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第二节第二节 应用广泛的高分子应用广泛的高分子材料材料学习目标学习目标 能举例说明三大合成材料的结构特点和能举例说明三大合成材料的结构特点和重要性能。重要性能。学习重点学习重点：三大合成材料的代表物的结构特点和重要性能三大合成材料的代表物的结构特点和重要性能 随着人类不断的文明和进步，人对随着人类不断的文明和进步，人对天天然材料然材料的利用已不能满足很多方面的需要，的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命于是就发生了一场材料的革命人工合人工合成材料成材料.合成合成高分子材料高分子材料的原料的原料丰富、制造加工丰富、制造加工简
2、单，简单，用途用途广泛、多样、性能优异，在广泛、多样、性能优异，在经济发展和改善人民生活中发挥着极大经济发展和改善人民生活中发挥着极大的作用。的作用。合合成成材材料料按用途和按用途和性能分性能分合成高分子材料合成高分子材料功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料（塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、（塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等）涂料等）（高分子分离膜、液晶高分子、导电高（高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等）分子、医用高分子、高吸水性树脂等）其中，被称为其中，被称为“三大合成材料三大合成材料”的塑料、合成纤维、的塑料、合成纤维、合成橡胶应用最广泛。合
3、成橡胶应用最广泛。按结构分按结构分线型高分子线型高分子支链型高分子支链型高分子体型高分子体型高分子按性质分按性质分热塑性高分子、热固性高分子热塑性高分子、热固性高分子一、塑料一、塑料一一、塑料塑料、塑料的主要成分、塑料的主要成分合成高分子化合物即合成树脂合成高分子化合物即合成树脂塑料一般由塑料一般由合成树脂合成树脂及及增塑剂、热稳定剂、增塑剂、热稳定剂、着色剂、防老化剂、润滑剂等着色剂、防老化剂、润滑剂等添加剂组成添加剂组成树脂树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的 聚合物聚合物塑料塑料树脂添加剂树脂添加剂树脂树脂的本性决定了塑料的主要基本性能
4、，的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂添加剂也起也起重要作用重要作用、常见的塑料按受热可分为、常见的塑料按受热可分为:可反复加热熔融加工，多次使用（线型可反复加热熔融加工，多次使用（线型结构）。结构）。成型后不再会熔化只能一次成型（体型结构成型后不再会熔化只能一次成型（体型结构)。热塑型：热塑型：热固型：热固型：塑塑料料热塑性塑料热塑性塑料：高分子链间无永久性的化学：高分子链间无永久性的化学交联交联,只有只有微弱的分子间作用力微弱的分子间作用力 以及由于以及由于链间纠缠所造成的链间纠缠所造成的暂时性物理交联暂时性物理交联，此，此交联会随加工过程而有交联会随加工过程而有纠缠及去缠纠缠及去缠的现
5、象；的现象；因此因此热塑性塑料会随加热热塑性塑料会随加热而有而有软化变形乃软化变形乃至于流动至于流动的现象的现象:随温度下降则有固化变随温度下降则有固化变硬硬的情形，为可逆过程的情形，为可逆过程。常见的热固性塑常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚料包括环氧树脂、酚系树脂、聚酯树脂系树脂、聚酯树脂热固性塑料热固性塑料：塑料：塑料在加工过程中受热发生在加工过程中受热发生聚合反应聚合反应，透过交联剂，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的的作用分子链间作用分子链间产生化学交联产生化学交联，形成紧密的形成紧密的网状结构网状结构。交联反应本身。交联反应本身是不可逆的化学是不可逆的化学反应反应，因此热固性塑
6、料在，因此热固性塑料在加工后并不会如加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化热塑性塑料般会受热软化，若温度过高则，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。发生裂解而不会有软化变形的现象。3、常见的塑料有哪些？各有什么性能？、常见的塑料有哪些？各有什么性能？支链多、密度低支链多、密度低支链少、密度高支链少、密度高聚乙烯聚乙烯高压聚乙烯：高压聚乙烯：低压聚乙烯：低压聚乙烯：1、聚乙烯（阅读、聚乙烯（阅读105106页）页）（低低密度聚乙烯密度聚乙烯LDPE）（高高密度聚乙烯密度聚乙烯HDPE）高压聚乙烯高压聚乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯合成条件合成条件分子结构类分子结构类型型有无支链有无支链高分子链
7、长高分子链长短短相对分子质相对分子质量量高压高温引发高压高温引发剂剂较低压力催化剂较低压力催化剂线型线型支链型支链型少有或没有少有或没有相对较长相对较长相对较短相对较短相对较小相对较小相对较大相对较大高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯熔融温熔融温度度密度密度硬度硬度分子间分子间作用力作用力低密度低密度相对较低相对较低相对较小相对较小相对较小相对较小相对较高相对较高高密度高密度相对较大相对较大相对较大相对较大高或低密度的聚乙烯均可溶解于适高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中当的有机溶剂中影响高分子化合物熔点、密度的因素：影响高分子化合物熔点、密度的因素：1高分子高分子链越长链越长相
8、对分子质量越相对分子质量越大大分子间的作用力越大分子间的作用力越大熔点、熔点、密度越高密度越高2链与链与链链之间之间越密越密链之间的作链之间的作用力越大用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多而且支链少得多低压、高密度、高熔点管材、桶低压、高密度、高熔点管材、桶高压、低密度、低沸点塑料薄膜高压、低密度、低沸点塑料薄膜为什么高分子化合物都具有一定的弹性？为什么高分子化合物都具有一定的弹性？烷烃分子中的碳碳单键可以围绕烷烃分子中的碳碳单键可以围绕键轴键轴旋转而不旋转而不影响键的强度。影响键的强度。聚乙烯分子聚乙烯分子链上的碳原子
9、链上的碳原子完全完全由碳碳单键相连由碳碳单键相连。在常温下聚乙烯分子链上的。在常温下聚乙烯分子链上的碳碳单键发生旋转，使它不可能呈一条直线，碳碳单键发生旋转，使它不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，许许多多聚乙烯分只能呈不规则的卷曲状态，许许多多聚乙烯分子纠缠在一起好似一团乱麻。子纠缠在一起好似一团乱麻。当有外力作用时，当有外力作用时，卷曲的高分子可以被拉直或部分被拉直卷曲的高分子可以被拉直或部分被拉直，除去除去外力，高分子又恢复卷曲状态外力，高分子又恢复卷曲状态，因此，高分子，因此，高分子化合物都具有一定的弹性。化合物都具有一定的弹性。聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜
10、吹塑成型的聚乙烯薄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无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料料单体单体:CH2=CH2聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过超过6060，在低温下会变硬，在低温下会变硬分为：分为：软质塑料和硬质塑料软质塑料和硬质塑料单体单体:CH2=CHCl聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2=CCH3COOCH32、酚醛树脂（形成、酚醛树脂（形成）用用酚类酚类（如苯酚）与（如苯
11、酚）与醛类醛类（如甲醛）在酸或碱的（如甲醛）在酸或碱的催化下催化下相互缩合相互缩合而成的高分子化合物。而成的高分子化合物。在在酸酸催化下，催化下，等物质的量等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚的苯酚与甲醛反应，苯酚邻邻位或对位位或对位的氢原子与的氢原子与甲醛的羰基甲醛的羰基加成生成加成生成羟甲基苯酚羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合相互脱水缩合成线型结构高分子。成线型结构高分子。OHCH2OHOH+H CHOH+OHCH2OHnH+CH2OHCH2OHCH2OHOHn-2+（n-1）H2O在在碱碱催化下，催化下，等物质的量等物质的量的苯酚与甲醛或过量的甲醛的苯酚与甲醛或过
12、量的甲醛与苯酚反应，生成与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网状结，然后加热继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。构的酚醛树脂。OHCH2OHCH2OHHOCH22，4，6-三羟甲基苯酚三羟甲基苯酚2，4-二羟甲基苯酚二羟甲基苯酚OHCH2OHCH2OH酚醛树脂的制取和性质（酚醛树脂的制取和性质（实验实验5-1）分组编号分组编号实验步骤实验步骤苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓盐酸浓盐酸苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓氨水浓氨水产品外观产品外观加热试验加热试验酒精溶解酒精溶解结构特点结构特点水浴加热水浴加热15min洗净、烘
13、干洗净、烘干粉红色固体粉红色固体软化（热塑性）软化（热塑性）不软化（热固性）不软化（热固性）溶解溶解不溶解不溶解线型结构线型结构网状结构网状结构P.108 1、为什么用、为什么用碱性碱性催化生成的酚醛树脂能形成网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？状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？2、尿素尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。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？
14、结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗？思考与交流思考与交流现有两种高聚物现有两种高聚物A、B，已知，已知A能溶于氯仿等能溶于氯仿等有机溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠有机溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，的液体，B不溶于任何溶剂，加热不会变软不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确的是或熔融，则下列叙述中不正确的是A.高聚物高聚物A可能具有弹性，而可能具有弹性，而B一定没一定没有弹性有弹性B.高聚物高聚物A一定是线型高分子材料一定是线型高分子材料C.高聚物高聚物A一定是体型高分子材料一定是体型高分子材料D.高聚物高聚物B一定是体型高分子材料一定是体型高分子材料C纤维纤维
15、天然纤维天然纤维化学纤化学纤维维人造纤维：人造纤维：合成纤维：合成纤维：如棉花、羊毛、蚕丝、麻等如棉花、羊毛、蚕丝、麻等用用木材木材为原料，经为原料，经化学加工处理所得化学加工处理所得以各种以各种单体单体为原料为原料经聚合反应制成经聚合反应制成二、合成纤维二、合成纤维合成纤维合成纤维涤纶涤纶锦纶锦纶腈纶腈纶丙纶丙纶维纶维纶氯纶氯纶六大纶六大纶合成纤维合成纤维六大纶；六大纶；强度高弹性好、耐强度高弹性好、耐 腐蚀、不缩水、质腐蚀、不缩水、质 轻保暖；但透气性轻保暖；但透气性 吸湿性较差。吸湿性较差。吸湿性好，因其分子链上有羟基吸湿性好，因其分子链上有羟基维纶维纶聚乙烯醇聚乙烯醇结构简式结构简式？
16、涤纶涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯三、橡胶橡胶橡胶橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶三叶树胶（顺）三叶树胶（顺）杜仲树胶（反）杜仲树胶（反）丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶合成天然橡胶合成天然橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶硅橡胶硅橡胶共同点共同点：各种高聚物分各种高聚物分 子中均存在不饱和键子中均存在不饱和键性质：性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。耐腐蚀、耐老化等各有其优势。三、合成橡胶三、合成橡胶硫磺硫硫磺硫化剂化剂橡胶橡胶硫化硫化后，其柔韧性和弹性都会增大后，其柔韧性和弹性都会增大天然橡胶天然橡胶线型线型
17、网状体型网状体型nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH n1 2 3 41 42 3 硫化剂硫化剂的作用是打开顺式聚的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，丁二烯的双键，以以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，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。得到既有弹性又有强度的橡胶。两种两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）天然橡胶：天然橡胶：人工合成橡胶人工合成橡胶1、婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下列高分子中有可能被采用的是（）B2、下列原料或制成的产品中，若出现、下列原料或制成的产品
18、中，若出现破损不可以进行热修补的是（破损不可以进行热修补的是（）A聚氯乙烯凉鞋聚氯乙烯凉鞋B电木插座电木插座C自行车内胎自行车内胎 D聚乙烯塑料膜聚乙烯塑料膜B3、硅橡胶的合成流程如下：将单体、硅橡胶的合成流程如下：将单体二甲基二氯硅烷二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解得水解得到二甲基硅二醇，经脱水缩聚成聚到二甲基硅二醇，经脱水缩聚成聚硅氧烷，即硅橡胶。请用化学方程硅氧烷，即硅橡胶。请用化学方程式表示以上过程。式表示以上过程。4、下列高聚物经简单处理可以从、下列高聚物经简单处理可以从线型线型结构变成结构变成体型体型结构的是（结构的是（）CH2CH2CHCH2nCH3OH CH2CH2CH2CHCH2nC lnCH2C H nC lABCDBC线型结构里必须还存在能发生加聚或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、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。氨基等，才有可能转变为体型结构。线线型型结结构构 支支链链型型结结构构酚醛树脂局部结构酚醛树脂局部结构
