(共43张PPT)
第二节
高分子材料
一、通用高分子材料
（一）高分子的分类
按照用途和性能可分为：
1、通用高分子材料：
塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等
2、功能高分子材料：
高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等
（二）高分子的命名
1、天然高分子一般有习惯使用的专有名称，
如淀粉、纤维素、蛋白质、RNA、DNA等。
2、合成高分子的名称一般在单体名称前加上“聚”字
如聚乙烯、聚氯乙烯等。
由两种单体聚合成的高聚物有两种命名法。
第一种：在缩合产物或两种单体前加“聚”，
如聚对苯二甲酸乙二酯等
第二种：在两种单体名称后加上“树脂”，
如酚醛树脂(由苯酚与甲醛合成)、脲醛树脂(由尿素与甲醛合成)等
3、合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶”
如乙(烯)丙(烯)橡胶、顺丁(二烯)橡胶等
4、合成纤维的名称常用“纶”，
如涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)、氯纶(聚氯乙烯纤维)等
（三）塑料
1、成分:
主要成分：合成树脂
加工助剂：增塑剂、热稳定剂、着
色剂、防老化剂
2、种类
（1）按树脂受热时的特征：
热塑性：
线型结构，链状结构，可以反复加热熔融加工
。
例：聚乙烯、聚氯乙烯
热固性：
体型结构，网状结构。不能加热熔融，只能一次成型
例：酚醛树脂
（四）聚乙烯
1、合成反应：
2、按合成方法分类：
（1）高压聚乙烯：
是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)
（2）低压聚乙烯：
是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)
（3）高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比
比较项目
高压法聚乙烯
低压法聚乙烯
聚合反应条件
150MPa-300MPa，200℃
左右，使用引发剂
0.1MPa-2MPa，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
小结：
高压→低密度、低软化温度、较软→塑料薄膜、食品包装袋；
低压→高密度、高软化温度、较硬→瓶、桶、板、管。
（4）聚乙烯分子结构与软化温度、密度的关系
聚乙烯的软化温度、密度与高分子链之间的作用力有关。高分子链之间的作用力越大，聚乙烯的软化温度越高、密度也越高。
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。
（5）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。
3、聚乙烯的弹性
酚类+醛类
高分子化合物
（五）酚醛树脂（俗称电木）：
1、形成方式：
酸催化：
苯酚与甲醛1:1反应，苯酚邻位或对位H与
加成，再脱水缩合形成线型高分子
+
n
＋(n－1)H2O
碱催化：
甲醛与苯酚1:1或n:1反应，苯酚邻、对位H与
加成，再脱水缩合形成体型高分子
+
3
2
或
2、实验探究酚醛树脂的制备及性质
3、性质及用途：
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。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。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等的烧蚀材料
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
（六）合成纤维
1、纤维的分类：
（1）天然纤维：
（2）化学纤维：
棉花、羊毛、蚕丝、麻
再生纤维：
合成纤维：
以木材、秸秆等农副产品为原料，经加工处理得到
用石油、天然气、煤和农副产品等为原料，将其转化为单体，经聚合反应制得
2、合成纤维的性能和用途
（1）性能：
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得到的混纺纤维实现了优势互补，性能更加优良
合成纤维除满足人们的穿着需求外，还广泛应用于工农业生产和高科技领域。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
（2）用途：
注：常见合成纤维：“六大纶”——涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶
（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，俗称的确良
②涤纶的制取：
三、特点：强度高、弹性好、耐磨损、耐化学腐蚀、不发霉、不缩水等
3、重要的合成纤维
①涤纶的单体：
和
和
③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。
④用途：
涤纶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。
（2）聚酰胺纤维
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)
①锦纶66的单体：和HOOC-(CH2)4-COOH
②锦纶66的制取：
③性能：
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。
④用途：
生产的丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等
⑤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)
（七）合成橡胶
1、分类：
根据来源：
天然橡胶：
合成橡胶：
聚异戊二烯
丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶
、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶
2、与大多数塑料和合成纤维的区别：
橡胶的相对分子质量比大多数塑料和合成纤维的都要高，一般在105~106
3、常见的合成橡胶——顺丁橡胶
（2）制备：
（3）结构特点：顺丁橡胶中存在碳碳双键，分子呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。易加成也易被氧化，所以盛放酸性高锰酸钾、溴水、浓硝酸、浓硫酸等的试剂瓶，塞子不能用橡胶塞
（1）单体：CH2=CH-CH=CH2
1,3-丁二烯
（4）顺丁橡胶的硫化
将顺丁橡胶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。
注意：①橡胶的硫化交联程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。
②具有类似顺丁橡胶结构特点的橡胶，都可通过硫化改变其性能。
（5）顺丁橡胶的性能及用途
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。
二、功能高分子材料
（一）高吸水性树脂
1、结构特点：
（1）含有强亲水基团，如羧基、羟基、酰胺基等
（2）具有网状结构
2、设计思路：
一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；
二是合成新的带有强亲水基团的高分子。
3、方法：
（1）淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可以提高它们的吸水能力。例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。这种树脂具有强大的吸水和保水
能力，同时还是可生物降解的绿色材料。
（2）用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。例如，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
天然橡胶分子内存在较活泼的碳碳双键，容易发生老化。橡胶硫化后，分子中的碳碳双键被打开，形成了新的共价键，线型结构转变为网状结构。这使硫化橡胶具有很好的弹性、较高的硬度和耐磨性，不易变黏，在有机溶剂中不易溶解，只发生溶胀。
高吸水性树脂在交联前一般是水溶性的，不具备吸水性。形成网状结构后，它可利用分子中大量的羧基、羟基等基团与水分子之间产生氢键等作用，吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。
（二）高分子分离膜
1、结构特点：
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，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。
2、类型：分离膜根据膜孔大小分为
3、生产分离膜的材料：
主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等
4、用途：
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
选择性必修3的学习内容到此结束
感谢同学们的理解和配合！
