5.2 课时1 通用高分子材料 课件 （共25页）2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修3
文档属性
| 名称 | 5.2 课时1 通用高分子材料 课件 （共25页）2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修3 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 79.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-01-12 22:53:32 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料 课时1
可降解高分子
废弃的塑料制品会危害环境，造成“白色污染”。这是因为它们在自然界中降解非常慢，有人估计废弃的农用地膜在土壤中可长达100年不分解。
为了根除“白色污染”，人们研究出微生物降解和光降解两类高分子材料。
一些微生物降解高分子，如聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可吸收性，可用于手术缝合线、骨科固定材料、药物缓释材料等。
近年来，我国科学工作者已成功研究出以CO2为主要原料生产可降解高分子材料的技术，为消除“白色污染”和减轻温室效应作出了贡献。
微生物降解塑料
1.认识塑料和合成纤维的组成和结构特点；
2.通过对比分析线型、支链和网状结构对材料性质的影响，了解高分子与有机小分子的主要不同之处；
3.认识到化学反应是可以控制的，条件不同产物不同。
一、高分子材料的分类
高分子材料
通用高分子材料
合成纤维
塑料
合成橡胶
黏合剂
涂料
功能高分子材料
高分子分离膜
医用高分子
导电高分子
高吸水性树脂
1.塑料
二、通用高分子材料
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
润滑剂
加速高聚物分子间发生交联、硬化
主要成分
如：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
组成
加工助剂
树脂: 指未加工处理的聚合物
防止塑料在成型过程中粘附压模，脱落困难
固化剂
热塑性塑料
热固性塑料
可以反复加热熔融加工
如：聚乙烯、聚氯乙烯等
不能加热熔融，只能一次成型
如：酚醛树脂、脲醛树脂等
分类
聚乙烯的弹性
聚乙烯分子链
上的碳碳单键
可以旋转
分子链常呈
卷曲状态
外力
作用
卷曲的高分子
链被拉直或部
分被拉直
除去
外力
导致
恢复卷
曲状态
(1)聚乙烯
nCH2=CH2 [ CH2—CH2 ]n
催化剂
按合成方法分类：
①高压法聚乙烯：
在较高压力与较高温度，并在引发剂作用下，使乙烯发生加聚反应得到的，含有较多支链，密度和软化温度较低，属于低密度聚乙烯(LDPE)
支链型结构
②低压法聚乙烯：
在较低压力和温度下，用催化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较少，密度和软化温度较高，属于高密度聚乙烯(HDPE)
网状结构
线型结构
线性结构的聚乙烯可以在一定条件下转变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。
聚乙烯分子结构与软化温度、密度的关系：
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；相反，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。所以高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低。
高分子链之间越密
相对分子质量越大
高分子链
之间的作
用力越大
软化温度
密度越高
高分子链越长
链之间易于接近
同为聚乙烯制品，为什么性质差别如此之大呢？
思考与讨论
物质 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成方法
高分子链的结构
软化温度/℃
密度
主要性能
主要用途
高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比
两种聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融，也可溶于某些溶剂中。
高温、高压、引发剂
低温、低压、催化剂
含有较多支链
支链较少
105~120(较低)
120~140(较高)
较小
较大
无毒、较柔软
无毒、较硬
生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等
生产瓶、桶、板、管等
聚氯乙烯薄膜能用
于食品包装吗？
通过改进聚合反应的催化剂，现已得到超高相对分子
质量的聚乙烯，其具有高强度和高耐磨性，使用温度范围
广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。
防弹头盔
聚氯乙烯本身较硬，需加入增塑剂提高其塑料制品的
可塑性。增塑剂在常温下会“逃逸”出来，使柔软的
塑料制品逐渐变硬，有的增塑剂还有一定毒性。所以，
不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜生产食品包装材料。
(2)酚醛树脂（俗称电木）
①定义：酚醛树脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
视频
+HCHO
OH
H+
△
OH
CH2OH
n
+(n-1)H2O
OH
CH2 OH
n
H+
△
OH
CH2OH
H
②制备：
线性结构酚醛树脂
在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或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，然后加热继续反应，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。
③用途：
宇宙飞船外壳的
烧蚀材料
电路板
主要用作绝缘（开关、灯头）、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。
思考与讨论
Ⅰ.通过以上学习，我们了解到合成高分子的结构大致可以分为三类：线型结构、支链型结构和网状结构，你能举例说明它们各自的特性吗？
结构 结构特点 性质特点
线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性
支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子
网状 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解
Ⅱ.尿素(H2NCONH2)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。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。
请写出尿素与甲醛生成线型聚合物的化学方程式：
nH2NCONH2 + 2nHCHO
+(n-1) H2O
H
n
OH
—O—CH2—HN—C—NH—CH2—
O
2.合成纤维
(1)分类：
纤维
天然纤维
棉花、羊毛、蚕丝、麻、木材、秸秆
化学纤维
再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过一系列的化学处理和机械加工而制得的纤维
合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得单体，经聚合反应制成的纤维
如“六大纶”：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶
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
(2)合成纤维的性能和应用
①优点：
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖
②缺点：
吸湿性和透气性明显不及天然纤维(维纶吸湿性较好，且有“人造棉花”的美称)
③改性方法：
将天然纤维和合成纤维混合纺织，使它们的性能互补得以改善
④应用：
(3)重要的合成纤维
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醇酯纤维的商品名。
性能：涤纶纤维的强度大，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。
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66,两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)
聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，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。
②聚酰胺纤维
nH2N—(CH2)6—NH2+nHO—C(CH2)4C—OH
催化剂
△
O
O
[
HO—C(CH2)4C—HN(CH2)6NH—H +(2n-1)H2O
O
O
]
n
[练一练]
1.判断正误
(1)黏合剂属于功能高分子材料。( )
(2)高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度高。( )
(3)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线型结构高分子。( )
(4)人造丝与人造棉为合成纤维。 ( )
2.有甲、乙两种高聚物，甲能溶于有机溶剂，加热可熔融；乙不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中错误的是( )
A．高聚物甲可能具有弹性，而高聚物乙没有弹性
B．高聚物甲可能是线型高分子化合物材料
C．高聚物甲一定是体型高分子化合物材料
D．高聚物乙一定是体型高分子化合物材料
C
3.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
D
4．下列说法正确的是( )
A．合成纤维和人造纤维统称为化学纤维
B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是热固性塑料
C．锦纶丝接近火焰时先卷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末
D．可以将合成材料和塑料制品废弃物倾倒到海洋中进行处理
A
3.下列说法中,不正确的是( )
A.线型结构和网状结构的有机高分子都可以溶解在适当的溶剂中
B.某些高分子化合物具有热固性,它们在受热时不会熔化
C.高分子化合物中的分子链之间存在较强的作用力,因而其强度较高
D.普通高分子材料存在易被氧化、不耐高温等缺点
A
6.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( )
D
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。
通用高分子材料
合成纤维
塑料
合成橡胶、黏合剂、涂料
主要成分
分类
合成树脂
聚乙烯
热塑性塑料
热固性塑料
高密度聚乙烯
低密度聚乙烯
酚醛树脂
定义
制备
用途
酸
碱
线性结构
网状结构
性能与应用
聚酯纤维
聚酰胺纤维
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料 课时1
可降解高分子
废弃的塑料制品会危害环境，造成“白色污染”。这是因为它们在自然界中降解非常慢，有人估计废弃的农用地膜在土壤中可长达100年不分解。
为了根除“白色污染”，人们研究出微生物降解和光降解两类高分子材料。
一些微生物降解高分子，如聚乳酸具有良好的生物相容性和生物可吸收性，可用于手术缝合线、骨科固定材料、药物缓释材料等。
近年来，我国科学工作者已成功研究出以CO2为主要原料生产可降解高分子材料的技术，为消除“白色污染”和减轻温室效应作出了贡献。
微生物降解塑料
1.认识塑料和合成纤维的组成和结构特点；
2.通过对比分析线型、支链和网状结构对材料性质的影响，了解高分子与有机小分子的主要不同之处；
3.认识到化学反应是可以控制的，条件不同产物不同。
一、高分子材料的分类
高分子材料
通用高分子材料
合成纤维
塑料
合成橡胶
黏合剂
涂料
功能高分子材料
高分子分离膜
医用高分子
导电高分子
高吸水性树脂
1.塑料
二、通用高分子材料
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
润滑剂
加速高聚物分子间发生交联、硬化
主要成分
如：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
组成
加工助剂
树脂: 指未加工处理的聚合物
防止塑料在成型过程中粘附压模，脱落困难
固化剂
热塑性塑料
热固性塑料
可以反复加热熔融加工
如：聚乙烯、聚氯乙烯等
不能加热熔融，只能一次成型
如：酚醛树脂、脲醛树脂等
分类
聚乙烯的弹性
聚乙烯分子链
上的碳碳单键
可以旋转
分子链常呈
卷曲状态
外力
作用
卷曲的高分子
链被拉直或部
分被拉直
除去
外力
导致
恢复卷
曲状态
(1)聚乙烯
nCH2=CH2 [ CH2—CH2 ]n
催化剂
按合成方法分类：
①高压法聚乙烯：
在较高压力与较高温度，并在引发剂作用下，使乙烯发生加聚反应得到的，含有较多支链，密度和软化温度较低，属于低密度聚乙烯(LDPE)
支链型结构
②低压法聚乙烯：
在较低压力和温度下，用催化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较少，密度和软化温度较高，属于高密度聚乙烯(HDPE)
网状结构
线型结构
线性结构的聚乙烯可以在一定条件下转变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。
聚乙烯分子结构与软化温度、密度的关系：
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；相反，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。所以高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低。
高分子链之间越密
相对分子质量越大
高分子链
之间的作
用力越大
软化温度
密度越高
高分子链越长
链之间易于接近
同为聚乙烯制品，为什么性质差别如此之大呢？
思考与讨论
物质 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成方法
高分子链的结构
软化温度/℃
密度
主要性能
主要用途
高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比
两种聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融，也可溶于某些溶剂中。
高温、高压、引发剂
低温、低压、催化剂
含有较多支链
支链较少
105~120(较低)
120~140(较高)
较小
较大
无毒、较柔软
无毒、较硬
生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等
生产瓶、桶、板、管等
聚氯乙烯薄膜能用
于食品包装吗？
通过改进聚合反应的催化剂，现已得到超高相对分子
质量的聚乙烯，其具有高强度和高耐磨性，使用温度范围
广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。
防弹头盔
聚氯乙烯本身较硬，需加入增塑剂提高其塑料制品的
可塑性。增塑剂在常温下会“逃逸”出来，使柔软的
塑料制品逐渐变硬，有的增塑剂还有一定毒性。所以，
不能用含增塑剂的聚氯乙烯薄膜生产食品包装材料。
(2)酚醛树脂（俗称电木）
①定义：酚醛树脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
视频
+HCHO
OH
H+
△
OH
CH2OH
n
+(n-1)H2O
OH
CH2 OH
n
H+
△
OH
CH2OH
H
②制备：
线性结构酚醛树脂
在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或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，然后加热继续反应，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。
③用途：
宇宙飞船外壳的
烧蚀材料
电路板
主要用作绝缘（开关、灯头）、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。
思考与讨论
Ⅰ.通过以上学习，我们了解到合成高分子的结构大致可以分为三类：线型结构、支链型结构和网状结构，你能举例说明它们各自的特性吗？
结构 结构特点 性质特点
线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性
支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子
网状 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解
Ⅱ.尿素(H2NCONH2)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。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。
请写出尿素与甲醛生成线型聚合物的化学方程式：
nH2NCONH2 + 2nHCHO
+(n-1) H2O
H
n
OH
—O—CH2—HN—C—NH—CH2—
O
2.合成纤维
(1)分类：
纤维
天然纤维
棉花、羊毛、蚕丝、麻、木材、秸秆
化学纤维
再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过一系列的化学处理和机械加工而制得的纤维
合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得单体，经聚合反应制成的纤维
如“六大纶”：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶
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
(2)合成纤维的性能和应用
①优点：
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖
②缺点：
吸湿性和透气性明显不及天然纤维(维纶吸湿性较好，且有“人造棉花”的美称)
③改性方法：
将天然纤维和合成纤维混合纺织，使它们的性能互补得以改善
④应用：
(3)重要的合成纤维
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醇酯纤维的商品名。
性能：涤纶纤维的强度大，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。
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66,两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)
聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，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。
②聚酰胺纤维
nH2N—(CH2)6—NH2+nHO—C(CH2)4C—OH
催化剂
△
O
O
[
HO—C(CH2)4C—HN(CH2)6NH—H +(2n-1)H2O
O
O
]
n
[练一练]
1.判断正误
(1)黏合剂属于功能高分子材料。( )
(2)高压法聚乙烯比低压法聚乙烯的软化温度高。( )
(3)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线型结构高分子。( )
(4)人造丝与人造棉为合成纤维。 ( )
2.有甲、乙两种高聚物，甲能溶于有机溶剂，加热可熔融；乙不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中错误的是( )
A．高聚物甲可能具有弹性，而高聚物乙没有弹性
B．高聚物甲可能是线型高分子化合物材料
C．高聚物甲一定是体型高分子化合物材料
D．高聚物乙一定是体型高分子化合物材料
C
3.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
D
4．下列说法正确的是( )
A．合成纤维和人造纤维统称为化学纤维
B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是热固性塑料
C．锦纶丝接近火焰时先卷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末
D．可以将合成材料和塑料制品废弃物倾倒到海洋中进行处理
A
3.下列说法中,不正确的是( )
A.线型结构和网状结构的有机高分子都可以溶解在适当的溶剂中
B.某些高分子化合物具有热固性,它们在受热时不会熔化
C.高分子化合物中的分子链之间存在较强的作用力,因而其强度较高
D.普通高分子材料存在易被氧化、不耐高温等缺点
A
6.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( )
D
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。
通用高分子材料
合成纤维
塑料
合成橡胶、黏合剂、涂料
主要成分
分类
合成树脂
聚乙烯
热塑性塑料
热固性塑料
高密度聚乙烯
低密度聚乙烯
酚醛树脂
定义
制备
用途
酸
碱
线性结构
网状结构
性能与应用
聚酯纤维
聚酰胺纤维