5.2.1通用高分子材料 课件(共36张PPT)高中化学选修三有机化学基础课件（人教版）

(共36张PPT)
第二节 高分子材料
第1课时 通用高分子材料
学习 目标 1.通过从身边常见的高分子材料入手，了解高分子合成材料的分类、结构、性能及主要用途，能从物质的微观层面理解线型结构、网状结构和性质的关系。
2.通过实验探究了解酸性和碱性条件下酚醛树脂的制备方法的不同。
一、高分子材料的分类
通用
塑料
合成纤维
合成橡胶
高分子分离膜
导电
医用
二、通用高分子材料
1.塑料
(1)塑料的成分
合成树脂
增塑剂
热稳定剂
着色剂
思考：含增塑剂的聚氯乙烯塑料能否用于生产食品包装材料
提示：不能。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。
(2)分类
热塑性
热固性
酚醛树脂
(3)聚乙烯
①高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较
物质 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成方法 高温、高压、引发剂 低温、低压、催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
相对分子质量 相对较小 相对较大
软化温度 相对较低 相对较高
密度 相对较小 相对较大
硬度 相对较大 相对较小
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
②低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度有所差异的原因
a.高分子软化温度、密度的影响因素
越长
长短
越大
越大
疏密远近
b.影响低密度、高密度聚乙烯软化温度、密度的主要因素
物质 低密度聚乙烯 高密度聚乙烯
支链 支链较多 支链较少
分子间作用力 低密度聚乙烯大于高密度聚乙烯 软化温度、密度 低密度聚乙烯低于高密度聚乙烯 (4)酚醛树脂
①实验探究——酸性、碱性条件下制备酚醛树脂
实验 操作 在大试管中加入2 g苯酚、3 mL质量分数为40%的甲醛溶液和3滴浓盐酸,在水浴中加热。当试管中反应物接近沸腾时,从水浴中取出试管,并用玻璃棒搅拌 在另一大试管中加入2 g苯酚和3 mL质量分数为40%的甲醛溶液,置于水浴中加热片刻,稍加振荡后,加入0.5 mL浓氨水,在水浴中加热
实验 现象 产生 。 产生 。
实验 结论 甲醛和苯酚在酸或碱性作用下均可发生缩聚反应生成树脂 白色固体物质
白色固体物质
②酚醛树脂的形成和结构
线型
网状
a. 在酸催化下的化学方程式为
b.在碱催化下，苯酚与过量甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，
还生成 (如： ）
( ）
继续反应生成 结构的酚醛树脂。
二羟甲基苯酚
三羟甲基苯酚
网状
思考：尿素(H2NCONH2)可以与甲醛发生反应得到脲醛树脂，试写出两者生成线型聚合物的化学方程式。
③酚醛树脂的用途
酚醛树脂主要用作 、 、阻燃、隔音材料和 材料。
绝缘
隔热
复合
2.合成纤维
(1)纤维的分类
木材 秸秆
石油、天然气、煤
单
聚合反应
(2)合成纤维的性能和应用
高 好
绝缘
缝合线
(3)常见合成纤维
①六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶，其中维纶被称为“人造棉花”，因其分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性。
②两类合成纤维的比较：
名称 聚酯纤维 聚酰胺纤维
实例 涤纶 锦纶
成分 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 聚己二酰己二胺纤维
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 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
应用 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
名称 聚酯纤维 聚酰胺纤维
制备反应 涤纶： 锦纶： 思考：某高强度芳纶纤维的结构简式为
，合成该纤维的单体和反应类型分别是什么
提示：单体为 和 ，通过缩聚反应得到。
3.合成橡胶
(1)橡胶的分类
(2)合成橡胶的结构——以顺丁橡胶为例
(3)天然橡胶
合成 反应 nCH2=CH—CH=CH2
结构 结构，加入硫化剂加热，以 (—S—S—)等形成 结构
线型
二硫键
网状
结构简式为 ，其单体为 。
正误判断：
(1)按照分子链的连接形式可将高分子分为热塑性高分子和热固性高分子两类。 (　　)
(2)黏合剂属于功能高分子材料。(　　)
(3)高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度高。(　　)
(4)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线型结构高分子。(　　)
提示×。按照性质可将高分子分为热塑性高分子和热固性高分子。
提示×。黏合剂属于通用高分子材料。
提示×。高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度低。
提示×。可以形成网状结构。
高分子的结构和性质
问题探究：
1.为了研究高分子材料的溶解性，进行如下实验:
看到除橡皮粉末发生溶胀外，其他三个试管内的高分子材料都溶解了，你能得出什么结论
2.能否用带橡胶塞的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液等强氧化性物质
提示：大多高分子材料可以溶解于适当的有机溶剂，这一类是线型高分子材料；少数高分子材料不能溶于有机溶剂，但能发生溶胀，这一类是网状高分子材料。
提示：不能。橡胶中含有碳碳双键，易被氧化。
深化拓展：
1.常见高分子材料的化学性质
(1)所含官能团及性质
官能团 碳碳双键 酯基 羧基 肽键
性质 氧化反应、 加成反应 水解反应 酯化反应、 取代反应 水解反应
(2)常见反应
①降解：在一定条件下高分子降解为小分子，如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常见降解方法有：生物降解、化学降解、光降解等。
②催化裂化：塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油和可燃性气体等。
③橡胶硫化：天然橡胶经硫化，破坏碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—)，由线性结构变为网状结构。
分类 线型结构 支链型结构 网状结构
结构 线型结构 示意图 支链型结 构示意图
网状结构
示意图
分子中的原子以共价键相互连接，构成一条很长的卷曲状态的“链” 分子链与分子链之间有许多共价键交联起来，形成三维空间网状结构
2.线型结构、支链型结构和网状结构的性质比较
分类 线型结构 支链型结构 网状结构
溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂 很难溶解，但往往有一定程度的胀大
性能 具有热塑性，无固定熔点 具有热固性，受热不熔化
特性 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好 强度大、绝缘性好、有可塑性
常见 物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶
典例分析：
1. 橡胶树是热带植物，在我国海南有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，结构为
试回答下列问题:
(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是　　　　　　　，天然橡胶经过硫化，其结构由　　　　　　　　变成　　　　　　　　，因而硫化橡胶　　　　(填“能”或“不能”)溶于汽油。
(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，　　　(填“能”或“不能”)使溴水褪色。
答案：(1)天然橡胶是线型结构　线型结构　网状结构　不能　(2)能
解析：(1)从天然橡胶成分的结构简式可知,天然橡胶为线型结构的高分子,能溶于适当的溶剂。天然橡胶硫化后使高分子链发生交联,形成网状结构,故硫化橡胶不能溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是
,分子中含有两个碳碳双键,能使溴水褪色。
2. 下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(　　)
解析：有机高分子材料中，若含有易反应的官能团，在一定条件下使官能团发生反应，如羟基缩合、双键交联等，其线型结构就能变成网状结构。
D
学习小结
1.受热到一定程度就能软化的高聚物主要是(　　)
A.相对分子质量较大的高聚物
B.分子结构复杂的高聚物
C.网状结构的高聚物
D.线型结构的高聚物
随堂检测
D
解析：线型结构的高分子具有热塑性，受热时，先软化，后变成流动的液体。
2.下列关于合成材料的说法不正确的是(　　)
A.塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料
B.聚氯乙烯可制成薄膜、软管等，其单体是CH2=CHCl
C.合成酚醛树脂( )的单体是苯酚和甲醇
D.合成顺丁橡胶[ ]的单体是CH2=CH—CH=CH2
C
解析：塑料、合成纤维和合成橡胶都属于合成材料，A正确；聚氯乙烯可制成薄膜、软管等，其单体是CH2=CHCl,B正确；合成酚醛树脂的单体是苯酚和甲醛，C错误；合成顺丁橡胶的单体是CH2=CH—CH=CH2，D正确。
3.白色污染是对废塑料污染环境现象的一种形象称谓，是由于塑料制品使用后被弃置成为固体废物，随意乱丢乱扔，难于降解处理，给生态环境和景观造成的污染。我国研制成功的一种可降解塑料，其结构如下:
该塑料有良好的生物适应性和分解性，能自然腐烂分解。试回答下列问题:
(1)这种可降解塑料的A、B、C链节所对应的三种单体依次是：　　　　　　、　　　　　　、　　　　　。
(2)可降解塑料在自然界可通过　　　　(填反应类型)反应分解为a、b、c三种小分子有机物。
(3)单体a和c各1 mol在浓硫酸和加热条件下，可生成含有六元环的环状化合物，写出有关反应的化学方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)单体b在浓硫酸、加热条件下可发生消去反应生成不饱和羧酸，此不饱和羧酸的结构简式是　　　　。此不饱和羧酸属于链状羧酸的同分异构体还有　　　　种。