性能优异的合成材料教学目标设计

第三单元 化学与材料的发展

课题3高分子化合物与材料

第3课时性能优异的合成材料

余志娟

【教学目标】：

1、

知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产、生活、高新领域中的应用。

2、

知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。

3、

体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，能科学地评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。

【教学重、难点】：

1、

功能高分子材料和复合材料的组成及应用。

2、

功能材料对人类社会、生产、生活的重要性。

【教学方法】：

1、

利用图片、多媒体、互联网查询等途径，去学习和整理功能高分子材料、复合材料的重要应用。

2、

运用“科学视野”“思考与交流”，深入认识功能材料和复合材料的优异功能，了解功能高分子材料在科学、技术、社会中的作用，多联系生活实际，提高科学素养。

【教学过程】：

[引入]：今天我们来学习性能优异的合成材料，合成材料在我们生活中随处可见，有没有同学可以列举合成材料的例子啊？

学生回答：蜘蛛王的战衣、美国队长的盾牌、灭霸的无限手套。

教师：这些有着特殊功能的武器都是由新型材料合成的。

合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料。

按照性能和用途可以将合成材料分为合成高分子材料、功能高分子材料和合成材料。

[过渡]：由于工农业生产和生活对材料的要求都不一样，因此在使用材料时我们会采取某些方法来改进其性能。塑料是一种应用很广泛的高分子材料，为了适应生活中的各种需求，通常要通过对其进行改性才能适应各种实际要求。

【学生活动一】：可以通过哪些方法对塑料进行改性呢？

第一小组的同学向我们展示他们查阅的成果。

学生活动：（将查阅的结果制成幻灯片的形式展现出来）

塑料的改性常用的方法有填充改性、共混改性、共聚改性。

【学生某某讲述并举例】：

填充改性是指在塑料中加入一定的填料以改善其性能来适应各种

需求。

例如，聚氯乙烯是一种无色、硬质、耐热性差的材料。为改进它的耐热性加入热稳定剂（作电缆），为提高聚氯乙烯的柔韧性加入增塑剂（雨衣、鞋、手套、包），为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂……

【学生某某讲述并举例】：

共混改性：性质相近的两种或两种以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。共混改性时可根据制品对性能的要求侧重点不同进行混合制造性能良好的共混聚合物产品。

例如，聚乙烯耐低温但耐热性差、柔韧性好但力学性能差，而聚丙烯力学性能学但韧性不行、耐热性好但不耐低温，但两者共混后得到的产品柔韧性好，力学性能好，耐低温。

【学生某某讲述并举例】：

共聚改性：两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物。

例如

①.丙烯腈、丁二烯和苯乙烯一起共聚得到ABS树脂。

性能优点：良好的稳定性，突出的耐冲击性、耐热性、介电性、耐磨性，表面光泽性好，易涂装和着色。

主要用途：适用于家用电器制品以及仪表、电话、汽车工业用塑料制品。

②.乙烯和丙烯共聚可得到弹性很好的乙丙橡胶；

性能优点：优良的耐老化性、耐腐蚀性、耐水蒸汽性、耐过热水性、优

异的电绝缘性能和耐电晕性、弹性很好、粘接性差。

主要用途：汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件、润滑油添加剂及其它制品。

【学生设计的小实验】：将聚乙烯材料的食品包装袋与乙丙橡胶管进行拉伸对比弹性。

[过渡]：为满足高科技产业蓬勃发展的需要，化学工作者在不断地研制各种具有特殊功能的新型功能高分子材料。

老师：功能高分子材料按照其性能可分为化学功能、物理功能、生理功能、复合功能。

【学生活动二】：功能高分子材料的特定功能主要可以通过哪些途径获得呢？ 第二小组的同学向我们展示他们查阅的成果。

学生活动：（将查阅的结果制成幻灯片的形式展现出来）

主要是由三种途径获得

【同学XX讲述途径（一）并举例】：

由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合

例如，近年来，科学家发现了一些本身能够导电的高分子，最早合成的导电高分子是聚乙炔薄膜。

聚乙炔能导电的原因：

在聚乙炔中存在由单键和双键交替形成的共轭（离域）π键，离域大π键上的电子是“离域”

的，可以在整个键上“自由移动”。

如果在其中加入碘等杂质，电子就会被杂质吸引，电子原来所在的位置就会出现空洞。于是，其他电子就会先后流动起来，以弥补这些空洞，从而产生了电流。

这一研究成果荣获2000年诺贝尔化学奖。

【同学XX讲述途径（二）并举例】：

通过化学反应在高分子主链或侧链上引入某些具有特定功能的基团。

【学生设计的小实验】将半杯水分别倒到尿不湿到卫生纸上，发现卫生纸吸水性不如尿不湿。

例如，“尿不湿”起作用的物质是一种功能高分子材料，具有很强的吸水能力。它所用的材料是高吸水性树脂（常用网状结构的聚丙烯酸钠

）

高吸水性树脂：

-COOH是一种亲水基，以CH2=CHCOOH为原料制得CH2=CHCOONa，再加入交联剂聚合得到体型结构的聚丙烯酸钠，既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。 强吸水能力的功能高分子材料除了用于

“尿不湿”，还可用做保水剂、旱地种植、改良土壤、改造沙漠等。

高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑等。 【学生XX讲述途径（三）并举例】：

通过合理的加工成型实现材料的功能化。

例如微胶囊：

微胶囊是一种具有聚合物壁壳的微型容器，直径一般只有1~100µm之间，新发展的微微胶囊粒径更小，可在10~100nm之间。

根据微胶囊所盛固体、液体或气体物质的性质，可以采用化学方法、物理化学法和机械加工法等将高分子材料加工成微胶囊。

学生：功能高分子材料的特定功能还可以通过其它途径获得，我们只总结了这三种常见的方法。

【老师总结】：功能高分子材料的优异性能在通信、交通、航空航天、医疗、医药、建筑、印刷、海水淡化、农林园艺等许多领域发挥了重要作用。

[过渡]：金属、非金属和高分子材料各有优点，但也有各自的缺点，如金属材料易腐蚀，陶瓷材料性脆易碎，高分子材料易老化，不耐高温等。如果将这三大类不同的材料进行复合，既能保持原材料的长处，又能弥补其短处，从而提高材料的性能，扩大应用范围。

老师：

在复合材料中，一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用，结合在一起就产生某些特殊性能，例如，玻璃钢就是将玻璃纤维和高分子化合物（如聚酯类树脂、环氧树脂等）复合而成的。

复合材料的性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。

老师：复合材料的举例。

复合材料往往可以集合几种材料的优异性能，使其应用更加广泛。

【学生活动三】资料卡片

自然界有许多天然的复合材料，如动物地骨骼是由硬而脆的磷酸盐与韧而软的骨胶原复合而成；又如，贝壳中CaCO3结晶层与有机质黏结而成，层间柔韧的有机质挡住并缓解了外力的冲击，使裂纹不易扩散到其他CaCO3层，因而较为坚硬且不易破碎。

【提问】：这些材料能给我们哪些启示？ （学生自由发挥）

【总结】总之，随着经济的发展，各行各业对材料的需求在逐渐增多，有机高分子材料的种类日见增多，应用也越来越广泛，在人们的生产和生活中将发挥越来越重要的作用。

目前人类已经合成了各种材料，这些合成材料在我们的生产和生活中将发挥了重要的作用，以后，会制造出更多的新型材料。