高考化学选修五应用广泛的高分子材料

第五章进入合成高分子化合物的时代第一课时学习目标1.以聚乙烯和酚醛树脂为例，了解高分子化合物的结构特点和基本性质，体会高聚物的结构与性质之间的关系2.了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途3.进一步熟练掌握高分子单体与高分子之间的互推技能，加聚、缩聚反应的书写【引言】第一个完全人工合成的高分子聚合物-酚醛树脂于1910年开始投入生产。人工合成高分子化合物的成功为人工合成材料开辟了新路，改变了只能依靠天然材料的历史。合成高分子材料由于用途广泛、多样、性能优异，而且其合成原料一般来自于含量丰富的天然资源，具有价廉、易得、适于大规模工业的特点，在经济发展和改善人民生活中发挥着极大的作用。有机高分子天然（棉花、蚕丝、麻）合成合成材料功能高分子材料复合材料塑料合成纤维合成橡胶合成材料【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自学课本104页：塑料、纤维、橡胶的命名和常见的单体原料塑料：聚…或…树脂代表物：聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂纤维：聚…（俗称：…纶）代表物：聚酯、六大纶橡胶：…橡胶代表物：聚二烯（如：聚1，3—丁二烯）热固性塑料热塑性塑料有机高分子化合物都不溶于水线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂中，但溶解过程比小分子缓慢；而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解，有的只是有一定程度的胀大。有机高分子化合物的性质（1）溶解性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。（2）受热3.电绝缘性4、可燃性一、塑料热塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)塑料（性质）热固性塑料（酚醛塑料）特性：加热熔化，可反复加工。线性结构，有弹性特性：不会受热熔化，网状结构，硬化定型。1、主要成分:塑料＝树脂＋添加剂为什么两种塑料的特性不同呢?2、分类（1）按性质分类合成高分子（2）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3、线型塑料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【自学】高压聚乙烯与低压聚乙烯（课本105、106页），（1）聚乙烯线型结构支链型结构（1）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无支链线型支链型线型√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耳机线为什么总缠在一起？聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态。高分子化合物具有一定的弹性。◆聚氯乙烯（PVC）单体:CH2=CHCl◆聚苯乙烯单体：CH2=CHC6H5（2）其它线型塑料：酚醛树脂P108烹饪器具的手柄宇宙飞船的外壳电器部件主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合器材。（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、体型塑料——酚醛塑料（重点）OHOH—C—H=+H+OH─CH2OHnH+OH—CH2[]OH—CH2OHnHOH+（n-1）H2O【思考与交流】为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？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—OH+H—C—HO—OHCH2OH—OHCH2OHCH2OHHOCH2酚醛树脂局部结构反应物：酚类＋醛类❖苯酚＋甲醛酚醛树脂酸催化－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，不溶于任何溶剂酚醛树脂的制取和性质分组编号ⅠⅡ实验步骤①苯酚+甲醛+浓盐酸①苯酚+甲醛+浓氨水产品外观加热试验酒精溶解结构特点②水浴加热15min③洗净、烘干粉红色固体软化（热塑性）不软化（热固性）溶解不溶解线性结构网状结构思考与交流：1．什么条件下可得到网状的酚醛树脂？为什么？2．合成线型脲醛树脂的化学反应方程式？3．如何理解体型（网状）脲醛树脂的生成？4．究竟怎样的线型高聚物才可能进一步转变为体型？•脲甲醛树脂的线形结构：脲甲醛树脂的网状结构：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。【科学视野】可降解高分子材料【光降解】有一种方法是在高分子化合物的分子链的一定距离之间添加光敏基团，它们被曝晒在阳光下，光敏基团就吸收辐射而使高分子化合物在此断裂，断裂以后的碎片是比较容易被生物降解的。【微生物降解】另一种方法是在高分子化合物中引入一些基团，使它适合某些微生物的口味，这些微生物能使高分子化合物的长链分子断裂为小碎片，小碎片进一步降解就比较容易了。•现有两种高聚物A、B，已知A能溶于氯仿等有机溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，B不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确的是A.高聚物A可能具有弹性，而B一定没有弹性B.高聚物A一定是线型高分子材料C.高聚物A一定是体型高分子材料D.高聚物B一定是体型高分子材料C第五章进入合成高分子化合物的时代第二课时二.合成纤维纤维天然纤维化学纤维棉花麻羊毛蚕丝木材草合成纤维人造纤维涤纶锦纶腈纶丙纶维纶氯纶六大纶人造纤维：木材等原料，加工六大纶：腈纶(人造羊毛)、锦纶(尼龙)、维纶、氯纶、涤纶(的确良)和丙纶等合成纤维：用石油、天然气等不含天然纤维的物质为原料合成纤维性能：具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻、保暖等优点。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宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击。宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。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催化剂橡胶产品橡胶的来源森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。小学生用的五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶。现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎，都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工步骤后制成的。合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成技术制造出来的。现在已发展了20多个大品种，人们常用型合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。三.合成橡胶橡胶天然橡胶合成橡胶通用橡胶特种橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶——硅橡胶•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橡胶性质：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。天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯：合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种橡胶：如耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等性能全面，但易老化合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯，根据天然橡胶的结构特点，说说它的性质可能有哪些不足？橡胶的老化概念有无办法对橡胶进行改性，使它克服这些缺点？天然橡胶CH2=C-CH=CH2CH3异戊二烯—CH2-C=CH-CH2—CH3〔〕n聚异戊二烯天然橡胶——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？天然橡胶含有C=C，易加成反应和易被氧化(老化)。强氧化剂、卤素、有机物溶剂都易腐蚀橡胶。如：KMnO4溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。顺丁橡胶顺丁橡胶nCH2=CH-CH=CH2催化剂C=CCH2CH2HHn12341423两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体，合成丁苯橡胶CH2=CH-CH=CH2CH2=CH丁苯橡胶SBR1,3-丁二烯苯乙烯硅橡胶的合成流程如下：将单体二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解得到二甲基硅二醇，经脱水缩聚成聚硅氧烷，即硅橡胶。请用化学方程式表示以上过程。硅橡胶1、下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是A聚氯乙烯凉鞋B电木插座C自行车内胎D聚乙烯塑料膜B2、下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是（）[CH2－CH2－CH－CH2]nCH3OH[CH2][CH2－CH2＝CH－CH2]nCln[CH2－CH]nClA．B．C．D．BC线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为体型结构。四、复合材料学与问每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？复合材料：两种或两种以上高分子材料组合成的一种新型材料玻璃钢玻璃钢即玻璃纤维增强塑料,是将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢。性能：强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性。油漆以液体的形态被应用，施涂在物体的表面上，随后干燥、变硬、进而形成一层坚硬的涂层，从而起到保护、装饰、辨别和特殊的标示作用。五、涂料涂料的作用涂料的基本组成添加剂溶剂树脂颜料粘合剂：将两种同类或不同类的固体物质连接在一起的物质，又称粘接剂﹑胶粘剂或直接称为胶。六、粘合剂粘合剂是一种生产生活中不可缺少的材料，粘合剂自从人类开始生活就应用到人们的生活中。例：粘土，动物的血液用来盖房子等．目前粘合剂已应用到各个领域中。例：交通工具，航空航天工业，建筑，家具，医疗器械等都有广泛的应用。在包装业和印刷业中也更是如此，