第二节　应用广泛的高分子材料教学设计(第一课时)

第四章

第二节

《运用广泛的高分子材料》教学设计

【讲】上节课我们学习了合成高分子化合物的基本方法，有哪些呢？

【答】加聚和缩聚反应

【讲】对，我们主要学习了加聚和缩聚两种反应来合成高分子化合物。正是因为合成高分子化合物的成功，为人工合成材料开辟了新的道路，改变了只能依靠天然材料的历史。如今，我们的衣食住行都离不开合成材料。今天我们就进入第二节和第三节，来学习合成材料。

【讲】由于合成材料的品种很多，因此我们对它进行分类。按照性能和用途可以分为哪几类？

【讲】按照用途和性能，合成材料可以分为合成高分子材料、功能高分子材料和复合材料。

【讲】首先我们来学习合成高分子材料，它的用途及其广泛，可以说出现在我们生活的方方面面。比如我们吃饭用到的一次性餐盒、穿的衣服、喝水用的塑料水杯等。在合成高分子材料中我们主要学习其中的“三大合成材料”，“三大合成材料”是哪些？

【答】塑料、合成纤维、合成橡胶

【讲】首先我们来看看塑料

【讲】塑料的主要成分是什么？

【答】合成高分子化合物

【讲】塑料的主要成分是合成高分子化合物，也叫合成树脂，树脂是指未经加工的聚合物，比如说有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等等，除此之外呢，还会加入一些加工助剂，比如说为了增加柔韧性加入的增

塑剂；为了改进耐热性而加入的热稳定剂以及使它能呈现缤纷色彩的着色剂。

【讲】根据性质我们又可以将塑料分为热塑性和热固性塑料，它们各自有什么特点呢？

【讲】热塑性塑料可以反复熔融加工，并能溶于一些溶剂中，。热固性塑料的特点是不能反复加工，是一次成型，并不能溶于任何溶剂。典型的热塑性塑料有聚乙烯，热固性塑料有酚醛树脂，借来来我们就来学习这两种塑料。

【讲】现在我们来学习聚乙烯塑料。它是属于热塑性塑料，因此具有热塑性塑料的特点：可以反复加工并能溶于一些溶剂中。

【讲】根据合成条件不同，分为高压聚乙烯和低压聚乙烯。顾名思义，高压聚乙烯的合成条件就是高温高压，低压聚乙烯的条件是低压。它们的分子结构呢？我们一起来看一下。

【讲】高压聚乙烯的分子结构是这样的，这是它的比例模型，和球棍模型，我们把它换一种方式表达出来就成了这样。更加形象，利于观察。它看起来像什么啊？

【答】像树枝

【讲】对，它就像树枝一样，可以看做在一条条线上有支链，所以我们把这种叫做支链型结构。

【讲】这是低压聚乙烯的分子结构，同样给它换种方式呈现就呈这样。相比于高压聚乙烯，它看起来就更加简单，只有一条条的线，所以我们把这种叫做线型结构。

【讲】所以高压聚乙烯的分子结构是支链型，低压聚乙烯是线型。

【讲】接下来是相对分子质量，对于高压聚乙烯来说，由于它是支链型，（板书上画出一条支链型）支链的存在会阻碍主链的继续增长，因此它的相对分子质量怎样？

【答】较小

【讲】密度和熔点呢？

【讲】我们先来看看影响密度和熔点的因素。

【讲】我们已经学过了对于结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点和密度也就越高。另外一方面，分子之间的缝隙越小，结合越紧密，熔点和密度也就越高。

【讲】好，我们现在来看高压聚乙烯，一方面，它的相对分子质量较小，因此分子间作用力较小，所以密度和熔点也就越低。另一方面，由于它有支链，阻碍分子间的结合，结合就不太紧密，因此密度和熔点也就越低。从两方面来看，都可以得出高压聚乙烯的熔点和密度较小。因此它也叫做低密度聚乙烯。

【讲】高压聚乙烯的硬度也较小。溶解性呢？由于它们都是热塑性塑料，所以可以溶于一些有机溶剂中。

【讲】用途，由于高压聚乙烯的硬度较小，所以一般用来制作薄膜，比如我们蔬菜大棚所用的以及保鲜膜之类的。而低压聚乙烯则主要用来做板、管、塑料杯、塑料桶等等。

【讲】接下来我们来看第二种主要的塑料——酚醛树脂，大家在书上找到酚醛树脂是如何得来的。它是由酚和醛在酸或碱的催化下缩合得

到的。

【讲并板书】酚类以苯酚为例，受羟基的影响，苯环上的邻、对位上的氢较活泼。在酸性条件下，只有邻位才能发生，先与甲醛反应生成羟甲基苯酚，再通过缩聚反应得到线型的酚醛树脂。碱催化下，苯环上的邻、对位均能发生反应，生成二羟甲基苯酚或者三羟甲基苯酚。因此在缩聚反应时横着也可以反应，竖着也可以反应。最终形成像渔网一样的网状结构。

【讲】所以我们学到的合成高分子化合物的结构就有线型结构、支链型结构和网状结构，网状结构又叫做体型结构。一般线型结构和支链型结构的高分子化合物是热塑性，而网状结构的则一般是热固性。因此网状结构是不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。

【讲】大部分的酚醛树脂都是在碱性条件制得的，因此可以用作绝缘、隔热，比如说我们炒菜、盛饭所用的勺子的手柄，灯座等。

【讲】塑料我们就主要学习了聚乙烯和酚醛树脂。接下来我们来看合成纤维。

【讲】纤维分为天然纤维和化学纤维。天然纤维有哪些？

【答】棉花、羊毛、蚕丝、麻

【讲】羊毛、蚕丝的主要成分是什么？

【讲】羊毛和蚕丝的主要成分是蛋白质，棉和麻则是纤维素，但是它们都属于纤维。所以，纤维并不等于纤维素。

【讲】化学纤维又分为人造纤维和合成纤维。人造纤维主要包括人造丝、人造棉等，合成纤维则主要是“六大纶”，有哪些呢？【答】涤

纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶

【讲】其中维纶的结构中含有羟基，因此具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。涤纶，又叫做的确良，大家听过没？

【答】没有

【讲】他可以用来做衣服。在70年代的时候，能穿上的确良做的衣服，那是相当洋气的一件事，因为那个时候大多是天然的，合成的很少见，也就比较稀罕。现在它的产量提上去了，多了也就不怎么值钱，现在反而是天然的蚕丝、棉值钱了。

【讲】接下来我们来看合成橡胶。大家都知道橡胶是一类有弹性的物质，其实不止橡胶具有弹性。大家把书翻到106页，在有机高分子中都有碳链，我们知道碳碳单键可以旋转，相当于一根绳子我们把它扭一扭，施加外力时就会被拉伸，失去外力又会恢复。所以高分子化合物都具有一定的弹性。

【讲】重新翻回110页，第二段橡胶的相对分子质量比塑料盒合成纤维都要高。

【讲】橡胶也分为天然橡胶和合成橡胶。我国的西双版纳的橡胶树最多。合成橡胶主要有顺丁橡胶、丁苯橡胶等，我们主要以顺丁橡胶为例来简单学习。它的主要成分是顺式的聚1,3—丁二烯，还会加入一些硫化剂。加入硫化剂的目的是什么呢？

【板书并讲】硫化剂主要是打开双键，使其形成网状结构。大家观察加入硫化剂前后的图片。

【讲】顺丁橡胶的特点是什么？

【答】弹性高、耐磨、耐寒性好

【讲】我们把三大合成材料学完了，接下来学习第二类合成材料——功能高分子材料

【讲】什么是功能高分子化合物呢？功能高分子化合物是指在传统高分子的基础上具有某些特殊功能的高分子材料，由于它具有特殊的功能，所以我们叫它功能高分子材料。

【讲】主要有两种，一种是具有新型骨架结构的高分子材料，另外一种是在传统高分子的基础上引入某种功能原子团。

【讲】我们主要学习高吸水性树脂这种功能高分子材料。

【讲】既然它叫高吸水性树脂，肯定具有强吸水性的原子团，而且是网状结构。

【讲】它的合成方法有两种。

①

对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的链上再接上含强亲水性原子团的支链

②

以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或共聚得到亲水性高聚物

【讲】大家找找这两种合成方法的共同点。都会加入交联剂，目的是使其形成网状结构。与我们合成橡胶时加入硫化剂的目的是相同的，都是使其形成网状结构。

【讲】它的性能除了能吸收大量的水之外呢保水能力还特别强，并且能耐一定的挤压。这是不是很像一句广告啊？什么广告呢？

【答】尿不湿

【讲】对，尿不湿就是用这个制得的。除此之外呢，它还用于干旱地区的农业和林业的保水剂。

【讲】除了高吸水性树脂外还有高分子分离膜，主要用来实现物质的分离。还有医用高分子材料，由于它具有优异的生物相容性，所以用来制成人造器官。大家看这附图知道是什么吗？人造心脏和人造膝关节。

【讲】我们来看最后一种合成材料——复合材料

【讲】复合材料就是指几种不同的材料组合在一起制成的新型材料。其中一种作为基体，剩余的作为增强材料。

【讲】复合材料的性能呢，大家只要知道它在综合性能上优于单一材料。因此它广泛用于航天航空、航海事业等。

【讲】比如我们的神五、神六、天宫一号等。

【讲】我们这节课就学习了这三种合成材料，我们一起来进行小结。