【化学课件】高分子材料 2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修3.pptx

第五章 合成高分子第二节 高分子材料1 1、了解合成高分子材料了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。（宏观辨识与与微观探析）（宏观辨识与与微观探析）2 2、了解合成高分子化合物在发展经济了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。、提高生活质量方面的贡献。（科学态度与社会责任科学态度与社会责任）教学目标教学目标3 3、了解功能高分子材料的结构特点和重要性能了解功能高分子材料的结构特点和重要性能。（宏观（宏观辨识与与微观探析）辨识与与微观探析）4 4、了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高、提高生活质量方面中的贡献。（生活质量方面中的贡献。（科学态度与社会责任科学态度与社会责任）塑料合成纤维合成橡胶黏合剂涂料高分子分离膜导电高分子医用高分子高吸水性树脂一、一、高分子材料高分子材料的的分类分类 按来源按来源分类分类天然高分子天然高分子人工合成高分子人工合成高分子高分子高分子材料材料淀粉、纤维素、蛋白质、淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶、壳聚糖、核酸等天然橡胶、壳聚糖、核酸等按用途和按用途和性能分类性能分类通用高分子材料功能高分子材料高分子材料二、通用高分子材料二、通用高分子材料1、塑料、塑料阅读阅读136第二段回答：塑料由哪些成分组成？第二段回答：塑料由哪些成分组成？提高柔韧性提高耐热性赋予塑料各种颜色实例：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂合成树脂以聚氯乙烯为例特点：无色、硬质、耐热性差改善 性能聚氯乙烯塑料中含有的增塑剂在室温下会逐渐“逃逸”出来，且有的还具有一定毒性，因此聚氯乙烯塑料不能用于生产食品包装材料。加工助剂主要成分塑料增塑剂热稳定剂着色剂（1）组成）组成阅读阅读P136第三段、第三段、141第二段，回答第二段，回答：从性质角度分塑料分为哪两：从性质角度分塑料分为哪两种？其在结构上有什么区别？种？其在结构上有什么区别？塑塑料料热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料实例：实例：聚乙烯、聚氯乙烯等聚乙烯、聚氯乙烯等结构：结构：线型线型结构，链状结构，链状结构结构特性：特性：受热时受热时软化或熔化，软化或熔化，可溶于某些溶剂可溶于某些溶剂 可以可以反复反复加热熔融加热熔融加工加工（2 2）分类）分类实例：实例：酚醛树脂、脲醛树脂等酚醛树脂、脲醛树脂等结构：结构：体型体型结构，结构，网状结构网状结构特性特性：受热后不能软化受热后不能软化或或熔化，熔化，也不溶于一般溶剂。也不溶于一般溶剂。不能加热熔融，不能加热熔融，只能一次成型只能一次成型热固性塑料热固性塑料再次受热时，链再次受热时，链与链间会形成共价键，产生与链间会形成共价键，产生一些交联，形成一些交联，形成体型网状结体型网状结构构，硬化定型，硬化定型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线型结构构。受热时，分子间作用力减弱，受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化会重新硬化聚乙烯聚乙烯(3)几种几种常见的塑料常见的塑料阅读阅读P137-139回答：回答：（1）聚乙烯有几种？生成条件、结构、性质上有什么区别？）聚乙烯有几种？生成条件、结构、性质上有什么区别？（2）不同聚乙烯性质不同的原因是？）不同聚乙烯性质不同的原因是？（3）一般高分子有一定弹性的原因是？）一般高分子有一定弹性的原因是？是线性高分子弹性强还是体型高分子？为什么？是线性高分子弹性强还是体型高分子？为什么？高温高压高温高压引发剂引发剂低低密密度度聚聚乙乙烯烯聚聚乙乙烯烯按合成按合成方法方法高压高压法法聚乙烯聚乙烯低压法低压法聚乙烯聚乙烯PE简称：简称：LDPELDPE结构：结构：支链较多支链较多物理性质：物理性质：密度和密度和软化温度较低软化温度较低性能：性能：无毒、较弱软无毒、较弱软用途：用途：生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料低温低温低低压压引发剂引发剂高高密密度度聚聚乙乙烯烯简称：简称：HDPEHDPE结构：结构：支链支链较少较少物理性质：物理性质：密度和密度和软化温度较低软化温度较低性能：性能：无毒、较弱软无毒、较弱软用途：用途：生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料网状结构网状结构线型结构线型结构线性结构的聚乙线性结构的聚乙烯可以在一定条烯可以在一定条件下变为网状结件下变为网状结构的聚乙烯，构的聚乙烯，以以增加强度增加强度支链型结构支链型结构苯酚、甲醛苯酚、甲醛缩聚反应缩聚反应酸酸碱碱线性结构酚醛树脂线性结构酚醛树脂网状结构网状结构酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂先先加成加成H+再缩聚再缩聚线性结构线性结构网状网状结构结构酚醛树脂的性质特点和用途 具有具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂。一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘酚醛树脂主要用作绝缘（开关、灯头）（开关、灯头）、隔热、难燃、隔、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。音器材和复合材料。可用于烹饪器具的手柄，一些电器与可用于烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀等的烧蚀材料。材料。图5-5 宇宙飞船返回舱烧蚀后的外壳图5-6 使用酚醛树脂底板制成的集成电路板尿素尿素(H(H2 2NCONHNCONH2 2)可以与甲醛发生反应，最终缩可以与甲醛发生反应，最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。器开关。尿素与尿素与甲醛甲醛反应反应得到线型聚合物的化学方程得到线型聚合物的化学方程式式为为：使用脲醛树脂制成的开关阅读阅读P139可降解高分子可降解高分子1、可降解高分子有几种？、可降解高分子有几种？生物降解生物降解光降解光降解如：聚乳酸如：聚乳酸你你认为涤纶能降解吗？为什么？认为涤纶能降解吗？为什么？聚合物中加入聚合物中加入光敏剂光敏剂2、二氧化碳与环氧丙烷的反应、二氧化碳与环氧丙烷的反应已知二氧化碳能与环氧丙烷发生加成反应生成可降解高分子化已知二氧化碳能与环氧丙烷发生加成反应生成可降解高分子化合物，你能否写出反应的化学方程式？合物，你能否写出反应的化学方程式？?这这两种产物一样吗？两种产物一样吗？以石油、天然气、煤、农副产品等以石油、天然气、煤、农副产品等为原料，将其转化为单体，再经过为原料，将其转化为单体，再经过聚合反应得到合成纤维聚合反应得到合成纤维，如如锦纶、锦纶、涤纶、氯纶、腈纶、维纶、涤纶、氯纶、腈纶、维纶、丙纶丙纶(六大纶六大纶)等等。以木材、秸杆等农副产品为原料，经以木材、秸杆等农副产品为原料，经加工处理可以得到再生纤维，又称人加工处理可以得到再生纤维，又称人造纤维造纤维。如。如粘胶纤维粘胶纤维(人造丝、人造人造丝、人造棉棉)等。等。如棉花、羊毛、蚕丝和麻等如棉花、羊毛、蚕丝和麻等再生纤维合成纤维天然纤维化学纤维纤维（1 1）纤维的分类）纤维的分类阅读阅读P141-142P141-142，回答：，回答：纤维如何分类，有哪些常见的合成纤维纤维如何分类，有哪些常见的合成纤维2 2、纤维、纤维优点优点:具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等保暖等缺点缺点：吸湿性吸湿性和透气性明显不及天然纤维和透气性明显不及天然纤维满足人们的穿着需求满足人们的穿着需求工农业生产工农业生产与与高科技领域高科技领域合合成成纤纤维维性能性能应用应用（2）合成纤维的性能和应用除维纶除维纶“人造棉花人造棉花”工业用隔音、隔热、绝缘材料工业用隔音、隔热、绝缘材料渔业用的渔网、缆绳渔业用的渔网、缆绳医疗用的缝合线、止血棉医疗用的缝合线、止血棉航空航空航天用的降落伞、航天服等航天用的降落伞、航天服等名称结构简式单体涤纶(的确良)锦纶腈纶(人造毛)维纶丙纶氯纶认识六大纶的结构，试写出对应的单体。CH2=CHOHCH2=CHCH3CH2=CHCl思考交流合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶，它是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为：(3)常见的合成纤维聚酯纤维（涤纶）制取制取：单体：单体：催化剂催化剂 CHCH2 2CHCH2 2H OH OO HO H+n nn nO OC CHOHOC CO OOHOH+（2 2n n1 1）CHCH2 2CHCH2 2O OO O n nC CO OHOHOC CO OH HH H2 2O O 涤纶性能：强度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。涤纶用途：是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品(如运动服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物(航天服、降落伞)，以及工业用纤维制品(过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带)等。宇宙飞船降落伞聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)的合成反应为：(3)常见的合成纤维聚酰胺纤维H H2 2N-(CHN-(CH2 2)6 6-NH-NH2 2和和HOOC-(CHHOOC-(CH2 2)4 4-COOH-COOH制取制取：单体：单体：+聚己二酰己二胺聚己二酰己二胺（2 2n n1 1）H H2 2O O催化剂催化剂 +HNH(CH2)6NHH 尼龙66性能：不溶于普通溶剂，熔化温度高于260，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度较大。尼龙66用途：生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。锦纶在发展：由6-氨基已酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)。20202020年年1111月月2424日凌晨日凌晨,嫦嫦娥娥5 5号在长征号在长征5 5号火箭巨大号火箭巨大的推力下的推力下,启程前往月球启程前往月球,经经2020多天旅程后带着月壤多天旅程后带着月壤返回返回,这是中国航天这是中国航天“探探月工程月工程”向世界展示出向世界展示出“中国力量中国力量”。其中。其中制作国制作国旗材料之一旗材料之一是高强度是高强度芳纶芳纶纤维纤维，属于高分子材料。，属于高分子材料。维纶：维纶：俗称俗称“人造棉花人造棉花”，其吸湿性较好，其吸湿性较好，（1）请从结构上分析其原因）请从结构上分析其原因（2）请以乙烯为原料，设计其合成路线（其他无机试剂任选）请以乙烯为原料，设计其合成路线（其他无机试剂任选）（3）已知：炔能与羧酸发生加成反应生成酯已知：炔能与羧酸发生加成反应生成酯你认为在滴眼液中起到预防和治疗眼部干涩作用的物质是？你认为在滴眼液中起到预防和治疗眼部干涩作用的物质是？为什么？为什么？橡胶产品阅读阅读P144-145，回答：，回答：（1）什么是橡胶？）什么是橡胶？（2）橡胶如何分类？）橡胶如何分类？（3）有哪些常见的橡胶？）有哪些常见的橡胶？（4）橡胶有哪些独特优势？）橡胶有哪些独特优势？（5）顺丁橡胶指的是？你能写出其合成方程式吗？）顺丁橡胶指的是？你能写出其合成方程式吗？（6）橡胶硫化交联的目的是？注意的问题是？）橡胶硫化交联的目的是？注意的问题是？（7）三叶橡胶和杜仲胶的区别是？你能写出杜仲胶的结构简式吗）三叶橡胶和杜仲胶的区别是？你能写出杜仲胶的结构简式吗？橡橡 胶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（顺式聚异戊二烯式聚异戊二烯）杜仲树胶（反杜仲树胶（反式聚异戊二烯式聚异戊二烯）性质：性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐腐蚀等方面有着独特的优、耐腐蚀等方面有着独特的优势势。（1 1 1 1）分类分类分类分类3 3、橡胶、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聚硫橡胶聚硫橡胶:有耐油性有耐油性硅橡胶硅橡胶:有耐热耐寒性有耐热耐寒性通用通用橡胶橡胶特种特种橡胶橡胶具有可逆形变的高弹性聚合材料具有可逆形变的高弹性聚合材料（2）天然橡胶是异戊二烯的聚合物(2-甲基-1,3-丁二烯)异戊二烯顺式聚异戊二烯三叶树胶（顺）三叶树胶（顺）杜仲树胶（反杜仲树胶（反）是反式聚异戊二烯，你能写是反式聚异戊二烯，你能写出其结构简式吗？出其结构简式吗？分析天然橡胶分析天然橡胶的结构特点，说说它的性质可能有哪些不足？的结构特点，说说它的性质可能有哪些不足？称称橡胶的橡胶的老化老化易起加成反应和易被氧化易起加成反应和易被氧化,（3 3）合成橡胶合成橡胶顺丁橡胶是以顺丁橡胶是以顺式结构为主的聚顺式结构为主的聚1,31,3-丁二烯丁二烯。缺点：缺点：该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。（4 4）橡胶的硫化）橡胶的硫化原因：原因：（1 1）天然橡胶天然橡胶和和顺丁橡胶均呈线型结构，顺丁橡胶均呈线型结构，分子链较柔软，分子链较柔软，性能较差性能较差。（2 2）分子分子中中存在存在碳碳碳双键，碳双键，易加成也易被氧化，直接加工易加成也易被氧化，直接加工成用品使用容易老化。成用品使用容易老化。硫化：硫化：将将橡胶橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的碳与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的碳碳双键打开，以碳双键打开，以二二硫键硫键 (SS)(SS)等，把线型结构连接为网状结等，把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的构，得到既有弹性又有强度的硫化橡胶硫化橡胶。注意问题：注意问题：硫化交联程度不易过大，否则会使橡胶失去弹性硫化交联程度不易过大，否则会使橡胶失去弹性顺丁橡胶顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。注意问题：注意问题：硫化交联程度不易过大，否则会使橡胶失去弹性硫化交联程度不易过大，否则会使橡胶失去弹性合成橡胶合成橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，是重要的战略物资。所必需的材料，是重要的战略物资。什么是功能高分子？其特殊功能有谁决定？什么是功能高分子？其特殊功能有谁决定？有哪些常见的功能高分子？有哪些常见的功能高分子？三、功能高分子三、功能高分子1、定义：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料、定义：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料链上的链上的功能基的种类、数量和分布，功能基的种类、数量和分布，以及以及高分子的聚集高分子的聚集态态决定高分子的特殊功能。决定高分子的特殊功能。2、常见的功能高分子、常见的功能高分子高分子分离膜医用高分子高分子催化剂磁性高分子高分子药物高吸水性树脂形状记忆高分子你有没有玩过水晶宝宝？你有没有玩过水晶宝宝？它的吸水原理和海绵一样吗？它的吸水原理和海绵一样吗？与棉花和纸张呢？与棉花和纸张呢？你你知道其主要成分是什么？知道其主要成分是什么？为什么它有那么强的吸水性？为什么它有那么强的吸水性？你挤一挤吸水后的水晶宝宝有水你挤一挤吸水后的水晶宝宝有水挤出来吗？你认为原因是？挤出来吗？你认为原因是？纤维素的分子结构你能理解棉花的保水性为何不好吗？你能理解棉花的保水性为何不好吗？你你认为高吸水性树脂在结构上应具有什么特点？认为高吸水性树脂在结构上应具有什么特点？常见的常见的亲水基团亲水基团羟基羟基 羧羧基基 醛醛基基 氨氨基基常见的常见的疏水基团疏水基团烃烃基基 卤原子卤原子 酯基酯基(2)(2)性能：性能：不溶于水，也不溶于有机溶剂不溶于水，也不溶于有机溶剂，与，与水接触后在很短的时间内溶胀，水接触后在很短的时间内溶胀，可可吸收其吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍的水本身质量的数百倍甚至上千倍的水，同时，同时保水能力要强，保水能力要强，还能耐一定的挤压作用。还能耐一定的挤压作用。3 3、高、高吸水性树脂吸水性树脂(1)(1)结构特点：结构特点：含有强含有强亲水亲水基团基团的支链的支链，如羧基如羧基、羟基、羟基、酰氨基等。、酰氨基等。具有具有网状网状结构结构。如何能够得到高吸水性的材料呢？如何能够得到高吸水性的材料呢？方法一：天然吸水材料改性方法一：天然吸水材料改性 如：纤维素或淀粉分子如：纤维素或淀粉分子方法二：合成具有亲水基团的网状高聚物方法二：合成具有亲水基团的网状高聚物OH线型线型接入强吸水性基团接入强吸水性基团COONaCOONa增强保水能增强保水能强强交联交联成成网状网状已知：尿不湿已知：尿不湿所用的材料是高吸水性所用的材料是高吸水性树脂，常用网状结构的聚丙烯酸树脂，常用网状结构的聚丙烯酸钠，请以乙钠，请以乙炔炔为原料设计合成聚丙烯酸钠的路线，（无机试剂任选）为原料设计合成聚丙烯酸钠的路线，（无机试剂任选）聚丙烯酸钠的合成：聚丙烯酸钠的合成：HCN 催化剂H2O,H+CHCH CH2=CHCN CH2=CHCOOHNaOHCH2=CHCOONa资料卡片：亲水基吸水性强弱顺序：COO-COOH OH这样合成的聚丙烯酸钠能起到吸水和保水的效果吗？这样合成的聚丙烯酸钠能起到吸水和保水的效果吗？高吸水性树脂交联前一般是水溶性的高吸水性树脂交联前一般是水溶性的，形成，形成网状结构后网状结构后，才能才能吸吸收收水分子，并且通过网状结构将水分子水分子，并且通过网状结构将水分子束缚，束缚，形成溶胀的凝胶体。形成溶胀的凝胶体。这种这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。交联交联形成网形成网状结构状结构4 4、高分子、高分子分离膜分离膜（1 1）功能）功能：分离：分离膜一般膜一般只允许水只允许水及一些及一些小分子小分子物质通过，物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。净化、分离和浓缩的目的。（2 2）高分子）高分子分离膜分类分离膜分类 按按孔径大小分类孔径大小分类（3 3）材料：材料：主要主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙谗等。聚四氟乙谗等。（4 4）应用：应用：海水淡化海水淡化和饮用水的制取和饮用水的制取，果汁，果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。血液透析等领域。