第二节 应用广泛的高分子材料 第二节 应用广泛的高分子材料

学习目标 能举例说明三大合成材料的结构特点和重要性能。 学习重点： 三大合成材料的代表物的结构特点和重要性能

随着人类不断的文明和进步，人对天然材料的利用已不能满足很多方面的需要，于是就发生了一场材料的革命－－人工合成材料. 合成高分子材料的原料丰富、制造加工简单，用途广泛、多样、性能优异，在经济发展和改善人民生活中发挥着极大的作用。

合成材料 合成高分子材料 功能高分子材料 复合材料 （塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等） 按用途和性能分 按结构分 （高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等） 线型高分子 支链型高分子 体型高分子 按性质分 热塑性高分子、热固性高分子 其中，被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维、合成橡胶应用最广泛。

一、塑料

一、塑料 １、塑料的主要成分 合成高分子化合物即合成树脂 塑料一般由合成树脂及增塑剂、热稳定剂、着色剂、防老化剂、润滑剂等添加剂组成 树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加剂混合的 聚合物 塑料＝树脂＋添加剂 树脂的本性决定了塑料的主要基本性能，添加剂也起重要作用 塑料一般由合成树脂及增塑剂、热稳定剂、着色剂、防老化剂、润滑剂等添加剂组成

塑料 ２、常见的塑料按受热可分为: 热塑型： 热固型： 可反复加热熔融加工，多次使用（线型结构）。 成型后不再会熔化只能一次成型（体型结构)。

热塑性塑料：高分子链间无永久性的化学交联,只有微弱的分子间作用力 以及由于链间纠缠所造成的暂时性物理交联 ，此交联会随加工过程而有纠缠及去缠的现象；因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃至于流动的现象:随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程 。

热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂)的作用分子链间产生化学交联，形成紧密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应，因此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料般会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。 常见的热固性塑料包括环氧树脂、酚系树脂、聚酯树脂

3、常见的塑料有哪些？各有什么性能？ 高压聚乙烯： 支链多、密度低 聚乙烯 支链少、密度高 低压聚乙烯： 1、聚乙烯（阅读105~106页） （低密度聚乙烯LDPE） （高密度聚乙烯HDPE）

√ 高压聚乙烯 低压聚乙烯 支链型 线型 少有或没有 相对较短 相对较长 相对较大 相对较小 高压高温引发剂 较低压力催化剂 合成条件 分子结构类型 有无支链 高分子链长短 相对分子质量 高压高温引发剂 较低压力催化剂 支链型 线型 √ 少有或没有 相对较短 相对较长 相对较大 相对较小

高压聚乙烯 低压聚乙烯 相对较低 相对较高 高密度 低密度 相对较小 相对较大 相对较小 相对较大 熔融温度 密度 硬度 分子间作用力 相对较低 相对较高 高密度 低密度 相对较小 相对较大 相对较小 相对较大 高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中

影响高分子化合物熔点、密度的因素： 1．高分子链越长——相对分子质量越大——分子间的作用力越大——熔点、密度越高 2．链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高 低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多－ 低压、高密度、高熔点－管材、桶 高压、低密度、低沸点－塑料薄膜

为什么高分子化合物都具有一定的弹性？ 烷烃分子中的碳碳单键可以围绕键轴旋转而不影响键的强度。聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连。在常温下聚乙烯分子链上的碳碳单键发生旋转，使它不可能呈一条直线，只能呈不规则的卷曲状态，许许多多聚乙烯分子纠缠在一起好似一团乱麻。当有外力作用时，卷曲的高分子可以被拉直或部分被拉直，除去外力，高分子又恢复卷曲状态，因此，高分子化合物都具有一定的弹性。

◆ 聚乙烯(PE)产品 单体: CH2=CH2 无毒，化学稳定性好，适合做食品和药物的包装材料 保鲜膜 吹塑成型的聚乙烯薄膜

◆聚氯乙烯（PVC） 单体: CH2=CHCl 化学稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用温度不宜超过60℃，在低温下会变硬 分为：软质塑料和硬质塑料

◆聚苯乙烯 单体： CH2=CH C6H5

聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃） 单体： CH2=C CH3 COOCH3

—OH —OH CH2OH O + H— C—H 2、酚醛树脂（形成） H+ 用酚类（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。 —OH + H— C—H O H+ —OH CH2OH

H+ —OH CH2OH n CH2 OH CH2OH n-2 +（n-1）H2O

在碱催化下，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、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，就可以生成网状结构的酚醛树脂。 2，4-二羟甲基苯酚 OH CH2OH —OH CH2OH HOCH2 2，4，6-三羟甲基苯酚

酚醛树脂的制取和性质（实验5-1） 网状结构 线型结构 ②水浴加热15min ③洗净、烘干 粉红色固体 软化（热塑性） 不软化（热固性） 分组编号 Ⅰ Ⅱ 实验步骤 ①苯酚+甲醛+浓盐酸 ①苯酚+甲醛+浓氨水 产品外观 加热试验 酒精溶解 结构特点 ②水浴加热15min ③洗净、烘干 粉红色固体 软化（热塑性） 不软化（热固性） 不溶解 溶解 线型结构 网状结构

思考与交流 P.108 1、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结构吗？ 2、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出体外。尿素氮原子上的氢可以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂。你能写出它们的结构吗？

C A.高聚物A可能具有弹性，而B一定没 有弹性 B.高聚物A一定是线型高分子材料 C.高聚物A一定是体型高分子材料 现有两种高聚物A、B，已知A能溶于氯仿等有机溶剂，并加热到一定条件下熔融成粘稠的液体，B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 C A.高聚物A可能具有弹性，而B一定没 有弹性 B.高聚物A一定是线型高分子材料 C.高聚物A一定是体型高分子材料 D.高聚物B一定是体型高分子材料

二、合成纤维 天然纤维 纤维 人造纤维： 化学纤维 合成纤维： 如棉花、羊毛、蚕丝、麻等 用木材为原料，经 化学加工处理所得 以各种单体为原料 经聚合反应制成

维纶——聚乙烯醇 吸湿性好，因其分子链上有羟基 结构简式？ 涤纶 合成纤维——六大纶； 强度高弹性好、耐 锦纶 腐蚀、不缩水、质 腈纶 丙纶 维纶 氯纶 六大纶 合成纤维——六大纶； 强度高弹性好、耐 腐蚀、不缩水、质 轻保暖；但透气性 吸湿性较差。 合成纤维 结构简式？ 维纶——聚乙烯醇 吸湿性好，因其分子链上有羟基

涤纶——聚对苯二甲酸乙二醇酯

三、橡胶 橡胶

橡胶 三、合成橡胶 三叶树胶（顺） 天然橡胶 杜仲树胶（反） 丁苯橡胶 顺丁橡胶 合成天然橡胶 合成橡胶 氯丁橡胶 乙丙橡胶 硅橡胶 共同点：各种高聚物分 子中均存在不饱和键 乙丙橡胶 硅橡胶 性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、 耐腐蚀、耐老化等各有其优势。

硫磺硫化剂 天然橡胶——线型 网状体型 橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大

CH2 CH2 nCH2=CH-CH=CH2 C=C H H n 1 4 催化剂 nCH2=CH-CH=CH2 C=C H 2 3 H n 1 2 3 4 硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。 两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）

天然橡胶：

人工合成橡胶

1、婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下列高分子中有可能被采用的是（ ） B

2、下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是（ ） A聚氯乙烯凉鞋　B电木插座 C自行车内胎 D聚乙烯塑料膜 B

3、硅橡胶的合成流程如下：将单体 二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解得到二甲基硅二醇，经脱水缩聚成聚硅氧烷，即硅橡胶。请用化学方程式表示以上过程。

BC [CH2－CH2－CH－CH2]n CH3 C l [CH2－CH2＝CH－CH2]n [CH2－C H ]n C l 4、下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是（ ） BC [CH2－CH2－CH－CH2]n A． OH CH3 [ CH2] B． n C l [CH2－CH2＝CH－CH2]n C． 线型结构里必须还存在能发生加聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为体型结构。 [CH2－C H ]n D． C l

线型结构 支链型结构

酚醛树脂局部结构