人教版化学选修五5.2《应用广泛的高分子材料》课件-(共48张PPT).ppt

1、1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有机高分子有机高分子天然（棉花、蚕丝、麻、纤维素）天然（棉花、蚕丝、麻、纤维素）合成合成合成材料合成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塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶高分子分离膜高分子分离膜液晶高分子液晶高分子导电高分子导电高分子医用高分子医用高分子高吸水性树脂高吸水性树脂一、有机高分子的分类及命名一、有机高分子的分类及命名 二、高分子化合物的结构特点二、高分子化合物的结构特点 1 1、高分子化合物通常结构并不复杂，往、高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的往由简单的结构单元重复连接结构单元重复连接而成；而成；如

2、聚乙烯中：如聚乙烯中：CH2 CH2n2 2、根据结构中链节连接方式分类，可以有、根据结构中链节连接方式分类，可以有线线型结构型结构和和体型结构体型结构，线性结构又可分为带线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。支链和不带支链的结构。高高分分子子化化合合物物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网状结构网状结构( (体型体型) )三、高分子合成材料三、高分子合成材料塑料塑料结构结构 性质性质 用途用途决定决定 决定决定 适用于高分子化合物适用于高分子化合物 1 1、分类：、分类： 热塑性塑料热塑性塑料如聚乙烯如聚乙烯 高分子链间无化学键，只有微弱的高分子链间无化学键，

3、只有微弱的分子间作用力，因此热塑性塑料会随加分子间作用力，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热而有软化变形乃至于流动的现象; ;随温随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程。程。 热固性塑料：热固性塑料：如酚醛树脂如酚醛树脂 塑料在加工过程中受热发生聚合反应，塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂透过交联剂( (或称做架桥剂或称做架桥剂) )的作用分子链的作用分子链间产生化学交联（化学健），形成紧密的间产生化学交联（化学健），形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学网状结构。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

4、会如反应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。生裂解而不会有软化变形的现象。 合成高分子合成高分子线型线型支链型支链型热固型热固型热塑型热塑型加工成型后受加工成型后受热不再熔化热不再熔化可反复加工，多可反复加工，多次使用次使用能溶解在适当的能溶解在适当的有机溶剂里有机溶剂里不易溶解，只有一不易溶解，只有一定程度的胀大定程度的胀大网状结构网状结构(体型体型)树脂树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物剂混合的聚合物塑料塑料树脂添加剂树脂添加剂树脂的本性决定

5、了塑料的主要基本性能，添树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用加剂也起重要作用 塑料一般由塑料一般由合成树脂合成树脂及及增塑剂增塑剂、防老化剂防老化剂、润滑剂润滑剂、色料色料等添加剂组成，它的等添加剂组成，它的主要成分主要成分是是合成树脂合成树脂。2 2、主要成分：、主要成分：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有有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

6、较大3. 常见塑料：常见塑料： 例如：聚乙烯例如：聚乙烯高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯分子间分子间作用力作用力熔融温熔融温度度密度密度硬度硬度低低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高相对较大相对较大相对较大相对较大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，

7、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 聚乙烯聚乙烯(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒无毒，化学，化学稳定性好稳定性好，适合做食品和药物的，适合做食品和药物的包装材料包装材料单体单体: CH2=CH2聚乙烯制品 改进聚合反应的催改进聚合反应的催化剂，得到超高相对分化剂，得到超高相对分子质量（子质量（100100万）、万）、性能更为优越的聚乙烯。性能更为优越的聚乙烯。它具有高强度、高耐磨它具有高强度、高耐磨性、熔融温度性、熔融温度135-137 135-

8、137 ，使用温度，使用温度100100以以上，可用作防弹头盔、上，可用作防弹头盔、防弹衣的材料。防弹衣的材料。聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVC）化学化学稳定性稳定性好，好，耐酸碱腐蚀耐酸碱腐蚀，使用，使用温度温度不不宜宜超超过过60，在在低温低温下会下会变硬变硬单体单体: CH2=CHCl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=CCH3COOCH3聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体：单体：CFCF2 2CFCF2 2人们给聚四氟乙烯人们给聚四氟乙烯冠以冠以“塑料王塑料王”的的美称。美称。一种特别的菜锅一种特别的菜锅不粘锅。不粘锅。（1）组成：）组成： 用酚类（如苯酚）与

9、醛类（如甲醛）在用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸酸或或碱碱的催化下相互缩合而成的高分子化合的催化下相互缩合而成的高分子化合物。物。（2）形成：）形成： 在酸催化下，在酸催化下，等物质的量等物质的量的苯酚与甲醛反的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻基加成生成邻（或对位）（或对位）羟甲基苯酚羟甲基苯酚，然，然后后羟甲基苯酚羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成之间相互脱水缩合成线型线型结结构高分子。构高分子。4、酚醛树脂、酚醛树脂（电木）（电木） OHOHCH=+H+OHCH2OHn nH+OHCH2 OHCH2OHnHOH+（n -1）H2

10、O【思考与交流思考与交流】 为什么酚醛树脂也能形成网状为什么酚醛树脂也能形成网状结构？结构？羟甲基苯酚羟甲基苯酚 在在碱碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成反应，就可以生成网状网状结构的酚醛树脂。结构的酚醛树脂。OHCH2OHCH2OHHOCH22 2，4 4，6-6-三羟甲基苯酚三羟甲基苯酚2 2，4-4-二羟甲基苯酚二羟甲基苯酚OHCH2OHCH2OH酚醛树脂局部结构酚醛树脂局部结构酚醛

11、树脂烹饪烹饪器具器具的手的手柄柄宇宙宇宙飞船飞船的外的外壳壳电器电器部件部件 主要用作绝缘、主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器隔热、难燃、隔音器材和复合器材。材和复合器材。酚醛树脂酚醛树脂反应物：酚类醛类反应物：酚类醛类苯酚甲醛苯酚甲醛酚醛树脂酚醛树脂（电木）（电木）酸催化线型酸催化线型碱催化网状结构碱催化网状结构（体型）（体型）具热塑性，能溶于一些具热塑性，能溶于一些有机溶剂中有机溶剂中具热固性，不溶于任何具热固性，不溶于任何溶剂溶剂【拓展拓展】 尿素是蛋白质的代谢产物，尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。尿素氮原子上的随尿排出体外。尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样与氢可以像苯环上的

12、氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的线型和网状结构的脲醛树脂脲醛树脂。你。你能写出它们的结构式吗？能写出它们的结构式吗？ 脲甲醛树脂的线形结构：脲甲醛树脂的线形结构： 脲甲醛树脂的网状结构：脲甲醛树脂的网状结构： 下列高聚物经简单处理可以从线型结下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是（构变成体型结构的是（ ）CH2CH2CHCH2nCH3OH CH2CH2CH2CHCH2nClnCH2CHnClABCDBC线型结构里必须还存在能发生加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、聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，

13、才有可能转变为羟基、氨基等，才有可能转变为体型结构。体型结构。纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维棉花棉花 羊毛羊毛蚕丝蚕丝 麻麻合成纤维：合成纤维：用石油、天然气等不含天然用石油、天然气等不含天然纤维的物质为原料制得单体，经过聚合反应纤维的物质为原料制得单体，经过聚合反应制得的纤维（如：六大纶制得的纤维（如：六大纶人造纤维：人造纤维：涤纶锦纶腈纶丙纶维纶氯纶用木材等为原料，经化学加工用木材等为原料，经化学加工处理的纤维处理的纤维四、合成纤维四、合成纤维【区别区别】纤维与纤维与纤维素一样吗纤维素一样吗? ?纤维和纤维素？纤维和纤维素？ 不是一种物质。区别：不是一种物质。区别：1.纤维在工业

14、上纤维在工业上是指柔韧是指柔韧.纤细的丝状物，具有相当的纤细的丝状物，具有相当的长度、弹性和吸湿性，而纤维素是一种长度、弹性和吸湿性，而纤维素是一种天然高分子化合物，是构成植物细胞壁天然高分子化合物，是构成植物细胞壁的基础物质。的基础物质。2.纤维是一种物体，没有纤维是一种物体，没有一定的组成，如棉花的主要成分是纤维一定的组成，如棉花的主要成分是纤维素，而羊毛的主要成分是蛋白质；纤维素，而羊毛的主要成分是蛋白质；纤维素的是一种物质，有固定的组成（素的是一种物质，有固定的组成（C6H10O5)n。2 2、合成纤维性能：、合成纤维性能： 合成纤维工业创立于合成纤维工业创立于2020世纪世纪4040

15、年代，由年代，由于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生产不受气候等自然条件的限用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常迅速的发展。制，使其得到了非常迅速的发展。它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点质轻保暖等优点。衣物：衣物：工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料渔业：渔网、缆绳；渔业：渔网、缆绳；医疗：输液管、缝合线、止血棉等；医疗：输液管、缝合线、止血棉等；航空：降落伞、飞行服、太空服等。航空：降落伞、飞行服、太空服等。涤纶涤纶尼龙尼龙纺纶纺纶纤

16、维纤维织成织成的防的防弹衣弹衣腈纶腈纶腈腈纶纶锦纶丙纶维纶氯纶如果服装面料是由一种纤维材料制成如果服装面料是由一种纤维材料制成的，则用的，则用“纯纯X”或或“100X”来表示。来表示。如如“纯棉纯棉”“”“纯毛纯毛”或或“100棉棉”“”“100毛毛”；如果服装是由两种；如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的，标签上应或两种以上的纤维制成的，标签上应注明每种纤维种类的含量，如注明每种纤维种类的含量，如“涤纶涤纶20棉棉80”等。等。 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（ ）BHOCH2CH2OH nH+（2n-1）H2OHO OC- -COOCH2CHO

17、对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式HOOC- -COOHHOOC- -COOH + HOCH2CH2OH合成纤维中目前产量占第一位的是合成纤维中目前产量占第一位的是涤纶涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 nn催化剂催化剂 世界上出现的世界上出现的第一种合成纤维第一种合成纤维是是 20 20 世纪世纪 30 30 年代年代美国杜邦公司科研美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙小组研制出的尼龙 6666（NylonNylon，聚酰，聚酰胺胺6666），它是由己），它是由己二酸和己二胺缩聚二酸和己二胺缩聚而成的而成的HOOC(CH2)4COOHH

18、2N(CH2)6NH2nHO-OC(CH2)4CO-OH +nH-NH(CH2)6HN-H OC(CH2)4CONH(CH2)6NH nH+（2n-1）H2OHO己二酸和己二胺缩聚合成尼龙己二酸和己二胺缩聚合成尼龙-66-66的化学方程式的化学方程式橡胶的来源橡胶的来源 森林中有一种高大的森林中有一种高大的乔木，叫作乔木，叫作“三叶树三叶树”。如果用小刀在它。如果用小刀在它的树皮上割开一个小的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人初来源。在印第安人的土语中

19、，的土语中，“橡胶橡胶”就是就是“树木的眼泪树木的眼泪”的意思。的意思。 五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶。五颜六色的橡皮擦是一种硫化橡胶。现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎，现在使用的橡胶轮胎，包括大多数自行车轮胎，都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工步骤都是经过加硫磺、炭黑、纤维等一系列加工步骤后制成的。后制成的。合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成合成橡胶是以石油和煤为原料，采用高分子合成技术制造出来的。技术制造出来的。 现在已发展了现在已发展了20多个大品种，人们常用型合成多个大品种，人们常用型合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁

20、橡胶等。 橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶通用橡胶通用橡胶特种橡胶特种橡胶丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶硅橡胶硅橡胶巴西三叶橡胶巴西三叶橡胶杜仲胶杜仲胶五、合成橡胶五、合成橡胶 合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。于工农业、国防、交通及日常生活中。 橡胶是一类具有弹性的物质，当施橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时形状将发生改变，去除外力又以外力时形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形状。恢复原来的形状。2 2、性质：

21、、性质： 耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀性、耐老化等方面有着其独特的耐腐蚀性、耐老化等方面有着其独特的优势。优势。 橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都要高，一般在维都要高，一般在10105 510106 6范围内。范围内。橡胶的老化橡胶的老化：橡胶及其制品在加工：橡胶及其制品在加工,贮存和使用过程中贮存和使用过程中,由于受内外因由于受内外因素的综合作用而引起橡胶物理化学素的综合作用而引起橡胶物理化学性质和机械性能的逐步变坏性质和机械性能的逐步变坏,最后最后丧失使用价值丧失使用价值,这种变化叫做橡胶这种变化叫做橡胶老化。老化。

22、 如表面上表现为龟裂、发如表面上表现为龟裂、发粘、硬化、软化、粉化、变色、长粘、硬化、软化、粉化、变色、长霉等。霉等。 天然橡胶天然橡胶CH2=C-CH=CH2CH3异戊二烯异戊二烯硫磺硫硫磺硫化剂化剂天然橡胶天然橡胶线型线型网状体型网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯共聚共聚而成的弹性体，而成的弹性体，合成丁苯橡胶合成丁苯橡胶CH2=CH-CH=CH2 CH2= CH 1,3-丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯合成橡胶合成橡胶 顺丁橡胶：顺丁橡胶：弹性高、耐磨、耐寒性好，弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮可在寒冷

23、地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。胎、胶鞋、胶带等。1 1，3-3-丁二烯为原丁二烯为原料，在催化剂存在下，得到顺式聚料，在催化剂存在下，得到顺式聚1 1，3-3-丁二烯的线型结构。丁二烯的线型结构。nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH n1 2 3 41 42 31 4催化剂催化剂nCH2=CH-CH=CH2C=CCH2CH2HH n1 2 3 42 3 硫化剂的作用是打开顺硫化剂的作用是打开顺式聚式聚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键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。既有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。会失去弹性。