化学人教版（2019）选择性必修3 5.2高分子材料 课件（共25张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修3 5.2高分子材料 课件（共25张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 7.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-30 22:09:11 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
5.2 高分子材料
一、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
高分子
材 料
二、通用高分子材料
1.塑料
塑料
主要成分
加工助剂
合成树脂
例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等
增塑剂
热稳定剂
着色剂
提高柔韧性
提高耐热性
赋予塑料各种颜色
目的：改善性能，提高实用价值
塑料的分类
热塑性塑料
热固性塑料
实例：聚乙烯、聚氯乙烯等
不能加热熔融，只能一次成型
例如：酚醛树脂、脲醛树脂等
可以反复加热熔融加工
结构决定性质
热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型
为什么两种塑料的特性不同呢
热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化
(1)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、薄膜等 生产瓶、桶、板、管等
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
聚乙烯的特性
①具有一定的弹性
聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，可以想象常温下聚乙烯分子链上碳碳单键可以发生旋转，使分子链不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态。大量聚乙烯分子纠缠在一起，似一团乱麻当有外力作用时，卷曲的高分子链可被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态
②低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低、密度也低
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，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，熔点和密度也就较低；
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，熔点和密度都较高
③加热可熔融，也可溶于某些溶剂
聚氯乙烯薄膜的透明性好，具有防潮、防水、绝缘等性能，广泛用作包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具、塑料大棚等。但是，聚氯乙烯本身较硬，为了提高其塑料制品的可塑性、柔韧性与稳定性，需加入增塑剂、稳定剂等，如加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯等。这些掺杂在聚氯乙烯高分子链间的增塑剂小分子能起到润滑的作用，利于高分子链的运动。但是，这些增塑剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来，使柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具有一定毒性。所以，不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜生产食品包装材料。
聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？
[科学·技术·社会]
(2)酚醛树脂
酚(苯酚或甲苯酚)与醛(甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
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
①酸催化
等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的H原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，脱水缩合成线型结构高分子。
②碱催化
过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。
2.合成纤维
纤维
天然纤维
化学纤维
再生纤维
人造纤维
棉花、羊毛、蚕丝和麻等
以木材、秸秆等农副产品为原料，经加工处理得到。
如：人造丝、人造棉
以石油、天然气、煤、农副产品等为原料，将其转化为单体，再经过聚合反应得到
例如：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶（六大纶）
具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点
满足人们的穿着需求
工农业生产与高科技领域
工业用隔音、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
合成纤维
性能
应用
名称 聚酯纤维 聚酰胺纤维
实例
成分
性能
应用
涤纶
锦纶
聚对苯二甲酸乙二酯纤维
聚己二酰己二胺纤维
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
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,耐磨性和强度高
大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物,以及工业用纤维制品等
丝袜、降落伞、渔网、
轮胎帘子线
[科学·技术·社会]
高强度芳纶纤维
20世纪60年代，人们合成了强度高、密度低，并且具有耐酸、耐碱、耐高温、耐磨等优异特性的芳香族聚酰胺纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414（商品名凯芙拉）
3.合成橡胶
橡胶
天然橡胶
合成橡胶
丁苯橡胶
顺丁橡胶
氯丁橡胶
丁腈橡胶
乙丙橡胶
硅橡胶
催化剂
nCH2=CH CH=CH2
线型结构,加入硫化剂加热,以二硫键(—S—S—)等形成网状结构
[顺丁橡胶的合成]
1,3-丁二烯在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物。
该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。将其与硫等硫化剂混合加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(-S-S-)等把线型结构连接为网状结构
得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大否则会使橡胶失去弹性
[科学·技术·社会]
天然橡胶
天然橡胶是异戊二烯的聚合物，具有顺式结构称为顺式聚异戊二烯。天然橡胶原为线型高分子，硫化后转变成网状结构，增加了它的强度与弹性。
三、功能高分子材料
定义：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料
用于吸水保湿：高吸水性树脂
用于分离纯化：高分子分离膜
用于传感器：形状记忆高分子
用于信息储存：磁性高分子
用于化学反应：高分子催化剂
替代人体器官、组织：医用高分子材料
用于药物缓释：高分子药物
分类：
1.高吸水性树脂
（1）合成方法
(2)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水、改良土壤。
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。
②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合,得到含亲水基团的高聚物。
如:在丙烯酸钠中加入少量交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸收性树脂。
2.高分子分离膜
5.2 高分子材料
一、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
高分子
材 料
二、通用高分子材料
1.塑料
塑料
主要成分
加工助剂
合成树脂
例如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等
增塑剂
热稳定剂
着色剂
提高柔韧性
提高耐热性
赋予塑料各种颜色
目的：改善性能，提高实用价值
塑料的分类
热塑性塑料
热固性塑料
实例：聚乙烯、聚氯乙烯等
不能加热熔融，只能一次成型
例如：酚醛树脂、脲醛树脂等
可以反复加热熔融加工
结构决定性质
热固性塑料再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型
为什么两种塑料的特性不同呢
热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化
(1)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、薄膜等 生产瓶、桶、板、管等
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
聚乙烯的特性
①具有一定的弹性
聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，可以想象常温下聚乙烯分子链上碳碳单键可以发生旋转，使分子链不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态。大量聚乙烯分子纠缠在一起，似一团乱麻当有外力作用时，卷曲的高分子链可被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态
②低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低、密度也低
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，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，熔点和密度也就较低；
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，熔点和密度都较高
③加热可熔融，也可溶于某些溶剂
聚氯乙烯薄膜的透明性好，具有防潮、防水、绝缘等性能，广泛用作包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具、塑料大棚等。但是，聚氯乙烯本身较硬，为了提高其塑料制品的可塑性、柔韧性与稳定性，需加入增塑剂、稳定剂等，如加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯等。这些掺杂在聚氯乙烯高分子链间的增塑剂小分子能起到润滑的作用，利于高分子链的运动。但是，这些增塑剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来，使柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具有一定毒性。所以，不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜生产食品包装材料。
聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？
[科学·技术·社会]
(2)酚醛树脂
酚(苯酚或甲苯酚)与醛(甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
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
①酸催化
等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的H原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，脱水缩合成线型结构高分子。
②碱催化
过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。
2.合成纤维
纤维
天然纤维
化学纤维
再生纤维
人造纤维
棉花、羊毛、蚕丝和麻等
以木材、秸秆等农副产品为原料，经加工处理得到。
如：人造丝、人造棉
以石油、天然气、煤、农副产品等为原料，将其转化为单体，再经过聚合反应得到
例如：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶（六大纶）
具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点
满足人们的穿着需求
工农业生产与高科技领域
工业用隔音、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
合成纤维
性能
应用
名称 聚酯纤维 聚酰胺纤维
实例
成分
性能
应用
涤纶
锦纶
聚对苯二甲酸乙二酯纤维
聚己二酰己二胺纤维
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
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,耐磨性和强度高
大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物,以及工业用纤维制品等
丝袜、降落伞、渔网、
轮胎帘子线
[科学·技术·社会]
高强度芳纶纤维
20世纪60年代，人们合成了强度高、密度低，并且具有耐酸、耐碱、耐高温、耐磨等优异特性的芳香族聚酰胺纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414（商品名凯芙拉）
3.合成橡胶
橡胶
天然橡胶
合成橡胶
丁苯橡胶
顺丁橡胶
氯丁橡胶
丁腈橡胶
乙丙橡胶
硅橡胶
催化剂
nCH2=CH CH=CH2
线型结构,加入硫化剂加热,以二硫键(—S—S—)等形成网状结构
[顺丁橡胶的合成]
1,3-丁二烯在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物。
该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。将其与硫等硫化剂混合加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(-S-S-)等把线型结构连接为网状结构
得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大否则会使橡胶失去弹性
[科学·技术·社会]
天然橡胶
天然橡胶是异戊二烯的聚合物，具有顺式结构称为顺式聚异戊二烯。天然橡胶原为线型高分子，硫化后转变成网状结构，增加了它的强度与弹性。
三、功能高分子材料
定义：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料
用于吸水保湿：高吸水性树脂
用于分离纯化：高分子分离膜
用于传感器：形状记忆高分子
用于信息储存：磁性高分子
用于化学反应：高分子催化剂
替代人体器官、组织：医用高分子材料
用于药物缓释：高分子药物
分类：
1.高吸水性树脂
（1）合成方法
(2)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水、改良土壤。
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。
②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合,得到含亲水基团的高聚物。
如:在丙烯酸钠中加入少量交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸收性树脂。
2.高分子分离膜