化学选修五应用广泛的高分子材料课件.ppt
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1、第五章第五章 进入合成高分进入合成高分子化合物的时代子化合物的时代第一课时第一课时学习目标学习目标1.以聚乙烯和酚醛树脂为例,了解高以聚乙烯和酚醛树脂为例,了解高分子化合物的结构特点和基本性质,分子化合物的结构特点和基本性质,体会高聚物的结构与性质之间的关系体会高聚物的结构与性质之间的关系2.了解塑料、合成纤维、合成橡胶的了解塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途性能和用途3.进一步熟练掌握高分子单体与高分进一步熟练掌握高分子单体与高分子之间的互推技能,加聚、缩聚反应子之间的互推技能,加聚、缩聚反应的书写的书写【引言引言】第一个完全人工合成的高分子聚合物第一个完全人工合成的高分子聚合物-酚醛树脂
2、于酚醛树脂于19101910年开始投入生产。年开始投入生产。人工合成高分子化合物的成功为人工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,改变了只能依靠天合成材料开辟了新路,改变了只能依靠天然材料的历史。然材料的历史。合成高分子材料由于合成高分子材料由于用途广泛、多样、用途广泛、多样、性能优异性能优异,而且其合成原料一般来自于含,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。人民生活中发挥着极大的作用。有有机机高高分分子子天然天然(棉花、
3、蚕丝、麻棉花、蚕丝、麻)合成合成合成材料合成材料功能高分子材料功能高分子材料复合材料复合材料塑料塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶合成合成材料材料【按用途和性能分类按用途和性能分类】合成高分合成高分子材料子材料功能高分功能高分子材料子材料复合材料复合材料塑料塑料合成纤维合成纤维合成橡胶合成橡胶黏合剂黏合剂涂料涂料高分子分离膜高分子分离膜液晶高分子液晶高分子导电高分子导电高分子医用高分子医用高分子高吸水性树脂高吸水性树脂三大合成材料三大合成材料自学课本自学课本104 页:页:塑料、纤维、橡胶的命名和常见的单体塑料、纤维、橡胶的命名和常见的单体原料原料塑料:聚塑料:聚 或或 树脂树脂 代表物:聚
4、乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂代表物:聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂纤维:聚纤维:聚(俗称:(俗称:纶)纶)代表物:聚酯、六大纶代表物:聚酯、六大纶橡胶:橡胶:橡胶橡胶 代表物:聚二烯代表物:聚二烯(如:聚(如:聚1,3丁二烯)丁二烯)热固性塑料热固性塑料热塑性塑料热塑性塑料 有机高分子化合物有机高分子化合物都不溶于水都不溶于水 线型结构线型结构的有机高分子的有机高分子能溶解能溶解在在适当的适当的有机溶剂中有机溶剂中,但溶解过程比小分子缓慢;,但溶解过程比小分子缓慢;而而体型结构体型结构的高分子在有机溶剂中也的高分子在有机溶剂中也不不易溶解易溶解,有的只是有一定程度的,有的只是有一定程度的胀大胀大。有机
5、高分子化合物的性质有机高分子化合物的性质(1)溶解性)溶解性线型结构线型结构的高分子具有的高分子具有热塑性热塑性。根据这一。根据这一性质制成的高分子材料具有良好的可塑性,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,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。用于工业、农业、日常生活等。有些有些体型高分子体型高分子一经加工成型就不会受热一经加工成型就不会受热熔化,因而具有熔化,因而具有热固性热固性。(2 2)受热)受热3.电绝缘性电绝缘性4、可燃性、可燃性一、塑料一、塑料热塑性塑料热塑性塑料(聚乙烯聚乙烯,聚氯乙烯聚氯乙烯,聚丙烯等聚丙烯等)塑料
6、塑料(性质)(性质)热固性塑料热固性塑料(酚醛塑料)(酚醛塑料)特性:特性:加热熔化,可反复加工。线性结构,有加热熔化,可反复加工。线性结构,有弹性弹性特性:特性:不会受热熔化,网状结构,硬化定型。不会受热熔化,网状结构,硬化定型。1、主要成分主要成分:塑料树脂添加剂塑料树脂添加剂为什么两种塑料的特性不同呢?2 2、分类、分类(1)按性质分类)按性质分类合合成成高高分分子子(2)按结构分类)按结构分类线型线型支链型支链型热固型热固型热塑型热塑型加工成型后受热加工成型后受热不再熔化不再熔化可反复加工,多可反复加工,多次使用次使用能能溶解溶解在适当的在适当的有机有机溶剂溶剂里里不易溶解不易溶解,只
7、有一定,只有一定程度的程度的胀大胀大网网状状结结构构体体型型3 3、线型塑料线型塑料保鲜膜保鲜膜吹塑成型的聚乙烯薄膜吹塑成型的聚乙烯薄膜无毒无毒,化学,化学稳定性好稳定性好,适合做食品和药物的包装材料,适合做食品和药物的包装材料单体单体:CH2=CH2【自学自学】高压聚乙烯与低压聚乙烯高压聚乙烯与低压聚乙烯(课本(课本105、106页),页),(1)聚乙烯)聚乙烯线型结构线型结构 支链型结构支链型结构(1)聚乙烯)聚乙烯高压聚乙烯高压聚乙烯 低压聚乙烯低压聚乙烯合成条件合成条件分子结构类分子结构类型型有无支链有无支链高分子链长高分子链长短短相对分子质相对分子质量量高压高温引发剂高压高温引发剂较
8、低压力催化剂较低压力催化剂无支链线型无支链线型支链型线型支链型线型少有或没有少有或没有相对较长相对较长相对较短相对较短相对较小相对较小相对较大相对较大高压聚乙烯高压聚乙烯低压聚乙烯低压聚乙烯熔融温熔融温度度密度密度硬度硬度分子间分子间作用力作用力低密度低密度相对较低相对较低相对较小相对较小相对较小相对较小相对较高相对较高高密度高密度相对较大相对较大相对较大相对较大高或低密度的聚乙烯均可溶解于适高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中当的有机溶剂中耳机线为什么总缠在一起?耳机线为什么总缠在一起?聚乙烯分子链上的聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳碳原子完全由碳碳单键相连,单键相连,单键可单键可旋
9、转旋转,使它,使它不可能不可能成一条直线成一条直线,只能,只能成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状态。高分子化合物态。高分子化合物具有一定的具有一定的弹性弹性。聚氯乙烯(聚氯乙烯(PVCPVC)单体单体:CH2=CHCl聚苯乙烯聚苯乙烯单体:单体:CH2=CHC6H5(2 2)其它线型塑料:)其它线型塑料:酚醛树脂P108烹饪器具烹饪器具的手柄的手柄宇宙飞船宇宙飞船的外壳的外壳电器部件电器部件 主要用作绝缘、主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音隔热、难燃、隔音器材和复合器材。器材和复合器材。(1 1)组成:)组成:用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在在酸酸或或碱碱的催化下相
10、互缩合而成的高分子的催化下相互缩合而成的高分子化合物。化合物。(2 2)形成:)形成:在酸催化下,在酸催化下,等物质的量等物质的量的苯酚与甲的苯酚与甲醛反应,苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛醛反应,苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻的羰基加成生成邻(或对位)(或对位)羟甲基苯酚羟甲基苯酚,然后然后羟甲基苯酚羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成之间相互脱水缩合成线型线型结构高分子。结构高分子。4 4、体型塑料、体型塑料酚醛塑料酚醛塑料(重点)(重点)OHOHCH=+H+OHCH2OHn nH+OHCH2 OHCH2OHnHOH+(n-1)H2O【思考与交流思考与交流】为什么用碱性催化生成的酚醛树脂
11、能形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成网状结构?你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗?结构吗?羟甲基苯酚羟甲基苯酚 在在碱碱催化下,等物质的量的苯酚与甲醛或过量的催化下,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、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,就可以生成三羟甲基苯酚等,然后加热继续反应,就可以生成网网状状结构的酚醛树脂。结构的酚醛树脂。OHCH2OHCH2OHHOCH22,4,6-三羟甲基苯酚三羟甲基苯酚2,4-二羟甲基苯酚二羟甲基苯酚OHCH2OHCH2OHOH+HCHOOH
12、CH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH2酚酚醛醛树树脂脂局局部部结结构构反应物:酚类醛类反应物:酚类醛类苯苯酚酚甲甲醛醛酚酚醛醛树树脂脂酸催化线型酸催化线型碱催化网状结构碱催化网状结构(体型)(体型)具具热塑性热塑性,能溶于一些能溶于一些有机溶剂中有机溶剂中具具热固性热固性,不溶于任何不溶于任何溶剂溶剂酚醛树脂的制取和性质酚醛树脂的制取和性质分组编号分组编号实验步骤实验步骤苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓盐酸浓盐酸 苯酚苯酚+甲醛甲醛+浓氨水浓氨水产品外观产品外观加热试验加热试验酒精溶解酒精溶解结构特点结构特点水浴加热水浴加热15min洗净、洗净、烘干烘干粉红色固体粉红色固体 软化(热塑性)软化(热
13、塑性)不软化(热固不软化(热固 性)性)溶解溶解不溶解不溶解线性线性结构结构 网状网状结构结构 思考与交流:思考与交流:1什么条件下可得到网状的酚醛树什么条件下可得到网状的酚醛树脂?为什么?脂?为什么?2合成线型脲醛树脂的化学反应方合成线型脲醛树脂的化学反应方程式?程式?3如何理解体型(网状)脲醛树脂如何理解体型(网状)脲醛树脂的生成?的生成?4究竟怎样的线型高聚物才可能进究竟怎样的线型高聚物才可能进一步转变为体型?一步转变为体型?脲甲醛树脂的线形结构:脲甲醛树脂的线形结构:脲甲醛树脂的网状结构:脲甲醛树脂的网状结构:聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃)(有机玻璃)单体:单体:CH2
14、CCH3COOCH3聚四氟乙烯聚四氟乙烯单体:单体:CF2CF2人们给聚四氟乙烯冠以人们给聚四氟乙烯冠以“塑料王塑料王”的美称。的美称。一种特别的菜锅一种特别的菜锅不粘锅。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、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。蚀和耐老化的性能。【科学视野科学视野】可降解高分子材料可降解高分子材料【光降解光降解】有
15、一种方法是在高分子化合物的有一种方法是在高分子化合物的分子链分子链的的一定距离之间一定距离之间添加光敏基团添加光敏基团,它们被,它们被曝晒曝晒在阳光下,在阳光下,光敏基团光敏基团就就吸收辐射吸收辐射而使高分子化合物在此而使高分子化合物在此断裂断裂,断,断裂以后的碎片是比较容易被生物降解的。裂以后的碎片是比较容易被生物降解的。【微生物降解微生物降解】另一种方法是在高分子化合物中另一种方法是在高分子化合物中引引入入一些一些基团基团,使它,使它适合适合某些某些微生物微生物的的口味口味,这些微生,这些微生物能使高分子化合物的物能使高分子化合物的长链分子长链分子断裂断裂为为小碎片小碎片,小碎,小碎片进一
16、步降解就比较容易了。片进一步降解就比较容易了。现有两种高聚物现有两种高聚物A、B,已知,已知A能溶于氯仿等能溶于氯仿等有机溶剂,并加热到一定条件下熔融成粘稠有机溶剂,并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体,的液体,B不溶于任何溶剂,加热不会变软不溶于任何溶剂,加热不会变软或熔融,则下列叙述中不正确的是或熔融,则下列叙述中不正确的是A.高聚物高聚物A可能具有弹性,而可能具有弹性,而B一定没一定没有弹性有弹性B.高聚物高聚物A一定是线型高分子材料一定是线型高分子材料C.高聚物高聚物A一定是体型高分子材料一定是体型高分子材料D.高聚物高聚物B一定是体型高分子材料一定是体型高分子材料C第五章第五章 进入合
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