5.2高分子材料 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

材料 金属材料 有机 高分子材料 无机 非金属材料 天然有机 高分子材料 合成有机 高分子材料 纯金属、合金 玻璃、陶瓷、水泥 传统材料 新型材料 晶体硅、SiO2、新型陶瓷、碳纳米材料 棉花、羊毛、天然橡胶 塑料、合成橡胶、合成纤维、黏合剂、涂料 第二节 高分子材料 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 塑料 合成纤维 高分子分离膜 医用高分子 主要成分是_________，辅助成分是各种________ 合成树脂 1、塑料 指未加工处理的聚合物，没有添加各种加工助剂 成分 增塑剂、防老剂、着色剂、填料增强剂等 加工助剂 二者共同决定塑料的基本性能 一、通用高分子材料 ① 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 线型 结构 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；因此热塑性塑料随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程 。 不能加热熔融，只能一次成型，如酚醛树脂等 ②热固性塑料 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)的作用使分子链间产生化学交联，形成紧密的网状结构。因此热固性塑料在加工后若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。 体型 结构 交联 （1）聚乙烯 高密度聚乙烯与低密度聚乙烯同属于聚乙烯塑料，性能为什么不同? 02 HDPE 乙 烯 0.1 MPa~2 Mpa，60~100 ℃ 催化剂 低压法聚乙烯 线型结构 04 LDPE 乙 烯 150 MPa~300 MPa，200 ℃ 引发剂 高压法聚乙烯 支链型结构 支链较多，密度和软化温度较低 用来引发聚合反应的物质 支链较少，密度和软化温度较高 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？ 高分子 链越长 相对分子 质量越大 分子链之间 的作用力越大 链与链 之间越密 链之间的作 用力越大 熔点、密度 越高 分子链之间的作用力 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 通过改进聚合反应的催化剂得到的超高相对分 子质量聚乙烯 归纳总结：聚乙烯   高压法聚乙烯（低密度聚乙烯） 低压法聚乙烯（高密度聚乙烯） 合成条件 较高压力、较高温度、引发剂 较低压力、较低温度、催化剂 高分子链的结构 含有较多支链 支链较少 高分子链 较短 较长 相对分子质量 较低 较高 密度 较低 较高 软化温度 较低 较高 用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等 02 HDPE 04 LDPE 06 PS 03 PVC 05 PP 07 OTHER 01 PETE 大 鹿 化 学 不同标号塑料材质 聚对苯二甲酸乙二醇酯 高密度聚乙烯 低高密度聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯 其他类 它们的用途有什么差异呢？ 适合冷饮和暖饮，不适合装热饮，用完即丢，不能循环使用。 01 PETE 大 鹿 化 学 PET 聚对苯 二甲酸 乙二醇酯 70℃易变形，会产生对人体有害的物质 矿泉水瓶、碳酸饮料瓶、果汁瓶、食用油瓶等 02 HDPE 大 鹿 化 学 PEHD 高密度 聚乙烯 沐浴露的瓶子、白色药盒、超市塑料袋等 较硬，弹性较差，密度较高，熔融温度为120-140°C，短期盛放食物，清洁干净后可循环使用(非食物的容器) 03 PVC 大 鹿 化 学 聚氯 乙烯 不能用于食品包装 人造革、雨衣、pvc塑料管、塑料开关和插座、电线外皮等 增塑剂在室温下会逐渐“逃逸”出来，使柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具有一定毒性 05 PP 大 鹿 化 学 聚丙烯 最安全的、唯一可用于微波加热的塑料 微波炉专用碗、口罩、保鲜盒等 06 PS 大 鹿 化 学 聚苯 乙烯 可装食物，但不能用于微波加热 一次性快餐盒、方便面碗、塑料杯盖等 07 OTHER 大 鹿 化 学 PC 聚碳酸酯 或其他 可装食物，但高温下会释放有毒物质，谨慎使用 水壶、太空杯、奶瓶、CD光盘、桶装水瓶等 塑料 02 HDPE 04 LDPE 06 PS 03 PVC 05 PP 07 OTHER 01 PETE 大 鹿 化 学 性能不同的原因：原料(单体)不同 天然高分子一般有习惯使用的专有名称，如纤维素、甲壳质等。思考：合成高分子，如何命名呢? 教材P139 资料卡片 (2)酚醛树脂 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 产品外观 结构特点 水浴加热 变浑浊，生成黏稠的固体物质 网状结构 变浑浊，生成黏稠的乳黄色物质 线性结构 [实验5-1] 苯酚+甲醛 +浓盐酸 苯酚+甲醛 +浓氨水 水浴加热 水浴加热 苯酚、甲醛 缩聚反应 酸 碱 线性结构酚醛树脂 网状结构酚醛树脂 在酸催化下： 总反应： n 在碱催化下,苯酚与过量的甲醛反应： 2，4-二羟甲基苯酚 2，4，6-三羟甲基苯酚 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。 羟甲基苯酚 主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料 烹饪器具手柄 集成电路板 宇宙飞船返回舱 烧蚀材料 酚醛树脂 练习：写出尿素(H2NCONH2)与 反应得到线型聚合物的化学方程式： H H O C H H O C n H2N NH2 O C n (n-1) H2O HN NH O C n H OH CH2 O CH2 使用脲醛树脂制成的开关 线型结构 支链型结构 网状结构 结构 性质 有热塑性，加热可熔融 有热固性，加热不熔融 无支链的长链，大多呈卷曲状 支链多，分子间作用力弱 分子链间以化学键交联，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 常见 物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶 思考：为何酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以? 2、合成纤维 天然 纤维 合成纤维 纤维 植物性纤维(纤维素纤维)棉、麻 动物性纤维(蛋白质纤维)羊毛、蚕丝 涤纶 锦纶(尼龙) 腈纶 ······· 再生纤维 原料：木材、秸秆等农副产品 加工处理 原料：石油、天然气、煤、农副产品等 聚合反应 化学 纤维 合成纤维包括“六大纶”、碳纤维 聚酯（涤纶） 聚酰胺（锦纶又称尼龙） 聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）］、 维纶被称为人造棉花 优点：具有强度高、弹性好、 耐腐蚀、不缩水、质轻保暖 名称 结构简式 单体 涤纶(的确良) 锦纶 腈纶(人造毛)　　 维纶 丙纶 氯纶 CH2=CHOH CH2=CH—CH3 CH2=CH—Cl 锦纶66 锦纶1010 芳纶1414 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 教材P142—143 3、合成橡胶 橡胶分类 天然橡胶 合成橡胶 聚异戊二烯： 通用 橡胶 特种 橡胶 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） 顺丁橡胶 硅橡胶 聚硫橡胶 名称 单体 高聚物 顺丁橡胶 CH2=CH—CH=CH2 天然橡胶 杜仲胶 丁苯橡胶(SBR) CH2=CH—CH=CH2、 氯丁橡胶(CBR) 讨论1：天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞 不能用橡胶塞？ 讨论2：有无办法对橡胶进行改性，使它克服这些缺点？ 天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。KMnO4 溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等不能用橡胶塞。 用硫化措施使线型结构的双键发生加成反应后变为相互交联的体型结构。 优点: 具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。 硫化橡胶 二、功能高分子材料 1. 功能高分子材料 (1)概念：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。 (2)分类 功能高分子材料 高吸水性材料 形状记忆高分子 磁性高分子 高分子药物 医用高分子材料 高分子分离膜 高分子催化剂 淀粉 （纤维素） 丙烯酸钠 接枝共聚物 交联剂 网状淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂 线型 网状 ①改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团 2. 高吸水性树脂 (1)合成方法 如： 改造后的树脂具有强大的吸水和保水能力，而且可生物降解 羟基、羧基、醛基、氨基等 ②合成新的带有强亲水基团的高分子 可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。 CH2=CHCOOH→CH2=CHCOONa 丙烯酸钠 如： 交联剂 网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂 交联剂 一定条件 网状结构 在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤，还可用于婴儿纸尿裤等。 (2)应用 原理：分离膜只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。 分类：分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，以分离不同的杂质。 3. 高分子分离膜 某品牌净水器家用直饮自来水过滤器厨房反渗透官方净水机 血液透析 血液透析原理图 尿毒症，药物中毒患者的血液透析，使用了透析膜。 阳离子交换膜是对阳离子有选择作用的膜，带有固定基团和可解离的离子。固定基团带负电荷，即阳膜表面带负电荷，在电场作用下，带有正电荷的阳离子就可以通过阳膜，而阴离子受阳膜表面负电荷的排斥，无法通过，所以具有选择透过性。 阳离子交换膜 固定基团带负电荷 R* —SO3— —H+（Na+） 固定基团 解离离子 磺酸型阳离子交换膜 （R*为大分子结构） 通常是磺酸型,如钠型磺酸型，在水分子作用下，钠离子解离，剩下固定基团磺酸根显负电荷，在电场作用下，阳离子通过阳膜，阴离子被排斥。 对阴离子具有选择透过性作用。固定基团显正电性，在电场作用下，带有负电荷的阴离子就可以通过阴膜，而阳离子受固定基团的排斥，无法通过。一般以—NH3＋、—NR2H＋或者—PR3＋等阳离子作为活性交换基团。 阴离子交换膜 固定基团带正电荷 R* —N+(CH3)3 —OH—（Cl—） 固定基团 解离离子 季铵型阴离子交换膜 （R*为大分子结构） Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.8 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.55 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v1.0.8 $$