高中化学第三章探索生活材料3.4塑料纤维和橡胶.ppt

第四节塑料、纤维和橡胶,1,.,能记住塑料的组成和分类,能说出常见塑料的化学成分、性能和用途。,2,.,认识纤维的分类,能记住常见纤维的性质和用途。,3,.,认识橡胶的分类,能说出橡胶材料的发展过程以及人们对有机高分子材料的改造和优化。,4,.,认识合成材料特别是复合材料对社会发展的重要意义。,一,二,一、合成材料,三大合成材料,:,塑料,、,合成纤维,、,合成橡胶,。,1,.,塑料,(1),成分,:,合成树脂,和添加剂。,(2),制备,:,塑料是聚合物,由小分子,有机物,通过,聚合反应,制成。,一,二,(3),结构特点及性能。,热塑性塑料,:,长链状的,线型,结构,链与链之间以分子间作用力相结合。受热时会,熔化,可重新塑制成型。,热固性塑料,:,链与链之间以共价键交联,形成,体型网状,结构。受热时不会,熔化,一次成型后,不能反复重塑。,(4),常见塑料。,聚乙烯,、,聚氯乙烯,、聚苯乙烯、有机玻璃、脲醛塑料,(,电玉,),、聚四氟乙烯等。,聚合物和其单体的化学性质相同吗,?,提示,:,不同。如乙烯能使溴水褪色,但聚乙烯不能。,一,二,2,.,纤维,(1),天然纤维,:,如,棉花,、羊毛、,蚕丝,、麻等。,(2),人造纤维,:,由,天然纤维,加工而成。,(3),合成纤维。,定义,。,用,石油,、,天然气,、,煤,和农副产品作原料制成单体,然后再经,化学合成,和,机械加工,等制成合成纤维。,性能。,强度高,弹性好,耐磨,耐,化学腐蚀,和不怕,虫蛀,但,吸水性,和,透气性,不如天然纤维。,一,二,一,二,3,.,橡胶,(1),天然橡胶。,天然橡胶的化学组成是,聚异戊二烯,其结构简式是,(2),合成橡胶。,通用橡胶,:,丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶,。,特种橡胶,:,耐热和耐酸碱的氟橡胶,、耐高温和耐严寒的,硅橡胶,。,(3),结构特点。,橡胶一般为,线型,结构,可塑性好,但,强度和韧性,差,为改善其性能,可采用,硫化,的方法,使橡胶成体型结构,以增强橡胶的强度、韧性、弹性和化学稳定性。,一,二,天然橡胶,(,聚异戊二烯,),为什么能溶于汽油,(,用溶液做橡胶制品的黏合剂,)?,天然橡胶加入适当硫黄进行硫化后便得到硫化橡胶,(,做轮胎、胶鞋等,),硫化橡胶不能溶于汽油等溶剂,为什么,?,提示,:,天然橡胶是线型结构,线型结构高聚物在溶剂中溶解。硫化橡胶是体型结构高聚物,具有体型结构的高聚物在溶剂中不能溶解,只能溶胀。,一,二,二、复合材料,1,.,定义,由两种或两种以上,不同性能,的材料组合而成的材料。,2,.,组成,由,基体,和,增强剂,组成。,3,.,性能,复合材料具有比单一材料更优越的性能,根据其组成材料不同,有的强度大、密度小,;,有的耐高温、耐腐蚀、绝缘性好,;,有的易导电、易导热等。,4,.,玻璃钢的制造方法,将玻璃熔化并迅速拉成细丝,然后加到合成树脂中。优点,:,强度,大大提高、密度小、有较高的,耐化学腐蚀,性、,电绝缘,性和,易加工,性、有较好的,韧,性,可用于制造汽车车身、火车车厢以及印制电路板等。,一,二,为什么说复合材料是宇航工业发展的关键,?,提示,:,由于复合材料是由多种材料组合起来的,它的设计自由度很大,不仅可以选择不同的组分材料,而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。因此,复合材料是材料科学发展的必然趋势,它不仅成为宇航,工业,发展的关键,而且在民用工业如汽车、体育用品,甚至人类健康方面的应用前景也是十分广阔的。,一,二,三,四,一、塑料,1,.,树脂和塑料,(1),树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质,如松香、琥珀等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。,(2),塑料是由树脂及增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的,它的主要成分是合成树脂。,生产塑料制品时,在合成树脂中加入添加剂,经压制或挤压,吹制成型。,(3),塑料和树脂这两个名词常混用,因为有些塑料基本上是由合成树脂组成的,不含或少含添加剂,如有机玻璃、聚乙烯、聚苯乙烯等。塑料的基本性能主要取决于树脂的本性,但添加剂也起着重要作用。,一,二,三,四,(4),塑料的热塑性、热固性及其原因,。,塑料的热塑性,:,某些塑料,具有的,受热到一定温度范围时开始软化,直到熔化成流动的液体,冷却后又变成固体,加热后又熔化的性质。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯都是热塑性塑料,可反复加工,多次使用。,热塑性塑料具有长链状的线型结构。如聚乙烯、聚氯乙烯的长链是由,CC,键连接的,这些长链之间是以分子间作用力结合在一起的。当受热时,这些长链会加快振动,使链与链之间的分子间作用力减弱,长链间发生相应的滑动,因此塑料会熔化成液体。当冷却时,长链所含的能量降低,彼此之间的距离拉近,相互吸引力增强,所以会重新硬化。,一,二,三,四,塑料的热固性,:,某些塑料只是在制造过程中受热时能变软,可以塑制成一定的形状,但加工成型后就不会有受热熔化的现象。如酚醛树脂是热固性塑料,只能一次成型。,热固性塑料在形成初期也是长链状的,受热会软化,可以被塑制成一定的形状,但在进一步受热时,链与链之间会形成共价键,产生一些交联,形成体型网状结构,硬化定型。再受热时,链状分子的滑动受到限制,因此不会熔化。,一,二,三,四,2,.,常见塑料的化学成分、性能和用途,一,二,三,四,二、纤维,1,.,纤维的分类,从组成纤维的物质类型方面来说,纤维分为无机纤维和有机纤维,如玻璃纤维、碳纤维都是无机纤维,棉花纤维和羊毛纤维都是有机纤维。,从纤维来源的方面来说,纤维分为天然纤维和化学纤维,如蚕丝纤维和麻纤维是天然纤维,人造棉和尼龙纤维是化学纤维。,化学纤维又分为人造纤维和合成纤维两类。用天然高分子化合物作原料,经过化学和物理方法加工制得的纤维叫做人造纤维,常见的人造纤维如人造棉、人造丝,;,由人工合成的高分子化合物组成的纤维叫做合成纤维,常见的合成纤维如锦纶、涤纶、腈纶等。,一,二,三,四,2,.,常见纤维的化学组成和性能,常见的天然纤维、化学纤维的化学组成和主要性能,:,一,二,三,四,三、复合材料,1,.,含义,将两种或两种以上不同性能的材料组合起来,在性能上取长补短,就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。在复合材料中,一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂,结合在一起产生某些特殊性能。,2,.,优点,复合材料既保持了原有材料的特点,又使各组分之间协同作用,形成了优于原材料的特性。例如,:,金属材料易被腐蚀,有机合成材料易老化、不耐高温,陶瓷材料易破碎,这些缺点都可以通过复合的方法予以改善和克服。,一,二,三,四,四、有机高分子化合物,1,.,加聚反应的表述方式,(,以聚乙烯为例,),(2),链节,:,结构单元,CH,2,CH,2,叫链节。,(3),聚合度,(,n,):,每个高分子里链节的重复次数。,(4),单体,:,能合成高分子化合物的小分子物质。聚乙烯的单体为,一,二,三,四,2,.,其他常见塑料的反应原理,一,二,三,四,3,.,有机高分子化合物的结构特点,4,.,有机高分子化合物的基本性质,(1),溶解性。,线型结构,:,能溶解在适当的溶剂里,(,如有机玻璃,),。,体型结构,:,不容易溶解,只是溶胀,(,如硫化橡胶,),。,(2),热塑性和热固性。,线型结构,:,热塑性,(,如聚乙烯塑料,),。,体型结构,:,热固性,(,如酚醛树脂,),。,(3),强度较大,(,高分子材料的强度一般都比较大,),。,(4),电绝缘性好,(,通常是很好的电绝缘材料,),。,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,【例题,1,】,聚氯乙烯简称,PVC,是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。,(1),工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步反应合成,PVC:,氯乙烯是,PVC,的单体,其结构简式为,。,反应,的反应类型是,。反应,的化学方程式为,。,(2),有关,PVC,的下列说法正确的是,。,A.PVC,的单体是,CH,3,CH,2,Cl,B.PVC,是高分子化合物,C.PVC,能够使溴的四氯化碳溶液褪色,D.PVC,易降解,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,【例题,2,】,下列说法错误的是,(,),A.,从化学成分上看,人造棉、人造丝、人造毛没有区别,B.,人造纤维,都,是合成纤维,C.“,六大纶,”,都是合成纤维,D.,用燃烧的方法可以鉴别毛织物和棉织物,解析,:,从化学成分上看,人造棉、人造丝、人造毛都是黏胶纤维。六大纶即锦纶、涤纶、腈纶、维纶、氯纶和丙纶,都是以空气、煤、石油等作为起始原料经化学反应而生产出来的纤维,所以都是合成纤维。毛织物材料的主要成分是蛋白质,蛋白质灼烧时有烧焦羽毛的特殊气味。,答案,:,B,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,点拨,(1),棉花、麻等的主要成分是天然纤维素,而羊毛、蚕丝的主要成分是蛋白质。注意,“,纤维素,”,与,“,纤维,”,的区别。,(2),人造纤维与合成纤维不是一回事,它们的加工原料不同。,合成纤维是利用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体,经聚合反应而生成的。,人造纤维就是利用自然界里不能直接纺织的纤维,(,如木材、稻草,),经过化学处理与机械加工,制成能够纺织用的纤维,这种纤维叫做人造纤维。人造纤维种类很多,有黏胶纤维、醋酸纤维。其中黏胶纤维根据需要不同,可以加工成不同品种,人造丝、人造毛、人造棉。,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,【例题,3,】,天然橡胶的单体的结构简式是,名称是,。天然橡胶的分子是线型高分子,硫化天然橡胶分子是,高分子。硫化天然橡胶在受氧气、臭氧、日光等作用时比较容易老化,从橡胶分子结构的方面来说,主要原因是,。,若在空气中焚烧硫化天然橡胶,易造成空气污染,主要污染物是,。,解析,:,天然橡胶的硫化往往不彻底,分子里还保留着一定数目的碳碳双键。,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,点拨,将橡胶分子与硫作用,使线型橡胶分子通过硫桥交联起来,形成体型结构,使橡胶具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,【例题,4,】,如下图标出了各种材料强度与密度的比值以及广泛使,用的年代。从图中可以看出的信息是,(,),A.,随着社会的发展,出现新材料的速度明显加大,B.,新材料发展的总趋势是强度越来越大,C.1800,年以前出现的材料强度都比铝小,D.,铝的密度比钢的密度大,知识点,1,知识点,2,知识点,3,知识点,4,解析,:,本图横坐标表示年代,纵坐标表示强度与密度之比。由图可知,随着社会的发展,出现新材料的速度明显加大,新材料发展的总趋势是强度与密度之比越来越大,铝的强度与密度之比大于钢的强度与密度之比。,A,正确。,答案,:,A,点拨,解答图像题的关键是明确纵坐标、横坐标表示的意义。复合材料是材料科学发展的必然趋势,应注意积累和收集有关知识。,1 2 3 4 5,1,目前流行的,“,南极棉,”,保暖内衣,是在制作内衣的全棉材料内融入能改善人体微循环的微元生化材料和抗菌、杀菌的材料,下列有关说法正确的是,(,),A.,制作内衣的全棉材料的主要成分是纤维素,B.,因为纤维素易水解,故内衣不能在碱性条件下洗涤,C.,制作内衣的废弃物易造成,“,白色污染,”,D.,制作内衣的材料的主要成分是合成高分子化合物,解析,:,棉花的主要成分是纤维素,故,A,正确,;,纤维素不易水解,故,B,错误,;,白色污染是指结构稳定难以分解的塑料等废弃物,造成的污染,纤维素不属于,“,白色污染,”,故,C,错误,;,全棉材料是天然高分子化合物,故,D,错误。,答案,:,A,1 2 3 4 5,2,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,解析,:,线型结构的高分子具有热塑性,可用热修补法来修补破损的线型高分子材料。常见的线型高分子材料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。体型高分子材料一经加工成型就不会受热熔化,因而具有热固性,如酚醛塑料,(,俗称电木,),。,答案,:,B,1 2 3 4 5,3,橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物,具有良好的弹性,但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度,加工时往往需进行硫化处理。即将橡胶原料与硫黄在一定条件下反应。橡胶制品硫化程度越高,强度越大,弹性越差。下列橡胶制品中,加工时硫化程度较高的是,(,),A.,橡皮筋,B.,汽车外胎,C.,普通气球,D.,医用乳胶手套,解析,:,橡皮筋和普通气球的弹性好,所以硫化程度小。汽车外胎与医用乳胶手套相比,前者要承受更大的压力,所以制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。,答案,:,B,1 2 3 4 5,4,下列说法错误的是,(,),A.,玻璃钢是以玻璃纤维作增强剂,合成树脂作基体的复合材料,B.,飞机机身的复合材料大多是以金属为增强剂、纤维为基体的复合材料,C.,制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强剂,D.,航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的,解析,:,飞机机身的复合材料大多数是以纤维为增强剂,金属为基体的复合材料,而,B,项中将基体与增强剂颠倒了。,答案,:,B,1 2 3 4 5,5,现有下列高分子材料,请从下列各项中选择出最恰当的选项,将代号填入下表中,:,(1),高分子结构示意图,:,(2),高分子材料的主要性质特点,:,A.,具有热固性,B.,可溶于有机溶剂,C.,不溶于有机溶剂,D.,具有确定的熔点,1 2 3 4 5,(3),主要应用,:,a.,用于制备塑料薄膜,b.,用于制备光学仪器,c.,用于制备车辆轮胎,1 2 3 4 5,答案,:,