人教版选修5课件 第五章 第二节　应用广泛的高分子材料

人教版选修5课件 第五章 第二节　应用广泛的高分子材料

第二节 应用广泛的高分子材料 一、高分子化合物 1 ．高分子化合物的分类 淀粉 纤维素 蛋白质 合成高分子 功能高分子 复合 合成树脂 聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 二、塑料 塑料的主要成分是合成高分子化合物即 _________ ，例如， _______ 、 __________ 、 _______ 、聚苯乙烯、酚醛树脂等。为 了适应工农业生产和生 活的各种要求，还需要在高分子材料中 掺入各种加工助剂来改进其性能。 塑料 合成纤维 合成橡胶 1 ．聚乙烯 聚乙烯有极广泛的用途，可分为 __________ 和 __________ 。 相对分子质量较低，熔点和密度也较低的聚乙烯 为 __________ ， 也称之为 ______________ ；相对分子质量较 高，熔点和密度也 较高的聚乙烯为 ______________ ，也称之为 _______________ 。 两者的区别如下表： 高压聚乙烯 低密度聚乙烯 低压聚乙烯 高密度聚乙烯 高压聚乙烯 低压聚乙烯 高压聚乙烯 低压聚乙烯 合成条件 高压、高温、引发剂 较低压力、催化剂 分子结构类型 支链型 线型 有无支链 有 少有或没有 高分子链长短 相对较短 相对较长 相对分子质量 相对较小 相对较大 熔融温度 相对较低 相对较高 密度 低密度 高密度 硬度 相对较小 相对较大 分子间作用力 相对较小 相对较大 2. 酚醛树脂 酚类 醛类 线型 网状 酚醛树脂是用 _______ 与 ______ 在酸或碱的催化下相互缩 合而成的高分子化合物。在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲 醛可缩合成 _______ 结构的酚醛树脂；在碱催化下 , 可生成 _____ 结构的酚醛树脂。 三、合成纤维 1 ．纤维的分类 天然 棉花 羊毛 化学 人造 合成 2 ．六大纶 六大纶包括： _____ 、 _____ 、 _____ 、 ____ 、 ____ 、 ____ 。 其中 _____ 被称为“人造棉花”，因其分子链上含有 ____ ，而具 有较好的吸水性；合成纤维中目前产量占第一位的是 聚酯纤维 ——_____ ，其制备原理是 ______________________________ __________________________________________________ 。 涤纶 锦纶 腈纶 丙纶 维纶 氯纶 维纶 羟基 涤纶 四、合成橡胶 天然 合成 1 ．橡胶的分类 ________________________ 。 2 ．合成橡胶 (1) 顺丁橡胶 ①合成原料： ____________ 。 1,3- 丁二烯 ②合成化学方程式： ________________________________ CH 2 —CH=== CH —CH 2 线型 柔软 弹性高 耐磨 ③性能：顺式聚 1,3- 丁二烯是 _____ 结构，分子链也较 ____ ， 具有 _______ 、 _____ 、 __________ 的特点。 耐寒性好 n CH 2 ===CH － CH===CH 2 催化剂 名称 主要性能 主要用途 天然橡胶 高弹性、机械强度好、电 绝缘性好、不耐酸碱腐蚀 汽车轮胎、医用手套、 胶布、胶鞋、橡皮筏 丁苯橡胶 高弹性、耐老化、耐腐蚀、 黏结性稍差、电绝缘性好 汽车轮胎、电 绝缘材 料、胶管、胶鞋、橡皮 氯丁橡胶 高弹性、耐油、耐老化、 耐酸碱腐蚀 化工厂的管道、垫圈 特种合成橡胶 ( 有机硅橡胶 ) 高弹性、耐高温或低温、 耐氧化、电绝缘性好 航空、电器工业中的垫 圈、薄膜、胶管 (2) 常用橡胶的性能和用途 分类的原则 类型 特征和举例 按树脂受热 时的特征 热塑性 以热塑性树脂为基本成分，受热软化，可 以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯等 热固性 以热固性树脂为基本成分，加工成型以后 变为不熔状态，如酚醛塑料、脲醛塑料等 塑料 1 ．塑料的分类 分类的原则 类型 特征和举例 按应用范围 及性能特点 通用塑料 通用性强、用途广泛、产量大、价格 低，主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯 乙烯、聚丙烯等 工程塑料 机械性能较好，强度高，可以代替金 属作用工程结构材料。如聚酯、聚酰 胺、聚碳酸酯、氟塑料等 续表 单体 单体名称 聚合物名称 用途 苯乙烯 聚苯乙烯 (PS) 盆、梳子、玩具、包装 材料 CH 2 ===CH － Cl 氯乙烯 聚氯乙烯 (PVC) 排水管、电线电缆、化 工厂容器贮槽 CF 2 === CF 2 四氟乙烯 聚四氟乙烯 ( 特氟隆 PTFE) 垫片和垫圈，轴承、不 粘锅涂层，设备及管道 衬里，绝缘材料等 CH 2 ===CH － CN 丙烯腈 聚丙烯腈 (PAN) 人造羊毛、地毯、毛毯 2. 常见塑料的性能和用途 单体 单体名称 聚合物名称 用途 CH 2 === CH 2 乙烯 聚乙烯 (PE) 饮料纸盒涂层、薄 膜、包装桶等 CH 2 ===CH—CH 3 丙烯 聚丙烯 (PP) 管道、阀门及容 器、设备衬里 CH 3 COOC===CH 2 乙酸乙烯 酯 聚醋酸乙烯 酯 (PVA) 乳胶漆 甲基丙烯 酸甲酯 有机玻璃 透明材料、轻质管 材、板材 CH 2 ==CH—CH==CH 2 、 CH 2 ==CH—CN 、 丁二烯、 丙烯腈、 苯乙烯 ABS 塑料 高强度头盔、电器 外壳、手提箱 续表 酚醛树脂的制备及性质 1 ．原理 酚醛树脂用苯酚和甲醛为原料，在酸或碱的催化作用下缩 聚而成。苯酚过量，在酸性催化剂作用下，缩聚成线型结构的 热塑性酚醛树脂。甲醛过量，在碱性催化剂作用下，缩聚成体 型结构的热固性酚醛树脂。 2 ．操作 (1) 用盐酸作为催化剂 在一个大试管里加入苯酚 2 g ，注入 3 mL 甲醛溶液和 3 滴 浓盐酸混合后，用带有玻璃管的橡皮塞塞好，放在沸水浴里加 热约 15 min 。待反应物接近沸腾时，液体变成白色浑浊状态。 从水浴中取出试管，用玻璃 棒搅拌反应物，稍冷。将试管中的 混合物倒入蒸发皿中，倾去上层的水，下层就是缩聚成线型结 构的热塑性酚醛树脂 ( 米黄色中略带粉色 ) 。它能溶于丙酮、乙 醇等溶剂中。 (2) 用浓氨水作催化剂 在另一个试管里加入 2.5 g 苯酚，注入 3 ～ 4 mL 40% 甲醛溶 液，混匀后再加 1 mL 浓氨水。振荡混合，也用带有玻璃管的橡 皮塞塞好，在水浴中加热。约 15 min 后，试管里逐渐出现白色 的浑浊状态，暂停加热。待发生的气泡稍少时，再继续加热， 过一会儿，就变成黏稠的半流动性液体。将所得黏稠物倒入一 瓷蒸发皿里，在 50 ℃ 温度下烘 1 h 后，再继续在 70 ℃ ～ 80 ℃ 下烘 8 h ，即能缩合成体型固体酚醛树脂 ( 淡黄色 ) ，它不溶于任 何溶剂。 3 ．清洗试管的方法 倒掉试管上部的液体后，在试管底部剩下的酚醛树脂中， 加入约 1 mL 的福尔马林，再用玻璃棒刮擦，可使酚醛树脂成团 地拉出来。若是 体型结构的酚醛树脂，取出后，试管壁上还会 留下一些橙红色的碎粒，同样可用福尔马林清洗。 对聚乙烯性质的考查 C A ．高压聚乙烯可做薄膜 B ．低压聚乙烯可做桶 C ．高压聚乙烯可做瓶 D ．低压聚乙烯可做管 【 解析 】 高压聚乙烯硬度较小，可做食品包装食袋等薄膜 制品；低压聚乙烯硬度较大，可做瓶、桶、板、管等。 A ．电木插座 B ．聚氯乙烯拖鞋 C ．自行车内胎 D ．聚乙烯塑料膜 A 2 ．从化学角度看，下列做法合理可行的是 ( ) 。 C A ．使用聚氯乙烯塑料制品直接盛装食物 B ．做馒头时可加入适量的烧碱 C ．用灼烧的办法鉴别羊毛织品和纯棉织品 D ．用铝制餐具可长时间存放咸味食物 解析 ： 聚氯乙烯会产生有毒的物质，故不能用来直接盛装 食物；做馒头时可加入适量的纯碱，而不是烧碱；氯化钠在水 中可充当电解质溶液，会加快金属铝的腐蚀，不能用铝制餐具 来长时间存放咸味食物。 对高分子材料结构和性质的考查 是 ( ) 。 A ．有机高分子化合物称为高聚物或聚合物，是因为它们 大部分是由小分子通过聚合反应而制得的 B ．有机高分子化合物的相对分子质量很大，因而结构繁 杂且无规律 C ．对于一块高分子材料， n 是一个正整数，因而它的相对 分子质量是确定的 D ．高分子材料可以分为天然高分子材料和合成高分子材 料两大类 【 解析 】 有机高分子化合物虽然相对分子质量很大，但在 通常情况下，结构并不复杂，它们是由简单的结构单元重复连 接而成的；对于一块高分子材料来说，它是由许多聚合度相同 或不同的高分子混合起来的，因而 n 是一个平均值，也就是说 它的相对分子质量只能是一个平均值。 【 答案 】 BC 3 ．尿醛树脂的结构简式为 ，其单体为尿素 ) 。 D CO(NH 2 ) 2 和甲醛，合成脲醛树脂的反应类型为 ( A ．氧化反应 B ．取代反应 C ．加聚反应 D ．缩聚反应 4 ．耐纶是一种重要的合成纤维，用它可制取具有光泽、耐 拉和耐化学腐蚀的人造丝和人造毛，下面是高聚物耐纶分子的 一部分： 。 (1) 合成耐纶的单体有 ____ 种。 (2) 具有碱性的单体的结构简式为 ___________________ 。 (3) 合成耐纶的反应称为 _____ 反应。 解析： (1) 将 — CONH — 键断裂，复原为 羧基和氨基，该高 聚物应是 H 2 N(CH 2 ) 6 NH 2 和 HOOC(CH 2 ) 4 COOH 两种单体缩聚的 产物。 (2) 两种单体中， HOO C(CH 2 ) 4 COOH 属于二元酸，具有酸 性，而 H 2 N(CH 2 ) 6 NH 2 分子中含有氨基，具有碱性。 (3) 合成耐纶所发生的反应是 — NH 2 和 — COOH 之间脱去 H 2 O 分子，以 — CONH— 键形成长链大分子的缩聚过程。 (3) 缩聚 答案： (1)2 (2)H 2 N － (CH 2 ) 6 － NH 2