第二节　应用广泛的高分子材料优秀课堂实录

第二节

应用广泛的高分子材料

【课程目标】

1．了解合成高分子材料(塑料、纤维、橡胶)的性质和用途。

2．了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。

【基础知识】

一、合成材料的分类

按用途和性能分为：

(1)合成高分子材料：主要包括______、________、合成橡胶、黏合剂、涂料等。

(2)______________：主要包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等。

(3)________。

二、塑料

1．塑料

(1)主要成分：合成高分子化合物，即________。

(2)分类。

①______塑料，如聚乙烯等制成的塑料，可以反复加热熔融加工；

②______塑料，如用酚醛树脂等制成的塑料，不能加热熔融，只能一次成型。

2．常见的塑料

(1)聚乙烯。

合成条件

分子结构类型

高分子链

相对分子质量

密度

(2)酚醛树脂。

①概念：酚醛树脂是用______与______在酸或碱催化下相互缩合而形成的高分子化合物。

②形成：在酸催化下，等物质的量的甲醛与苯酚反应形成______结构高分子。其反应为____________________。

高压聚乙烯

150 MPa～300 MPa，170～200 ℃引发剂

支链型

较短

较低

较低

低压聚乙烯

低压、催化剂

线型

较长

较高

较高

在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应，可生成______结构的酚醛树脂。

三、合成纤维

1．纤维的分类



纤维：如羊毛、棉花、蚕丝、麻等纤维人造纤维：如人造丝、人造棉等合成纤维：如六大纶等

纤维2．六大纶

六大纶包括：______、______、______、______、____、____，其中____被称为“人造棉花”，因其分子链上含有____而具有较好的吸湿性；合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——____。其制备原理是______________________。

四、合成橡胶

1．合成橡胶

(1)合成：如顺丁橡胶是以____________为原料经聚合得到以顺式结构为主的__________，其结构简式为____________________，然后再与硫黄等硫化剂混炼而成的。

(2)性能：具有______、______、气密性、耐油、______和________等性能。

2．天然橡胶

结构简式为________________________，其单体为____________________。

自主思考：橡胶在加工过程中要加入硫黄等硫化剂进行硫化，其目的是什么？

【重点难点】

一、高分子化合物的结构与性质

结构

成一条很长的卷曲状态的“链”

溶解性

性能

特性

常见物质

能缓慢溶解于适当溶剂

具有热塑性，无固定熔点

交联起来，形成三维空间的网状结构

很难溶解，但往往有一定程度的胀大

具有热固性，受热不熔化

线型高分子

分子中的原子以共价键相互连接，构体型(网状)高分子

分子链与分子链之间还有许多共价键强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好

强度大、绝缘性好，有可塑性

聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶

酚醛树脂、硫化橡胶

二、合成纤维与人造纤维的区别

人造纤维：用含纤维素的原料(如木材、草类等)经化学加工和纺织而制成的纤维。原料本身含有纤维。

合成纤维：利用石油、天然气、煤和农副产品为原料制单体，再经聚合反应而制成的纤维。原料本身不含纤维。

【典型例题】

知识点1

高分子材料的合成

【例题1】

根据系统命名法，天然橡胶应称聚2-甲基-1，3-丁二烯，其结构简式为

，单体为2-甲基-1,3-丁二烯()，该加聚反应的化学方程式为合成橡胶就是根据以上原理生产的。

(1)以为单体生产氯丁橡胶，试写出该反应的化学方程式：__________。

)按物质的量之比为1∶1加聚，可生(2)1,3-丁二烯(CH2===CH—CH===CH2)和苯乙烯(产丁苯橡胶，试写出丁苯橡胶的结构简式：__________。

(3)丁腈橡胶的结构简式为：

形成该橡胶的单体为__________、__________。

知识点2

高分子材料的结构

【例题2】

现有下列高分子化合物，请从下列各项中选择出最恰当的选项，将代号填入下表。

(1)高分子结构示意图：

(2)高分子材料的主要性质特点：

A．具有热塑性

(3)主要应用：

(a)用于制备塑料薄膜

(b)用于制备光学仪器

(c)用于制备车辆轮胎

B．可溶于有机溶剂

C．不溶于有机溶剂

D．具有确定的熔点

硫化橡胶

(1) (2) (3) 【随堂练习】

1．自2008年6月1日起全国限制生产销售使用塑料购物袋。常见塑料购物袋分为两种：一种主要成分是聚乙烯；另一种主要成分是聚氯乙烯，下列相关的说法正确的是(

)。

A．这一措施，有利于改善环境，减少白色污染

B．用聚氯乙烯塑料袋装食品比用聚乙烯要好

C．聚氯乙烯、聚乙烯塑料袋有固定的熔沸点

D．聚氯乙烯、聚乙烯都能与溴水发生加成反应

2．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是(

)。

3．食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等种类。PE保鲜膜可直接接触食品，PVC保鲜膜则不能直接接触食品，它对人体有潜在危害。下列有关叙述不正确的是(

)。

A．PE、PVC都属于链状高分子化合物，受热易熔化

B．PE、PVC的单体都是不饱和烃，能使溴水褪色

C．焚烧PVC保鲜膜会放出有毒气体HCl D．废弃的PE、PVC均可回收利用以减少污染

4．生活中常用的聚酯纤维(的确良)的结构简式为：

它是由A和B两种单体缩聚而成。已知甲苯能在高锰酸钾存在下氧化成苯甲酸。现要以二甲苯、乙烯为原料，经过一系列反应来合成它。

(1)在如下图所示的括号中，填入所加物质和反应类型，在方框中填入对应的有机物的结构简式：

(2)A与C发生缩聚反应的化学方程式是_______________________________________ ________________________________________________________________________。

【参考答案】

【基础知识】

答案：一、(1)塑料

合成纤维

(2)功能高分子材料

(3)复合材料

二、1.(1)合成树脂

(2)热塑性

热固性

2．(2)酚类

醛类

线型

＋(n－1)H2O

网状

三、1.天然

化学

2．涤纶

锦纶

腈纶

丙纶

维纶

氯纶

维纶

羟基

涤纶

H＋(2n－1)H2O 四、1.(1)1,3-丁二烯

聚1,3-丁二烯

(2)高弹性

绝缘性

耐燃性

耐腐蚀性

2．自主思考

提示：硫化剂的作用是打开橡胶分子中的双键，以—S—S—键将线型结构连接为网状结构，得到既有弹性，又有强度的橡胶。

【重点难点】

【例题1】

解析：根据信息，合成橡胶是利用加聚反应的原理生产的。(1)的加聚与二烯烃的加聚类似。(2)1,3-丁二烯和苯乙烯加聚时，单烯烃打开双键，二烯烃的两个双键也同时打开，彼此相互连接，二烯烃又形成一个新双键。(3)根据加聚产物单体的推断方法：“取出链节，单键改为双键，双键改为单键，断开错误的键。”故丁腈橡胶的单体为CH2===CH—CH===CH2和CH2===CH—CN。

(3)CH2===CH—CH===CH2

CH2===CH—CN 点拨：合成橡胶利用的是加聚反应，可以根据加聚反应的规律分析合成橡胶的制备原理，包括根据单体书写合成橡胶的结构、根据合成橡胶的结构推断单体等。

【例题2】

解析：(1)硫化橡胶为体型结构；聚乙烯是线型结构，无支链；有机玻璃也是线型结构，但有支链。(2)线型结构的高分子具有热塑性，可溶于有机溶剂；体型结构的高分子不具有热塑性(有的有热固性)，不溶于有机溶剂。高分子材料，不论线型结构，还是体型结构，都是混合物，没有固定的熔沸点。(3)硫化橡胶常用于车辆轮胎；聚乙烯可制备塑料薄膜；有机玻璃可制造光学仪器。

答案：

硫化橡胶

(1) (2) (3) Ⅲ

C (c) Ⅰ

A、B (a) Ⅱ

A、B (b) 点拨：线型高分子为长链结构，分子链之间不存在化学键。体型高分子为网状结构，链与链之间存在化学键。

【随堂练习】

答案：1．A

2．BC

高分子从线型结构转化为体型结构，要求线型结构中必须还存在能发生加聚或缩聚反应的

官能团，如双键、羟基、氨基等。体型结构的高分子特征是高分子链与高分子链之间相互交联，形成立体网状结构。B项中苯酚与甲醛的反应还可以发生在对位，相互交联形成网状结构；C项中的碳碳双键还能继续相互加成，相互交联形成网状结构。

3．B

4．答案：(1)①高锰酸钾酸性溶液，氧化反应

②溴水，加成反应

③氢氧化钠溶液，取代反应

B：CH2BrCH2Br

C：HOCH2CH2OH (2)nHOCH2—CH2OH＋(2n－1)H2O 解析：(1)根据聚酯纤维的结构简式，可以判断聚酯纤维为缩聚产物，其单体为对苯二甲酸和乙二醇。故A为，B为CH2BrCH2Br，C为

HOCH2CH2OH。(2)A与C发生缩聚反应，A中羧基和B中羟基之间脱去水分子。