5.1. 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

第五章 合成高分子 5.1.2 高分子材料 通用 高分子材料 功能 高分子材料 塑料 合成纤维 合成橡胶 黏合剂 涂料 高分子分离膜 导电高分子 医用高分子 高吸水性树脂 按用途和 性能分类 高分子材料 一、通用高分子材料 1、塑料的成分 主要成分 如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等 合成树脂 增塑剂 热稳定剂 着色剂 塑料 加工助剂 …… 提高柔韧性 提高耐热性 赋予塑料各种颜色 ——塑料 聚氯乙烯薄膜透明性好，具有防潮、防水、绝缘等性能，广泛用作包装袋、雨衣、桌布、塑料大棚等，但本身较硬，需加入增塑剂、稳定剂。 聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？ 不能。增塑剂小分子在室温下会逐渐“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。 2、塑料的分类 特性：可以反复加热熔融加工 如：聚乙烯、聚氯乙烯 等制成的塑料 如：不同结构酚醛树脂 等制成的塑料 塑料 热塑性塑料 热固性塑料 特性：不能加热熔融，只能一次成型 物质的结构决定其性质的原则同样适用于高分子 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。 因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象，随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程 。 热固性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)的作用分子链间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应，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。 线型结构 不带支链的 带支链的 体型(网状)结构 交联的 3. 常见的塑料 （1）聚乙烯 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 高温高压 引发剂 低温低压 催化剂 生产瓶、桶、板、管等 按合成方法 聚乙烯 支链较多，密度 和软化温度较低 支链较少，密度 和软化温度较高 性能：无毒，较柔软 性能：无毒，较硬 生产食品包装袋、 薄膜、绝缘材料等 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 导致 分子链只能呈不规则的卷曲状态 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 为什么聚乙烯材料都具有一定的弹性呢？ 聚乙烯分子链上的碳碳单键可以发生旋转 所以，一般的高分子材料都具有一定的弹性。 8 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯 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？ 高分子链之间的作用力与链的长短和链之间的疏密远近有关。 高分子链越长 高分子链之间越密，支链越少 相对分子质量越大 链之间易于接近 高分子链之间 的作用力越大 软化温度和密度越高 9 支链型结构 线型结构 网状结构 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。 3. 常见的塑料 （2）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。 实验操作   实验现象 实验结论 3. 常见的塑料 （2）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。 实验操作   实验现象 实验结论 混合溶液变浑浊， 生成黏稠粉红色物质 混合溶液变浑浊， 生成黏稠淡黄色物质 苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂 ①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的高分子。 OH + H H+ Δ OH CH2OH 羟甲基苯酚 H+ Δ OH CH2OH n + (n-1)H2O OH CH2 OH [ ]n H ②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，继续反应生成网状结构的酚醛树脂。 OH CH2OH CH2OH 2,4-羟甲基苯酚 OH CH2OH CH2OH HOCH2 2，4，6-三羟甲基苯酚 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。酚醛树脂 主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。 宇宙飞船返回舱 集成电路板 烹饪器具手柄 导思 结构 结构特点 性质特点 线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性 支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子 网状 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解 思考1. 简述线型结构、支链型结构、网状结构对合成高分子性能的影响。 思考2.尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应，最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。请写出尿素与甲醛反应得到线型聚合物的化学方程式。 HN NH O C H OH CH2 [ ]n H H O C n H2N NH2 O C n + (n-1) H2O + 使用脲醛树脂制备的开关 天然纤维 化学纤维 如棉花、羊毛、蚕丝和麻等 再生纤维 合成纤维 纤维 一、通用高分子材料 ——合成纤维 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。 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、丙纶等。 1、纤维的分类 2.合成纤维的性能与用途 优点： 强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等 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” 缺点： 用途： 除了穿着需求，还广泛用于工农业生产与高科技领域。如隔音、隔热、绝缘材料，渔业用的渔网、缆绳，医疗用的缝合线、止血棉，降落伞、航天服，人造草坪等 19 3. 常见的合成纤维 （1）聚酯纤维 ——产量最大的聚酯纤维 涤纶(聚对本二甲酸乙二酯) 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。 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、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。 3. 常见的合成纤维 （1）聚酰胺纤维 锦纶(聚己二酰乙二胺)又称锦纶66、尼龙66 ——较早面世的聚酯纤维 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。 用途：生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。 高强度芳纶纤维 芳香族聚酰胺纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414 n C C OH O O ] HN NH [ H +(2n-1)H2O 它的强度高，密度却只有钢的1/5；其热稳定性高，在500℃高温下不会熔化分解。可以制成防弹装甲、消防服、防切割耐热手套，以及交通工具的结构材料和阻燃内饰等。 使用了芳纶纤维结构材料的轻型飞机 nH2N NH2 C C OH O O nHO + 催化剂 一、通用高分子材料 ——合成橡胶 1、橡胶的分类 天然橡胶 合成橡胶 橡胶 三叶树胶（顺式聚异戊二烯） 杜仲树胶（反式聚异戊二烯） 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 通用橡胶 特种橡胶 乙丙橡胶：耐臭氧、耐紫外线 三叶橡胶 杜仲胶 顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物。 2. 常见的合成橡胶 nCH2＝CH－CH＝CH2 催化剂 C＝C CH2 H H2C H n 该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。 橡胶中含有碳碳双键，易被酸性KMnO4溶液氧化，或与Br2发生加成，故这类试剂瓶不使用橡胶塞。 将其与硫化剂(硫)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呈网状结构，硫化后的橡胶既有弹性，又有强度，但交联程度过大会失去弹性。 天然橡胶主要是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，请写出杜仲胶的结构简式： 顺式聚异戊二烯与反式聚异戊二烯化学性质基本相同，物理性质不同： 杜仲胶硬而弹性差，属于硬橡胶，但绝缘性好。 异戊二烯 CH2＝C－CH＝CH2 CH3 顺式聚异戊二烯 C＝C CH2 H H2C H3C n 反式聚异戊二烯 C＝C H CH2 H2C H3C n 26 二 、功能高分子材料 ——高吸水性树脂 干旱地区农业、林业抗旱保水、 改良土壤 婴儿 “尿不湿” 可以吸收其自身重量约几百倍的尿液而不滴不漏，保证婴儿夜晚安睡和白天活动。 ①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性, 在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链, 以提高它们的吸水能力。 如: 淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉—聚丙烯酸钠高吸水性树脂；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。 淀粉的结构简式 淀粉链 ②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合, 得到含亲水基团的高聚物。 如: 在丙烯酸钠中加入少量交联剂, 在一定条件下发生聚合, 得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸收性树脂。 高吸水性树脂加交联剂的目的是使变线型结构为网状结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。 二 、功能高分子材料 ——高分子分离膜 例如：海水淡化，可使用较为高效的分离膜进行淡化。 分离原理：只允许水及一些小分子物质通过，其余物质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。 分离膜根据膜孔大小分类 生产分离膜的材料：主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 用途：广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.55 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$