《實際應(yīng)用廣泛高分子材料》教學(xué)指導(dǎo)新人教版選修5

1、第二節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子 材料 學(xué)習(xí)目標 1.以聚乙烯和酚醛樹脂為例，了解高 分子化合物的結(jié)構(gòu)特點和基本性質(zhì)， 體會高聚物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系 2.了解塑料、合成纖維、合成橡膠的 性能和用途 3.進一步熟練掌握高分子單體與高分 子之間的互推技能，加聚、縮聚反應(yīng) 的書寫 有機高分子 天然（棉花、蠶絲、麻） 合成 合成材料 功能高分子材料 復(fù)合材料 塑料 合成纖維 合成橡膠 一. .塑料 熱塑性塑料熱固性塑料 可以反復(fù) 加工，多 次使用 一旦加工成 型就不會受 熱熔化 添加了特定用途的添加劑的樹脂 聚乙烯酚醛樹脂 1.聚乙烯 高壓聚乙烯 低壓聚乙烯 合成條件 分子結(jié)構(gòu)類 型 有無支鏈 高分子鏈長

2、 短 相對分子質(zhì) 量 高壓高溫引發(fā) 劑 較低壓力催化劑 線型支鏈型 少有或沒有 相對較長相對較短 相對較小 相對較大 高壓聚乙烯低壓聚乙烯 熔融溫 度 密度 硬度 分子間 作用力 低密度 相對較低 相對較小 相對較小 相對較高 高密度 相對較大 相對較大 高或低密度的聚乙烯均可溶解于適當(dāng) 的有機溶劑中 2.酚醛樹脂 反應(yīng)物：酚類醛類 苯酚甲醛 酚醛樹脂 （電木） 酸催化線型 堿催化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) （體型） 具熱塑性，能溶于一些 有機溶劑中 具熱固性，不溶于任何 溶劑 理解掌握、注 意書寫！ （1 1）組成： 用酚類（如苯酚）與醛類（如甲醛）在 酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子化 合物。 （2 2）

3、形成： 在酸催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛 反應(yīng)，苯酚鄰位或?qū)ξ坏臍湓优c甲醛的 羰基加成生成鄰（或?qū)ξ唬┝u甲基苯酚， 然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型 結(jié)構(gòu)高分子。 4 4、酚醛樹脂（電木） OH O HCH = + H+ OH CH2OH n nH+ OH CH2 OH CH2OH n HO H +（n -1）H2O 【思考與交流】 為什么用堿性催化生成的酚醛樹脂能形成 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)？你能畫出酚醛樹脂的部分網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)嗎？ 羥甲基苯酚 酚醛樹脂局部結(jié)構(gòu) 在堿催化下，等物質(zhì)的量的苯酚與甲醛或過量的 甲醛與苯酚反應(yīng)，生成羥甲基苯酚、二羥甲基苯酚、 三羥甲基苯酚等，然后加熱繼續(xù)反應(yīng)，就可以生成網(wǎng)

4、狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂。 OH CH2OH CH2OH HOCH2 2，4，6-三羥甲基苯酚2，4-二羥甲基苯酚 OH CH2OH CH2OH 【實驗51】酚醛樹脂的制備及性質(zhì) 【目的】通過甲醛和苯酚形成酚醛樹脂的 過程，加深對縮聚反應(yīng)的認識。 【用品】大試管、帶有長玻璃管(約30cm) 的橡皮塞、試管夾、量筒、燒杯、石棉網(wǎng)、 酒精燈、溫度計、蒸發(fā)皿。 苯酚、甲醛(40)、濃鹽酸(37)、濃 氨水(28)。 【原理】酚醛樹脂用苯酚和甲醛為原料， 在酸或堿的催化作用下縮聚而成。苯酚過 量，在酸性催化劑作用下，縮聚成線型結(jié) 構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂。甲醛過量，在堿性 催化劑作用下，縮聚成體型結(jié)構(gòu)的熱固性 酚醛

5、樹脂。 操作： 1 1用鹽酸作為催化劑 在一個大試管里加入苯酚2g2g，注入3mL3mL甲醛溶液和 3 3滴濃鹽酸混合后，用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，放在 沸水浴里加熱約15min15min。待反應(yīng)物接近沸騰時，液體變 成白色渾濁狀態(tài)。從水浴中取出試管，用玻璃棒攪拌反 應(yīng)物，稍冷。將試管中的混合物倒入蒸發(fā)皿中，傾去上 層的水，下層就是縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂 （米黃色中略帶粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶劑中。 2 2用濃氨水作催化劑 在另一個試管里加入2.5g2.5g苯酚，注入3 34mL404mL40 甲醛溶液，混勻后再加1mL1mL濃氨水，振蕩混合，也用帶 有玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中

6、加熱（裝置如圖5 51 1）。 約15min15min后，試管里逐漸出現(xiàn)白色的渾濁狀態(tài)，暫停加 熱。待發(fā)生的氣泡稍少時，再繼續(xù)加熱，過一會兒，就 變成黏稠的半流動性液體。將所得黏稠物倒入一瓷蒸發(fā) 皿里，在5050溫度下烘1h1h后，再繼續(xù)在70708080下烘 8h8h，即能縮合成體型固體酚醛樹脂( (淡黃色) )，它不溶 于任何溶劑。 圖51酚醛樹脂的制取 【注意事項】 清洗試管的方法是：倒掉試管上部的液體 后，在試管底部剩下的酚醛樹脂中，加入約 1mL1mL的福爾馬林，再用玻棒刮擦，可使酚醛 樹脂成團地拉出來。若是體型結(jié)構(gòu)的酚醛樹 脂，倒出后，試管壁上還會留下一些橙紅色 的碎粒，同樣可用福

7、爾馬林清洗，如果管壁 尚有少量高聚物，則可用軟質(zhì)紙卷成與管口 粗細相仿的紙棒，伸入試管底部，沿管壁刮 擦。 此實驗需在通風(fēng)良好的實驗室進行，樹脂 及殘液需統(tǒng)一回收處理。 酚醛樹脂的制取和性質(zhì) 分組編號 實驗步驟 2g苯酚+3ml40%的 甲醛+3滴濃鹽酸 苯酚+甲醛+濃氨水 產(chǎn)品外觀 加熱試驗 酒精溶解 結(jié)構(gòu)特點 實驗5-1 沸水浴加熱15min 洗凈、烘干 淡粉紅色固體 軟化（熱塑性） 不軟化（熱固性） 溶解不溶解 線性結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 淡黃色固體 怎樣清洗線型酚醛樹脂？ 福爾馬林溶液或乙醇清洗 【思考與交流】 尿素是蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物，隨 尿排出體外。尿素氮原子上的氫 可以像苯環(huán)上的氫原子那樣

8、與甲 醛發(fā)生加成反應(yīng)，并可縮聚成線 型和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的脲醛樹脂。你能 寫出它們的結(jié)構(gòu)式嗎？ P108P108 脲甲醛樹脂的線形結(jié)構(gòu)： 脲甲醛樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)： 合成高分子 按結(jié)構(gòu)分類 線型 支鏈型 熱固型 熱塑型 加工成型后受 熱不再熔化 可反復(fù)加工，多 次使用 能溶解在適當(dāng)?shù)?有機溶劑里 不易溶解，只有一定 程度的脹大 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 體型 二. .合成纖維 纖維 天然纖維化學(xué)纖維 棉花 羊毛 蠶絲 麻 合成纖維 人造纖維 滌綸 錦綸 腈綸 丙綸 維綸 氯綸 六大綸 維綸聚乙烯醇 吸濕性好，因其分子鏈上有羥基 滌綸聚對苯二甲酸乙二醇酯 結(jié)構(gòu)簡式？ 世界上出現(xiàn)的 第一種合成纖維是 20 20 世紀 30

9、30 年代 美國杜邦公司科研 小組研制出的尼龍 6666（NylonNylon，聚酰 胺6666），它是由己 二酸和己二胺縮聚 而成的，寫出合成 尼龍-66-66的化學(xué)方 程式 HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2 nHO-OC(CH2)4CO-OH +nH-NH(CH2)6HN-H OC(CH2)4CONH(CH2)6NH nH +（2n-1）H2O HO 己二酸和己二胺縮聚合成尼龍-66-66的化學(xué)方程式 HOCH2CH2OH nH +（2n-1）H2O HO OC- -COOCH2CHO 對苯二甲酸和乙二醇縮聚合成滌綸的化學(xué)方程式 HOOC- -COOH HOOC- -C

10、OOH + HOCH2CH2OH 合成纖維中目前產(chǎn)量占第一位的是聚酯纖維滌綸 【化學(xué)名】聚對苯二甲酸乙二醇酯 n nn n 催化劑 橡膠的來源 森林中有一種高大的 喬木，叫作“三葉 樹”。如果用小刀在 它的樹皮上割開一個 小口子，便會有牛奶 似的樹汁流淌出來。 這種樹汁，就是今天 人們所熟悉的橡膠的 最初來源。在印第安 人的土語中，“橡膠” 就是“樹木的眼淚” 的意思。 三、合成橡膠 1、橡膠分類 橡膠 天然橡膠 合成橡膠 三葉樹膠（順） 杜仲樹膠（反） 丁苯橡膠 順丁橡膠 合成天然橡膠 氯丁橡膠 乙丙橡膠 硅橡膠 丁腈橡膠 合成橡膠于2020 世紀開始出現(xiàn) ，4040年代得到 迅速發(fā)展。 丁

11、苯橡膠 氯丁橡膠 通用橡膠 硅橡膠 特種橡膠 合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性， 絕緣性、耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應(yīng) 用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中。 橡膠是一類具有彈性的物質(zhì)，當(dāng)施以外力時 形狀將發(fā)生改變，去除外力又恢復(fù)原來的形 狀。 共同點：各種高聚物分子中均存在不飽和鍵 2 2、性質(zhì)： 耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐燃、耐腐蝕 性、耐老化等方面有著其獨特的優(yōu)勢。 橡膠的相對分子質(zhì)量比塑料、合成纖維都 要高，一般在10105 510106 6范圍內(nèi)。 天然橡膠線型 硫磺硫 化劑 網(wǎng)狀體型 橡膠硫化后，其柔韌性和彈性都會增大 嬰兒用的一次性紙尿片中有一層能吸水 保水的物質(zhì)。下列高分子中

12、有可能被采用 的是（ ）B 硅橡膠的合成流程如下：將單體 二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解得到 二甲基硅二醇，經(jīng)脫水縮聚成聚硅氧 烷，即硅橡膠。請用化學(xué)方程式表示 以上過程。 下列原料或制成的產(chǎn)品中，若出現(xiàn) 破損不可以進行熱修補的是 A聚氯乙烯涼鞋B電木插座 C自行車內(nèi)胎 D聚乙烯塑料膜 B 樹脂是指未經(jīng)加工處理的、沒有與各 種添加劑混合的聚合物 塑料樹脂添加劑 樹脂的本性決定了塑料的主要基本性 能，添加劑也起重要作用 線型結(jié)構(gòu) 支鏈型結(jié)構(gòu) 影響高分子化合物熔點、密度的因素： 1高分子鏈越長相對分子質(zhì)量越 大分子間的作用力越大熔點 、密度越高 2鏈與鏈之間越密鏈之間的作用 力越大熔點、密度越高 低壓聚乙烯比高壓