第二节　应用广泛的高分子材料教学设计实例

应用广泛的高分子材料

之前我们学习过加聚反应和缩聚反应，一起来回顾一下。我们从五个方面对它们进行比较。

链结与单体组成加聚反应相同，缩聚反应不同；加聚反应无小分子生成，但缩聚反应有小分子生成比如说水；加聚反应的主链原子一般均为碳原子，缩聚反应的主链院子除碳外可能还含有N、O等原子；加聚反应的反应物通常为含不饱和的小分子——可能是一种物质比如说由乙烯生成聚乙烯，也可能是两种物质或多种物质比如说1,3—丁二烯+苯乙烯+乙炔，而缩聚反应的反应无至少含有两个官能团；加聚反应的平均相对分子质量是单体的n倍，但缩聚反应的平均相对分子质量不要忘记加上端基。

那么加聚反应和缩聚反应的主要反应物都有哪些呢？

加聚反应的反应物可能是一种单体，也可能是不同单体，要格外注意的是1,3—丁二烯的反应，而甲醛的加聚反应也是一个需要记忆的例子；缩聚反应的反应物可能是①-OH和-COOH②同样的二元羧酸和二元醇也可以③还可以是我们

学习氨基酸的成肽反应是接触到的-NH2和-COOH④那么同样的也可以是含双羧基和双氨基的物质发生反应⑤酚醛树脂是我们之前没有接触过的新名词，它同样属于高分子，在我们的生活中其实高分子到处都是，有天然高分子，也有人工合成的高分子。

天然高分子你能想到什么？回忆第四章我们学习的内容。第一节油脂有没有？没有。那第二节糖类呢？纤维素、淀粉都属于。第三节里就是氨基酸和蛋白质，它们都属于天然高分子化合物。

合成高分子材料分为合成材料、功能高分子材料和复合材料。其中塑料、合成纤维、合成橡胶并称为“三大合成材料”。

我们先来学习塑料。

谈到塑料其实大家都不陌生，塑料在我们生活中太常见了。我们的教室里就有很多塑料制品，比如说保鲜膜、塑料袋、食品包装袋等。第二幅图片是实验室里使用的一次性滴管，它的主要成分也是塑料。而第三幅图中运输用的管道材质就比前两者硬的多。第四个我没有给出图片，而是写了“标签”两个字，并不是所有的标签都是塑料制品，在有一些场合，比如说家里潮湿的浴室里，洗漱用品的标签如果是纸质的就会很容易沾水后模糊，采用塑料材质的标签可以防止这一点。

那你们知道塑料的组成么？如果有同学进行了预习，就会见到这样一个名词“合成树脂”，那么塑料和合成树脂之间又有什么关系呢？在这一点上一定要注意，塑料并不等于合成树脂，我们借用一个数学表达式：塑料=合成树脂+各种加

工助剂。像聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯都属于合成树脂，向里面加入的加工助剂可以改善它们的性质，我们以聚氯乙烯为例——加入增塑剂可以提高塑料的柔韧性；加入热稳定剂可改进耐热性；加入着色剂则可增加它的美观性。

说到增塑剂你可能觉得陌生，但说的奶茶你应该不陌生。你是否能想到你喝得奶茶里含有增塑剂，它可以使奶茶更丝滑。其实除了奶茶，很多饮料中都含有增塑剂以及其它加工助剂，如果有兴趣你可以随便挑一瓶饮料，去查查它配料表中那些奇奇怪怪名字所对应的致死量有多少，不是我危言耸听啊。不知道大家知不知道前不久曝出的新闻，果粒橙被曝出其中添加了禁用的农药，已经要求下架处理了。所以大家平时还是少喝一点饮料比较好。

PPT上的图片大家都不陌生吧，这两个人大家也都认识吧，丁俊晖就不用多介绍了，这位美女是国的九球天后郭晓婷，当然我们都知道他们打台球的技术都特别好，但是我们关注的不是他们打得如何，而是他们所打的球。一套赛级的台球价格至少要上千，因为它们球壳中含有酚醛树脂。有同学就会产生疑问了，酚醛树脂不是合成材料么，为什么这么贵？因为大家都观察得到，赛级的台球表面十分的光滑，这对材料和技术的要求都特别高，因此价格也会是小贵。

那这个酚醛树脂究竟是一种怎样的材料呢？酚醛树脂指的是酚类与醛类在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。

酸性条件下生成的产物是线型的高分子材料。

为什么我们要强调酸性这个条件呢？因为在碱性条件下酚类与醛类也会发生反应，只是产物不同。

在碱性条件下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等。此时仍是线型的结构，如果我们对其进行加热处理，就会得到网状结构的产物。我们以三羟甲基苯酚为例。产物如下。

我们可以观察到还有游离的羟基存在，因此可以一直延展出去最终形成网状结构。

那么酸性条件下生成的线型结构和碱性条件下生成的网状结构又有什么异同呢？

像聚乙烯和酸性条件下酚类和醛类反应的产物这种线型的分子，属于热塑性塑料——对固态进行加热会得到熔体，再用模具成型得到我们想要的任何形状的固态塑料，然后这种在加热固态塑料又会熔解，就可实现回收再利用的目的。但碱性条件下生成的网状结构，属于热固性塑料，只能一次成型，加热后不能先熔化成固态，而是会直接先变脆，最终分解掉了，而无法被回收再利用。

说到塑料，“白色污染”并不是一个陌生的词汇。塑料埋于地下百年都不会分解，为什么？因为连微生物都不爱吃啊！为了缓解白色污染，限塑令一度影响很大，超市等购物场所开始拒绝提供一次性塑料袋，而是换成可以多次使用的购物袋。最近几年，开始通过塑料袋收费的途径降低其使用。然而，即使是收费也阻挡不了人们对塑料袋的使用。对于白色污染，限塑令是否是最好的方法呢？

小组四人讨论一下。我们请几位同学分享一下你们的观点。

显然拒绝生产塑料袋是件不可能的事情，我们都清楚地知道我们的生活离不开塑料袋。如果说我们能利用热塑性塑料的特点，是不是就可以实现塑料的回收利用了呢？

塑料我们就学习到这里，接下来我们学习合成纤维。

在这里，我们要区分三个概念——天然纤维、人造纤维和合成纤维。天然纤维指的是棉花、羊毛、蚕丝、麻等天然就存在的纤维；人造纤维指的是以木材等为原料经化学加工处理后所得的产物；合成纤维指的是用石油、天然气、煤和农

副产品做原料加工制得的单体经聚合反应制成。

谈到合成纤维，我们就不得不说一下“六大纶”——涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶。

其中涤纶是通过对苯二酸和乙二醇发生反应得到的，具有强度高、耐腐蚀、弹性好、不缩水、不易褶皱等特点，因此被用于速干衣的制作。

而维纶由于具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。我们说结构决定性质，维纶具有较好的吸湿性就是因为它具有很多的亲水性的基团，可以吸收大于自身几倍质量的水，因此也被用于尿不湿当中。

然后就该是橡胶了。同样分为天然橡胶和合成橡胶。

天然橡胶有两种，一种是巴西三叶橡胶树产出的橡胶我们称之为“天然橡胶”，另一种是我国杜仲树产出的橡胶称为“杜仲胶”或是“古波塔胶”。这两种橡胶其实属于顺反异构体。

合成橡胶有很多种，主要是丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶和乙丙橡胶。橡胶在我们生活中的应用十分广泛，因为它们具有很多优良的性能，比如说：耐腐蚀、耐老化、耐磨、耐燃、耐寒、耐油、耐热等。

这几幅图片都是顺丁橡胶在我们生活中的应用。顺丁橡胶其实就是我们的明星物质——1,3-丁二烯的加聚产物。

但现在现实生活中我们都知道橡胶有易老化的缺点。因此聪明的科学家就发现可以通过向橡胶中加入硫化剂的方式将线型结构改成网状机构也就是体型结构。不仅使橡胶更耐老化，而且更具有韧性。

这两幅图片都体现了硅橡胶的作用，硅橡胶被称为柔软之王，即使在极度寒冷的情况下也可以保持柔软的特性，因此可以用作南极科考车的车轮。

我们的祖先经历了石器时代、陶器时代、青铜时代、铁器时代逐渐演变至今，

这些时代都是以其使用的工具命名的。那我们现在这个时代应该叫什么？我们这个时代使用的最多的是功能高分子材料。

在天然或合成高分子的主链或支链上接上带有显示某种功能的官能团，使高分子具有特殊的功能，满足光、电、磁、化学、生物、医学等方面的功能要求，这类高分子统称为功能高分子。

我们需要知道以下几个名词：离子交换树脂、感光性高分子材料、医用高分子材料和高吸水性树脂。

这幅漫画大家看懂了么？其实它指的就是尿不湿，尿不湿中起作用的成分是聚丙烯酸钠。

除了功能高分子材料外，还有一种重要的材料——合成材料。合成材料指的是：为弥补某种单一材料在性能上的缺陷，将两种或两种以上材料组合而成的材料。其中一种作基体，另一种作增强材料。

复合材料具有很多优点，比如说：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等。

玻璃钢就是一种常见的复合材料，它以树脂为基体，玻璃纤维为增强材料。

在比如说，警察的防弹衣其实也是采用的一种复合材料，有兴趣的同学回去自行查阅资料。

这一节课的内容我们就学到这里了。