高中化学选修五第五章第二节

选修5第五章第二节应用广泛的高分子材料有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。一、有机高分子的分类及命名有机高分子材料天然有机高分子材料合成有机高分子材料棉花、麻羊毛、蚕丝（简称有机合成材料）【按来源分类】合成材料【按用途和性能分类】合成高分子材料功能高分子材料复合材料塑料合成纤维合成橡胶黏合剂涂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三大合成材料【资料卡片】•高分子化合物的命名：•（1）天然高分子化合物习惯用专有名称；如淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等；•（2）合成高分子化合物一般在单体名称前加上“聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂等。•树脂含义：指未加工处理的聚合物。•（3）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶”。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。•（4）合成纤维的名称常用“纶”。如涤纶二、高分子化合物的结构特点1、高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的结构单元重复连接而成；如聚乙烯中：[CH2CH2]n【按结构分类】高分子化合物线型高分子支链型高分子体型高分子网状结构(体型)2、根据结构中链节连接方式分类，可以有线型结构和体型结构，线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。•①线型结构的高分子具有热塑性。根据这一性质制成的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成丝或压制成各种形状，用于工业、农业、日常生活等。•②有些体型高分子一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性。三、高分子化合物性质探究合成高分子按结构分类——线型支链型－热固型热塑型加工成型后受热不再熔化可反复加工，多次使用能溶解在适当的有机溶剂里不易溶解，只有一定程度的胀大网状结构体型四、高分子合成材料——塑料1、分类：热塑性塑料——如聚乙烯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以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理交联，此交联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象；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。结构性质用途决定决定适用于高分子化合物常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂。热固性塑料：——如酚醛树脂塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂)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并不会如热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。•2、主要成分：•塑料——主要成分是合成高分子化合物即合成树脂•适应各种要求：在高分子材料中掺入各种加工助剂（如聚氯乙烯；增塑剂—提高柔韧性；热稳定剂—改进耐热性；赋予各种颜色-着色剂等）•常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。【理解】树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物塑料＝树脂＋添加剂树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用塑料一般由合成树脂及增塑剂、防老化剂、润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是合成树脂。3.常见塑料：例如：聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件分子结构类型有无支链高分子链长短相对分子质量高压高温引发剂较低压力催化剂线型支链型√少有或没有相对较长相对较短相对较小相对较大高压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度密度硬度分子间作用力用途低密度相对较低相对较小相对较小相对较高高密度相对较大相对较大高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中低密度聚乙烯LDPE高密度聚乙烯HDPE食品包装袋等薄膜制品瓶、桶、板、管、棒材等•【思考】高压聚乙烯为什么比低压聚乙烯的熔点低、密度低？为什么高分子化合物具有一定的弹性？影响高分子化合物熔点、密度的因素：高分子链越长——相对分子质量越大——分子间的作用力越大——熔点、密度越高高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相对分子质量小链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低，熔点和密度也就较低。高分子链之间的作用力与链的长短有关熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关几种常见的塑料◆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单体:CH2=CH2了解塑料产品高压聚乙烯做薄膜，不用加增塑剂，十分柔软。◆聚氯乙烯（PVC）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单体:CH2=CHCl◆聚苯乙烯单体：CH2=CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）单体：CH2=CCH3COOCH3◆聚四氟乙烯单体：CF2＝CF2人们给聚四氟乙烯冠以“塑料王”的美称。一种特别的菜锅——不粘锅。易清洁的脱排油烟机，人们仅仅是在锅的内表面和脱排油烟机的外表面多涂了一层氟树脂。利用氟树脂优异的热性能、化学性能、易清洁性能和无毒性能，它还有最好的耐化学腐蚀和耐老化的性能。•（1）组成：•用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。•（2）形成：•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邻（或对位）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高分子。4、常见塑料：酚醛树脂（电木）OHOH—C—H=+H+OH─CH2OHnH+OH—CH2[]OH—CH2OHnHOH+（n-1）H2O羟甲基苯酚在碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。—OHCH2OHCH2OHHOCH22，4，6-三羟甲基苯酚2，4-二羟甲基苯酚OHCH2OHCH2OH酚醛树脂局部结构酚醛树脂反应物：酚类＋醛类❖苯酚＋甲醛酚醛树脂（电木）酸催化－线型碱催化－网状结构（体型）具热塑性，能溶于一些有机溶剂中具热固性，不溶于任何溶剂五、高分子合成材料——合成纤维1、纤维分类纤维棉花蚕丝、麻羊毛合成纤维——用石油、天然气、煤和农副产品等不含天然纤维的物质为原料，经过化学合成和加工制得的纤维天然纤维——用木材等为原料经加工处理的。人造纤维化学纤维人造丝、人造棉【区别】纤维与纤维素一样吗?纤维天然合成涤纶丙纶锦纶棉花羊毛（简称有机合成材料）维纶腈纶氯纶合成纤维包括聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙）、聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）。世界上出现的第一种合成纤维是20世纪30年代美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙66（Nylon，聚酰胺66），它是由己二酸和己二胺缩聚而成的，写出合成尼龙-66的化学方程式HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2nHO-OC(CH2)4CO-OH+nH-NH(CH2)6HN-H[OC(CH2)4CO—NH(CH2)6NH]nH+（2n-1）H2OHO己二酸和己二胺缩聚合成尼龙-66的化学方程式•2、合成纤维性能：•合成纤维工业创立于20世纪40年代，由于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常迅速的发展。•涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的：六大纶•它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。•衣物：•工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料•渔业：渔网、缆绳；•医疗：输液管、缝合线、止血棉等；•航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合成纤维涤纶尼龙纺纶纤维织成的防弹衣腈纶腈纶锦纶丙纶维纶氯纶合成纤维的单体或聚合物是？填表并书写化学方程式：•【思考】合成纤维和天然纤维比较有什么优点和不足？合成纤维中的维纶(聚乙烯醇)为什么吸湿性很好？合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，做成的服装挺括不皱，但它的吸湿性和透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺括。性能互补维纶（聚乙烯醇）具有较好的吸湿性，称为人造棉花，是因为在其分子链上含有羟基的缘故。HOCH2CH2OH[]nH+（2n-1）H2OHOOC--COOCH2CHO对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式HOOC--COOHHOOC--COOH+HOCH2CH2OH合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶【化学名】聚对苯二甲酸乙二醇酯nn催化剂六、高分子合成材料——合成橡胶•1、橡胶分类橡胶天然橡胶合成橡胶三叶树胶（顺）杜仲树胶（反）丁苯橡胶顺丁橡胶合成天然橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶硅橡胶丁腈橡胶合成橡胶于20世纪开始出现，40年代得到迅速发展。丁苯橡胶氯丁橡胶通用橡胶•橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形状。共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键2、性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀性、耐老化等方面有着其独特的优势。橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都要高，一般在105—106范围内。•顺丁橡胶：弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。产量居世界第二位•1，3-丁二烯为原料，在催化剂存在下，得到顺式聚1，3-丁二烯的线型结构。nCH2=CH-CH=CH2催化剂C=CCH2CH2HHn12341423分子链较柔软，具有较好的弹性14催化剂nCH2=CH-CH=CH2C=CCH2CH2HHn123423硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。天然橡胶CH2=C-CH=CH2CH3异戊二烯天然橡胶——线型硫磺硫化剂网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大