5.2 高分子材料 （教学课件）(共37张PPT)-高二化学人教版(2019)选择性必修三

(共37张PPT)
5.2 高分子材料
塑 料
新课导入
合成纤维
合成橡胶
高分子材料
按用途和
性能分类
通用高分子材料
功能高分子材料
塑料
合成纤维
合成橡胶
粘合剂
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、高分子材料的分类
高分子材料
1.塑料
①主要成分是合成树脂，还可加入具有特定作用的添加剂。
树脂：未经加工处理的，没有与添加剂混合的聚合物
合成树脂
加工助剂
聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等。
提高柔韧性：______
防止老化：______
提高柔韧性：
着色剂
增塑剂
防老剂
热稳定剂
——都是合成的
②塑料的分类
热塑性塑料
热固性塑料
如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等；
加热软化，冷却硬化，可反复加工，多次使用。
如酚醛树脂（电木）、脲醛树脂等；
不能加热熔化，只能一次成型。
思考：聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？
聚氯乙烯本身较硬，需加入增塑剂，室温下，增塑剂小分子会逐渐“逃逸”出来。塑料稳定剂主要成分是硬脂酸铅，有毒性，这种铅盐易析出，会使人体积蓄性铅中毒。
（1）聚乙烯
高压法聚乙烯
低压法聚乙烯
聚乙烯
按合成方法
高温高压
引发剂
支链较少，密度和软化温度较高
低温低压
催化剂
支链较多，密度和软化温度较低
低密度聚乙烯
高密度聚乙烯
比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
聚合反应条件 150 MPa～300 MPa,200 ℃左右，使用引发剂 0.1 MPa～2 MPa,60～100 ℃，使用催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
密度/ (g·cm－3) 0.91～0.93 0.94～0.97
软化温度/℃ 105～120 120～140
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
高分子材料一般都具有一定的弹性
当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。因此，一般的高分子材料都具有一定的弹性。
为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低呢？
思考与讨论
链的长短：
高分子链之间的作用力
链的疏密远近：
高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子链之间的作用力越大。
支链越少，链之间越容易接近，高分子链之间相互作用力大。
低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就小，软化温度和密度也就较低；
高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近，相互作用力较大，软化温度和密度都较高。
网状结构
线型结构
线性结构的聚乙烯可以在一定条件下变为网状结构的聚乙烯，以增加强度
支链型结构
(2)酚醛树脂
[实验5-1]在试管中加入2g苯酚、3 mL质量分数为40%的甲醛溶液和3滴浓盐酸，水浴加热。当试管中反应物接近沸腾时，从沸水浴中职出试管，并用玻璃棒搅拌，观察颜色和状态。
在酸催化下,等物质的量的苯酚与甲醛发生反应,苯酚的邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚,然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合,生成线型结构的高分子。反应如下:
(2)酚醛树脂
在碱催化下,苯酚与过量的甲醛反应,生成羟甲基苯酚的同时,还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等。
(2)酚醛树脂
碱催化下，苯酚与过量甲醛生成
继续反应生成网状结构的酚醛树脂。
具有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。
酚醛树脂的应用主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄，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等的烧蚀材料。
思考：为何酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以
酚醛树脂属于热固性材料,受热不熔融或者软化,而聚苯乙烯属于热塑性材料,受热容易熔融或者软化,不能用于制作手柄等器具。
以石油、天然气和煤等为原料制成有机小分子单体，再经聚合反应生产合成纤维。例如六大纶：锦纶、涤纶、腈纶、维纶、氯纶、丙纶
2.合成纤维
天然纤维：
化学纤维
纤维
动物纤维如羊毛、蚕丝；
植物纤维如棉花、麻等
用化学方法将植物纤维素、蛋白质等天然高分子加工成黏胶纤维、大豆蛋白纤维等
再生纤维：
合成纤维：
合成纤维具有优良的性能：具有强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀、不缩水、保暖、不怕虫蛀等优点。
●合成纤维的性质：
合成纤维可满足人们穿着需求,同时广泛应用于工农业生产与高科技领域。如工业用的隔音、隔热、绝缘材料,渔业用的渔网、缆绳,医疗用的缝合线、止血棉,航空航天用的降落伞、航天服,等等。
●合成纤维的用途：
(1)聚酯纤维
合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的。
+nHO—CH2CH2—OH
+ (2n-1)H2O　
涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透气性和吸湿性差。用于服装和床上用品,各种装饰布料。
（俗称涤纶）
(2)聚酰胺纤维
由己二胺与己二酸发生缩聚反应生成聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66，前一个6代表二胺中碳原子数，后一个6代表二酸中碳原子数)。
聚酰胺纤维不溶于普通溶剂，熔化温度高于260℃，具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度较高，可用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。
（商品名锦纶，俗称尼龙）
+ nH2N—(CH2)6—NH2
+ (2n-1)H2O　
氯纶：
丙纶：
腈纶：
维纶：
聚氯乙烯纤维（PVC）
聚丙烯纤维（PP）
聚丙烯腈纤维（PAN）
聚乙烯醇缩甲醛（PVFM）
—CH2—CH—CH2—CH—
OH
[ ]n
OH
+ n HCHO
催化剂
—CH2—CH—CH2—CH—
O—CH2—
[ ]n
O
+ n H2O
功能高分子
功能高分子是在合成高分子或天然高分子原有性能的基础上，再赋予其传统性能以外的各种特定功能而制得的高分子。其特殊功能主要由它的链结构，链上的功能基的种类、数量和分布，以及高分子的聚集态所决定。
高分子分离膜
医用高分子
高分子催化剂
形状记忆高分子
磁性高分子
高分子药物
高吸水性树脂
功能高分子材料分类
高吸水性树脂
高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。也可以用于婴幼儿纸尿裤，其可吸入自身质量数百倍的尿液而不滴漏。
吸水前
吸水后
思考交流
高吸水性树脂加交联剂的目的是变支链型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。
加交联剂的目的是什么？
高吸水性树脂的应用
高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。
在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂,可以使苗木在生长发育过程中有充足的水分。
婴幼儿使用的纸尿裤可吸人其自身质量数百倍的尿液而不滴漏,保证了婴幼儿白天活动与夜晚安睡。
医用高分子材料：
人造骨骼和关节
人造心脏
人工肾脏
人造皮肤
人造血管和心脏补片
高分子分离膜
天然存在的物质和人工合成得到的产物往往是不纯的，需要经过分离纯化才能得到较纯的物质。
海水中含有丰富的无机盐，若要将海水转化为淡水，就要设法除去这些物质。过去人们使用蒸馏法获得淡水，耗能多，占地大，现在则可使用较为高效的分离膜法进行淡化。
原理：分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。
特点：让某些物质有选择地通过，而把另外一些物分离掉
分类：分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
材料：高分子分离膜的材料主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙谗等。
应用：高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。
核心装置
原理模拟
应用于海水淡化的膜分离原理
海水
纯水
盐水
纯水
高分子分离膜
加压
高分子分离膜
扫描电镜图
原理模型
A
B
孔径筛分机理
排斥效应机理
应用于海水淡化的膜分离原理
高分子分离膜分类
按孔径大小分类
除应用于海水淡化之外，高分子分离膜还可用于液体（如果汁、乙醇等）浓缩、药物提纯、血液透析等。
再见