第五章材料化学
第五章第三节无机非金属材料讲义高一下学期化学人教版必修第二册
第三节无机非金属材料【学习目标】1、了解无机非金属材料、金属材料和高分子材料的特点以及它们在生产和生活中的广泛应用；2、了解常见无机非金属材料、金属材料和高分子材料的生产原理。
【知识点梳理】一、硅酸盐材料硅酸盐工业：以含硅物质为原料，经过加热制成硅酸盐产品的工业。
如制造陶瓷、玻璃、水泥等。
1．陶瓷（1）生产原料：黏土等。
（2）生产过程：混合→成型→干燥→烧结→冷却。
（3）陶瓷种类：土器、陶器、炻器、瓷器等。
（4）性能及优点：抗氧化、耐酸碱、耐高温，绝缘，易加工成型等。
（5）特种陶瓷：精细陶瓷（高强度、耐高温、耐腐蚀，并具有声、电、光、热、磁等方面的特殊功能）。
2．玻璃（1）生产原料：纯碱、石灰石和石英石少（含硅物质）。
（2）生产设备：玻璃窑。
（3）生产过程：把原料粉碎，按适当的比例混合放入玻璃窑中加强热熔化，冷却后即得普通玻璃。
高温高温（4）主要反应：Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑，CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑。
（5）主要成分：普通玻璃是Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔化在一起所得到的混合物。
（6）重要性质：玻璃在常温下虽呈固态，但不是晶体，称为玻璃态物质。
没有固定的熔点，受热只能慢慢软化。
3．水泥（1）生产原料：石灰石、黏土和其他辅料（如石膏）。
（2）生产设备：水泥回转窑。
（3）生产过程：将原料以一定比例混合，磨细成生料，在窑中烧至部分熔化、冷却成块状熟料。
再加入适量石膏磨成细粉，即得普通水泥。
（概括为：“两磨一烧加石膏”）（4）主要成分：硅酸三钙（3CaO ·SiO 2）、硅酸二钙（2CaO ·SiO 2）、铝酸三钙（3CaO ·Al 2O 3）、铁铝酸四钙（4CaO ·Al 2O 3·Fe 2O 3）等的混合物。
（5）重要性质：水泥具有水硬性，而且在水中也可硬化。
贮存时应注意防水。
（6）主要用途：制成水泥砂浆、混凝土等建筑材料。
材料物理化学-第五章 表面与界面
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④n↑或↓ 三、吸附与表面改性 吸附：新鲜的固体表面能迅速地从空气中吸附气体或其它物质来降低其表面能。吸附是 一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面现象。 表面改性：通过改变固体表面结构状态和官能团。 表面活性剂：降低体系的表面（或界面）张力的物质。
5.3 无机材料的晶界与相界
液体
开 the contact 两相的化学性能或
F 为润湿张力，θ为润湿角（接触角 angle），由于 所以，润湿先决条件是γSV>γS或γSL很小，当固液 化学结合方式很接近时，是可以满足这一要求。
材料物理化学
固
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改变γSV——减少氧化吸附膜； 改变γSL——两相组成相似； 改变γLV——液体中加入表面活性剂 ⑶浸渍润湿 浸渍润湿指固体浸入液体中的过程。
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第五章
表面与界面
表面的质点由于受力不均衡而处于较高的能阶。这就使物体表面呈现一系列特殊的性 质。高分散度物系比低分散度物系能量高得多，必然使物系由于分散度的变化而使两者在物 理性能（如熔点、沸点、蒸气压、溶解度、吸附、润湿和烧结等）和化学性质（化学活性、 催化、固相反应）方面有很大的差别。随着材料科学的发展，固体表面的结构和性能日益受 到科学界的重视。随着近年来表面微区分析、超高真空技术以及低能电子衍射等研究手段的 发展，使固体表面的组态、构型、能量和特性等方面的研究逐渐发展和深入，并逐渐形成一 门独立学科——表面化学和表面物理。 表面与界面的结构、性质，在无机非金属固体材料领域中，起着非常重要的作用。例如 固相反应、烧结、晶体生长、玻璃的强化、陶瓷的显微结构、复合材料都与它密切相关。 表面：—个相和它本身蒸汽（或真空）接触面称之。 界面：—个相与另一个相（结构不同）接触的分界面称之。 相界：指具有不同组成或结构的两固相间的分界面。 晶界：是指同材料相同结构的两个晶粒之间的边界。 习惯上把液-气界面、固-气界面称为液体表面和固体表面。表面可以由一系列的物理化 学数据来描述（表面积、表面组成、表面张力、表面自由能、熵、焓等），表面与界面的组 成和结构对其性能有着重要的影响。 表面与界面起突出作用的新型材料，如薄膜、多层膜、超晶格、超细微粒与纳米材料等 发展如日中天。
人教高一化学必修二第五章化工生产中的重要非金属元素知识点总结
人教高一化学必修二第五章化工生产中的重要非金属元素知识点总结在化学领域中，非金属元素在化工生产中起着重要的作用。
本文将对人教高一化学必修二第五章中与化工生产中的重要非金属元素相关的知识点进行总结。
一、二氧化碳（CO2）二氧化碳是一种常见的非金属化合物，在化工生产中有着广泛的应用。
首先，二氧化碳是一种重要的化学原料，用于制备碳酸钠、碳酸氢钠等化合物，这些化合物在制造玻璃、肥皂等行业中起着重要作用。
其次，二氧化碳还被广泛应用于饮料工业，作为饮料中的二氧化碳气体使得饮料具有一定的气泡和口感。
此外，二氧化碳还可以用作灭火剂和冷却剂等。
二、氧气（O2）氧气是一种必不可少的非金属元素，它在化工生产中起着重要的氧化作用。
在燃料燃烧过程中，氧气是必要的燃料氧化剂，促进燃料的燃烧反应。
此外，氧气还可用于氧化反应的促进剂，例如合成硝酸、高温物理冶炼等。
另外，氧气还可以用于医疗行业中的氧疗，提供给患者呼吸用气。
三、氯气（Cl2）氯气是一种有毒的气体，但在化工生产中有着广泛的应用。
首先，氯气广泛用于消毒和消毒作用。
例如，氯气可以用于净化饮用水、游泳池水以及医疗器械。
其次，氯气还可用于合成化合物，如制备盐酸、氯化乙烯等。
此外，氯气还用于制造塑料、橡胶和冷冻剂等。
四、氮气（N2）氮气是化工生产中不可或缺的非金属元素之一。
首先，氮气被广泛应用于保护性气氛下的热处理过程中。
在金属加工过程中，用氮气取代氧气，可减少氧化反应，保护金属制品表面的质量。
其次，氮气也可以用于灭火剂、气体替代剂等。
此外，氮气还可以用于载运和储存高活性材料，以减少氧气的影响。
五、磷（P）磷是一种重要的非金属元素，在化工生产中有着重要的应用。
首先，磷是无机化合物的重要原料，例如磷酸和磷酸盐。
这些化合物用于制造农药、肥料和洗涤剂等。
其次，磷还用于制造合成树脂、塑料和橡胶等。
此外，磷还可以用于制造火药、炸药和农药等。
总结：化工生产中的重要非金属元素起着不可替代的作用。
高中化学选修五第五章应用广泛的高分子材料知识点
第二节应用广泛的高分子材料一、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。
如纤维素、淀粉。
（2）合成高分子化合物一般在单体名称前加上“聚”。
如聚乙烯、聚丙烯。
（3）如果是由两种单体聚合成的高聚物有两种命名方法：○1在两种单体前加“聚”。
如聚对苯二甲酸乙二醇。
○2在两种单体名称后加上“树脂”。
如酚醛树脂。
二、塑料：主要成分是合成高分子化合物，即合成树脂。
在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。
如提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。
塑料的分类如下表所示：1、聚乙烯聚乙烯具有极其广泛的用途，有高压聚乙烯和低压聚乙烯之分。
高压聚乙烯是在150～300 MPa、170～200 ℃的温度下，并在引发剂作用下使乙烯发生加成聚合反应，得到的聚乙烯相对分子质量较低，密度也低(0.91～0.93 g·m－3)，主链上带有长短不一的支链，熔融温度为105～115 ℃，称为低密度聚乙烯(LDPE)。
低压聚乙烯是在较低压强下，在催化剂的作用下使乙烯发生加成聚合反应，生成的聚乙烯相对分子质量较高(≥50万)，密度也较高(0.94～0.96 g·cm－3)，熔融温度为131～137 ℃，称为高密度聚乙烯(HDPE)。
高压聚乙烯一般用做薄膜，可做食品包装袋等；低压聚乙烯较硬，可以做瓶、桶、板、管与棒材等。
2、酚醛树脂酚醛树脂是酚类(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。
在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位上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：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，可以生成网状结构的酚醛树脂。
2,4－二羟甲基苯酚2,4,6－三羟甲基苯酚【习题一】（2010•湘潭一模）化学与生产生活密切相关，聚乙烯制成品在我们生活中常常用到，下列有关说法中正确的是（）A．乙烯通过加聚反应可制得聚乙烯B．聚乙烯制成品无毒，可无限制使用C．聚乙烯可使酸性高锰酸钾溶液褪色D．聚乙烯有固定的熔沸点【考点】塑料的老化和降解．【专题】有机化合物的获得与应用．【分析】A．乙烯分子间发生加成聚合反应生成高分子化合物聚乙烯；B．乙烯是利用石油提取的产品，聚乙烯塑料垃圾于降解；C．聚乙烯不含有C=C键，与高锰酸钾不反应；D．具有固定的熔点、沸点的物质一定是纯净物，据此判断；【解答】解：A．乙烯分子间发生加成聚合反应生成高分子化合物聚乙烯；反应的化学方程式为：，故A正确；B．制取聚乙烯的原料是乙烯，乙烯是利用石油提取的产品，大量使用会消耗石油，聚乙烯塑料垃圾难于降解处理会破坏土壤，污染地下水，所以不能无限制地使用它，故B错误；C．乙烯碳碳双键其1个键断裂，相互加合出聚乙烯，聚乙烯中不存在双键，与高锰酸钾不反应，故C错误；D．聚乙烯聚合物的n值不定，为混合，故D错误；故选：A。
化学选修五第五章第三节功能高分子材料
了解功能高分子材料的结构特点和重要性能；掌握 合成功能高分子材料的原理。 通过对新型有机高分子材料结构和功能的介绍，激 发学生学习化学的兴趣，提高学生学习化学的积极性。
引入： 时代的划分常以材料为标志：石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代 、高分子时代。当今能源、材料、信息工程是影响社会经济发展和进步的三大支柱产业。其中材料是能源和信息发展的基础，而有机合成材料是材料工业的一个重要方面。
需要考虑的问题：高分子应具有怎样的主链？应带有怎样的功能原子团？ 直接由带功能原子团的单体合成高分子？还是先合成高分子主链，在主链上引入功能原子团？
基本合成思想： 直接合成具有新型骨架结构的高分子材料,在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示特殊功能。 合成功能高分子材料的路线方法
C
一、功能高分子材料简介
定义：既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子。 功能高分子材料的简单分类： 物理功能高分子材料 液晶高分子、高分子半导体等 化学功能高分子材料 高吸水性材料、高分子分离膜等 生物功能和医用高分子材料 高分子药物、人造器官等
这是具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜，它的特点是能让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。
3.高吸水性材料的合成
目的：吸水性强、保水性强、耐挤压
交联剂进行交联以得到网状结构
合成方法
①对天然吸水材料进行改性
②直接由带有强亲水性原子团 的化合物聚合得到
复合材料
定义：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。 特点：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：例如玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)： 基 体 ＋ 增强剂 ＝ 复合材料 酚醛树脂 ＋ 玻璃纤维 ＝某种玻璃钢
2024年高中化学第五章进入合成有机高分子化合物的时代第二节应用广泛的高分子材料教案新人教版选修5
教师活动：
-导入新课：通过故事、案例或视频等方式，引出高分子材料的应用实例，激发学生的学习兴趣。
-讲解知识点：详细讲解高分子材料的合成方法和特点，结合实例帮助学生理解。
-组织课堂活动：设计小组讨论、案例分析等课堂活动，让学生在实践中掌握高分子材料的应用。
-解答疑问：针对学生在学习中产生的疑问，进行及时解答和指导。
教学内容分析
本节课的主要教学内容是新人教版选修5高中化学第五章第二节“应用广泛的高分子材料”。内容包括：1.高分子材料的定义和分类；2.合成高分子材料的方法和特点；3.常见的高分子材料及其应用。
教学内容与学生已有知识的联系：学生在之前的课程中已经学习了有机化合物的基本概念、结构和性质，对有机化学有一定的了解。本节课将在此基础上，进一步引导学生学习高分子材料的特点、合成方法和应用，帮助学生建立起有机化合物和高分子材料之间的联系。
教学资源拓展
1.拓展资源：
（1）高分子材料的应用案例：介绍高分子材料在医学、电子、能源等领域的应用案例，如医用高分子材料、高分子电池隔膜等。
（2）高分子材料的合成方法动画：通过动画形式展示高分子材料的合成过程，如聚合反应、缩聚反应等。
（3）高分子材料的研究动态：介绍高分子材料领域的最新研究动态和成果，如新型高分子材料的研究、高分子材料的应用等。
2.对于教学中的难点内容，我将结合实例、模型等多种教学资源，让学生更加直观地理解高分子材料的合成方法和原理。
3.我还将加强对学生学习情况的关注，及时解答学生的疑问，确保学生对高分子材料的学习能够顺利进行。
4.针对学生的个性化需求，我将提供更多的拓展学习资源，指导学生进行课后自主学习，提高学生的综合运用能力。
核心素养目标
第五章_材料电化学解读
参比电极及其标准氢电极的基准电位见表3-2。如果把饱合甘汞电极 (SCE)作为参比电极使用时，它的测量值不经任何换算便可记为VVSSCE， 如果换算成标准氢电极电位，要在测量值的基础上再加上SCE的电位部分 (0.241 VVSSHE)，其关系为
VVSSHE← VVSSCE+0.241
表3-2 标准电极电位
特别当pH=0，pH2=105 Pa时的氢电极称为标准氢电极
(SHE)，并把与之对应的ΔфH记为ΔфSHE。标准氢电极不仅 在于有较大的实用性，而且当和其他半电池组合构成电池时， 电池的电动势是个重要参数。当标准氢电池SHE和其他半电 池组合，例如和Cu2+｜Cu Pt︱H2(g) ︱H+(aq) ‖Cu2+︱Cu pH2=105 pH=0 aCu=1 当假定液相间的电动势为零时，这种电池的电动势E可 表示为 E°=ΔфoCu-ΔфSHE (5-13)
如果在电位测定端使用同一种金属，那么式(5.8)中的μmete 项互相抵消，在式中不再出现。Δф1,2 称为液相间电动势，
当形成电池或是测定电极电位时，应尽可能使该项小一些， 因此通常用KCl作盐桥的充填盐。相反，在使用玻璃电极的
2.氢电极和标准电极电位
氢电极的结构如图5-1所示。由溶入氢气的水溶液相，用氢气作为充填 气的气相和贵金属Pt这三相构成，记为H+(aq)｜H2(g)｜Pt。aq表示水溶液， g表示气体。Pt本身的溶解反应不活泼，但在氢的氧化还原反应中起到触 媒作用，通常用作氢电极的金属极。确定这种半电池电位的反应为 2H+(aq) + 2e- → H2(g) (5-11) 因此，溶液和金属间的电位差可参照讨论式(5-6)时的顺序求出
so ln
2019新人教版高中化学必修二第五章重点知识点归纳总结(化工生产中的重要非金属元素)
第五章化工生产中的重要非金属元素第一节硫及其化合物一、硫和二氧化硫（一）硫1、硫元素的位置、结构与性质（1）硫元素位于元素周期表的第三周期、第ⅥA 族，硫原子的最外电子层有6个电子，在化学反应中容易得到2个电子，形成－2价硫的化合物。
（2）与氧元素相比，得电子能力相对较弱，非金属性比氧的弱。
故在富含O 2的地表附近的含硫化合物中，硫常显＋4价或＋6价，而氧显－2价。
2、硫单质的物理性质硫(俗称硫黄)是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。
硫难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。
3、硫单质的化学性质（1）氧化性表现为与金属、H 2反应：与Fe 、Cu 、H 2反应的化学方程式分别为S ＋Fe=====△FeS、S ＋2Cu=====△Cu 2S、S ＋H 2=====△H 2S ，在这些反应，S 均作氧化剂。
（2）还原性表现为与O 2反应，其化学方程式为S ＋O 2=====点燃SO 2，反应中S 作还原剂。
注意：(1)硫的氧化性较弱，与变价金属反应，生成低价态的金属硫化物。
(2)硫与氧气反应，无论氧气是否过量，只生成SO 2。
（二）二氧化硫1、物理性质二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气的大，易溶于水。
在通常情况下，1体积的水可以溶解约40体积的SO 2。
2、化学性质（1）具有酸性氧化物的性质①与H 2O 反应的化学方程式为：SO 2＋H 2OH 2SO 3。
②与碱(如NaOH)反应的化学方程式为：SO 2＋2NaOH===Na 2SO 3＋H 2O。
（2）还原性SO 2在一定条件下与O 2反应的化学方程式为：，生成的SO 3也是酸性氧化物，与H 2O 反应的化学方程式为：SO 3＋H 2O===H 2SO 4。
（3）氧化性SO 2与H 2S 反应的化学方程式为：SO 2＋2H 2S===3S ＋2H 2O。
（4）漂白性①SO 2通入品红溶液中，品红溶液褪色，加热时，溶液又变红色。
②SO 2的漂白原理：SO 2与某些有色物质生成不稳定的无色物质。
大学化学│-第五周-第五章金属材料
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金属的分类
工程技术上分： 黑色金属：Fe、Mn、Cr 有色金属，又分：“重、轻、贵、稀、放” 化学性质上分： 活泼金属、中等活泼金属、不活泼金属。
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金属的分类
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金属的性质
1 物理性质： 光泽、密度、熔点、导电、导热、延展性、磁性、 热胀冷缩(但Sb、Bi相反)……
2 化学性质： “金属性”是指：M- ze- → MZ+
LaNi5 是贮氢材料； Y-Ba-Cu-O 是超导材料；
此外，稀土在核工业、环保方面皆有应用。
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超导材料
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超导材料
⑷ 其他 目前最高的超导 临界温度记录是 约164K，也就是109℃，而人类生 活的环境（室温） 一 般 在 300K 左 右 ， 即0~40℃。
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记忆合金
形状记忆合金被称为金属中的“魔术师”，因为它 有一种神奇的特性：它能像人有记忆力一样“记住” 自己的形状。
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过渡金属元素
②Cr的密度、硬度、熔点都比Mg高；
Cr的外层电子构型为3d54s1，价电子多，金属键强， 所以密度、硬度、熔点高；
③K+、Ca2+等都无色，而Fe、Mn、Ti的离子却都有 色。
Fe、Mn、Ti原子的外层电子构型中都有未成对d电 子，而K+、Ca2+的原子的外层电子构型中则没有未 成对d电子，因而无色。
2CrO42- +2H+
HCrO4-
Cr2O72-+H2O
Cr6+的化合物皆有毒，而Cr3+的化合物毒性较小。
重铬酸钾洗液
重铬酸钾 150g 蒸馏水 300mL 浓硫酸 3000mL
材料化学 5.固相反应
第五章 固相反应动力学固相反应是多相反应的一种，狭义上指固－固反应（包括固态相变），广义上讲包括固－固，固－液，固－气等之间的反应。
热力学是解决反应进行的方向和可能性，而动力学是讨论反应进行的过程，固相反应动力学研究固相之间反应速度、机理和影响反应速度的因素。
固相反应一般是发生在相界面上，反应物、生成物并不是均匀分布于介质中，因此为非均相反应，其反应速度是时间和空间的函数。
对于均相反应 D C B A +→+反应速率可以描述为：ωεβαD C B A C C k C kC n '-=严格来说不能直接由反应方程式写出反应速度式来，因为一般情况下b a ≠≠βα,。
当反应为基元反应时，即分子碰撞后一步即可完成的反应，可以认为相等，而非基元反应不同。
对于上述反应速度表达式，忽略逆反应，βαB A C kC dtdC n =-= βα+为表观反应级数⎪⎭⎫⎝⎛∆-=RT G A k *expA 为频率因子，*G ∆为表观活化能※ 杨德尔方程考虑如图模型，颗粒原始粒径为R ，反应进行了t 时间后，产物层厚度为x 。
当1<<R x时， xk dt dx = 这就是平板反应模型（杨德尔方程），即反应物的生成速度与生成层的厚度成反比。
定义反应转化率α33331134)(3434⎪⎭⎫ ⎝⎛--=--=R x R x R R πππα∴()[]3/111α--=R x杨德尔方程在反应初期或颗粒较小时与实验比较吻合，在反应中后期就有较大偏差。
※ 金斯特林格方程对于球状质点的扩散动力学进行分析，如果有C B A →+，假设在高温下反应速度很快，A 在C中的扩散成为了反应的控速环节。
边界条件：=-===A A A C r R r C C R r在产物层R-x < r < R 中取一个微体积元 r r ∆24π()dtdC rr r J r r J AA A ∆=-∆+222444πππ dt dC drdJ r AA =21∴dt dC dr dC r dr d r D AA =⎪⎭⎫ ⎝⎛22 由于反应只是发生在产物层与反应物的界面处，假定整个扩散过是稳态过程。
皮草涂饰材料化学
硝化（醋酸）纤维类涂饰 苯氨型涂饰剂（染料） 剂 乙烯基聚合物类涂饰剂 聚氨酯类涂饰剂
除了移膜（贴膜）涂饰，皮革的涂饰过程都不是一次完成的，往往需要经过 数次才能完成。据此，皮革涂饰剂又可分为底层涂饰剂、中层涂饰剂、面层或顶 层涂饰剂。
底层是整个涂层的基础，主要作用是粘和着色剂在皮革表面成膜以及封面 （底） 。
5.2 成膜物质
成膜物质又称为成膜剂、粘合剂，是涂饰剂的主要成分。成膜物质能够在底 物（如皮革）表面形成均匀透明的薄膜，实际上是一种粘合剂。 成膜物质一般为天然或合成高分子物质， 如乳酪素、 硝化纤维、 丙烯酸树脂、 聚氨酯等，
成膜物质应具有以下性质： （1）粘着力强。
-3-
（2）薄膜的弹性、柔软性、及延伸性应与皮革一致。 （3）薄膜应具有容纳力。 （4）薄膜光泽好。 （5）薄膜具有良好的卫生性能。 （6）薄膜具有很好的坚牢度。 薄膜作为保护性涂层，必须具有一定的耐酸碱、耐干湿擦、耐水洗、耐干洗、 耐洗涤剂、耐汗、耐光、耐热、耐寒、耐曲折、耐耐磨、耐刮、耐老化、防水、 防火、防雾化、抗有机溶剂等坚牢度，对皮革成品起到很好的保护作用。
（2）增塑剂 硝化纤维薄膜光亮、坚牢、透明、耐水，但延伸性和粘着力差。因此，加入 增塑剂可以增加薄膜的延伸性和柔韧性，同时提高薄膜的粘着力。 增塑剂应与硝化纤维有很好的相容性，能溶于溶剂，能长期具有增塑性， 不 易挥发损失，有较好的耐寒、耐热、耐老化和比较稳定等性能，而且价廉易得。
增塑剂分为三类：胶化增塑剂、非胶化增塑剂、合成树脂增塑剂。 ①胶化增塑剂 可溶解硝化纤维的凝胶类，如邻苯二甲酸二丁酯或辛酯、 磷
外增塑：缺点：迁移
改性：如聚氨酯接枝（外乳化或内乳化）
（3）乳化剂 要求乳化剂与水和油都要有良好的亲和性，在成膜过程中，当乳液中的溶剂
材料化学作者曾兆华、杨建文编著第五章课件
5.2 气相沉积法
物理气相沉积法 PVD 化学气相沉积法 CVD 发生气相 化学反应
Chapter5 Preparation of Materials 34
不发生 化学反应
5.2.1 物理气相沉积法 (PVD) Physical Vapor Deposition
Chapter5 Preparation of Materials
4
5.1.1 熔体生长法
——将欲生长晶体的原料熔化，然后让熔体达 到一定的过冷而形成单晶
• • • • •
Chapter5 Preparation of Materials
提拉法 坩埚下降法 区熔法 焰熔法 液相外延法
5
5.1.1.1 提拉法
93tioctiohoctiohocsiocsiohocsiohoc实例chapter5preparationmaterials酸催化机理94rosiohsisioh酸催化条件下通常得到线形或带无规支链的缩聚产物chapter5preparationmaterials碱催化机理95roohrosiohsiohsiroohsisi碱催化条件下较容易形成交联网络状的产物chapter5preparationmaterials532溶胶凝胶法的应用applicationsolgelprocess制备颗粒材料制备纤维材料制备表面涂膜制备块状材料制备复合材料96chapter5preparationmaterials97chapter5preparationmaterials5321制备颗粒材料利用沉淀喷雾热分解或乳液技术等手段可以从溶胶制备均匀的无机颗粒利用超临界干燥技术把溶剂移去可制备气凝胶98mgoch无定形凝胶混合水解缩合干燥尖晶石细颗粒mgal250热处理实例chapter5preparationmaterials5322制备纤维材料的重量百分含量为015陶瓷纤维其杨氏模量达150gpa以上耐热纤维是短纤维而solgel法得到长纤维控制拉纤溶胶粘度10100pas形成线形分子链的缩聚中间体酸催化99chapter5preparationmaterials5323制备表面涂膜将溶液或溶胶通过浸渍法或转盘法在基板上形成液膜经凝胶化后通过热处理可转变成无定形态或多晶态膜或涂层
人教化学选修5第5章第二节应用广泛的高分子材料-课件-(共15张PPT)
2、合成纤维的性能和重要作用
合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、 不发霉、不缩水等性能，其性能比天然纤维更优越，除了 供人类穿着外，在生产和国防上也有广泛用途。
三、合成橡胶
1、特性：具有高弹性的高分子化合物，其分 子结构中的高分子链状在无外力作用时呈卷曲 状，有柔性，受外力时可伸直，取消外力后又 可恢复原状。
① 主要性质：无毒、无臭；耐低温性能好，化学性 能稳定性好，耐酸、碱性好，耐溶解性好，吸水 性小，电绝缘性好。
② 用途：制薄膜，制中空制品；制管板材；制包裹 材料。
三、合成纤维
1、分类： 天然纤维 如棉花、羊毛、木材、草类的纤维
纤维
合成纤维
人造纤维： 黏胶纤维、醋酸纤维
合成纤维
涤纶 锦纶 腈纶 丙纶 维纶 氯纶
2、分类： 天然橡胶
通用橡胶
丁苯橡胶 顺丁橡胶
橡胶
合成橡胶
特种橡胶
氯丁橡胶
相比而言，合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面， 但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低 温等性能，因而广泛用于工农业、国防、交通及日常生 活中。
2 、上帝给你一个比别人低的起点，就是要让你用你的一生去谱写出一个绝地反击的故事。 10 、巴不得变成更优秀的人，只是原因不一样了。以前是为了别人，而现在是为了自己。 1 、准备努力，收获明天，收获明天，准备今天收获明天。 9 、被全世界抛弃又怎样，我还有我自己，我爱我自己。 7 、成功在于好的心态与坚持，心态决定状态，心胸决定格局，眼界决定境界。 18 、不要嘲笑铁树。为了开一次花，它付出了比别的树种更长久的努力。 2 、我们阔步在创业创富的大道上，让我们用青春的激情奏响生命最强乐章。 8 、漂亮女人也许是魔鬼，丑陋女人的却可能是天使，上天总是公平的，不要以貌取人。 12 、抛掉过去，不一定有好的开始，但一定不会比过去坏。 14 、再难受又怎样、生活还要继续。现实就是这样、没有半点留情、你不争就得输。 2 、没有人可以打倒我，除非我自己先趴下! 10 、仰望天空的孩子并不忧伤，°的仰角不过是伪装的姿态。 9 、相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信仰就是力量。
新人教版 化学 必修第二册第五章第三节无机非金属材料课件
光导纤维
水晶、玛瑙饰品
化学仪器
硅酸H2SiO3
高中化学唯一难溶性酸，酸性比碳酸还弱
硅酸
聚合
硅酸凝胶
干燥脱水
硅酸干凝胶
“硅胶”
硅胶的用途： 食品、药品的干燥剂 催化剂的载体
3.新型陶瓷
SiC(金刚砂) 陶瓷
结构 碳原子和硅原子通过共价键连接
硬度大 砂纸和砂轮பைடு நூலகம்磨料
性能
耐高温结构材料
高温抗氧化 耐高温半导体材料
1．保存NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？ SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O 有粘性
2．SiO2既能与HF酸反应又能和NaOH反应，所以它是两性 氧化物？ 错。因为SiO2＋4HF＝SiF4 ↑＋2H2O，生成的SiF4 不属于盐。
二、二新.新型型无无机机非非金金属属材材料 料
SiO2+Na2CO3 SiO2+CaCO3
Na2SiO3+CO2↑ CaSiO3+CO2↑
主要成分
Na2SiO3 CaSiO3
SiO2
玻璃无固定的熔沸点。
2. 玻璃
应用
生产建筑材料、光学仪器和各种器皿、还可制造玻璃 纤维用于高强度符合材料等。
用含铅的原料制 造的光学玻璃
加入一些金属氧化物或盐可以 得到彩色玻璃，常用于建筑和 装饰
新人教版 化学 必修第二册
第三节 无机非金属材料
硅酸盐材料 新型无机非金属材料
材料的分类
材料 （按化学组成 和特性来分）
金属单质 金属材料
合金
无机非金属材料
传统无机非金属材料 新型无机非金属材料
高分子材料： 塑料、合成橡胶、合成纤维
高中化学选择性必修三 第5章第2节 通用高分子材料学案下学期(解析版)
第五章合成高分子第二节高分子材料第1课时通用高分子材料1.了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。
2.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
教学重点：三大合成材料的组成和结构的特点教学难点：三大合成材料的组成和结构的特点任务一、塑料1.主要成分：。
例如，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。
2.分类塑料按受热特征分为：和。
热塑性塑料具有结构。
受热时，分子间作用力，易，可反复加工多次使用；冷却时，相互引力增强，会重新硬化；热固性塑料再次受热时，链与链间会形成，产生一些交联，形成结构，硬化定型，加工成型后能加热熔融。
3.聚乙烯(1)聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为和。
(2)为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？4.酚醛树脂(1)组成:酚醛树脂是用_____与_____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,等物质的量的甲醛和苯酚反应形成_____结构高分子,发生反应为 _______________________________________________; ________________________________________________。
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_____结构的酚醛树脂。
任务二、合成纤维 1.分类⎧⎪⎪⎧⎨⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩天然纤维：棉、麻、蚕丝、羊毛等人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维纤维化学纤维合成纤维：用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成的纤维合成纤维具有优良的性能：如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。
2.合成纤维（1）常见的合成纤维①合成纤维的“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶，其中被称作“人造棉花”的是 。
①聚酯纤维涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的商品名。
写出生成涤纶的化学方程式：__________________________________________________。
材料化学 李奇 陈光巨 编写 第五章 课后答案
第5章习题答案1.高分子结构通常分为链结构和聚集态结构两个部分，请解释链结构和聚集态结构。
答：链结构是指单个高分子化合物分子的结构和形态，所以链结构又可分为近程和远程结构。
近程结构属于化学结构，也称一级结构，包括链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序、支链类型和长度等。
远程结构是指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构象，也称二级结构。
聚集态结构是指高聚物材料整体的内部结构，包括晶体结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构等有关高聚物材料中分子的堆积情况，统称为三级结构。
2.简述近程相互作用和远程相互作用的含义及它们对高分子链的构象有何影响。
答：所谓“近程”和“远程”是根据沿大分子链的走向来区分的，并非为三维空间上的远和近。
事实上，即使是沿高分子长链相距很远的链节，也会由于主链单键的内旋转而会在三维空间上相互靠得很近。
高分子链节中非键合原子间的相互作用——近程相互作用，主要表现为斥力，如—CH2—CH2—中两个C上的两个H的范德华半径之和为0.240nm，当两个H为反式构象时，其间的距离为0.247nm，处于顺式构象时为0.226nm。
因此，氢原子间的相互作用主要表现为斥力，至于其他非键合原子更是如此。
近程相互排斥作用的存在，使得实际高分子的内旋转受阻，使之在空间可能有的构象数远远小于自由内旋转的情况。
受阻程度越大，构象数越少，高分子链的柔性就越小。
远程相互作用可为斥力，也可为引力。
当大分子链中相距较远的原子或原子团由于单键的内旋转，可使其间的相互作用在距离小于范德华半径时表现为斥力，大于范德华半径时为引力。
无论哪种力都使内旋转受阻，构象数减少，柔性下降，末端距变大。
3.何为晶态高聚物？高聚物可形成哪些形态的晶体？答：晶态高聚物是由晶粒组成，晶粒内部具有三维远程有序结构，但呈周期性排列的质点不是原子，整个分子或离子，而是结构单元。
由于结晶条件不同，结晶性高聚物可以形成形态不同的宏观或亚微观晶体，单晶，树枝晶，伸直链晶体，纤维状晶体，串晶等。
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第五章材料化学
生化学反应，以此达到改性目的。
第五章材料化学
依据表面改性剂与粒子表面化学反应的不同，
可分为以下几种
第一种：偶联剂表面覆盖改性 这是利用偶联剂分子与粉体填料表面进行化学
通过粉碎、研磨等方法增强粒子的表面活性，使 分子晶格发生位移（表面无定型化），改善颗粒 表面的化学吸附形式和反应活性。
通过机械力化学效应，激活了粉体表面，提高了 颗粒与其他无机物或有机物的作用活性，达到改 性的目的。
第五章材料化学
5．外膜层改性，即胶囊式改性：
在粒子表面包上一层其他物质的膜，使粒子 表面性能发生改变。 与物理涂覆改性不同的是，表面膜是均匀且有一 定厚度的。 由药品药效的缓释性需求而出现的固体药粉胶囊 化，微子胶囊化改性的另一个特点是能够将液体 固体化。
硅烷偶联剂的选择 纳米二氧化硅复合材料的制备 结果与表征
第五章材料化学
硅烷偶联剂KH-560: RSi(OCH3)3 , R代表CH2 CH CH2 O(CH2)3
O
第五章材料化学
改性SiO2的透射电镜照片
样品1
样品2
样品3
第五章材料化学
样品5
试样的红外光谱研究
图2 试样的红外光谱图
加入硅烷偶联剂后二氧化硅的 物 理 吸 附 水 量 和 Si-OH 基 减 少 （3400cm-1左右和1600cm-1 左右的的吸收峰减弱）；含有 明显的亚甲基和C－O键吸收峰， 但二氧化硅的特征吸收峰 （1101，797，471 cm-1） 没有明显变化，且Si-O键的伸 缩 振 动 吸 收 峰 （ 1100cm-1 、 820 cm-1左右）强度增强。说 明硅烷偶联剂的加入并未改变 二氧化硅的整体的物质组成和 晶体结构，只是使其表面的部 分羟基与硅烷偶联剂作用生成 Si-O键，疏水性增强。
湿法工艺：将粉体与溶于有机溶剂所得的改性剂 溶液充分混合后加热回流，使改性剂与粉体表面 在液相中反应。使用无机表面改性剂的沉淀反应 和包覆改性一般采用这种工艺。
复合工艺：是将几种改性方法一起使用的复合工 艺，如机械力化学与表面化学包覆改性等。
第五章材料化学
5.6.4、粉体表面改性剂的分类
根据表面改性剂与粒子表面之间有无化 学反应，可分为：表面物理吸附、包覆 改性、表面化学改性。
耐光、耐热、耐腐蚀等。 （3）赋予粒子表面以新的功能，如光、电、磁、热、
力学及化学性能，从而扩大产品用途，开发新产品 以及提高粉体材料的附加值。
第五章材料化学
5.6.2、根据粉体表面改性方法的分类
按改性性质不同分：物理方法、 化学方法、 包覆方法。
按具体工艺分：涂覆法、 偶联剂法、 煅烧法、 包覆法。
第五章材料化学
6．高能量表面改性：
利用紫外线、红外线、电晕放电和等离子体照射 等方法进行矿物粉体表面改性方法。
如：主要作为激发手段用于单体烯烃或聚烯烃在 粉体表面接枝改性。
第五章材料化学
5.6.3．根据粉体表面改性的工艺分类
干法工艺.：是将干燥的粉体与改性剂蒸气接触， 并进行气相反应，无机粉体的表面物理涂覆、化 学包覆、机械力化学，部分胶囊化改性常采用这 种工艺。
第五章材料化学
综合改性的性质、手段和目的，分为六大类
1.表面包覆改性：即物理涂覆改性，利用表面活 性剂使有机、无机等新物质覆盖于粉体粒子表 面，达到表面改性的目的。
如石英砂表面用酚醛树脂涂覆可提高其做铸造 砂粘结性能。
第五章材料化学
2．化学包覆：
利用化学反应使有机分子、无机分子在粉体表面 吸附或对颗粒进行包覆，从而赋予粉体粒子表面 新的功能。
第五章材料化学
第三种 是粒子表面活性基团与单体共聚
如用软质CaCO3悬浮液与丙烯酸，丙烯酸丁酯和乙 酸乙烯酯等接枝共聚改性，通过调节表面聚合改性单体配 比，进而控制共聚物及其与无机粒子界面层的结构和性质， 制成了无机含量高的高性能材料。
第五章材料化学
举例说明表面化学改性： 纳米二氧化硅的原位改性
反应的特性，将偶联剂均匀地覆盖在粒子表面， 从而赋予粒子表面新的性质一种方法。 常用偶联剂：硅烷偶联剂、
钛酸酯类偶联剂、 铝酸酯类偶联剂、 硬脂酸有机硅。
第五章材料化学
硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷， 可用通式Y（CH2)nSiX3表示.
n=0～3；X－可水解的基团；Y-有机官能团，能与 树脂起反应;
X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、 乙酰氧基等;
Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯
基或脲基。
第五章材料化学
在硅烷偶联剂分子中，既有亲有机材料的有机基 团，又有亲无机材料的可水解基团。
偶联剂的亲无机基团与填料表面结合，亲有机基 团与高分子树脂缠结或反应，利用其特有的分子 桥性能使表面性质相差很大的无机填料与高分子 材料相容，从而大大提高复合材料的物理性能、 电性能、热性能、光性能等。
第五章材料化学
第二种：粒子表面引发接枝聚合改性
这是通过各种途径在粒子表面引入具有引发能力的活 性种子（自由基阴离子或阳离子），引发单体在粒子表面 聚合。 如用等离子体或辐射等方法，使粒子表面的羟基产生具有 引发能力活性种子，通过这些活性种子引发单体聚合； 在粒子表面偶联上一些有机基因（如-ROH,-RNH2-RSH 等基因），通过氧化还原反应或加热使粒子表面产生自由 基，引发单体聚合。
如粉体用偶联剂改性后，可增加其亲油性，可很
好分散于塑料、橡胶、涂料中。
第五章材料化学
3．沉淀反应：
通过无机化合物在颗粒表面的沉淀反应，在 颗粒表面形成一层或多层膜，从而达到改善粉 体表面性质的目的。
粉体表面涂覆TiO2、ZrO2和ZnO氧化物工艺， 是通过沉淀反应实现的。
第五章材料化学
4．机械力化学反应：
5.6 粉体表面改性
第五章材料化学
5.6.1、粉体改性的作用
粉体改性—用物理方法或化学方法对粉体材 料进行表面处理，有目的地改变粉体材料表 面物理化学性质的工艺，称为粉体表面改性。
第五章材料化学
改性目的
（1）改善或改变粉体粒子在使用介质中的分散性； （2）弥补粉体自身存在的缺陷，改善其耐久性、如