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高中化学选修五第五章第二节 有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。一、有机高分子的分类及命名一、有机高分子的分类及命名 有机高分子材料有机高分子材料天然天然有机高分子材料有机高分子材料合成合成有机高分子材料有机高分子材料棉花、麻棉花、麻羊毛、蚕丝羊毛、蚕丝（简称有机合成材料）（简称有机合成材料）【按来源分类按来源分类】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【资料卡片资料卡片】高分子化合物的命名：高分子化合物的命名：（1 1）天然高分子化合物习惯用专有名称；如）天然高分子化合物习惯用专有名称；如淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等；淀粉、纤维素、蛋白质、甲壳质等；（2 2）合成高分子化合物一般在单体名称前加）合成高分子化合物一般在单体名称前加上上“聚聚”。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯。如聚丙烯、聚丙烯腈、聚苯乙烯等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂等。等；如聚对苯二甲酸乙二醇酯，酚醛树脂等。树脂含义：指未加工处理的聚合物。树脂含义：指未加工处理的聚合物。（3 3）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上）合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶橡胶”。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。胶等。（4 4）合成纤维的名称常用）合成纤维的名称常用“纶纶”。如涤纶。如涤纶二、高分子化合物的结构特点二、高分子化合物的结构特点 1 1、高分子化合物通常结构并不复杂，往、高分子化合物通常结构并不复杂，往往由简单的往由简单的结构单元重复连接结构单元重复连接而成；而成；如聚乙烯中：如聚乙烯中：【按结构分类按结构分类】高高分分子子化化合合物物线型高分子线型高分子支链型高分子支链型高分子体型高分子体型高分子网状结构网状结构(体型体型)2 2、根据结构中链节连接方式分类，可以有、根据结构中链节连接方式分类，可以有线线型结构型结构和和体型结构体型结构，线性结构又可分为带线性结构又可分为带支链和不带支链的结构。支链和不带支链的结构。线型结构的高分子具有线型结构的高分子具有热塑性热塑性。根据这。根据这一性质制成的高分子材料具有良好的可塑一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性，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。状，用于工业、农业、日常生活等。有些体型高分子一经加工成型就不会受有些体型高分子一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热熔化，因而具有热固性热固性。三、高分子化合物性质探究三、高分子化合物性质探究合合成成高高分分子子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加工成型后受热不再熔化热不再熔化可反复加工，多可反复加工，多次使用次使用能溶解在适当的能溶解在适当的有机溶剂里有机溶剂里不易溶解，只有一定不易溶解，只有一定程度的胀大程度的胀大网网状状结结构构体体型型四、高分子合成材料四、高分子合成材料塑料塑料 1 1、分类：、分类：热塑性塑料热塑性塑料如聚乙烯如聚乙烯 高分子链间无永久性的化学交联，只有微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；因此的现象；因此热塑性塑料会随加热而有软化变形乃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，至于流动的现象：随温度下降则有固化变硬的情形，为可逆过程为可逆过程 。结构结构 性质性质 用途用途决定决定 决定决定 适用于高分子化合物适用于高分子化合物 常常见见的的热热固性塑料固性塑料包括包括环环氧氧树树脂、酚脂、酚醛醛树树脂、聚脂、聚酯树酯树脂。脂。热固性塑料：热固性塑料：如如酚醛树脂酚醛树脂 塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的作用分子链间产生化学交联，形成紧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，因密的网状结构。交联反应本身是不可逆的化学反应，因此此热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会受热软化，热固性塑料在加工后并不会如热塑性塑料会受热软化，若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。若温度过高则发生裂解而不会有软化变形的现象。2 2、主要成分：、主要成分：塑料塑料主要成分是主要成分是合成高分子化合物合成高分子化合物即即合合成树脂成树脂适应各种要求：在高分子材料中掺入各种适应各种要求：在高分子材料中掺入各种加加工助剂工助剂（如聚氯乙烯；增塑剂（如聚氯乙烯；增塑剂提高柔韧性；提高柔韧性；热稳定剂热稳定剂改进耐热性；赋予各种颜色改进耐热性；赋予各种颜色-着着色剂等）色剂等）常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚常见塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。苯乙烯、酚醛树脂等。【理解理解】树脂是指未经加工处理的、没有与各种添加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剂混合的聚合物塑料树脂添加剂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加剂也起重要作用 塑料一般由塑料一般由合成树脂合成树脂及及增塑剂增塑剂、防老化剂防老化剂、润滑剂润滑剂、色料色料等添加剂组成，它的等添加剂组成，它的主要成分主要成分是是合成树脂合成树脂。3.常见塑料：常见塑料：例如：聚乙烯例如：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型分子结构类型有无支链有无支链高分子链长短高分子链长短相对分子质量相对分子质量高压高温引发剂高压高温引发剂较低压力催化剂较低压力催化剂线型线型支链型支链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度熔融温度密度密度硬度硬度分子间作分子间作用力用力用途用途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当的有机溶剂中高或低密度的聚乙烯均可溶解于适当的有机溶剂中低密度聚乙烯低密度聚乙烯 LDPE高密度聚乙烯高密度聚乙烯 HDPE食品包装袋等薄膜制品食品包装袋等薄膜制品瓶、桶、板、管、棒材等瓶、桶、板、管、棒材等【思考思考】高压聚乙烯为什么比低压聚乙烯的熔点低、高压聚乙烯为什么比低压聚乙烯的熔点低、密度低？为什么高分子化合物具有一定的弹性？密度低？为什么高分子化合物具有一定的弹性？影响高分子化合物熔点、密度的因素：影响高分子化合物熔点、密度的因素：高分子高分子链越长链越长相对分子质量越大相对分子质量越大分子间的分子间的作用力越大作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高 高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相对分子质量小高压聚乙烯主链比低压聚乙烯短，相对分子质量小链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用力越大链之间的作用力越大熔点、密度越高熔点、密度越高 高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单高压聚乙烯主链带有长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低，键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力比低压聚乙烯低，熔点和密度也就较低。熔点和密度也就较低。高分子链之间的作用力与链的长短有关高分子链之间的作用力与链的长短有关熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关熔沸点还与高分子链之间的疏密远近有关几种常见的塑料 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 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，适合做食品和药物的包装材料包装材料单体单体:CH2=CH2了解塑料产品了解塑料产品高压聚乙烯做薄膜，不用高压聚乙烯做薄膜，不用加增塑剂，十分柔软。加增塑剂，十分柔软。聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学化学稳定性稳定性好，好，耐酸碱腐蚀耐酸碱腐蚀，使用，使用温度温度不不宜宜超超过过6060，在在低温低温下会下会变硬变硬分为：分为：软软质塑料和质塑料和硬硬质塑料质塑料单体单体:CH2=CHCl聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5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=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。（1 1）组成：）组成：用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸酸或或碱碱的催化下相互缩合而成的高分子化的催化下相互缩合而成的高分子化合物。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醛的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成邻羰基加成生成邻（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、常见塑料：酚醛树脂常见塑料：酚醛树脂（电木）（电木）OHOHCH=+H+OHCH2OHn nH+OHCH2 OHCH2OHnHOH+（n-1）H2O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OHCH2OHCH2OH酚酚醛醛树树脂脂局局部部结结构构酚醛树脂酚醛树脂反应物：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（电木）（电木）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）具热塑性，能溶于一些具热塑性，能溶于一些有机溶剂中有机溶剂中具热固性，不溶于任何具热固性，不溶于任何溶剂溶剂五、高分子合成材料五、高分子合成材料合成纤维合成纤维1 1、纤维分类、纤维分类纤纤 维维棉花棉花蚕丝、蚕丝、麻麻 羊毛羊毛合成纤维合成纤维用石油、天然气、煤和农用石油、天然气、煤和农副产品等不含天然纤维的物质为原料，副产品等不含天然纤维的物质为原料，经过化学合成和加工制得的纤维经过化学合成和加工制得的纤维天然纤维天然纤维用木材等为原料经加工处理的。用木材等为原料经加工处理的。人造纤维人造纤维化化学学纤纤维维人造丝、人造棉人造丝、人造棉【区别】纤维与【区别】纤维与纤维素一样吗纤维素一样吗纤维纤维天然天然合成合成涤纶涤纶丙纶丙纶锦纶锦纶棉花棉花羊毛羊毛（简称有机合成材料）（简称有机合成材料）维纶维纶腈纶腈纶氯纶氯纶合成纤维包括聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙）、聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）。合成纤维包括聚酯（涤纶）、聚酰胺（尼龙）、聚烯烃（腈纶、维纶、丙纶、氯纶）。世界上出现的世界上出现的第一种合成纤维第一种合成纤维是是 20 20 世纪世纪 30 30 年代年代美国杜邦公司科研美国杜邦公司科研小组研制出的尼龙小组研制出的尼龙 6666（NylonNylon，聚酰，聚酰胺胺6666），它是由己），它是由己二酸和己二胺缩聚二酸和己二胺缩聚而成的，写出合成而成的，写出合成尼龙尼龙-66-66的化学方的化学方程式程式HOOC(CH2)4COOHH2N(CH2)6NH2nHO-OC(CH2)4CO-OH+nH-NH(CH2)6HN-H OC(CH2)4CONH(CH2)6NH nH+（2n-1）H2OHO己二酸和己二胺缩聚合成尼龙己二酸和己二胺缩聚合成尼龙-66-66的化学方程式的化学方程式2 2、合成纤维性能：、合成纤维性能：合成纤维工业创立于合成纤维工业创立于2020世纪世纪4040年代，由于其性能年代，由于其性能优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生优异，原料来源丰富，价格便宜，用途广泛，生产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常产不受气候等自然条件的限制，使其得到了非常迅速的发展。迅速的发展。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的：六大纶成纤维的：六大纶 它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点轻保暖等优点。衣物：衣物：工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料工业：隔音、隔热、绝缘、包装材料渔业：渔网、缆绳；渔业：渔网、缆绳；医疗：输液管、缝合线、止血棉等；医疗：输液管、缝合线、止血棉等；航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合航空：降落伞、飞行服、太空服等。都离不开合成纤维成纤维涤纶涤纶尼龙尼龙纺纶纺纶纤维纤维织成织成的防的防弹衣弹衣腈纶腈纶腈腈纶纶锦纶丙纶维纶氯纶合成纤维的单合成纤维的单体或聚合物是体或聚合物是？填表并填表并书写化学方程书写化学方程式：式：【思考思考】合成纤维和天然纤维比较有合成纤维和天然纤维比较有 什么优什么优点和不足？合成纤维中的维纶点和不足？合成纤维中的维纶(聚乙烯醇聚乙烯醇)为什为什么吸湿性很好？么吸湿性很好？合成纤维的强度高、合成纤维的强度高、弹性好、耐磨和耐化学弹性好、耐磨和耐化学腐蚀，做成的服装挺括腐蚀，做成的服装挺括不皱，但它的吸湿性和不皱，但它的吸湿性和透气性较差。因此，合透气性较差。因此，合成纤维常常与棉纤维或成纤维常常与棉纤维或羊毛纤维混合纺织，使羊毛纤维混合纺织，使衣服穿起来既舒适又挺衣服穿起来既舒适又挺括。括。性能互补性能互补维纶（维纶（聚乙烯醇）聚乙烯醇）具有较好的吸具有较好的吸湿性，称为人造棉花，是因为在湿性，称为人造棉花，是因为在其分子链上含有羟基的缘故。其分子链上含有羟基的缘故。HOCH2CH2OH nH+（2n-1）H2OHO OC-COOCH2CHO对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式对苯二甲酸和乙二醇缩聚合成涤纶的化学方程式HOOC-COOHHOOC-COOH+HOCH2CH2OH合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维涤纶涤纶【化学名化学名】聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯 n nn n催化剂催化剂六、高分子合成材料六、高分子合成材料合成橡胶合成橡胶1、橡胶分类、橡胶分类橡胶橡胶天然橡胶天然橡胶合成橡胶合成橡胶三叶树胶（顺）三叶树胶（顺）杜仲树胶（反）杜仲树胶（反）丁苯橡胶丁苯橡胶顺丁橡胶顺丁橡胶合成天然橡胶合成天然橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶乙丙橡胶硅橡胶硅橡胶丁腈橡胶丁腈橡胶合成橡胶于合成橡胶于2020世纪开始出现，世纪开始出现，4040年代得到迅年代得到迅速发展。速发展。丁苯橡胶丁苯橡胶氯丁橡胶氯丁橡胶通通用用橡橡胶胶橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时橡胶是一类具有弹性的物质，当施以外力时形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形形状将发生改变，去除外力又恢复原来的形状。状。共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键共同点：各种高聚物分子中均存在不饱和键2 2、性质：、性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀性、耐老化等方面有着其独特的优势。性、耐老化等方面有着其独特的优势。橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都橡胶的相对分子质量比塑料、合成纤维都要高，一般在要高，一般在10105 510106 6范围内。范围内。顺丁橡胶：顺丁橡胶：弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地弹性高、耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。产量居世界带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。产量居世界第二位第二位1，3-丁二烯为原料，在催化剂存在下，得丁二烯为原料，在催化剂存在下，得到到顺式聚顺式聚1，3-丁二烯的线型结构。丁二烯的线型结构。nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HH n1 2 3 41 42 3分子链较柔软，具有较好的弹性分子链较柔软，具有较好的弹性1 4催化剂催化剂nCH2=CH-CH=CH2C=CCH2CH2HH n1 2 3 42 3 硫化剂的作用是打开顺硫化剂的作用是打开顺式聚式聚1，3-丁二烯的双键，以丁二烯的双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结键将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构，得到既构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的橡胶。但有弹性又有强度的橡胶。但交联程度不宜过大，否则会交联程度不宜过大，否则会失去弹性。失去弹性。天然橡胶天然橡胶CH2=C-CH=CH2CH3异戊二烯异戊二烯天然橡胶天然橡胶线型线型硫磺硫硫磺硫化剂化剂网状体型网状体型橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大医学资料仅供参考,用药方面谨遵医嘱