課題3 高分子合成材料

1、湖北巴東二中湖北巴東二中 田宗學田宗學你知道國旗是用什么材料做的嗎？聯(lián)想聯(lián)想 質(zhì)疑質(zhì)疑 “神州七號神州七號”上的降落傘和宇上的降落傘和宇航服能是普通布航服能是普通布料制作的嗎料制作的嗎?你你認為這些材料應(yīng)認為這些材料應(yīng)具有什么特點具有什么特點?PVC 制 品杯墊水杯水壺茶 具洗米籮垃圾桶家庭用品家庭用品輸液器類一次性注射器醫(yī)藥包裝系列藥用塑料瓶醫(yī)療呼吸管鮮氧發(fā)生器化學儀器化學儀器 高分子合成材料是一種新型的化學材料，它的出現(xiàn)改變了人類制只能依賴和應(yīng)用從礦物、動植物中得到的金屬、木材、棉、毛、橡膠等天然材料的狀況，為人類的生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展開拓了廣闊的道路。 19世紀中葉，人們開始對天然高分子

2、進行改造以改變其性質(zhì)。 20世紀初期，開始少量生產(chǎn)合成塑料和合成橡膠，并用作原料來生產(chǎn)絕緣材料、輪胎等。但生產(chǎn)發(fā)展較慢。 30年代中期，由于高分子鏈結(jié)構(gòu)理論的確立，以及對一些有機反應(yīng)過程的進一步研究，使生產(chǎn)方法簡化，生產(chǎn)效率提高，高分子品種的生產(chǎn)，才如迅速地發(fā)展起來。 在我國，高分子合成工業(yè)的歷史雖然比較短，但發(fā)展是很快的。我國石油、天然氣和煤的儲量都很豐富，這為合成材料工業(yè)的發(fā)展提供了有利的條件。目前，我國已經(jīng)建設(shè)了并且正在新建一批現(xiàn)代化的大型石油化工聯(lián)合企業(yè)。 一、高分子化合物及其特點一、高分子化合物及其特點 有機高分子化合物概況 小分子：相對分子質(zhì)量通常不上千，通常稱為低分子化合物，簡稱

3、小分子；如：烴、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等。 高分子化合物：相對分子質(zhì)量達幾萬甚至幾千萬，通常稱為高分子化合物，簡稱高分子，有時，又稱高聚物；如：淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂等。高分子化合物又分為天然高分子和合成高分子。 1 1、高分子化合物及其組成、高分子化合物及其組成 高分子化合物的涵義：一是高分子化合物的涵義：一是分子量在分子量在5,0005,000以上的大分子，二以上的大分子，二是高分子化合物有較好的強度和彈性。高分子化合物的化學組成是高分子化合物有較好的強度和彈性。高分子化合物的化學組成一般都比較簡單。一般都比較簡單。 高分子的分子量高分子的分子量 = =

4、聚合度聚合度* *鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) 高分子化合物通常結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，往往由簡單的結(jié)構(gòu)單高分子化合物通常結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，往往由簡單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成；元重復(fù)連接而成；如聚乙烯中：如聚乙烯中：（A A）CHCH2 2CHCH2 2叫聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元（或鏈節(jié)）；叫聚乙烯的結(jié)構(gòu)單元（或鏈節(jié)）；（B B）n n表示每個高分子化合物中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)，叫聚合表示每個高分子化合物中鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)，叫聚合度；度；n n越大，相對分子質(zhì)量越大；越大，相對分子質(zhì)量越大；（C C）合成小分子的物質(zhì)叫單體。）合成小分子的物質(zhì)叫單體。CH2 CH2nnCH2 CH2引發(fā)劑引發(fā)劑 CH2 CH2 例如：合成聚乙烯的反應(yīng)：合成聚

5、乙烯的反應(yīng)：單單 體體 CH2 CH2CH2 CH2 鏈鏈 節(jié)節(jié)鏈節(jié)數(shù)鏈節(jié)數(shù) n反應(yīng)類型反應(yīng)類型 聚合反應(yīng)聚合反應(yīng)從分子量和組成看，高分子的分子量很大，具有從分子量和組成看，高分子的分子量很大，具有“多散性多散性”。 2、高分子化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) （1）分子結(jié)構(gòu) 線型結(jié)構(gòu)：分子中的原子由共價鍵相互結(jié)合成一條很長的蜷曲狀態(tài)“鏈”。 體型結(jié)構(gòu)：分子鏈與分子鏈之間有許多化學鏈交聯(lián)起來，形成網(wǎng)格一樣的結(jié)構(gòu)。 根據(jù)結(jié)構(gòu)中鏈節(jié)連接方式分類，可以有線型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)，線性結(jié)構(gòu)又可分為帶支鏈和不帶支鏈的結(jié)構(gòu)。 橡膠硫化后，由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu) （2 2）性質(zhì)）性質(zhì) 從性質(zhì)上看，通常處于固體狀態(tài)，有較好的機

6、械強度，絕緣性能，耐腐蝕性能，可塑性，高彈性。 從用途上看，一般可作為結(jié)構(gòu)材料，供各方面使用。 溶解性 線型結(jié)構(gòu)高分子（如有機玻璃）能溶解在適當?shù)挠袡C溶劑里，但溶解速率比小分子緩慢；而體型結(jié)構(gòu)高分子（如橡膠）則不易溶解，只有一定程度的脹大。 熱塑性和熱固性 加熱到一定溫度范圍，開始軟化，然后再開始熔化成可以流動的液體；冷卻后，又成為固體熱塑性（如聚乙烯）。加工成型后受熱不再熔化，就叫熱固性（如電木）。鏈狀結(jié)構(gòu)的高分子材料（如聚乙烯塑料）網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子材料（如電木） 熱塑性：加熱時會熔化，冷卻后變成固體，加熱后又可以熔化，所以可以反復(fù)加工，多次使用。熱固性：一經(jīng)加工成型后就不會受熱熔化。結(jié)構(gòu)決

7、定性質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì) 強度 高分子材料強度一般比較大。如把10kg高分子材料與金屬材料各制成100m長的繩子，可吊起物體的重量如下表：材料品種材料品種高分子材料高分子材料金屬材料金屬材料錦綸繩錦綸繩滌綸繩滌綸繩金屬鈦繩金屬鈦繩碳鋼繩碳鋼繩重物質(zhì)量重物質(zhì)量（kg）155001200077006500 電絕緣性通常高分子材料的電絕緣性良好，廣泛用于電器工業(yè)是上（為什么？） 特性：有些高分子材料具有耐化學腐蝕、耐熱、耐磨、耐油、不透水等特性，用于某些特殊需要的領(lǐng)域；但也有些高分子材料具有易老化、不耐高溫、易燃燒、廢棄后不易分解等缺點。 天然材料已不能滿足人類的要求，人類在改造自然的過程中充分發(fā)揮自己的

8、聰明才智，已經(jīng)人工合成了多種高分子材料。合成高分子材料廣泛應(yīng)用于人們的衣、食、住、行、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各方面。 合成材料的品種很多，傳統(tǒng)的三大合成材料是：塑料、合成纖維、合成橡膠。二、塑料、合成纖維和橡膠二、塑料、合成纖維和橡膠你知道嗎？你知道嗎？塑塑 料料聚四氟乙烯制品生活中的塑料制品聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯 1 1、塑料、塑料 閱讀教材P225226回答下列問題。 1、什么是塑料？其主要成分是什么？ 2、塑料如何分類？各有哪些性能和用途？ 常見塑料性能和用途常見塑料性能和用途1、聚乙烯 1933年開發(fā)，軟，可制農(nóng)用薄膜、雨衣、牛奶袋、導(dǎo)線絕緣材料、口杯。2、聚苯

9、乙烯 最早開發(fā)并商品化，硬。有熱塑性和熱固性，可制梳 子，牙刷柄，肥皂盒，包裝材料等。3、聚氯乙烯 分軟硬兩類，前者適合制軟材，如塑料布、軟管等。后者可制硬制品，如塑料涼鞋、水桶、盆等。4、聚甲基丙烯酸甲酯 硬，異常堅固，透明，俗稱有機玻璃，可制眼鏡、假牙、燈具、盆。5、聚碳酸酯 俗稱玻璃鋼，強度高，硬，透明，象鋼板一樣堅韌，3厘米厚的板材可阻擋4米近處射來的38口徑步槍子彈，適宜制防彈玻璃、宇航頭盔。6、聚四氟乙烯 耐各種酸堿及化學試劑的進攻，并耐300的高溫，有“塑料之王”的美稱，是世界上最光滑的材料，且強度高，用于制不粘鍋、坩堝、燒杯、軸承、絕緣材料等。7、酚醛樹脂 俗稱電木，堅牢而耐腐

10、蝕，絕緣性好，常用作燈頭和插座。還可以和玻璃纖維牢固粘合加工成增強塑料，也稱為玻璃鋼，可部分代替鋼用。8、聚丁二烯 丁二烯在與金屬鈉作用下聚合，或與其它含金雙鍵的化合物如苯乙烯共聚而得的聚合物，構(gòu)成了一類合成橡膠，可制輪胎、軟管。9、泡漠塑料 當樹脂加入發(fā)泡劑成型時，固體塑料中含有很多細氣泡，它兼有塑料柔軟、防水、絕緣性好及氣體保暖、隔音功能強的優(yōu)點，可制鞋墊、坐墊、床墊，柔軟而輕便；也可代替棉花、絲棉和駝毛做棉衣和背心，挺括而富有彈性。硬質(zhì)的聚苯乙烯泡漠塑料多用于制救生圈及包裝材料。 纖維纖維天然纖維：棉、羊毛和蠶絲天然纖維：棉、羊毛和蠶絲 合成纖維：滌綸（的確良）、合成纖維：滌綸（的確良）

11、、 錦綸錦綸（尼龍）和腈綸（尼龍）和腈綸 合成纖維的強度高、彈性好、耐磨和耐化學腐蝕，但它的吸水性和透氣性較差。 所以合成纖維經(jīng)常和棉纖維或羊毛纖維混合紡織，使得衣服穿起來既舒適又挺括。 2、合成纖維、合成纖維 合成纖維是以石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品為原料制成單體，聚合反應(yīng)制成。 它從二十世紀三十年代開始生產(chǎn)，發(fā)展極為迅速，目前大規(guī)模省柴的已有三、四十種。滌綸滌綸尼龍尼龍腈腈綸綸芳綸纖維織芳綸纖維織成的防彈衣成的防彈衣六大綸：滌綸、腈綸、錦綸、六大綸：滌綸、腈綸、錦綸、丙綸、維綸、氯綸丙綸、維綸、氯綸綠色面料：天絲、牛奶絲 合成纖維的主要特點合成纖維的主要特點如何鑒別真絲和纖維？如何鑒別真絲和

12、纖維？灼燒法：有焦羽毛味的是真絲，否則是纖維。浸濃硝酸：變黃色的是真絲，否則是纖維。合成纖維包括有六大綸：滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、氯綸。天然纖維、人造纖維既透氣又保暖，為什么還要廣泛使用合成纖維呢？ 天然纖維和人造纖維有彈性差、不耐磨、易發(fā)霉、易被蟲蛀等缺點。 合成纖維具有強度高、彈性好、耐磨、耐化學腐蝕、不發(fā)霉、不被蟲蛀、不縮水等優(yōu)點，而且不同合成纖維有著各自不同的獨特性能。但是，合成纖維也有其缺點，如吸水性和透氣性差，穿著不夠爽滑，穿著不夠高雅華貴等。針對這些缺點，人類又一次利用自己的聰明才智，推出新的“綠色面料”天絲和牛奶絲。 合成橡膠海南島西聯(lián)農(nóng)場的橡膠園天然橡膠取自橡膠樹橡膠橡膠天然

13、橡膠：性能全面但易老化。天然橡膠：性能全面但易老化。合成橡膠：合成橡膠：具有彈性、絕緣性、氣密性、具有彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或低溫等。耐油、耐高溫或低溫等。3、橡膠、橡膠 橡膠的分類及性能橡膠的分類及性能（一）、天然橡膠（一）、天然橡膠H2CCH2CCH2CCH2CCH2CCH2CCCH2H3CHCH3HHH3CCH21 1來源： 填料：是為了減少生膠的用量，并提高制品的機械強度和耐磨性能。 硫化：使橡膠分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，從而改善生膠易發(fā)生形變的缺點。 防老劑：提高橡膠的抗老的性能，延長橡膠制品的使用壽命。2 2化學組成：聚異戊二烯，線型高分子，分子量20-50萬。 3 填料和防老

14、劑 （二）合成橡膠 合成橡膠與天然橡膠相比，具有合成橡膠與天然橡膠相比，具有高彈性、絕緣性、高彈性、絕緣性、耐油和耐高溫等耐油和耐高溫等性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交性能，因而廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通以及日常生活中。通以及日常生活中。閱讀教材閱讀教材P226。橡膠有哪些分類，各有哪些性能？橡膠天然橡膠：合成橡膠：天然橡膠的主要成分是什么？寫出其結(jié)構(gòu)簡式。其單體又是什么？ CH2C=CHCH2n CH3CH2=CHCH=CH2 CH3天然橡膠為何容易老化？實驗室盛哪些藥品的試劑瓶的瓶塞不能用橡膠塞？天然橡膠含有雙鍵，易起加成反應(yīng)和易被氧化，所以易老化。KMnO4 溶液、濃HNO3、液溴

15、、汽油、苯、四氯化碳等。具有彈性、絕緣性、氣密性、耐 油、耐高溫或低溫等。常見的合成橡膠有哪幾種？性能全面但易老化。常用橡膠的性質(zhì)和用途常用橡膠的性質(zhì)和用途1、丁苯橡膠 熱穩(wěn)定性、電絕緣性、抗老化性好?？芍戚喬?、電絕緣材料、一般橡膠制品。2、順丁橡膠 彈性好、耐低溫、耐熱、粘結(jié)性差，可制輪胎、運輸帶、膠管等。3、聚氯橡膠 耐日光、耐磨、耐老化、耐酸、耐堿、耐油性好，耐寒性差?？芍齐娋€包皮、運輸帶、化工設(shè)備的防腐襯里、膠粘劑。4、丁腈橡膠 抗老化性、耐油性好，耐高溫，彈性和耐寒性較差，可制耐油、耐熱的橡膠制品，飛機和油箱襯里等。5、聚硫橡膠 耐油性、抗老化性很好，耐化學腐蝕，彈性較差?？芍颇陀?、耐苯膠管、膠輥、耐臭氧制品、儲油和化工設(shè)備襯里等。6、硅橡膠 耐低溫（-100）和高溫（300 ），抗老化和抗臭氧性好，電絕緣性好，機械性能差，耐化學腐蝕性差?？芍聘鞣N在高溫、低溫下使用的襯墊以及絕緣材料、醫(yī)療器械及人造關(guān)節(jié)等。7、丁基橡膠 氣密性好、耐熱、耐老化、電絕緣性好，柔順性較小，彈性較差?？芍破噧?nèi)胎，探空氣球、汽艇、防毒面具、化工設(shè)備襯里等。通用橡膠特種橡膠其它合成材料 除了以上介紹的三大合成材料外，也是經(jīng)常應(yīng)用的合成材料。 合成材料的應(yīng)用及其發(fā)展 目前，合成材料在醫(yī)藥、物質(zhì)提純、污水處理、能量轉(zhuǎn)化、貴金屬