应用广泛的高分子材料

合成 材料
功能高分 子材料
高吸水性树脂
复合材料
【资料卡片】
• 高分子化合物的命名： • （1）天然高分子化合物习惯用专有名称；如 淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等； • （2）合成高分子化合物一般在单体名称前加 上“聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯 等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂等。 树脂含义：指未加工处理的聚合物。 • （3）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上 “橡胶”。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡 胶等。 • （4）合成纤维的名称常用“纶”。如涤纶
棉花 羊毛 涤纶
合成
丙纶
锦纶
维纶
腈纶
氯纶
合成纤维包括聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙）、 聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）。
• 2、合成纤维性能：
• 合成纤维工业创立于20世纪40年代，由于其性能 优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生 产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常 迅速的发展。 • 涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合 成纤维的：六大纶 • 它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质 轻保暖等优点。 • 衣物： • 工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料 • 渔业：渔网、缆绳； • 医疗：输液管、缝合线、止血棉等； • 航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合 成纤维
• 实验2： 橡胶的溶解 • 实验目的：探究体形结构的有机高分子在有 机溶剂中的溶解性。 • 实验用品：废轮胎粉末、汽油，试管。 • 实验步骤：取废轮胎粉末0.5g放入试管中， 加入10mL汽油，振荡试管。观察轮胎粉末是 否溶解及其他现象。 • 实验现象：几分钟后废轮胎粉末只是有一定 程度的胀大，但未溶解。 • 实验结论：橡胶不溶于有机溶剂汽油。
• 【说明】：
• ①线型结构的高分子具有热塑性。根据这 一性质制成的高分子材料具有良好的可塑 性，能制成薄膜、拉成丝或压制成各种形 状，用于工业、农业、日常生活等。
• ②有些体型高分子一经加工成型就不会受 热熔化，因而具有热固性。
按结构分类——
线型
合 热塑型 成 高 支链型 分 子 网 状 体 －热固型 结型 构
【理解】
树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加 剂混合的聚合物 塑料＝树脂＋添加剂 树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添 加剂也起重要作用 塑料一般由合成树脂及增塑剂、防老化剂、 润滑剂、色料等添加剂组成，它的主要成分是 合成树脂。
3. 常见塑料：
例如：聚乙烯
低压聚乙烯
较低压力催化剂
高压聚乙烯
电器部件
4、酚醛树脂（电木）
• （1）组成： • 用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在 酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化 合物。 • （2）形成： • 在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛 反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的 羰基加成生成邻（或对位）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。
一种特别的菜锅——不粘锅。 易清洁的脱排油烟机，人们仅仅是在锅的内表面和脱排油烟 机的外表面多涂了一层氟树脂。利用氟树脂优异的热性能、 化学性能、易清洁性能和无毒性能，它还有最好的耐化学腐 蚀和耐老化的性能。
酚醛树脂
宇宙飞船 的外壳
烹饪器具 的手柄
主要用作绝缘、 隔热、难燃、隔音 器材和复合器材。
选修5
第五章
第二节 应用广泛的高分子材料
• 【引言】 • 第一个完全人工合成的高分子聚合物-酚 醛树脂于1910年开始投入生产。 • 人工合成高分子化合物的成功为人工合成 材料开辟了新路，改变了只能依靠天然材 料的历史。 • 合成高分子材料由于用途广泛、多样、性 能优异，而且其合成原料一般来自于含量 丰富的天然资源，具有价廉、易得、适于 大规模工业的特点，在经济发展和改善人 民生活中发挥着极大的作用。
合成条件 分子结构类型 有无支链 高分子链长短 相对分子质量
高压高温引发剂
支链型
线型 少有或没有 相对较大
√
相对较短 相对较小
相对较长
高压聚乙烯
熔融温度 密度 硬度 分子间作 用力
低压聚乙烯
相对较高 高密度
相对较大 相对较大
瓶、桶、板、管、棒材等
相对较低 低密度
相对较小 相对较小
食品包装袋等薄膜制品
高压、低密度、低沸点、较软－塑料薄膜、食品包装袋
几种常见的塑料
◆ 聚乙烯(PE)产品
无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的 包装材料 高压聚乙烯做薄膜，不用
加增塑剂，十分柔软。
单体: CH2=CH2
保鲜膜 吹塑成型的聚乙烯薄膜
了解塑料产品
聚乙烯制品
改进聚合反应的催 化剂，得到超高相对分 子质量（≥100万）、 性能更为优越的聚乙烯。 它具有高强度、高耐磨 性、熔融温度135-137 ℃ ，使用温度100℃以 上，可用作防弹头盔、 防弹衣的材料。
尼龙
涤纶
腈 纶
纺纶 纤维 织成 的防 弹衣 腈纶
锦纶
丙纶
维纶
氯纶
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合成纤维的单
体或聚合物是
？
填表并书写化 学方程式：
• 【思考】合成纤维和天然纤维比较有 什么优点 和不足？合成纤维中的维纶(聚乙烯醇)为什么 吸湿性很好？ 维纶（聚乙烯醇）具有较好的吸 性能互补 湿性，称为人造棉花，是因为
常见的塑料按受热可分为: 热塑型： 可反复加热熔融加工，多次
塑 料
使用ห้องสมุดไป่ตู้线型结构）
聚乙烯
热固型： 不能加热熔融只能一次成型
（体型结构)
酚醛树脂
• 2、主要成分：
• 塑料——主要成分是合成高分子化合物即合 成树脂
• 适应各种要求：在高分子材料中掺入各种加 工助剂（如聚氯乙烯；增塑剂—提高柔韧性； 热稳定剂—改进耐热性；赋予各种颜色-着 色剂等） • 常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚 苯乙烯、酚醛树脂等。
①2g苯酚+3ml40%的甲 醛+3滴浓盐酸
实验步骤
产品外观 加热试验 酒精溶解
结构特点
②沸水浴加热15min ③洗净、烘干 淡粉红色固体 淡黄色固体 软化 不软化 溶解 不溶解 线性结构 （热塑性） 网状结构（热固性）
福尔马林溶液或乙醇清洗
怎样清洗线型酚醛树脂？
酚醛树脂 （电木） 反应物：酚类＋醛类 酸催化－线型 具热塑性，能溶于一些 ❖ 苯 酚 有机溶剂中 酚 醛 ＋ 树 碱催化－网状结构 甲 脂 （体型） 醛 具热固性，不溶于任何 溶剂
【有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂 中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解， 有的只是有一定程度的胀大。
实验探究高分子材料在不同温度下的性能
• 实验3： 塑料的热塑性试验 • 实验目的：探究塑料是否具有热塑性。 • 实验用品：聚乙烯塑料碎片，试管、试管夹、酒精 灯、火柴。 • 实验步骤：在一支试管中放入聚乙烯塑料碎片约 3g， 用酒精灯缓缓加热，观察塑料碎片软化和熔化的情 况。等熔化后立即停止加热以防分解。等冷却固化 后再加热，观察现象。 • 实验现象：加热后，聚乙烯塑料变软熔为粘稠状、 流动的液体，该液体经冷却后又变为固体，该固体 再被加热后又熔为粘稠、流动的液体。 • 实验结论：聚乙烯塑料有热塑性。
一、有机高分子的分类及命名
有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。
【按来源分类】
天然 有机高分子材料 有机高分子材料
（简称有机合成材料）
合成 有机高分子材料
棉花、麻 羊毛、蚕丝
【按用途和性能分类】
塑料 合成纤维
合成高分 子材料
三大合成材料
合成橡胶 黏合剂 涂料 高分子分离膜 液晶高分子 导电高分子 医用高分子
◆聚氯乙烯（PVC） 单体: CH =CHCl 2
化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超 过60℃，在低温下会变硬 分为：软质塑料和硬质塑料
◆聚苯乙烯
单体： CH2=CH
C6H5
聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）
单体：
CH2=C COOCH3 CH3
◆聚四氟乙烯 单体：
CF2＝CF2
人们给聚四氟乙烯冠以 “塑料王”的美称。
二、高分子化合物的结构特点
1、高分子化合物通常结构并不复杂，往 往由简单的结构单元重复连接而成； 如聚乙烯
[CH2 CH2] n 中：
2、【按结构分类】
高 分 子 化 合 物
线型高分子
支链型高分子
体型高分子
网状结构(体型)
三、高分子化合物性质探究
• 实验1：有机玻璃的溶解（聚甲基丙烯酸甲酯） • 实验目的：探究线型结构的有机高分子在有机溶剂中 的溶解性。 • 实验用品：聚甲基丙烯酸甲酯，三氯甲烷，试管。 • 实验步骤：取有机玻璃粉末0.5g放入试管中，加入 10mL三氯甲烷，振荡试管。观察有机玻璃是否溶解。 • 实验现象：几分钟后有机玻璃溶于三氯甲烷，形成了 无色液体。 • 实验结论：有机玻璃能溶于有机溶剂三氯甲烷。 • 通过这个实验，可以联想起日常生活中许多现象—— 如将塑料尺子与橡皮放在一起，尺子的刻度变模糊了， 甚至尺子的形状发生了改变，这就是尺子的材料溶解 的现象。
【思考与交流】
尿素是蛋白质的代谢产物， 随尿排出体外。尿素氮原子上的 氢可以像苯环上的氢原子那样与 甲醛发生加成反应，并可缩聚成 线型和网状结构的脲醛树脂。你 能写出它们的结构式吗？
• 脲甲醛树脂的线形结构：
用有机高分子化合物制成的材料就是 有机高分子材料。棉花、羊毛、天然 橡胶等都属于天然有机高分子材料。
合成纤维
四、合成纤维
1、纤维分类
天然纤维
纤 维 棉花 蚕丝、 麻 羊毛
【区别】纤维与 纤维素一样吗?
人造纤维 ——用木材等为原料经加工处理的。
人造丝、人造棉
合成纤维——用石油、天然气、煤和
农副产品等不含天然纤维的物质为原料， 经过化学合成和加工制得的纤维
化 学 纤 维
纤维
（简称有机合成材料）
天然
在其分子链上含有羟基的缘故。
合成纤维的强度高、 弹性好、耐磨和耐化学 腐蚀，做成的服装挺括 不皱，但它的吸湿性和 透气性较差。因此，合 成纤维常常与棉纤维或 羊毛纤维混合纺织，使 衣服穿起来既舒适又挺 括。
如果服装面料是由一种纤维材料制成 的，则用“纯X”或“100％X”来表示。 如“纯棉”“纯毛”或“100％ 棉”“100％毛”；如果服装是由两种 或两种以上的纤维制成的，标签上应 注明每种纤维种类的含量，如“涤纶 20％棉80％”等。
可反复加工，多 次使用 能溶解在适当的 有机溶剂里 加工成型后受 热不再熔化 不易溶解，只有一 定程度的胀大
三、高分子合成材料——塑料
1、分类： 热塑性塑料——如聚乙烯
高分子链间无永久性的化学交联，只有微弱的分 子间作用力以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理 交联，此交联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象； 因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动 的现象：随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆 过程 。
OH
O + H—C—H =
H+
H+
OH ─CH2OH
羟甲基苯酚
OH n —CH2OH
OH H[ —CH2]n O
H
+（n -1）H2O
在碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛或过量的 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。
OH
高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相对分子质量小
熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关
链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高 高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳 单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低， 熔点和密度也就较低。
低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而 且支链少得多－ 低压、高密度、高熔点、较硬－管材、桶、瓶
CH2OH
CH2OH
HOCH2
—OH CH2OH
CH2OH
2，4-二羟甲基苯酚
2，4，6-三羟甲基苯酚
【思考与交流】 为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能形 成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状 结构吗？
酚 醛 树 脂 局 部 结 构
实验5-1
分组编号
酚醛树脂的制取和性质
Ⅰ Ⅱ
①苯酚+甲醛+浓氨水
用途
低密度聚乙烯 LDPE
高密度聚乙烯 HDPE
高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中
• 【思考】高压聚乙烯为什么比低压聚乙烯的熔点低、 密度低？为什么高分子化合物具有一定的弹性？
影响高分子化合物熔点、密度的因素： 高分子链之间的作用力与链的长短有关 高分子链越长——相对分子质量越大——分子间的 作用力越大——熔点、密度越高
热固性塑料：——如酚醛树脂
塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联 剂(或称做架桥剂)的作用分子链间产生化学交联，形 成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反 应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会 受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形 的现象。 常见的热固性塑料 包括环氧树脂、酚醛 树脂、聚酯树脂。