广泛的应用高分子材料.ppt

1第五章第五章 进入合成有机高分子化合物的时代进入合成有机高分子化合物的时代第二节第二节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料第第1 1课时课时选修选修5 5 有机化学基础有机化学基础2022/12/232应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料3学习目标学习目标1.以聚乙烯和酚醛树脂为例，了解高分子以聚乙烯和酚醛树脂为例，了解高分子化合物的结构特点和基本性质，体会高聚化合物的结构特点和基本性质，体会高聚物的结构与性质之间的关系物的结构与性质之间的关系2.了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途能和用途3.进一步熟练掌握高分子单体与高分子之进一步熟练掌握高分子单体与高分子之间的互推技能，加聚、缩聚反应的书写间的互推技能，加聚、缩聚反应的书写应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料4加聚反应与缩聚反应的比较加聚反应与缩聚反应的比较反应类型反应类型加聚反应加聚反应缩聚反应缩聚反应单体特征单体特征产物特征产物特征产物种类产物种类端基原子端基原子单体类别单体类别含碳碳双键或碳含碳碳双键或碳碳叁键等碳叁键等含两个以上含两个以上官能团官能团与单体组成相同与单体组成相同与单体组成不同与单体组成不同只有聚合物只有聚合物聚合物和小分子聚合物和小分子无无有有烯烃、炔烃、二烯烯烃、炔烃、二烯烃、甲醛等烃、甲醛等二元醇、二元羧酸、二元醇、二元羧酸、氨基酸、氨基酸、酚和醛等酚和醛等应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料2022/12/235有有机机高高分分子子天然（棉花、蚕丝、麻）天然（棉花、蚕丝、麻）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应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料6资料卡片：资料卡片：P104 高分子化合物的命名高分子化合物的命名1、天然高分子化合物的名称、天然高分子化合物的名称2、合成高分子化合物的名称、合成高分子化合物的名称3、合成橡胶的名称、合成橡胶的名称4、合成纤维的名称、合成纤维的名称应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料2022/12/237一、塑料一、塑料添加了特定用途的添加剂的树脂添加了特定用途的添加剂的树脂树脂是指未经加工处理的、没有与各树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的聚合物种添加剂混合的聚合物塑料树脂添加剂塑料树脂添加剂树脂的本性决定了塑料的主要基本性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能，添加剂也起重要作用塑料塑料2022/12/238一、塑料一、塑料热塑性塑料热塑性塑料(聚乙烯聚乙烯,聚氯乙烯聚氯乙烯,聚丙烯等聚丙烯等)塑料塑料热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料）特性：特性：受热时软化并可熔化成流动的液受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用可反复加工，多次使用特性：特性：在制造过程中受热时能变软塑成一在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化定的形状，但加工成型后就不会受热熔化 主要成分主要成分:合成树脂及加工助剂合成树脂及加工助剂塑料塑料9热固性塑料热固性塑料再次受热时，再次受热时，链与链间会形成共价键，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成产生一些交联，形成体型体型网状结构网状结构，硬化定型，硬化定型为什么两种塑料的特性不同呢为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料热塑性塑料具有长链状的具有长链状的线型结构线型结构。受热时，分子受热时，分子间作用力减弱，易滑动；间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，冷却时，相互引力增强，会重新硬化会重新硬化塑料塑料10耳机线为什么总缠在一起？耳机线为什么总缠在一起？形状形状结构结构聚乙烯分子链上的聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳单键相连，单键可单键相连，单键可旋转，使它不可能旋转，使它不可能成一条直线，只能成一条直线，只能成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状态。态。塑料塑料 聚乙烯聚乙烯(PE)(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塑料塑料121.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合成条件合成条件分子结构类型分子结构类型有无支链有无支链链长短链长短相对分子质量相对分子质量高压高温引发剂高压高温引发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塑料塑料13高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯熔融温度熔融温度密度密度硬度硬度分子间作分子间作用力用力相对较低相对较低相对较高相对较高低密度低密度高密度高密度相对较小相对较小相对较大相对较大相对较小相对较小相对较大相对较大1、结构决定性质。、结构决定性质。2、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条、由于碳碳单键可以旋转故高分子链不可能是一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合直线，只能呈不规则的卷曲状态，因此高分子化合物具有一定的弹性。物具有一定的弹性。塑料塑料143、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大相对分子质量越大分分子间的作用力越大子间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高(2)链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用力越大链之间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高4、无论是直链还是支链结构具有热塑性、无论是直链还是支链结构具有热塑性练习：完成教材上的实践活动练习：完成教材上的实践活动科学视野：科学视野：P107 可降解高分子材料可降解高分子材料塑料塑料聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学化学稳定性稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用好，耐酸碱腐蚀，使用温度温度不不宜宜超超过过6060，在在低温低温下会下会变硬变硬分为：分为：软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料单体单体:CH2=CHCl塑料塑料16聚聚四四氟氟乙乙烯烯塑塑料料单体：单体：CF2CF2塑料塑料17聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5塑料塑料18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透光性好，不易破裂，但耐透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多种有机磨性能差，能溶于多种有机溶剂，可用来制造飞机溶剂，可用来制造飞机、汽汽车玻璃，光学仪器和许多日车玻璃，光学仪器和许多日常生活用品。常生活用品。塑料塑料19酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛具有良好的电绝缘具有良好的电绝缘性，耐热抗水，但性，耐热抗水，但易被强酸强碱腐蚀，易被强酸强碱腐蚀，可制电工器材，仪可制电工器材，仪表外壳等表外壳等塑料塑料20酚醛树脂的制备和性质酚醛树脂的制备和性质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、洗净、烘干烘干米黄色略带粉色米黄色略带粉色 软化（热塑性）软化（热塑性）不软化（热固不软化（热固 性）性）溶解溶解不溶解不溶解线性线性结构结构 网状网状结构结构 淡黄色淡黄色塑料塑料21水浴加热水浴加热塑料塑料22酚醛树脂酚醛树脂反应物：酚类醛类反应物：酚类醛类苯苯酚酚甲甲醛醛酚酚醛醛树树脂脂（电木）（电木）酸催化苯酚过量线型酸催化苯酚过量线型碱催化甲醛过量网状碱催化甲醛过量网状结构（体型）结构（体型）具热塑性，能溶于一些丙酮、具热塑性，能溶于一些丙酮、乙醇有机溶剂中乙醇有机溶剂中具热固性，不溶于任何溶剂具热固性，不溶于任何溶剂塑料塑料23思考与交流思考与交流 P108 1、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形成、为什么用碱性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网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？吗？在碱性条件下，甲醛过量时，苯酚与甲醛的反在碱性条件下，甲醛过量时，苯酚与甲醛的反应不仅可以发生在灵位，而且还可以发生在对应不仅可以发生在灵位，而且还可以发生在对位，得到网状结构的酚醛树脂（淡黄色）位，得到网状结构的酚醛树脂（淡黄色）塑料塑料24OH+HCHOOHCH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH2塑料塑料2022/12/23江西省鹰潭市第一中学 桂耀荣25酚酚醛醛树树脂脂局局部部结结构构塑料塑料2022/12/2326有机高分子化合物的性质有机高分子化合物的性质1.溶解性溶解性：通常难溶于水，即使在适当的溶剂中：通常难溶于水，即使在适当的溶剂中它们溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大它们溶解得也很慢，或者只有一定程度的胀大2.热塑性、热固性热塑性、热固性有机高分子加热时会变软，流动受冷时又硬化即有机高分子加热时会变软，流动受冷时又硬化即反复加热，受热再造。而有些高分子化合物受热反复加热，受热再造。而有些高分子化合物受热时不会变软只能彻底被裂解，因些不能通过加热时不会变软只能彻底被裂解，因些不能通过加热受冷反复再造。受冷反复再造。3.电绝缘性电绝缘性 4、可燃性、可燃性性质上的差异与什么有关呢？性质上的差异与什么有关呢？应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料27思考与交流思考与交流 P108 2、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。、尿素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？结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗？塑料塑料28思考与交流：思考与交流：究竟怎样的线型高聚物才可能进一究竟怎样的线型高聚物才可能进一步转变为网状？步转变为网状？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，才有可能转变为羟基、氨基等，才有可能转变为网状结构。网状结构。塑料塑料29下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型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（结构的是（）CH2CH2CHCH2nCH3OH CH2CH2CH2CHCH2nClnCH2CHnClABCDBC塑料塑料30现有两种高聚物现有两种高聚物A、B，已知，已知A能溶于氯仿等有机能溶于氯仿等有机溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，B不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确的是（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一定没有弹性一定没有弹性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塑料塑料支链型结构支链型结构塑料塑料32线型结构线型结构 塑料塑料2022/12/2333设问：高分子化合物有何结构特点？设问：高分子化合物有何结构特点？1 1、线型结构、线型结构2 2、体型结构、体型结构平均相对分子质量越大，分子强度越高平均相对分子质量越大，分子强度越高加聚产物：单官能团单体加聚产物：单官能团单体缩聚产物：双官能团单体缩聚产物：双官能团单体加聚产物：双官能团单体加聚产物：双官能团单体缩聚产物：多官能团单体缩聚产物：多官能团单体应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料34热热塑性塑料：塑性塑料：高分子高分子链间链间无永久性的化学交无永久性的化学交联联,只有只有微弱的分子微弱的分子间间作用力作用力 以及由于链间纠缠所以及由于链间纠缠所造成的造成的暂时性物理交联暂时性物理交联，此交联会随加工过程此交联会随加工过程而有而有纠缠及去缠的现象；因此纠缠及去缠的现象；因此热塑性塑料会随热塑性塑料会随加热而有加热而有软化变形乃至于流动软化变形乃至于流动的现象的现象:随温度下随温度下降则有固化变硬降则有固化变硬的情形，的情形，为可逆过程为可逆过程。塑料塑料 常常见见的的热热固性塑固性塑料包括料包括环环氧氧树树脂、酚脂、酚系系树树脂、聚脂、聚酯树酯树脂脂热固性塑料：热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生聚合反塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂应，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的作用分子链间的作用分子链间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联反应产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑料在加本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，若温度工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。塑料塑料