第二节　应用广泛的高分子材料教案教学设计

第二节

应用广泛的高分子材料

一、教学目标

1．了解高分子化合物的结构特点和基本性质，体会高聚物的结构与性质之间的关系。

2．了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途。

3．进一步熟练掌握高分子单体与高分子之间的互推技能，以及加聚、缩聚反应方程式的书写。

二、教学过程

【新情境，引入】

塑料、合成纤维、合成橡胶是20世纪人类的伟大成就，也是高分子化合物发展的重要成果。在科学技术迅速发展的今天，以塑料、合成纤维、合成橡胶为代表的合成高分子材料不仅给社会和人们生活带来了巨大的变化，而且合成高分子材料的研制和生产水平，也成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。

【知识讲解】

1．合成材料的分类

合成材料按用途和性能分为：

(1)合成高分子材料：主要包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。

(2)功能高分子材料：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)复合材料。

2．塑料

(1)主要成分：合成高分子化合物，即合成树脂。

(2)分类

根据塑料受热是否能熔化可分为热塑性塑料和热固性塑料。

①热塑性塑料：以热塑性树脂为基本成分，可以反复加热熔融加工

如由聚乙烯、聚氯乙烯制成的塑料等。

②热固性塑料：以热固性树脂为基本成分，不能加热熔融，只能一次成型

如用酚醛树脂制成的塑料等。

(3)常见的塑料

①聚乙烯

合成反应：nH2C===CH2催化剂,

(加聚反应)

合成条件

分子结构类型

相对分子质量

熔融温度

密度

硬度

溶解性

用途

高压聚乙烯

高温高压引发剂

支链型

相对较小

相对较低

相较小

相对较小

可溶于适当

有机溶剂

制作薄膜

低压聚乙烯

低压催化剂

线型

相对较大

相对较高

相对较大

相对较大

可溶于适当

有机溶剂

制作板、管、棒材

②酚醛树脂

a．概念：酚醛树脂是用酚类与醛类在酸或碱催化下相互缩合而形成的高分子化合物。

b.酚醛树脂的制备

酚醛树脂是以苯酚和甲醛为原料，在酸或碱的催化下缩聚而成的。

A．在酸催化下，等物质的量的苯酚和甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构高分子：

B．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，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。

③酚醛树脂的性质和用途：

一般我们说的酚醛树脂是体型(网状)结构的。具有网状结构的高分子受热后都不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。如做烹饪器具的手柄，一些电器与汽车部件，导弹头部、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。

*合成高分子化合物的结构

合成高分子化合物的结构大致分为三类：线型结构、支链型结构和网状结构(也称体型结构)(如图1、图2、图3所示)。

3．合成纤维

(1)纤维的分类

天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝和麻等人造纤维：如人造丝、人造棉等纤维化学纤维合成纤维：如“六大纶”

(2)合成纤维的优点是强度高，做成的衣服挺括不易起皱，但在透气性、吸湿性等方面不如天然纤维。合成纤维中，维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。

4．合成橡胶

(1)橡胶的分类

丁苯橡胶通用橡胶顺丁橡胶橡氯丁橡胶胶合成橡胶聚硫橡胶：有耐油性特种橡胶硅橡胶：有耐热、耐寒性

天然橡胶

(2)合成橡胶

①原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体，聚合而成。

②性能：耐磨性、耐寒性、耐燃性、耐油性、耐热性和耐腐蚀性等方面有独特的优势。

(3)合成橡胶的合成过程(以顺丁橡胶为例) ①主要原料：1,3－丁二烯

②合成原理：nH2C===CH—CH===CH2在催化剂存在下，1,3－丁二烯得到以顺式结构为主的聚1,3－丁二烯。

顺式聚1,3－丁二烯与硫磺等硫化剂混炼即得到顺丁橡胶。硫化剂的作用是打开顺式聚1,3－丁二烯的双键，以—S—S—键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性、强度又大的橡胶，但交联程度不宜过大，否则会失去弹性。

【思考】

①为什么用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构？

②线型结构酚醛树脂和体型结构酚醛树脂在物理性质上有何区别？

③橡胶在加工过程中要加入硫磺等硫化剂进行硫化，其目的是什么？

【提示】

①因为在碱性条件下，苯酚与甲醛的反应可以生成含3个官能团的2,4,6－三羟甲基苯酚。

②线型结构的酚醛树脂具有热塑性，可溶于某些有机溶剂；体型结构的酚醛树脂具有热固性，不溶于任何溶剂。

③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。

【课堂练习】

1．现代以石油化工为基础的三大合成材料是(

) ①合成氨

②塑料

③医药

④合成橡胶

⑤合成尿素

⑥合成纤维

⑦合成洗涤剂

A．②④⑦

B．②④⑥

C．①③⑤

D．④⑤⑥

【答案】

B 2．下列有关塑料的说法不正确的是(

) A．塑料的主要成分是合成树脂

B．热塑性塑料可以反复加工、多次使用

C．酚醛树脂可制热固性塑料

D．粉碎后填埋于土壤中是处理塑料废弃物的最佳方法

【答案】

D 3．某有机物的结构简式为。下列叙述不正确的是(

) A．1 mol该有机物与NaOH溶液完全反应时，消耗1 mol NaOH B．该有机物水解所得的高聚物具有很强的吸水性

C．该有机物可通过加聚反应生成

D．该有机物分子中含有双键

【答案】

A 4.下列说法正确的是(

) A．合成纤维和人造纤维统称为化学纤维

B．聚氯乙烯是热固性塑料

C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末

D．对于某些合成材料和塑料制品废弃物的处理可以倾倒海洋中

【答案】

A 【解析】

聚氯乙烯是线型高分子材料，具有热塑性；蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的气味，锦纶无该现象；合成材料和塑料制品废弃物倾入海洋中造成水体污染。

【课堂总结】

1．高分子材料：

(1)分类：

①按结构——线型结构和体型结构；

②按性质——热塑性和热固性。

(2)三大合成材料——塑料、合成纤维和合成橡胶。

2．塑料：

(1)热塑性塑料——聚乙烯、聚氯乙烯等。

(2)热固性塑料——酚醛树脂等。

3．合成纤维：

(1)原料：石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得的单体。

(2)种类——六大纶：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。

4．合成橡胶：

(1)原料：石油、天然气作原料制得的二烯烃和烯烃为单体。

(2)种类——通用橡胶和特种橡胶。

5．3个重要的化学反应