1、第第5章章 合合成高分子成高分子一、高分子材料的一、高分子材料的分类分类 二、通用高分子材料二、通用高分子材料1.塑料。塑料。(1)主要成分和性能。主要成分和性能。塑料的主要成分是塑料的主要成分是合成树脂合成树脂,如聚乙烯、聚氯乙烯、如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等。聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等。 加工助剂加工助剂:塑料中加入加工助剂塑料中加入加工助剂,可以改善塑料的性能。可以改善塑料的性能。如聚氯乙烯中加入如聚氯乙烯中加入增塑增塑剂剂,以提高柔韧性以提高柔韧性;加入加入热稳定热稳定剂剂,以提高耐热性以提高耐热性;加入加入着色着色剂剂,赋予各种漂亮的颜色。赋予各种漂亮的颜色
2、。 (2)塑料的分类塑料的分类。 (3)聚乙烯。聚乙烯。聚乙烯的分类。聚乙烯的分类。聚乙烯按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯聚乙烯, 前者前者是在较高压力和温度是在较高压力和温度,并在并在引发剂引发剂作用下作用下,使乙烯发使乙烯发生加聚反应得到含支链生加聚反应得到含支链较多较多、密度和软化温度、密度和软化温度较低较低的低密度聚乙烯的低密度聚乙烯(LDPE),后者后者在较低压力和温度下在较低压力和温度下,用催化剂用催化剂使乙烯发生加聚反应得到支链使乙烯发生加聚反应得到支链较少较少、密度和软化温度、密度和软化温度较高较高的高密度聚乙烯的高密度聚乙烯
3、(HDPE)。 结构与性能的关系。结构与性能的关系。高分子链之间的作用力与链的长短有关高分子链之间的作用力与链的长短有关,高分子链越长高分子链越长,高高分子相对分子质量分子相对分子质量越大越大,高分子链之间的高分子链之间的作用力作用力 越大越大 ,软化温度和密度软化温度和密度越大越大。 应用。应用。低密度聚乙烯可作食品包装袋等低密度聚乙烯可作食品包装袋等;高密度聚乙烯较硬高密度聚乙烯较硬,可作可作瓶、桶、板、管与棒材等。超高相对分子质量聚乙烯瓶、桶、板、管与棒材等。超高相对分子质量聚乙烯,具有具有高强度和高耐磨性高强度和高耐磨性,可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。可用于制造防弹服、防弹头盔、
4、绳缆等。微微思考思考1聚乙烯聚乙烯属于纯净物吗属于纯净物吗?能否被酸性高锰酸钾溶液氧能否被酸性高锰酸钾溶液氧化化?提示提示:聚乙烯属于混合物。聚乙烯中没有碳碳双键聚乙烯属于混合物。聚乙烯中没有碳碳双键,所以不所以不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。能被酸性高锰酸钾溶液氧化。(4)酚醛树脂。酚醛树脂。合成方法合成方法:在酸催化下在酸催化下,等物质的量的苯酚与甲醛发生反应等物质的量的苯酚与甲醛发生反应,苯酚的邻苯酚的邻位或对位的氢原子与甲醛的位或对位的氢原子与甲醛的羰基羰基加成生成羟甲基苯酚加成生成羟甲基苯酚,然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合,生成生成线型线型结构的高结构的高分
5、子。具体反应如下分子。具体反应如下:在碱催化下在碱催化下,苯酚与过量甲醛反应苯酚与过量甲醛反应,生成羟甲基苯酚的同时生成羟甲基苯酚的同时,还生成还生成二羟甲基苯酚二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等、三羟甲基苯酚等,继续反应生成继续反应生成网状网状结构的酚醛树脂。结构的酚醛树脂。 性能及应用性能及应用:具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融,不溶不溶于于任何溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器任何溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。可用于生成烹饪器具的手柄材和复合材料。可用于生成烹饪器具的手柄,一些电器与汽一些电器与汽车的
6、零部件车的零部件,火箭发动机、卫星和宇宙飞船的外壳等。火箭发动机、卫星和宇宙飞船的外壳等。 微微思考思考2为何为何酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以料不可以?提示提示:酚醛树脂属于热固性材料酚醛树脂属于热固性材料,受热不熔融或者软化受热不熔融或者软化,而聚而聚苯乙烯属于热塑性材料苯乙烯属于热塑性材料,受热容易熔融或者软化受热容易熔融或者软化,不能用于制不能用于制作手柄等器具。作手柄等器具。2.合成纤维。合成纤维。(1)纤维的分类。纤维的分类。纤维分为纤维分为天然纤维天然纤维(如棉花、羊毛、蚕丝和麻等如棉花、羊毛、蚕丝和麻等)和化和化学纤维学纤维
7、(包括再生纤维和合成纤维包括再生纤维和合成纤维)。 以木柴、秸秆等农副产品为原料以木柴、秸秆等农副产品为原料,经加工处理得到经加工处理得到再生再生纤维纤维;以石油、天然气、煤、农副产品为原料以石油、天然气、煤、农副产品为原料,将其转化为将其转化为单体单体,再经过再经过聚合聚合反应得到反应得到合成合成纤维纤维,如锦纶、涤纶、如锦纶、涤纶、腈纶等。腈纶等。 (2)合成纤维的性能及应用。合成纤维的性能及应用。合成纤维性能优异合成纤维性能优异,用途广泛用途广泛,生产条件可控生产条件可控,原料来源丰原料来源丰富富,不受自然条件限制。锦纶、涤纶、腈纶、维纶、氯纶、不受自然条件限制。锦纶、涤纶、腈纶、维纶、
8、氯纶、丙纶等合成纤维具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保丙纶等合成纤维具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点。暖等优点。合成纤维可满足人们穿着需求合成纤维可满足人们穿着需求,同时广泛应用于工农业生同时广泛应用于工农业生产与高科技领域。如工业用的隔音、隔热、绝缘材料产与高科技领域。如工业用的隔音、隔热、绝缘材料,渔业渔业用的渔网、缆绳用的渔网、缆绳,医疗用的缝合线、止血棉医疗用的缝合线、止血棉,航空航天用的降航空航天用的降落伞、航天服落伞、航天服,等等等等。除维纶吸湿性较好除维纶吸湿性较好,其他合成纤维存在吸湿性和透气性明其他合成纤维存在吸湿性和透气性明显不及天然纤维等缺点显不及天然纤
9、维等缺点,科技工作者将天然纤维和合成纤维科技工作者将天然纤维和合成纤维混合纺织混合纺织,使它们的性能互补使它们的性能互补。(3)聚酯纤维。聚酯纤维。合成方法合成方法:合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶,是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生成的是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生成的,性能与应用性能与应用:涤纶强度大涤纶强度大,耐磨耐磨,易洗易洗,快干快干,保形性好保形性好,但透但透气性和吸湿性差。涤纶广泛应用于服装和床上用品气性和吸湿性差。涤纶广泛应用于服装和床上用品,各种装各种装饰布料饰布料,国防军工特殊织物以及工业用纤维制品
10、等。国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。(4)聚酰胺纤维。聚酰胺纤维。合成方法合成方法:聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一一,由己二胺与己二酸发生缩聚反应生成聚己二酰己二胺纤由己二胺与己二酸发生缩聚反应生成聚己二酰己二胺纤维维(又称锦纶又称锦纶66、尼龙、尼龙66),化学方程式为化学方程式为性能及应用性能及应用:聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂,具有天然丝的外观和光泽具有天然丝的外观和光泽,且耐磨、强度高。可用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘且耐磨、强度高。可用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。子线等。3.合成橡胶
11、。合成橡胶。(1)性能及应用。性能及应用。橡胶是一类具有弹性的物质橡胶是一类具有弹性的物质,在外力作用下在外力作用下,橡胶的形状会橡胶的形状会发生改变发生改变,去除外力后又能恢复原来的形状。橡胶在耐磨、去除外力后又能恢复原来的形状。橡胶在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有着独特的优势。广泛应耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有着独特的优势。广泛应用于工业、农业、国防、交通及日常生活的方方面面。用于工业、农业、国防、交通及日常生活的方方面面。(2)合成橡胶的发展。合成橡胶的发展。合成橡胶在合成橡胶在20世纪初就已问世世纪初就已问世,20世纪世纪40年代得到迅速发展。年代得到迅速发展。现在已经有丁
12、苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙现在已经有丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等。丙橡胶、硅橡胶等。(3)顺丁橡胶。顺丁橡胶。合成方法合成方法:顺丁橡胶是以顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料丁二烯为原料,在催化剂作用在催化剂作用下发生加聚反应下发生加聚反应,得到以顺式结构为主的聚合物得到以顺式结构为主的聚合物,化学方程式化学方程式微微思考思考3在在实验室中盛放强氧化性物质实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾如高锰酸钾)的试剂的试剂瓶一般不能用橡胶塞瓶一般不能用橡胶塞,这是什么原因呢这是什么原因呢?提示提示:绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素绝大多数橡胶的结构中
13、有碳碳双键或还原性元素(如如硫硫),故橡胶有一定的还原性故橡胶有一定的还原性,容易被强氧化剂氧化。容易被强氧化剂氧化。橡胶的硫化。橡胶的硫化。呈线型结构的橡胶呈线型结构的橡胶,分子链较柔软分子链较柔软,性能较差性能较差,将其与硫等硫将其与硫等硫化剂混合加热化剂混合加热,硫化剂将聚合物中的硫化剂将聚合物中的双键双键打开打开,以二硫键以二硫键(SS)等把线型结构连接为等把线型结构连接为网状网状结构结构,得到既有弹性得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不能过大又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不能过大,否则会否则会使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的弹性使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的
14、弹性,耐磨、耐寒性耐磨、耐寒性好好,主要用于制造轮胎。主要用于制造轮胎。 微训练微训练1维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性耐寒性能能都特别好的氟橡胶都特别好的氟橡胶,它的结构简式它的结构简式为为 。合成它的单体为合成它的单体为()。A.氟乙烷和全氟丙烷氟乙烷和全氟丙烷B.1,1-二氟乙烯和全氟丙烯二氟乙烯和全氟丙烯C.1-三氟甲基三氟甲基-1,3-丁二烯丁二烯D.全氟异戊二全氟异戊二烯烯B三、功能高分子材料三、功能高分子材料1.常见功能高分子材料。常见功能高分子材料。材料材料应用应用高分子催化剂高分子催化剂用于化学反应用于化学反应滤膜滤膜用于分离纯化
15、用于分离纯化磁性高分子磁性高分子用于信息储存用于信息储存形状记忆高分子形状记忆高分子用于传感器用于传感器高吸水性材料高吸水性材料用于吸水保水用于吸水保水医用高分子材料医用高分子材料替代人体器官、组织替代人体器官、组织高分子药物高分子药物用于药物缓释用于药物缓释2.高吸水性树脂。高吸水性树脂。(1)应用应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水,改良土壤。改良土壤。可以用于婴幼儿纸尿裤等。可以用于婴幼儿纸尿裤等。(2)合成思路合成思路:一是改造纤维素或淀粉分子一是改造纤维素或淀粉分子,接入强亲水基团接入强亲水基团;二是合成新的带有强亲水基团的高分子。二是合成新的带
16、有强亲水基团的高分子。(3)淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在淀粉或纤维素淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在淀粉或纤维素的主链上再接入带有的主链上再接入带有强亲水强亲水基团的支链基团的支链,提高吸水性能。提高吸水性能。例如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应例如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应,生成以淀粉为生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止共聚物溶于水主链的接枝共聚物。为防止共聚物溶于水,还需在交联剂作还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 (4)用带有用带有强亲水强亲水基团的烯类单体进行聚合基团的烯类单体进行聚合,得
17、到含得到含亲水亲水基团的聚合物。例如在丙烯酸钠中加入少量交联剂基团的聚合物。例如在丙烯酸钠中加入少量交联剂,一定条件下发生聚合反应一定条件下发生聚合反应,得到具有网状结构的聚丙烯酸得到具有网状结构的聚丙烯酸钠钠高高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为为 。 微微思考思考4维纶维纶的主要成分是聚乙烯醇的主要成分是聚乙烯醇,吸水性比较好。主要吸水性比较好。主要是因为哪种官能团的存在是因为哪种官能团的存在?提示提示:羟基。羟基。3.高分子分离膜。高分子分离膜。(1)分离膜的性能。分离膜的性能。分离膜只允许分离膜只允许水水及一些及一些小分子小分子物质通过物质通过,其余物质
18、其余物质则被截留在膜的另一侧则被截留在膜的另一侧,形成浓缩液形成浓缩液,达到对原液净化、分离达到对原液净化、分离和浓缩的目的。和浓缩的目的。 (2)分离膜的分类。分离膜的分类。分离膜根据膜孔大小可分为分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜微滤膜、超滤膜、纳滤膜、超滤膜、纳滤膜和和反渗透膜反渗透膜等等,以分离不同的物质。以分离不同的物质。 (3)分离膜的主要材料分离膜的主要材料:主要是有机高分子材料主要是有机高分子材料,如醋酸纤维、如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)分离膜的应用分离膜的应用:广泛应用于海水淡化和饮用水的制取广泛应用于海水淡化和饮用水
19、的制取,以以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。微训练微训练2高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化复合化、精细化和智能化,下列材料不属于功能高分子材料下列材料不属于功能高分子材料的是的是()。A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B.用于制造用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅芯片的良好半导体材料单晶硅C.能用于生产能用于生产“尿不湿尿不湿”的高吸水性树脂的高吸水性树脂D.能导电的掺杂聚乙能导电的掺杂聚乙炔炔B高高分子材
20、料的认识分子材料的认识交交联聚合物联聚合物P的结构片段如图所示。下列说法不正确的是的结构片段如图所示。下列说法不正确的是(图图中中 表示表示链延长链延长)()。DA.聚合物聚合物P的合成反应为缩聚反应的合成反应为缩聚反应B.聚合物聚合物P是网状结构高分子是网状结构高分子,具有硬度大、耐热性强等性具有硬度大、耐热性强等性能能C.聚合物聚合物P的原料之一丙三醇可由油脂水解获得的原料之一丙三醇可由油脂水解获得D.邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物邻苯二甲酸和乙二醇在聚合过程中也可形成类似聚合物P的交联结的交联结构构学以致用(2020湖南长沙雅礼中学期末湖南长沙雅礼中学期末)关于下列三种常见高分子材关于下列三种常见高分子材料的说法正确的是料的说法正确的是()。CA.顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料B.顺丁橡胶的单体与反顺丁橡胶的单体与反-2-丁烯互为同分异构体丁烯互为同分异构体C.涤纶是对苯二甲酸与乙二醇通过缩聚反应得到的涤纶是对苯二甲酸与乙二醇通过缩聚反应得到的D.酚醛树脂的单体是苯酚和甲酚醛树脂的单体是苯酚和甲醇醇
