5.2.1 通用高分子材料 课件 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修3

第二节 高分子材料 第五章 合成高分子 课时5.21 通用高分子材料 重点、难点：了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途 学习目标 1.了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。（宏观辨识与与微观探析 2.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。（科学态度与社会责任） 　　2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维，属于高分子材料。 阅读课本P132-134的内容，回答下列问题 1.有机高分子材料根据用途和性能可以分为几类？ 2.塑料的主要成分是什么？为改善塑料的性能，提高实用价值一般向其加入哪些物质？提高的是哪些性能？ 3.塑料可以分为哪几类？ 4.制备聚乙烯有哪些方法？得到的聚乙烯具有怎样的性质？ 5.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？ 【主干知识梳理】 一、高分子材料的分类 【对点训练1】 二、塑料1、塑料的成分：主要成分是合成树脂，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等；辅助成分是改善塑料性能的加工助剂：为提高柔韧性加入增塑剂，为提高耐热性加入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂2、塑料的分类 (按树脂受热时的特征)(1)热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，可以多次成型，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料 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 (2)热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料 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 热固性塑料再次受热时，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，但加工成型后就不会受热熔化 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。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 3、常见的塑料　　　(1)聚乙烯　　高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比 聚合反应条件 高分子链的结构 密度/ (g·cm－3) 类别 软化温度/℃ 主要性能 高分子链 相对分子质量 用途 高压法聚乙烯 150 MPa～300 MPa，200 ℃左右，使用引发剂 含有较多支链 0.91～0.93(较低) 低密度聚乙烯(LDPE) 105～120 无毒，较柔软 较短 较低 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 低压法聚乙烯 0.1 MPa～2 MPa，60～100 ℃，使用催化剂 支链较少 0.94～0.97(较高) 高密度聚乙烯(HDPE) 120～140 无毒，较硬 较长 较高 生产瓶、桶、板、管等 【微点拨】①高压法聚乙烯的密度和熔点均低于低压法聚乙烯的原因为：高压法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低压法聚乙烯的小，熔点和密度也就较低②聚乙烯(一般高分子化合物)具有一定弹性的原因是：聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，常温下聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转，使分子链不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态。大量聚乙烯分子纠缠在一起，好像一团乱麻。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力又恢复卷曲状态③两种聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融 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 塑料定义：是指具有可塑性能的高分子材料 塑料 (2)酚醛树脂①含义：是用酚类(如苯酚或甲苯酚)和醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子②合成a．在酸(浓盐酸)催化下，等物质的量苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢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相互脱水缩合成线型结构的高分子 b．在碱(浓氨水)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、三强甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂 ③制备和结构 (3)脲醛树脂：可以用尿素(H2NCONH2)与甲醛缩聚反应合成 4、线型高分子与网状结构高分子性质比较 溶解性 性能 特性 线型高分子 能缓慢溶解于适当溶剂 具有热塑性，无固定熔点 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好 (体型结构)网状结构高分子 很难溶解，但往往有一定程度的胀大 具有热固性，受热不熔化 强度大、绝缘性好，无可塑性 【对点训练2】 如何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。 三、合成纤维1、纤维的定义：指凡具备或可以保持长度大于本身直径100倍的均匀线条或丝状的线型高分子材料2、纤维的分类 (1)天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等是大自然赋予人们的天然纤维，天然纤维又分为植物纤维和动物纤维。植物纤维是富含多糖纤维素，只含C、H、O三种元素(如：棉花、麻等)，动物纤维主要成分是蛋白质，蛋白质在蛋白酶的作用下可水解(如：羊毛和蚕丝等) 木材、草类 (2)化学纤维：化学纤维指的是用天然或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维，包括再生纤维和合成纤维(3)再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维(4)合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维①合成纤维的性能：合成纤维的优点是强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、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”②合成纤维的“六大纶”是指涤纶(的确良)、锦纶(尼龙)、腈纶(人造羊毛)、丙纶、维纶和氯纶 常见“六纶”的结构简式、单体和性能 名称 涤纶 锦纶 腈纶 结构简式 单体 性能 抗皱性好、强度高、耐酸腐蚀、耐磨、吸湿性差 耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性 弹性高、保温性能好、耐光、耐酸但不耐碱 用途 衣料、室内装修材料、电绝缘材料、绳索、渔网等 衣料、绳索、渔网等 衣料、毛毯、幕布、工业用布等 H2N(CH2)5COOH CH2=CH—CN 常见“六纶”的结构简式、单体和性能 名称 丙纶 维纶 氯纶 结构简式 单体 性能 机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差 吸湿性优良，有“人造棉花”之称 难燃，耐酸、碱， 吸湿性差 用途 可制成薄膜、日常用品、管道、包装材料等 可与棉花混纺，作维棉混纺织物，制成滤布、帆布、传送带等 可编织窗纱、筛网、网袋与绳子，制成毛线、毛毯、棉絮、滤布等 CH2=CH—CH3 CH3COOCH=CH2 和HCHO CH2=CH—Cl 3、常见的合成纤维(1)聚酯纤维——涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)　　合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为 　　涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，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 (2)聚酰胺纤维——锦纶66或尼龙66(聚己二酰己二胺纤维)　　聚己二酰己二胺纤维不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由 　　H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下： (3)高强度芳纶纤维合成 【对点训练3】 两类合成纤维的比较: 名称 实例 成分 性能 应用 聚酯纤维 涤纶 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 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 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 聚酰胺纤维 锦纶 聚己二酰己二胺纤维 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 丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线 四、合成橡胶1、橡胶的概念　　橡胶是一类具有弹性的物质，在外力作用下，橡胶的形状发生改变，去除外力后又能恢复原来的形状2、橡胶的分类 性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。 三叶树胶（顺式聚异戊二烯） 杜仲树胶（反式聚异戊二烯） 天然橡胶 橡胶产品 3、天然橡胶(1)单体：异戊二烯即2­甲基­1,3­丁二烯(2)合成反应方程式为： ━ ━ ━ ━ [ ]n 顺式 4、合成橡胶(1)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(2)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油性、耐高温或耐低温等性能(3)顺丁橡胶合成：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，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯 顺丁橡胶 (4)橡胶的硫化 将线型结构的橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，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顺丁橡胶。【微点拨】大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞 (5)几种常见的合成橡胶 名称 顺丁橡胶 丁苯橡胶(SBR) 氯丁橡胶(CR) 单体 CH2=CH—CH=CH2 结构简式 【对点训练4】 五、高分子化合物的结构与性质1、有机高分子的结构及其性能 (高分子化合物有线型、支链型和体型结构) 类型 线型结构 支链型结构 体型结构(网状结构) 结构特点 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” 支链型结构与线型结构类似，是由许多链节相互连成一条长链的高聚物，但是在链节的主链上存在支链 分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三维空间的网状结构 性质特点 在适当的溶剂中能缓慢溶解，加热能熔融，硬度和脆度较小，具有热塑性，无固定熔点，强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好 熔点、密度比线型结构的更低 不能溶解和熔融，只能溶胀，硬度和脆度较大；不能反复熔化，只能一次加工成型(热固性)，强度大、绝缘性好 常见物质 低压聚乙烯、、聚氯乙烯、天然橡胶 高压聚乙烯 碱作催化剂时制备的酚醛树脂 2、有机高分子化合物的性质，主要有四个方面(1)一般线型的高分子化合物可溶于有机溶剂，网状的一般难溶于有机溶剂，有的只有一定程度的溶胀(2)线型的具有热塑性，体型的具有热固性(3)它们一般不导电(4)它们往往易燃烧，线型高分子化合物一般不耐高温 3、有机高分子化学反应的特点(1)与结构的关系：结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应(2)常见的有机高分子化学反应①降解：在一定条件下，高分子材料降解为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯。常见的高分子降解方法有：生物降解、化学降解、光降解等②橡胶硫化：天然橡胶( )经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—)，线型结构变为体型(网状)结构③催化裂化：塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃气体等。 【对点训练5】【课后作业】