第三单元高分子材料和复合材料 选修IB

第三单元高分子材料和复合材料一、学习目标1．了解有机高分子材料的分类，认识塑料、纤维、橡胶、功能高分子材料的区别。2．知道塑料的组成和分类，了解各种塑料的性能，列举它们在生产生活中的应用。3．区别聚合反应的几种类型，掌握加聚反应和缩聚反应两大基本的聚合反应类型。4．通过调查研究，认识纤维的分类，了解常见纤维的组成和主要功能，体会纤维在日常生活中扮演的角色。第三单元高分子材料和复合材料一、学习目标5．理解橡胶材料的发展过程以及人们对有机高分子材料的改造与优化。6．了解功能高分子材料的分类，列举功能高分子材料在生产生活各个层面、高新技术领域中的应用。7．认识复合材料的结构，说出常见的复合材料及其应用。8．体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，从人类利用天然硅酸盐材料到开发、研制和利用新型材料的历史说明科学技术的发展，尤其是材料科学的发展与人们生活质量的关系。评价高分子材料的使用对环境质量的影响。本单元知识结构如下：了解：高分子化合物的分类天然高分子合成高分子线型高分子体型高分子热塑性高分子热固性高分子塑料纤维橡胶涂料粘合剂功能高分子材料……高分子按来源分：高分子按结构分：高分子按性质分：高分子按性能和用途分：聚乙烯(PE)产品保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料常见的塑料化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬。分为：软质塑料和硬质塑料聚氯乙烯（PVC）酚醛树脂聚丙烯有机玻璃聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)尿醛塑料(电玉)聚四氟乙烯(PTFE)ABS塑料阅读课本101面中间两段，了解下列问题1、塑料的主要成分是什么？（掌握）2、生产塑料的合成树脂有哪些？（了解）3、塑料有什么优点？（了解）4、塑料常见种类有哪些？（了解）合成树脂聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等密度小、强度高、化学性质稳定、耐磨擦等通用塑料：聚乙烯、聚丙烯、酚醛树脂等特种塑料：氟塑料、聚乙烯醇、聚砜等工程塑料：ABS塑料、聚碳酸酯等一、塑料5、合成树脂的制取（掌握）聚合反应：由相对分子质量小的化合物分子（单体）互相结合成相对分子质量大的高分子化合物的反应。加聚反应缩聚反应均聚反应共聚反应成酯缩聚成肽缩聚酚醛缩聚+nH2OOHCH2]n[催化剂OHn+OnH－C－H1．有些塑料制品可以用热黏结法修补，有些可以用某种溶剂黏结，另一些则无法修补，你知道其中的原因吗?热塑性塑料制品可以用加热的方法黏补，也可回收后重新软化加工。有些热塑性塑料可溶解于某些有机溶剂，如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)可溶解于氯仿，聚苯乙烯可溶解于乙酸乙酯等有机溶剂。②热固型：塑料按受热的情况可分为：①热塑型：线型高分子，可反复加工，多次使用。如聚乙烯、聚氯乙烯体型高分子，成型后不再会熔化。如酚醛树脂、尿醛树脂等塑料制品的修补与黏结1．取一些聚乙烯塑料薄膜，尝试用热黏结法把它们黏结起来。通过实验探究黏结的最佳温度和操作方法。2．取几小片有机玻璃，用注射器吸取氯仿作黏结剂(adhesive)，制作有机玻璃小饰品。2．日常生活中使用的塑料薄膜包装袋，有的可以用于食品包装，有的不可以，为什么?制造塑料制品时，加入的某些添加剂对人体有害，使用时必须注意。例如，聚氯乙烯薄膜中含有的增塑剂对健康有不良影响，不能用来包装食品。聚乙烯塑料中不含对人体有害的添加剂，可制成食品保鲜袋或保鲜膜。3．不粘锅的内壁涂敷了聚四氟乙烯，为什么用不粘锅进行烹调时食物不容易烧焦，也不会粘锅?日常生活中使用的不粘锅的内壁涂敷有聚四氟乙烯(PTFE)。聚四氟乙烯是一种含氟塑料，它不会被酸、碱、王水及各种有机溶剂所腐蚀，且在-269.3～250℃的温度范围内都可使用，因而被誉为“塑料王”。它广泛应用于制冷工业、化学工业、电器工业等。聚四氟乙烯塑料王4．ABS塑料广泛用做装修材料、家用电器壳体、交通工具的零部件，你知道什么是ABS塑料吗?丙烯腈:CH2＝CH－CN1,3－丁二烯：CH2＝CH－CH＝CH2苯乙烯：ABS塑料既保留了聚苯乙烯坚硬、透明、良好的加工性能和绝缘性等优点，又兼具聚丙烯腈高强度、耐热等特性，且具有聚丁二烯较好的弹性和耐冲击性，从而克服了聚苯乙烯性脆和不耐高温的缺点，是一种融合了三者优越性能的合成材料。用ABS塑料制成的装修材料及其他各种用品美观轻巧，可与金属媲美。电视机、洗衣机等家用电器的壳体，通讯器材、汽车、飞机零部件及各种仪表的外壳等都是用ABS塑料制成的。图3-32用ABS塑料制成洗衣机的外壳可溶解的医用塑料洗衣袋某些医院采用可溶解的塑料袋装放病人用过的衣被。清洗时可以直接放进洗衣机，洗衣袋能很快溶解在水里，避免了衣被中的病菌对洗涤人员的感染。你知道这些可溶解的塑料袋是用什么制成的吗?可溶解的塑料袋可用聚乙烯醇制成。聚乙烯醇是用聚乙酸乙烯酯通过水解反应制得的。在不同的生产条件下制得的聚乙烯醇水溶性有差异，可以在不同场合使用。例如，手术时使用的缝合线，可以根据需要选择溶解时间长短不同的聚乙烯醇制品。手术套服包装薄膜制品图3-33可溶性医用⑶塑料的分类:分类原则类型特征和举例按受热时的特征按应用范围及性能特点其他热塑性塑料成分为热塑性树脂。可以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等热固性塑料通用塑料工程塑料成分为热固性树脂。加工成型后为不熔状态，如酚醛、氨基塑料等。通用性强、用途广、产量大、价格低。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，聚丙烯等。机械性能好、强度高，可以代替金属用作工程结构材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等。其他分类，分为通用、工程、耐高温和特种塑料四大类；或通用、工程和其他塑料三大类。纤维天然纤维化学纤维棉花羊毛木材草类合成纤维：用石油、天然气等为原料制成的单体，再经聚合制成的纤维人造纤维：用化学方法对木材等天然纤维加工制成。羊毛是纤维蛋白“尼龙”的发明1928年，美国杜邦公司的科学家希望合成一种和真丝与羊毛中的蛋白质链相似的高分子。他们没有使用氨基酸(蛋白质的合成原料)，而是用胺和羧酸作原料。得到的聚酰胺高分子化合物可拉成细丝，这些细丝坚韧而且光滑，非常像蚕吐出的丝。“尼龙”就此诞生，并很快成为丝绸的替代品。优点：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。缺点：吸水性和透气性不如天然纤维。常见合成纤维：锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶、丙纶。合成纤维（尼龙）常见纤维化学组成主要性能天然纤维棉纤维纤维素吸水性好，易干，穿着舒适，不起静电，不耐磨蚕丝蛋白质吸水性好，手感柔和，有光泽，不起静电，不起球羊毛蛋白质弹性强，隔热性、保暖性好，水洗后收缩，易起球化学纤维人造纤维纤维素（黏胶纤维）吸水性好，穿着舒适，不起静电，不耐洗，不耐穿合成纤维各种线型有机高分子（聚酰胺、聚酯、聚烯烃）强度高，耐磨，不易染色，吸湿性、透气性差表3—5常见的天然纤维、化学纤维的化学组成和主要性能商场中各式各样纺织品的面料有的是天然纤维，有的是化学纤维。请了解这些纺织品的品种、性能和价格。合成纤维制品防弹衣在20世纪60年代，尼龙是制作防弹衣的主要材料。后来发现，分子中含有苯环结构的另一种聚酰胺纤维凯夫拉(Kevlar)有助于加强衣料本身的张力(较尼龙强2．5倍)。当子弹击中由此种纤维制成的防弹衣时，就像坠入一个网中，其能量会向四周扩散，子弹便没有足够的能量冲破衣料伤害人体了。现在凯夫拉已取代尼龙作为制作防弹衣的主要材料。防弹衣涤纶织品涤纶强度高、耐磨、耐光、耐蚀、防蛀、易洗快千、挺括，是优良的衣料，也大量用于制作轮胎帘子线、工业滤布、绳索等。人造羊毛腈纶柔软、轻盈、保暖，有“人造羊毛”之称。它比羊毛轻lO％，强度却大2倍多。腈纶防蛀、耐光、不发霉。它适合制作帐篷、炮衣、车篷、幕布、窗帘等户外织物。用它制成的毛线为人们所喜爱。缝合线乳酸纤维与其他有耐水性的化学纤维不同，它易水解成小分子——乳酸。乳酸纤维也可以作外科手术缝合线，在伤口愈合后无需拆线。因为，乳酸纤维在体内水解生成的乳酸能参与人体的正常代谢作用，被消化排出体外。橡胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶特种橡胶聚硫橡胶硅橡胶主要成分是聚异戊二烯丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶1，3－丁二烯的加聚反应：天然橡胶主要成分的结构：天然橡胶的单体为：异戊二烯聚异戊二烯根据天然橡胶的结构特点，说说它的性质可能有哪些不足?如:橡胶遇到下列物质各发生什么反应?A、溴水B、酸性高锰酸钾C、氯化氢D、汽油E、硝酸F、氧气想一想？天然橡胶(生胶)是线型高分子，物理与机械性能都比较差，在温度较高或受力较大时，容易发生形变，且形变后不能复原。为改进这种缺陷，人们采用增加橡胶分子之间交联的方法，使线型分子转变成为体型的网状分子。硫化橡胶既有弹性又不易变形，就是因为在长的线型分子间形成了二硫键。未经硫化的生橡胶可溶解于甲苯等有机溶剂．硫化橡胶在有机溶剂中不溶解，只发生溶胀。生橡胶的甲苯溶液可用做橡胶制品的黏接剂。一般橡胶制品只达到轻度交联，高分子链上还有双键。受氧气、臭氧、日光等作用时，容易老化，弹性下降，变硬开裂或变软发黏。例如，贮存或使用时问长了的汽车轮胎、自行车车胎会发生龟裂，乳胶手套会发黏或变硬脆裂。橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大。橡胶的硫化在日常生活中，我们用到哪些合成橡胶制品?它们各自具有哪些优越的性能?人们在长期的生产和科学实验中认识了天然橡胶的结构，受到启发，成功地合成了多种合成橡胶。通常使用的合成橡胶有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等，还有耐油的聚硫橡胶，耐严寒和高温的硅橡胶等特种橡胶。氯丁橡胶丁苯橡胶硅橡胶合成橡胶“2004海水淡化及利用技术国际研讨会”中国·天津高分子分离膜尿不湿液晶显示器1．功能高分子材料：2．功能高分子材料的种类指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。这是具有特殊______功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质________通过，而把另外一些物质分离掉，应用于物质分离。分离有选择地（1）高分子分离膜：（2）医用高分子材料：一些有关人工器官的图片人造关节人工心脏瓣膜人造皮肤人造心脏人造肾脏人造膝关节生物相容性排斥具有优异的_________，较少受到____，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。如：人造心脏、人造关节、人造鼻等。（3）高吸水性材料：高吸水性树脂可以用淀粉、纤维素等天然高分子与丙烯酸、苯乙烯、丙烯腈等物质聚合得到。它自身不溶于水或有机溶剂，与水接触时能在短时间内吸收比自身质量大得多的水，同时具有良好的保水性能。高吸水性树脂不仅可以制作纸尿布，在农林业上用做保水剂，还可在石油化学工业上用做脱水剂。（4）导电性材料：（5）光敏性材料：（6）催化性材料：触摸屏等电子仪器窗口材料是透明的导电薄膜，它是用具有导电功能的高分子材料制造的；有些计算机的键盘也使用导电橡胶。不同的材料具有不同的性能。如普通金属材料强度大，但易腐蚀；普通陶瓷材料耐高温，但易碎裂；合成高分子材料强度大、密度小，但易老化。人们在实践中发现，由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的复合材料通常具有比原材料更优越的性能。钢筋混凝土、建造简易车棚使用的石棉瓦、用于制造快艇的玻璃钢等都是复合材料。1．复合材料：指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种做为_____，另外材料做为________。具有_______________________________等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。2．复合材料的性能：基体增强剂强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀人们的日常生活越来越离不开复合材料。请你举出实例予以说明。复合材料通常是由基体材料和分散于其中的增强材料组成的。钢筋混凝土中的混凝土是基体材料，分布于其中的钢筋是增强材料。石棉瓦用石棉作增强材料，水泥作基体材料。碳纤维也是一种增强材料，可以用树脂、金属铝或新型陶瓷作为基体材料，制成碳纤维增强塑料、碳纤维增强铝、碳纤维增强陶瓷等复合材料。玻璃钢也是一种复合材料。请查阅资料，了解它的组成，并说明各组成部分的作用。玻璃钢（也称玻璃纤维增强塑料，国际公认的缩写符号