高中化学：5-2《应用广泛的高分子材料》课件（人教版选修5）

高中化学：5-2《应用广泛的高分子材料》课件（人教版选修5）

高 分 子 化 合 物 从来源角度 天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、蛋白质等 合成高分子化合物 合 成 材 料 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、 粘合剂、涂料 三大合成材料 按用途和 性能分类 一、塑料 热塑性塑料(聚乙烯, 聚氯乙烯, 聚丙烯等) 塑料 热固性塑料（酚醛塑料） 特性：受热时软化并可熔化成流动的液 体，冷却后变成固体，加热后又熔化， 可反复加工，多次使用 特性：在制造过程中受热时能变软塑成一 定的形状，但加工成型后就不会受热熔化 主要成分: 合成树脂及加工助剂 热固性塑料再次受热时， 链与链间会形成共价键， 产生一些交联，形成体型 网状结构，硬化定型 为什么两种塑料的特性不同呢? 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 热塑性塑料：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 。 常见的热固性塑 料包括环氧树脂、酚 系树脂、聚酯树脂 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般会 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。 耳机线为什么总缠在一起？ 形状 结构 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。 ◆ 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 ◆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 四 氟 乙 烯 塑 料 单体： CF2＝CF2 ◆聚苯乙烯 单体： CH2=CH C6H5 聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃） 单体： CH2=C CH3 COOCH3 透光性好，不易破裂，但耐 磨性能差，能溶于多种有机 溶剂，可用来制造飞机、汽 车玻璃，光学仪器和许多日 常生活用品。 ◆酚醛塑料 单体： 苯酚、甲醛 具有良好的电绝缘 性，耐热抗水，但 易被强酸强碱腐蚀， 可制电工器材，仪 表外壳等 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 加热试验 酒精溶解 结构特点 ②水浴加热15min ③洗净、 烘干 米黄色略带粉色 软化（热塑性） 不软化（热固 性） 溶解 不溶解 线性结构 网状结构 淡黄色 水浴加热 思考与交流 1、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？ 2、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。尿素氮原子上的氢可以 像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网 状结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗？ —OH + H—C—H O —OH CH2OH —OH CH2OH CH2OH HOCH2 阅读与交流（P.109) 1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维？ 2、合成纤维有哪些优点？哪些缺点？如何加以改善？ 纤维 天然纤维 化学纤维 人造纤维： 合成纤维： 动物纤维如羊毛、蚕丝等 用木材为原料，经 化学加工处理所得 以各种单体为原料 经聚合反应制成 植物纤维如棉花、麻等 二、合成纤维 合成纤维：用石油、天然气 等不含天然纤维的物质为原 料，经过化学合成加工制得 的纤维 如腈纶(人造羊毛) 、锦纶 (尼龙)、维纶、氯纶、涤纶 (的确良)和丙纶等“六大纶” 合成纤维具有优良的性能：如强度 高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和 不怕虫蛀等。 涤 纶 尼 龙 纺纶纤维织成 的防弹衣腈纶腈纶 2003年3月26日，在伊 拉克的英国皇家海军陆战 队战士埃里克·沃尔德曼头 盔连中四枪。 沃尔德曼所 戴的头盔是这次英军专门 为战争打造的，其外层和 普通头盔没什么区别，里 料则采用的是一种名叫 “凯夫拉尔”的特制纤维。 该纤维含有高分子聚合塑 料，硬度比普通钢铁高 40%。质地如此坚硬，能 够刀枪不入也就不足为奇 了。 高强纤维的代表: Kevlar 芳纶：全芳香族聚酰胺 宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来 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。 橡 胶 产 品 三.橡 胶 橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需 的材料，是重要的战略物资。 1、天然橡胶的化学组 成是聚异戊二烯： 2、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 性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气 密性、耐高温或低温等性能。 3、橡胶的分类： 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 共同点： 各种高聚 物分子中 均存在不 饱和键 性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老 化等各有其优势。 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。 阅读与交流（P.110-111) 1.什么是顺丁橡胶？橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响？ 2.天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？ nCH2=CH-CH=CH2 催化剂 C=C CH2 CH2 H H n1 2 3 4 1 4 2 3 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。 两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式） 硫化橡胶 优点: 具有较高的强度、韧 性、良好的弹性和化学稳 定性等 丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体， 合成丁苯橡胶 CH2=CH-CH=CH2 CH2= CH 1,3-丁二烯 苯乙烯 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 你能举出一些复合材料的例子吗？ 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。 玻璃纤维增强塑料：是玻璃纤维和合成树脂组成的合成材料 （玻璃钢） 安全 玻璃 玻璃钢中基体是： 增强剂是： 合成树脂 玻璃纤维 固体火箭发动机 复合材料喷管