第四节　塑料、纤维和橡胶优质课教学设计

第四节

塑料、纤维和橡胶导学案

[学习目标] 1.知道塑料的组成和分类，了解常见塑料的化学成分、性质和用途。

2.认识纤维的分类、了解常见纤维的性质和用途。

3.认识橡胶的分类，理解橡胶材料的发展过程以及人们对有机高分子材料的改造和优化。

4.认识合成材料特别是复合材料对社会发展的重要意义。

一、合成材料

三大合成材料：塑料、合成纤维、合成橡胶。

1．塑料

(1)成分：合成树脂和添加剂。

(2)制备：塑料是聚合物，由小分子通过聚合反应制成。

(3)结构特点及性能

①热塑性塑料：长链状的线型结构，链与链之间以分子间作用力相结合。受热时会熔化可重新塑制成形。

②热固性塑料：链与链之间以共价键交联，形成体型网状结构。受热时不会熔化，一次成型后，不能反复重塑。

2．纤维

(1)天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝、麻等。

(2)人造纤维：由天然纤维加工而成。

(3)合成纤维

①性能：强度高，弹性好，耐磨，耐化学腐蚀，不怕虫蛀，但吸水性和透气性差。

②实例：锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶和丙纶被称为“六大纶”。

3．橡胶

(1)天然橡胶

天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯，其结构简式是，单体是异戊二烯。

(2)合成橡胶

①通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。

②特种橡胶：氟橡胶、硅橡胶等。

(3)结构特点

橡胶一般为线型结构，可塑性好，但强度和韧性差，为改善其性能，可采用硫化的方法，使橡胶成体型结构。

【思考·讨论】

1．识别纤维最简便的方法是燃烧法，怎样利用燃烧法鉴别棉纤维、羊毛和人造纤维？

答案

①棉纤维：易燃、燃烧速率快，烧出的灰仍保持原形，手触灰即散碎。

②羊毛：近火即蜷缩，烧时有烧毛发的臭味，灰色或黑色易碎的颗粒。

③人造纤维(黏胶纤维)：易燃、燃烧速率快，有烧纸的气味，但灰烬很少。

2．天然橡胶(聚异戊二烯) (溶液作橡胶制品的黏合剂)？天

为什么能溶于汽油然橡胶加入适当硫磺进行硫化后便得到硫化橡胶(作轮胎、胶鞋等)，硫化橡胶不能溶于汽油等溶剂，为什么？

答案

天然橡胶是线型结构，线型结构高聚物在溶剂中溶解。硫化橡胶是体型结构高聚物，具有体型结构的高聚物在溶剂中不能溶解，只能溶胀。

二、复合材料

1．概念：将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性

能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。

2．组成：由基体和增强剂组成。如玻璃钢是由玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。

3．性能：根据其组成材料不同，有的强度大、密度小；有的耐高温、耐腐蚀、绝缘性好；有的易导电、易导热等。

4．玻璃钢的特性

合成树脂与玻璃纤维复合以后，材料的强度大大提高，密度减小；同时材料仍保持合成树脂较高的耐化学腐蚀性，电绝缘性和易加工性能，而且克服了玻璃纤维的脆性，具有较好的韧性。

【思考·讨论】

合金是复合材料吗？

答案

不是。复合材料是两种或两种以上的性质不同的材料经特殊加工而成，复合材料的基本组成应有基体和增强剂，且两者的性质有明

显的差异。而合金是由两种及以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金中无论是单一成分还是合金，性能都有很大的相似性，故合金不属于复合材料。

一、塑料的类型和特性

分类的原类型

则

热塑性

以热塑性树脂为基本成分。受热软化，可以反按树脂

受热时的

热固性

特征分

塑料

等。

通用

按应用范

围及性能

特点分

工程

程结构材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料

塑料等。

【例1】

关于塑料的下列说法中，正确的是(

) A．塑料的主要成分是合成树脂，另外有少量具有某些特定用途的添加剂

B．塑料是以石油、天然气为原料，以二烯烃和单烯烃为单体聚合而成的高分子

特征和举例

塑料

复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

以热固性树脂为基本成分。加工成型以后就不会受热熔化，具有热固性，如酚醛、氨基塑料通用性强、用途广泛、产量大、价格低。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等。

机械性能较好，强度高，可以代替金属用作工塑料

C．塑料制品容易被微生物分解，所以废弃塑料制品不会对环境造成严重污染

D．工程塑料具有某些优异的性能，但不可作为工程材料而代替某些金属

解析

合成塑料的单体不只是二烯烃和单烯烃，还可以是含碳碳双键的其他有机物分子，也可以是含有羟基和羧基、氨基和羧基等基团的分子发生缩聚反应生成高分子；很多塑料不容易被微生物分解，如聚乙烯、聚氯乙烯塑料等；工程塑料具有某些优异的性能，有时可作为工程材料而代替某些金属。

答案

A 变式1 聚氯乙烯简称PVC，是当今世界上产量最大、应用最广泛的热塑性塑料之一。下列说法正确的是(

) A．聚氯乙烯的单体是CH3CH2Cl B．聚氯乙烯是高分子化合物

C．聚氯乙烯能够使溴的四氯化碳溶液褪色

D．聚氯乙烯保鲜膜最适合用来包装蔬菜、水果及熟食

解析

聚氯乙烯的单体是CH2===CHCl，A项错误。聚氯乙烯中没有不饱和键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，C项错误。聚氯乙烯有毒，不能用来包装食品，D项错误。

答案

B 二、纤维的类型和用途

纤维是一种分子长度比直径大很多倍并且有柔软性的高分子材料。纤

维都有一定的强度、弹性和吸湿性能，但不溶于水。纤维可分为两大类：一类是天然纤维，如棉花、羊毛、蚕丝、麻等；另一类是化学纤维。化学纤维是以天然高分子化合物或人工合成的高分子化合物为原料，经过制备纺丝原液、纺丝和后处理等工序制得的具有组织性能的纤维，如涤纶、尼龙、维纶、腈纶等。根据原料的不同，化学纤维又分为人造纤维和合成纤维两大类。

【例2】

关于纺织纤维的特点，下列说法中错误的是(

) A．棉织物可以迅速吸收水分而且快速干燥，产生凉爽感，穿着舒适，具有良好的水洗性，不起静电

B．毛织物具有独特的保暖性能，不容易被虫蛀，缺点是水洗后易收缩

C．棉织物和丝织物都有不起静电的特点

D．合成纤维的吸水性比天然纤维的吸水性差，但合成纤维织物穿着的耐久性比天然纤维织物和人造纤维织物强

解析

羊毛和蚕丝都是蛋白质纤维，容易被虫蛀，所以毛织物容易被虫蛀，选项B错误。

答案

B 变式2 对甲、乙、丙三种衣料做纤维检验，结果如下：

丙衣

甲衣料

乙衣料

料

尖端靠近火焰

稍微缩小

无变化

熔

成小球

有烧焦羽无异燃烧气味

毛

的气味

几乎浸于3% NaOH 变脆弱

溶液中

浸于10% H2SO4几乎无变变脆弱

溶液中

化

化

下列哪一项检验结果是甲、乙、丙衣料纤维最合适的结论(

) A．甲为棉、乙为丝、丙为涤纶

B．甲为丝、乙为棉、丙为涤纶

C．甲为涤纶、乙为丝、丙为棉

D．甲为棉、乙为涤纶、丙为丝

解析

丝是蛋白质，棉是纤维素，涤纶是合成纤维，依据燃烧气味判断甲为丝，根据乙、丙靠近火焰的现象判断丙为涤纶。

答案

B 三、复合材料的种类和优点

胀

变化

无变稍微膨无

无异味

味

1．种类树脂基复合材料基体金属基复合材料陶瓷基复合材料增强体夹层增强复合材料纤维增强复合材料

颗粒增强复合材料2．优点

复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。例如：金属材料易被腐蚀，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易破碎，这些缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。

【例3】

下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的是(

) A．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等

B．复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂

C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料

D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度

解析

A、B、C三项的叙述都是正确的；有的新型高分子材料具有优异的生物兼容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。

答案

D 变式3 下列说法错误的是(

) A．玻璃钢是以玻璃纤维作增强剂，合成树脂作基体的复合材料

B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料

C．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强剂

D．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的

解析

飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强剂、金属为基体的复合材料，而B项中将基体与增强体颠倒了。

答案

B

1．下列塑料可作耐高温材料的是(

) A．聚氯乙烯 C．聚四氟乙烯 B．聚苯乙烯

D．有机玻璃

解析

聚四氟乙烯可以作不粘锅的内衬，具有耐高温的特性。

答案

C 2．下列说法正确的是(

) A．利用石油作原料制得的纤维是人造纤维

B．天然纤维是不能再被加工处理的

C．合成纤维、人造纤维和天然纤维统称化学纤维

D．煤和农副产品经过处理制得合成纤维

解析

利用煤、石油、农副产品经过处理可以制得合成纤维；天然纤

维经过一定的人工处理可得人造纤维；人造纤维和合成纤维统称为化学纤维。

答案

D 3．下列有关材料的叙述中，不正确的是(

) A．橡胶只有天然的而不能人工合成

B．氮化硅结构陶瓷可以用来做发动机的部件

C．玻璃钢是一种复合材料

D．工程塑料具有某些优异的性能，可作为工程材料而代替某些金属

解析

橡胶有很多的合成橡胶。

答案

A 4．随着社会的发展，复合材料是一类新型的有发展前途的材料，目前，复合材料最主要的应用领域是(

) A．高分子分离膜 C．宇宙航空工业 B．人类的人工器官

D．新型药物

解析

复合材料可根据不同要求设计成不同的构成，它们具有密度小、强度大、耐高温、耐摩擦、耐腐蚀等优良性能，目前主要应用于宇宙航天工业。

答案

C 5．随着化学工业的发展，各种化学合成材料已经进入我们寻常百姓家庭，下列关于生活中常用材料的认识，正确的是(

) A．尼龙、羊毛和棉花都是天然纤维

B．现在生产的各种塑料在自然条件下都不可以降解

C．由酚醛树脂制成的插座破裂后可以热修补

D．装食物的聚乙烯塑料袋可以通过加热进行封口

解析

A项中尼龙属于合成纤维；B项中有些塑料在自然条件下可以降解；C项中酚醛树脂属于热固性塑料，不可以进行热修补。

答案

D 6．下列物质属于复合材料的是(

) A．碳化硅纤维 C．钢化玻璃 B．生物陶瓷

D．氮化硅陶瓷

解析

复合材料具备的特征是：能够承受高温、高强度，具备电学、光学特性，具有生物功能。而传统的非金属材料主要是指以硅酸盐为原料而制备的材料，如水泥、玻璃、传统陶瓷等。选项C中的钢化玻璃属于无机非金属材料。

答案

A 7．橡胶树是热带植物，在我国海南已大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构为—CH===CCH3CH2。试回答下列问题：

(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是________。天然橡胶加入适量硫进行硫化后，其结构由________变成________。因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。

(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。

解析

从天然橡胶成分的结构简式可知天然橡胶为线型结构的高分

CH2

子，能溶于适当的溶剂。天然橡胶硫化后，引入的硫原子间可形成共价键，从而使高分子链发生交联，形成体型结构，故硫化橡胶不能溶于汽油。天然橡胶单体中有两个碳碳双键，能与Br2加成，使溴水褪色。

答案

(1)天然橡胶是线型结构

线型结构

体型结构

不能

(2)能