1、第二节第二节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料 授课人：董授课人：董 啸啸 合成材料的品种很多，按用途和合成材料的品种很多，按用途和性能可分为性能可分为合成高分子材料合成高分子材料(包括塑料、包括塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等合成纤维、黏合剂、涂料等)；功能高功能高分子材料分子材料(包括高分子分离膜、液晶高包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等吸水性树脂等)和和复合材料复合材料。其中，被。其中，被称为称为“三大合成材料三大合成材料”的的塑料、合成塑料、合成纤维和合成橡胶纤维和合成橡胶应用最广泛。应用最广泛。 【资料卡片】高分
2、子化合物的命名：【资料卡片】高分子化合物的命名： 合成高分子则通常按制备方法及原料合成高分子则通常按制备方法及原料名称来命名，如用加聚反应制得的高聚物，名称来命名，如用加聚反应制得的高聚物，往往是在原料名称前面加个往往是在原料名称前面加个“聚聚”字来命名。字来命名。例如，氯乙烯的聚合物称为聚氯乙烯，例如，氯乙烯的聚合物称为聚氯乙烯，苯乙苯乙烯烯的聚合物称为聚苯乙烯等。如用缩聚反应的聚合物称为聚苯乙烯等。如用缩聚反应制得的高聚物，则大多数是在简化后的原料制得的高聚物，则大多数是在简化后的原料名称后面加上名称后面加上“树脂树脂”二字来命名。例如，二字来命名。例如，酚醛树脂、酚醛树脂、环氧树脂环氧树
3、脂等。加聚物在未制成制等。加聚物在未制成制品前也常用品前也常用“树脂树脂”来称呼。例如，来称呼。例如，聚氯乙聚氯乙烯树脂烯树脂，聚乙烯树脂等。，聚乙烯树脂等。 一、塑料一、塑料1塑料的组成：合成树脂、添加剂塑料的组成：合成树脂、添加剂 塑料的主要成分是合成高分子化合物即塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如提高柔韧性的增塑工助剂以改进其性能。如提高柔韧性的增塑剂，改进耐热的热稳定性，防止塑料老化的剂，改进耐热的热稳定性，防
4、止塑料老化的防老化剂，赋予塑料的着色剂等。防老化剂，赋予塑料的着色剂等。 塑料的主要成分塑料的主要成分是是合成树脂合成树脂，塑料塑料就就是是树脂树脂和和添加剂添加剂的的混合物混合物。 塑料是由树脂及填料、增塑剂、塑料是由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂所组稳定剂、润滑剂、色料等添加剂所组成的，它的主要成分为是树脂。有时成的，它的主要成分为是树脂。有时这两个名词也混用，因为有些塑料基这两个名词也混用，因为有些塑料基本上是由树脂所组成的，不含或少含本上是由树脂所组成的，不含或少含其他添加剂，如有机玻璃、聚乙烯、其他添加剂，如有机玻璃、聚乙烯、聚苯乙烯等。塑料的基本性能主要决聚苯乙烯
5、等。塑料的基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着重定于树脂的本性，但添加剂也起着重要作用。要作用。2、塑料的分类、塑料的分类 按受热的特征分，可分为按受热的特征分，可分为热固性塑料热固性塑料和和热塑性塑料热塑性塑料；按应用范围及性能分，按应用范围及性能分，可分为通用塑料和工程塑料。可分为通用塑料和工程塑料。3、塑料的主要性能、塑料的主要性能 热塑性：树脂为线型结构，可以反热塑性：树脂为线型结构，可以反复加工，有热塑性。例如，聚乙烯塑料。复加工，有热塑性。例如，聚乙烯塑料。 热固性：树脂为体型结构，热固性：树脂为体型结构，受热不受热不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂，能软化或熔融，也不溶于任
6、何溶剂，只只能一次成型，不能反复加工，有热固性。能一次成型，不能反复加工，有热固性。例如，酚醛树脂塑料。例如，酚醛树脂塑料。4、聚乙烯塑料、聚乙烯塑料 聚乙烯塑料无臭、无毒、具聚乙烯塑料无臭、无毒、具有优良的耐低温性能，最低使用有优良的耐低温性能，最低使用温度可达温度可达-100，化学稳定性好，化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的侵蚀；常温能耐大多数酸、碱的侵蚀；常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。电绝缘性能优良。【思考与交流【思考与交流】 请同学们阅读课本请同学们阅读课本106页页1、2自然段，自然段，回答下面两个问题：回答下面两个问题： （1）为什么高分
7、子化合物都具有弹）为什么高分子化合物都具有弹性？性？ （2）为什么高压聚乙烯比低压聚乙）为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度小？烯的熔点低、密度小？5、酚醛树脂、酚醛树脂 酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂酚醛树脂是由苯酚和甲醛在催化剂条件下缩聚而成。苯酚和甲醛在酸性或条件下缩聚而成。苯酚和甲醛在酸性或碱性的催化剂作用下，通过缩聚反应生碱性的催化剂作用下，通过缩聚反应生成酚醛树脂。成酚醛树脂。 （1）在酸性催化剂作用下，生成线）在酸性催化剂作用下，生成线型热塑性树脂；型热塑性树脂； （2）在碱性催化剂作用下，生成体）在碱性催化剂作用下，生成体型热固性树脂。型热固性树脂。 酚醛树脂是世界上人工
8、酚醛树脂是世界上人工合成的第一类树脂材料，它合成的第一类树脂材料，它具有良好的耐酸性能、力学具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，而且由于性能、耐热性能，而且由于它原料易得，合成方便，目它原料易得，合成方便，目前仍被广泛应用。前仍被广泛应用。 酚醛树脂生成的反应原理：在酸催酚醛树脂生成的反应原理：在酸催化作用下，等物质的量的苯酚与甲醛反化作用下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚羟基邻位或对位上的氢原子比应，苯酚羟基邻位或对位上的氢原子比较活泼，与甲醛羰基加成反应生成羟甲较活泼，与甲醛羰基加成反应生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间脱水缩合基苯酚，然后羟甲基苯酚之间脱水缩合生成线型高分子化合物生
9、成线型高分子化合物酚醛树脂。酚醛树脂。 思考与交流思考与交流 为什么用碱催化生为什么用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状成的酚醛树脂能形成网状结构？你能画出酚醛树脂结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？的部分网状结构吗？ 如果采用碱性催化剂，苯酚与甲醛反如果采用碱性催化剂，苯酚与甲醛反应，苯酚羟基临位和对位上的氢原子均可应，苯酚羟基临位和对位上的氢原子均可以和甲醛进行反应生成羟甲基苯酚、二羟以和甲醛进行反应生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续加热，甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续加热，就可以使分子链之间发生交联，生成网状就可以使分子链之间发生交联，生成网状（体型）酚醛树脂。（体型）酚
10、醛树脂。酚醛树脂用途酚醛树脂用途 体型酚醛树脂绝缘性很好，用作体型酚醛树脂绝缘性很好，用作电木的原料，主要用于绝缘、隔热、电木的原料，主要用于绝缘、隔热、隔音、阻燃等材料。另外，以玻璃纤隔音、阻燃等材料。另外，以玻璃纤维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合维作骨架，以酚醛树脂为肌肉，组合固化制成复合材料即玻璃钢。固化制成复合材料即玻璃钢。演示实验演示实验5-1酚醛树脂的制备及性质酚醛树脂的制备及性质 1、在试管中加入、在试管中加入2克苯酚，克苯酚，3 mL 质量分数为质量分数为40%的甲醛溶液和的甲醛溶液和3滴浓盐酸，在沸水浴中加热。滴浓盐酸，在沸水浴中加热。 2、当试管中反应物接近沸腾时，从沸水浴
11、中取、当试管中反应物接近沸腾时，从沸水浴中取出试管并用玻璃棒搅拌反应物，注意观察并记录实出试管并用玻璃棒搅拌反应物，注意观察并记录实验现象。验现象。 3、待试管冷却至室温，向试管中加入适量乙醇，、待试管冷却至室温，向试管中加入适量乙醇，观察树脂是否溶解。观察树脂是否溶解。 4、再把试管放在热水浴中加热，观察树脂是否、再把试管放在热水浴中加热，观察树脂是否溶解。溶解。 二、合成纤维二、合成纤维1纤维的分类纤维的分类 （1）天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝、）天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝、麻等是天然纤维。麻等是天然纤维。 （2）人造纤维：用含纤维素的物质为）人造纤维：用含纤维素的物质为原料，经过加工处理的
12、是人造纤维。原料，经过加工处理的是人造纤维。 （3）合成纤维：用石油、煤、天然气）合成纤维：用石油、煤、天然气和农产品为原料，经聚合反应制成的是合和农产品为原料，经聚合反应制成的是合成纤维。成纤维。 人造纤维和合成纤维统称为化学纤维。人造纤维和合成纤维统称为化学纤维。 涤纶的制备原理：涤纶的制备原理： “六大纶六大纶”都具有强度高、弹性好、都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点，而且每一种还具有各自独不缩水等优点，而且每一种还具有各自独特的性能。它们除了供人类穿着外，在生特的性能。它们除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用
13、途。例如，锦纶可产和国防上也有很多用途。例如，锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘子线、缆制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。合成纤维除了改善人们的穿绳和渔网等。合成纤维除了改善人们的穿着外，还被广泛用于工农业生产和高科技着外，还被广泛用于工农业生产和高科技的各个领域。的各个领域。思考与交流 请同学们阅读课本请同学们阅读课本109110页有页有关内容，了解什么样的聚合物可以作为制关内容，了解什么样的聚合物可以作为制作服装的纤维？作服装的纤维？ 聚合物为无支链或无较大支链的线聚合物为无支链或无较大支链的线型分子。型分子。 高分子在加工时，可以形成晶区。高分子在加工时，可以形成晶区。三、
14、合成橡胶三、合成橡胶 1橡胶的分类橡胶的分类 橡胶是一类具有高弹性、绝缘性、气密橡胶是一类具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能优良性能性、耐油、耐高温或耐低温等性能优良性能的物质。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。的物质。橡胶分为天然橡胶和合成橡胶。2合成橡胶的性能和主要用途合成橡胶的性能和主要用途 合成橡胶一般在性能上不合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高如天然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。及日常生活中。
15、3、顺丁橡胶的制备原理：、顺丁橡胶的制备原理： 顺式聚顺式聚1,3-丁二烯是线型结构，顺丁橡丁二烯是线型结构，顺丁橡胶是顺式聚胶是顺式聚1,3-丁二烯与硫磺混炼而成。经丁二烯与硫磺混炼而成。经硫化剂作用，打开顺式聚硫化剂作用，打开顺式聚1,3-丁二烯中的双丁二烯中的双键，以键，以SS键将线型结构变为网状结键将线型结构变为网状结构，使得橡胶的弹性和强度都得到提高。构，使得橡胶的弹性和强度都得到提高。4使用合成材料的负面作用及对策使用合成材料的负面作用及对策 合成材料的快速发展与大量应用，合成材料的快速发展与大量应用，其废弃物的急剧增加带来了环境污染，其废弃物的急剧增加带来了环境污染，一些塑料制品所带来的一些塑料制品所带来的“白色污染白色污染”尤为严重。目前，治理尤为严重。目前，治理“白色污染白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始。主要应从减少使用和加强回收开始。从长远来看，可逐步以可降解塑料取从长远来看，可逐步以可降解塑料取代现在普遍使用的塑料，从根本上解代现在普遍使用的塑料，从根本上解决决“白色污染白色污染”的问题。的问题。
