第二节　应用广泛的高分子材料课时教学实录

人教版选修5第五章

进入合成有机高分子化合物的时代

第二节

应用广泛的高分子材料第二课时教学设计1 【教学目标】

1.通过“三大合成材料”的实例，分别说明合成纤维、合成橡胶的结构、性能和用途

2.了解“三大合成材料”典型代表物的有关聚合反应，聚合物的结构、性能特点。

【教学过程】

一、合成纤维简介

约150万年前人们把棉麻（植物纤维──糖）和丝毛（动物纤维──蛋白质），称为天然纤维。由于需要增大，人们用不能纺纱的纤维素（棉短绒、木材、麦秸、稻草、野生植物等）溶于特定溶剂中，仿照蚕吐丝的办法（磁口大面积约有几万孔），压挤入某种介质中固化而成丝，你为人造纤维，市售粘胶纤维布就是其中的一种。

人造纤维与棉花的成分同属纤维素，性能相似（保水性与着色），但强度差，而且原料仍来自天然植物，不能满足日益增长的需要。于是以石油化工的三烯一炔（乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔）、苯系物质、苯酚、甲醛、乙二醇等为主要原料，先合成高聚物，再纺成丝，称为合成纤维，我国叫纶。如（展示着色的图表，①②③绘在一张图上，——Cl、——CH3、——CN着红色）

合成纤维（synthetics）是化学纤维的一种，是用合成高分子化合物做原料而制得的化学纤维的统称。它以小分子的有机化合物为原料，经加聚反应或缩聚反应合成的线型有机高

分子化合物，如聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺等。从纤维的分类可以看出它属于化学纤维的一个类别。

合成纤维是将人工合成的、具有适宜分子量并具有可溶（或可熔）性的线型聚合物，经纺丝成形和后处理而制得的化学纤维。通常将这类具有成纤性能的聚合物称为成纤聚合物。与天然纤维和人造纤维相比，合成纤维的原料是由人工合成方法制得的，生产不受自然条件的限制。合成纤维除了具有化学纤维的一般优越性能，如强度高、质轻、易洗快干、弹性好、不怕霉蛀等外，不同品种的合成纤维各具有某些独特性能。

二、合成纤维

1．纤维的分类

［投影］

［讲］合成纤维性能优异，原料来源丰富、价格便宜、用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制。

2．“六大纶”的性能和重要用途

涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维)、锦纶、腈纶、丙纶、维纶(聚乙烯醇、人造棉花)和氯纶。

［投影］涤纶的制备原理：

［讲］“六大纶”都具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点，而且每一种还具有各自独特的性能。它们除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用途。例如，锦纶可制衣料织品、降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。

3．几种具有某些特殊性能的合成纤维

芳纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维。

小结：

1.化学纤维分为天然纤维和合成纤维。棉花、羊毛、木材等纤维属于天然纤维；涤纶、锦纶、腈纶等属于合成纤维，合成纤维是通过单体经聚合反应制得的。

2.合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点。随着新兴科学技术的发展，近年还出现了许多特殊性能的合成纤维。如芳纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维等等。

三、合成橡胶

合成橡胶

1．橡胶的分类

［投影］

［讲］合成橡胶一般具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。

［投影］顺丁橡胶的制备原理：

2．合成橡胶的性能和主要用途

［讲］相比而言，合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。

3．使用合成材料的负面作用及对策

［讲］一些塑料制品所带来的“白色污染”。目前，治理“白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始。从长远来看，可逐步以可降解塑料取代现在普遍使用的塑料，从根本上解决“白色污染”的问题。

［小结］这节课我们主要了解高分子合成材料的分类及主要用途。

四、天然橡胶与合成橡胶性能比较表

1.

天然橡胶

（1）主要性能

优点：弹性极大，有非常好的机械强度、抗折、耐磨、耐挠曲，有较好的透气性，可塑性和工艺加工性能好。 缺点：不耐老化，耐热性和热稳定性差，耐碱但不耐强酸，耐油、耐溶剂性能差。

（2）用途

综合性能好，广泛用于轮胎、胶带、胶管、胶鞋及其他橡胶制品。

2.

合成橡胶

（1）丁苯橡胶

主要性能：优点：耐热、耐油、耐磨、耐老化性能优于天然橡胶。 缺点：机械性能、耐寒性可塑性和工艺加工性能较天然橡胶差。

用途：主要用于制造轮胎、胶板、胶鞋等

（2）丁腈橡胶

主要性能：有优异的耐油性，耐热性优于天然橡胶和丁苯橡胶

用途：广泛用于各种耐油

橡胶制品

（3）丁基橡胶

主要性能：优点：气密性极好，耐热性好，耐老化性好，减震性好，耐酸、碱和耐溶剂性强

缺点：碳化速度慢，工艺性能较差

用途：用于制造轮胎内胎、水胎、耐热、耐老化垫片，化工

容器衬里，减震制品、胶管、运输带等

（4）氯丁橡胶

主要性能：优点：耐老化性极好、耐热性、耐燃性好，耐油性仅次于丁腈橡胶，而优于其他通用橡胶，耐酸碱性能好。

缺点：耐寒性差，贮存稳定性差，加工不易控制。

用途：用途极为广泛，用于制造各种耐油、耐老化、耐热、耐燃、耐化学腐蚀橡胶制品

五、检测题

1. 有一织物若鉴别其成分是天然纤维还是合成纤维(如氯纶)，最简单可行的方法是(

) A．取其边角料一小块，放入浓硝酸中，观察是否溶解

B．取其边角料一小块，放入浓NaOH溶液中，观察是否溶解

C．直接滴上浓硫酸，观察是否变黑

D．取其边角料一小块，燃烧，观察燃烧情况

2. 舱外航天服可为航天员出舱活动提供适当的大气压强、足够的氧气、适宜的温湿度，航天服还要具有足够的强度，防止辐射、微流星和空间碎片对航天员的伤害，保证航天员的工作能力；航天服还能提供可靠有效保障及遥测通信保障等。制作这种航天服的材料以氨纶和尼龙为主。其中尼龙－1010的结构简式如下所示：

下列有关尼龙－1010的说法正确的是(

) A．尼龙－1010是通过加聚反应制成的

B．尼龙－1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH C．尼龙－1010是通过缩聚反应制成的

D．制作舱外航天服的材料要质轻，方便航天员在舱外行走

3. 维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶。它的结构简式为

合成它的单体为(

) A．氟乙烯和全氟异丙烯

B．1,1－二氟乙烯和全氟丙烯

C．1－三氟甲基－1,3－丁二烯

D．全氟异戊二烯

4. 下列说法中正确的是(

) A．硫化橡胶能溶于汽油

B．聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能

C．合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子

D．橡胶的老化实质上发生的是酯化反应

5.

下面是一种高分子化合物“涤纶”合成反应的流程图：

回答下列问题：

(1)写出中间产物的结构简式：A ，B ，c 。

(2)写出下列反应所需的试剂：② ，③ ，⑤ ，⑦ 。

(3)反应过程中的7步反应中，属于取代反应的有 ；属于氧化反应的有 ，属于加成反

应的有 。

(4)写出合成“涤纶”最后一步反应的化式： 。

参考答案

1. 【解析】天然纤维有羊毛、蚕丝和棉花、麻料织物。羊毛、蚕丝类属于蛋白质类物质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，棉花、麻类主要成分是纤维素，燃烧产物是CO2和H2O，残余灰烬较少；合成纤维类灼烧时常伴有浓烟且有特殊气味，灰烬缩为硬块。

【答案】D

2. 【解析】尼龙－1010分子结构中含有干肽键，因此它是通过缩聚反应制成的，A项错误，C项正确；合成尼龙－1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B项错误。

【答案】C

3. 【解析】将聚合物按如下所示方法

找出单体为CH2===CF2和CF2===CF—CF3，它们的名称分别为1,1－二氟乙烯和全氟丙烯，故答案为B。

【答案】B

4. 【解析】硫化橡胶为体型高分子，不能被汽油溶解，但可被汽油溶胀；聚硫橡胶具有良好的耐油性，而硅橡胶具有耐严寒、耐高温性能；橡胶的老化是由于其高分子链上的不饱和键被氧化。

【答案】C

5. 【答案】这是一个有机化学的综合习题，它牵涉到有机反应的条件及条件与产物的关系和有机反应的分类。

答：(1)

C、

HO—CH2—CH2—OH

(2) ②NaOH的水溶液，③O2和Cu或Ag，⑤溴水或溴的四氯化碳溶液，⑦催化剂、浓硫酸； (3)取代反应：①②⑥⑦，氧化反应：③④，加成反应：⑤；

(4)

〔方法提示〕：解这种题一定要注意两个问题：①有机物之间的衍变关系；②反应的条件和类型。