【高中化學(xué)】合成纖維、合成橡膠和功能高分子材料 2022-2023學(xué)年高二化學(xué)課件（人教版2019選擇性必修3）

第二節(jié)高分子材料第五章合成高分子第二課時(shí)合成纖維、合成橡膠、功能高分子材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1、通過對通用高分子材料的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的認(rèn)識思路，認(rèn)識橡膠和合成纖維的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2、通過對比分析線型、支鏈和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對材料性質(zhì)的影響，了解高分子與有機(jī)小分子的主要不同之處。3、擴(kuò)展并完善對有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用的認(rèn)識。通過高分子材料吸水性能的對比實(shí)驗(yàn)，體會通過分析微觀結(jié)構(gòu)解釋化學(xué)性質(zhì)的思路，以及結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和應(yīng)用之間的關(guān)系。4.、體驗(yàn)功能導(dǎo)向的高分子材料合成的價(jià)值，了解新型高分子材料的優(yōu)異性能及其在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。生活中的纖維棉花、麻（纖維素）等天然纖維化學(xué)纖維纖維用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品等為原料加工制得單體，經(jīng)聚合反應(yīng)制成的纖維（如：“六大綸”、碳纖維、光導(dǎo)纖維等）再生纖維合成纖維利用木材、秸稈等天然高分子原料，經(jīng)過加工處理得到。如：粘膠纖維纖維的分類

植物纖維動物纖維蠶絲、羊毛（蛋白質(zhì)）等一、通用高分子材料二——合成纖維1、常見的合成纖維——六綸名稱結(jié)構(gòu)簡式單體滌綸(的確良)錦綸聚酯聚酰胺名稱結(jié)構(gòu)簡式單體腈綸(人造毛)

維綸(人造棉)丙綸氯綸CH2=CH—CH3CH2=CH—Cl①聚酯纖維滌綸纖維的強(qiáng)度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透氣性和吸濕性差。用于服裝和床上用品、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物(航天服、降落傘),以及工業(yè)用纖維制品(過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶)等滌綸——聚對苯二甲酸乙二醇酯單體：和合成纖維中目前產(chǎn)量最大的聚酯纖維中的滌綸聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一.H2N-(CH2)6-NH2和HOOC-(CH2)4-COOH單體：聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66)②聚酰胺纖維

C(CH2)4C

OO[

]nHOH+(2n-1)H2O

HN(CH2)6NHnH2N(CH2)6NH2

n

HOC(CH2)4COH+O

O錦綸在發(fā)展：由6-氨基己酸合成的錦綸6、由癸二酸和癸二胺合成的錦綸1010等脂肪族聚酰胺纖維(錦綸)，以及耐高溫、高強(qiáng)度的芳香族聚酰胺纖維(芳綸)。尼龍66性能：不溶于普通溶劑，熔化溫度高于260℃，拉制的纖維具有天然絲的外觀和光澤，耐磨性和強(qiáng)度較大。尼龍66用途：生產(chǎn)絲襪、降落傘、漁網(wǎng)、輪胎簾子線等。強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、保暖和不怕蟲蛀等優(yōu)良的性能：維綸：吸濕性好“人造棉花”缺點(diǎn)：吸濕性、透氣性不如天然纖維兩類纖維混合紡織——性能互補(bǔ)2、合成纖維特點(diǎn)3、合成纖維應(yīng)用服裝航天服降落傘絕緣材料隔音、隔熱材料止血棉醫(yī)用縫合線漁網(wǎng)麻繩【科學(xué)·技術(shù)·社會】高強(qiáng)度芳綸纖維芳香族聚酰胺纖維——聚對苯二甲酰對苯二胺纖維，又稱芳綸1414+nH2NNH2催化劑nCCOHOO]HNNH[H+(2n-1)H2OCCOHOOnHO它的強(qiáng)度高，密度卻只有鋼的1/5；其熱穩(wěn)定性高，在500℃高溫下不會熔化分解。可以制成防彈裝甲、消防服、防切割耐熱手套，以及交通工具的結(jié)構(gòu)材料和阻燃內(nèi)飾等。圖5-10使用了芳綸纖維結(jié)構(gòu)材料的輕型飛機(jī)課堂練習(xí)1：某航天服的材料中含尼龍-1010，其結(jié)構(gòu)簡式為下列有關(guān)尼龍-1010的說法正確的是(

)A．尼龍-1010是通過加聚反應(yīng)制成的B．尼龍-1010的單體是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOHC．尼龍-1010是通過縮聚反應(yīng)制成的D．制作艙外航天服的材料要質(zhì)輕，方便航天員在艙外行走C課堂練習(xí)2：下列說法正確的是(

)A．合成纖維和人造纖維統(tǒng)稱為化學(xué)纖維B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是熱固性塑料

C．錦綸絲接近火焰時(shí)先卷縮，燃燒時(shí)有燒焦羽毛的氣味，灰燼為有光澤的硬塊，能壓成粉末D．可以將合成材料和塑料制品廢棄物傾倒到海洋中進(jìn)行處理A二、通用高分子材料三——合成橡膠橡膠天然橡膠合成橡膠三葉橡膠（順式聚異戊二烯）杜仲膠（反式聚異戊二烯）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1、橡膠的分類2、橡膠的性質(zhì)橡膠是一類具有彈性的物質(zhì)。相對分子質(zhì)量＞大多塑料、合成纖維，105~6耐磨、耐寒、耐油、耐熱、耐腐蝕、耐老化等3、合成橡膠（1）合成橡膠的原料以石油、天然氣為原料，以烯烴和二烯烴為單體聚合而成的高分子（2）順丁橡膠C＝CnH?CH2CH2?H合成原理：單體1,3—丁二烯加聚反應(yīng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：nCH2＝CH2?CH2＝CH2催化劑分子呈線型結(jié)構(gòu)，分子鏈較柔軟，性能較差。順丁橡膠的硫化：將順丁橡膠與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的碳碳雙鍵打開，以二硫鍵(?S?S?)等與碳原子結(jié)合，把線型結(jié)構(gòu)連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到既有彈性又有強(qiáng)度的順丁橡膠應(yīng)用：用于制造輪胎名稱結(jié)構(gòu)簡式單體丁苯橡膠順丁橡膠丁腈橡膠

幾種常見的合成橡膠名稱結(jié)構(gòu)簡式單體氯丁橡膠乙丙橡膠硅橡膠【科學(xué)·技術(shù)·社會】天然橡膠天然橡膠的單體與結(jié)構(gòu)CH2=C—CH=CH2CH3異戊二烯(2-甲基-1,3-丁二烯)CH2C=CCH2CH3Hn順式聚異戊二烯(橡膠)圖5-13橡膠樹采膠圖5-14我國貴州的杜仲林杜仲樹CH2C=CCH2CH3Hn反式聚異戊二烯(杜仲膠)試回答下列問題:(1)天然橡膠能溶于汽油的根本原因是

,天然橡膠經(jīng)過硫化,其結(jié)構(gòu)由

變成

,因而硫化橡膠

(填“能”或“不能”)溶于汽油。

(2)天然橡膠的單體是一種無色液體,將該無色液體加入溴水中，______(填“能”或“不能”)使溴水褪色。

天然橡膠是線型結(jié)構(gòu)課堂練習(xí)3：橡膠樹是熱帶植物,在我國海南有大面積種植。從橡膠樹的膠乳中可提取天然橡膠,天然橡膠的成分是聚異戊二烯,結(jié)構(gòu)為右圖線型結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

能

不能

課堂練習(xí)4：橡膠是一種重要的戰(zhàn)略物資，一般分為天然橡膠和合成橡膠兩類。丁苯橡膠是合成橡膠的一種，其結(jié)構(gòu)簡式為下列說法正確的是(

)DA.單體是CH2=CHCH2CH2CH=CHB.丁苯橡膠是由CH2=CHCH=CH2和通過縮聚反應(yīng)制得的C．裝液溴或溴水的試劑瓶可用丁苯橡膠作瓶塞D．丁苯橡膠會老化CH=CH2三、功能高分子材料高吸水性樹脂隱形眼鏡尿不濕人造皮膚人造心臟人造膝關(guān)節(jié)人造血管離子交換樹脂高分子分離膜醫(yī)用高分子高分子催化劑形狀記憶高分子磁性高分子高分子藥物高吸水性樹脂具有某些特殊化學(xué)、物理及醫(yī)學(xué)功能的高分子材料。1、定義和分類①定義②分類2、高吸水性樹脂吸水前吸水后高吸水性樹脂可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤。也可以用于嬰幼兒紙尿褲，其可吸入自身質(zhì)量數(shù)百倍的尿液而不滴漏。(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①含有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，如羧基、羥基、酰氨基等。②具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)性能：不溶于水，也不溶于有機(jī)溶劑，與水接觸后在很短的時(shí)間內(nèi)溶脹，可吸收其本身質(zhì)量的數(shù)百倍甚至上千倍的水，同時(shí)保水能力要強(qiáng)，還能耐一定的擠壓作用。《時(shí)代周刊》評出20世紀(jì)最偉大的100項(xiàng)發(fā)明，其中“尿不濕”榜上有名(3)合成方法①對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性,在它們的主鏈上再接上帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈,以提高它們的吸水能力。②用帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的烯類為單體進(jìn)行聚合,得到含親水基團(tuán)的高聚物。如:在丙烯酸鈉中加入少量交聯(lián)劑,在一定條件下發(fā)生聚合,得到聚丙烯酸鈉如淀粉與丙烯酸鈉生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。如CH2=CH-COONa聚丙烯酸鈉(網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變支鏈型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。加交聯(lián)劑的目的是什么？【思考與討論】在橡膠工業(yè)中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經(jīng)過硫化工藝，將橡膠的線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹脂時(shí)也要加入少量交聯(lián)劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。思考為什么要將橡膠和高吸水性樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。天然橡膠分子內(nèi)存在較活潑的碳碳雙鍵，容易發(fā)生老化。橡膠硫化后，分子中的碳碳雙鍵被打開,形成了新的共價(jià)鍵，線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這使硫化橡膠具有很好的彈性、較高的硬度和耐磨性，不易變黏，在有機(jī)溶劑中不易溶解，只發(fā)生溶脹。高吸水性樹脂在交聯(lián)前一般是水溶性的，不具備吸水性。形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，它可利用分子中大量的羧基、羥基等基團(tuán)與水分子之間產(chǎn)生氫鍵等作用，吸收水分子，并且通過網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將水分子束縛在高分子網(wǎng)格中，形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強(qiáng)，在一定壓力下也不易失水。【探究】高吸水性樹脂的吸水性能【問題】高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別有多大？【實(shí)驗(yàn)】(1)選擇吸水材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？梢匀∫粭l紙尿褲，用剪刀剪開，取出其中的高吸水性樹脂顆粒（也可使用你選擇的其他高吸水性材料）。一般吸水材料可以選擇醫(yī)用脫脂棉、餐巾紙或海綿等。(2)在已知質(zhì)量的100mL燒杯中放入70mL水，再放入1g(m1)高吸水性樹脂，用玻璃棒充分?jǐn)噭蚝箪o置5min，觀察和記錄現(xiàn)象。傾出未被吸收的水，再稱出吸收水后的高吸水性樹脂的質(zhì)量(m2)，計(jì)算其吸水率。(3)取1g醫(yī)用脫脂棉（或其他一般吸水材料），按上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算出它的吸水率，與高吸水性樹脂的吸水率進(jìn)行比較。吸水材料高吸水性樹脂一般吸水材料吸水前質(zhì)量m1/g吸水現(xiàn)象吸水后質(zhì)量m2/g吸水率(m2-m1)/m1結(jié)論：現(xiàn)象數(shù)據(jù)記錄：11全部吸收，溶脹，水不撤落部分吸收，水會撤落84.8283.821110高吸水性樹脂吸水能力強(qiáng)，吸水溶脹，水不撤落[討論]

1.為什么高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別這么大？2.查閱資料，與同學(xué)討論為什么高吸水性樹脂能吸水而又不溶于水。

絕大多數(shù)高吸水性樹脂的主鏈或接枝側(cè)鏈上含有羧基、羥基等強(qiáng)親水性官能團(tuán)，這些親水基團(tuán)與水的親和作用是其具有強(qiáng)吸水性的最主要內(nèi)因。

高吸水性樹脂分子中含有強(qiáng)吸水性基團(tuán)和一定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即具有一定的交聯(lián)度，導(dǎo)致高吸水性樹脂能吸水溶脹但不溶于水。3、高分子分離膜（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分離膜一般只允許水及一些小分子物質(zhì)通過，其余物質(zhì)則被截留在膜的另一側(cè)，形成濃縮液，達(dá)到對原液凈化、分離和濃縮的目的。（2）類型：分離膜根據(jù)膜孔大小分為主要是有機(jī)高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等廣泛用于海水淡化和飲用水的制取，以及果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等領(lǐng)域（3）生產(chǎn)分離膜的材料：（4）用途：高分子分離膜淡化海水課堂練習(xí)5：下列材料中屬于功能高分子材料的是(

)①高分子膜②生物高分子材料③隱身材料④液晶高分子材料⑤光敏高分子材料⑥智能高分子材料A．①②⑤

B．②④⑤⑥C．③④⑤ D．全部D課堂練習(xí)6：新型有機(jī)高分子材料在日常生活中、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和尖端科技領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。下列有關(guān)高分子材料的敘述中不正確的是（

）A.在通用高分子材料基礎(chǔ)上改進(jìn)的導(dǎo)電塑料屬于新型高分子材料B.利用高分子分離膜可以進(jìn)行海水淡化或污水凈化C.導(dǎo)彈技術(shù)中利用復(fù)合材料的耐腐蝕性能提高導(dǎo)彈的射程D.醫(yī)用高分子材料的發(fā)展可以使人類能夠制造人工器官C課堂小結(jié)1．下列說法正確的是（）AEF課堂達(dá)標(biāo)A.三大合成材料是指塑料、合成纖維和合成橡膠。

B.高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的熔點(diǎn)高。

C.苯酚與甲醛通過縮聚反應(yīng)一定形成線狀結(jié)構(gòu)高分子。D.人造絲與人造棉為合成纖維。

E.天然橡膠易被氧化是因?yàn)槠滏湽?jié)中有碳碳雙鍵。F.高吸水性樹脂中含有親水基團(tuán)2．奧運(yùn)吉祥物福娃外材料為純羊毛線，內(nèi)充物為無毒的聚酯纖維(