤维 满足人们的穿着需求 工农业生产与高科技领域 工业用隔音、隔热、绝缘材料 渔业用的渔网、缆绳 医疗用的缝合线、止血棉 航空航天用的降落伞、航天服等 举例 “六大纶”：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶 合成纤维的性能和应用 【新知探究】 二、通用高分子材料 常见的合成纤维 （1）聚酯纤维（涤纶） 合成纤维中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 △ （2n−1） CH2 CH2 O O [ ]n C O HO C O H + H2O CH2 CH2 H O O H + n O C HO C O OH n 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 常见的合成纤维 （1）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 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 常见的合成纤维 （2）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(俗称尼龙-66) 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 常见的合成纤维 （2）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、帘子线等。 锦纶在发展： 由6-氨基己酸合成的锦纶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)。 芳纶纤维织成的防弹衣 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 教材P139 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 3.合成橡胶 橡胶的来源 巴西的森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 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）：硬而弹性差，但绝缘性好 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 成分：聚异戊二烯 〔CH2-C=CH-CH2〕n CH3 氟橡胶：有耐热、耐酸碱腐蚀性 以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 二、通用高分子材料 合成橡胶 顺丁橡胶是以1,3­-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应得到的以顺式结构为主的聚1,3-­丁二烯。化学方程式为： 缺点： 该聚合物呈线型结构，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。 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【新知探究】 改进措施 （橡胶的硫化） 橡胶硫化是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。 合成橡胶 注意：橡胶的硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【随堂检测】 1.下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是（ ） A、聚氯乙烯凉鞋　 B、电木插座 C、自行车内胎 D、聚乙烯塑料膜 2.下列不属于合成纤维的是 ( ) A、的确良 B、棉花 C、人造棉花 D、尼龙 B 维纶 涤纶 锦纶 B 3.某航天服的材料中含尼龙­1010，其结构简式为 下列有关尼龙­1010的说法正确的是(　 　) A．尼龙­1010是通过加聚反应制成的 B．尼龙­1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH C．尼龙­1010是通过缩聚反应制成的 D．制作舱外航天服的材料要质轻，方便航天员在舱外行走 C 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 【课堂小结】 线型结构、支链结构和网状结构等高分子材料的比较 分类 线型结构 支链型结构 网状结构 结构 线型结构示意图 支链型结构示意图 网状结构示意图 分子中的原子以共价键相互连接，构成一条很长的卷曲状态的“链” 分子链与分子链之间有许多共价键交联起来，形成三维空间网状结构 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，具有热塑性 强度大、绝缘性好，具有热固性 常见物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶 从物质类别的角度来分析，碳酸钠显碱性，那是盐溶液都成碱性吗？如何来测试盐溶液的酸碱性呢？ 感谢您的聆听 $$