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1、第二节第二节 应用广泛的高分子应用广泛的高分子材料材料2023/4/81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有有机机高高分分子子天然（棉花、蚕丝、麻）天然（棉花、蚕丝、麻）合成合成合成材料合成材料功能高分
2、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一一.塑料塑料热塑性塑料热塑性塑料热固性塑料热固性塑料可以反复可以反复加工，多加工，多次使用次使用一旦加工成一旦加工成型就不会受型就不会受热熔化热熔化添加了特定用途的添加剂的树脂添加了特定用途的添加剂的树脂聚乙烯聚乙烯酚醛树脂酚醛树脂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高压高温引发剂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
3、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2.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
4、溶剂溶剂理解掌握、注理解掌握、注意书写！意书写！n（1 1）组成：）组成：n 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。n（2 2）形成：）形成：n 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、酚醛树脂、酚醛树脂（电木）
5、（电木）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能形成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网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？构吗？羟甲基苯酚羟甲基苯酚酚酚醛醛树树脂脂局局部部结结构构 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
6、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【实验实验51】酚醛树脂的制备及性质酚醛树脂的制备及性质 n【目的目的】通过甲醛和苯酚形成酚醛树脂的过程，通过甲醛和苯酚形成酚醛树脂的过程，加深对缩聚反应的认识。加深对缩聚反应的认识。n【用品用品】大试管、带有长玻璃管大试管、带有长玻璃管(约约30cm)的橡的橡皮塞、试管夹、量筒、烧杯、石棉网、酒精灯、皮塞、试管夹、量筒、烧杯、石棉网、酒精灯、温度计、蒸发皿。温度计、蒸发皿。n苯酚、甲醛苯酚、甲醛(40)、浓盐酸、浓盐酸(3
7、7)、浓氨水、浓氨水(28)。n【原理原理】酚醛树脂用苯酚和甲醛为原料，在酸或酚醛树脂用苯酚和甲醛为原料，在酸或碱的催化作用下缩聚而成。苯酚过量，在酸性催碱的催化作用下缩聚而成。苯酚过量，在酸性催化剂作用下，缩聚成线型结构的热塑性酚醛树脂化剂作用下，缩聚成线型结构的热塑性酚醛树脂。甲醛过量，在碱性催化剂作用下，缩聚成体型。甲醛过量，在碱性催化剂作用下，缩聚成体型结构的热固性酚醛树脂。结构的热固性酚醛树脂。n操作：操作：n1 1用盐酸作为催化剂用盐酸作为催化剂n在一个大试管里加入苯酚在一个大试管里加入苯酚2g2g，注入，注入3mL3mL甲醛溶液和甲醛溶液和3 3滴浓盐酸混合后，用带有玻璃管的橡皮
8、塞塞好，放在沸滴浓盐酸混合后，用带有玻璃管的橡皮塞塞好，放在沸水浴里加热约水浴里加热约15min15min。待反应物接近沸腾时，液体变成。待反应物接近沸腾时，液体变成白色浑浊状态。从水浴中取出试管，用玻璃棒搅拌反应白色浑浊状态。从水浴中取出试管，用玻璃棒搅拌反应物，稍冷。将试管中的混合物倒入蒸发皿中，倾去上层物，稍冷。将试管中的混合物倒入蒸发皿中，倾去上层的水，下层就是缩聚成线型结构的热塑性酚醛树脂（米的水，下层就是缩聚成线型结构的热塑性酚醛树脂（米黄色中略带粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶剂中。黄色中略带粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶剂中。n2 2用浓氨水作催化剂用浓氨水作催化剂n在另一个试管
9、里加入在另一个试管里加入2.5g2.5g苯酚，注入苯酚，注入3 34mL404mL40甲甲醛溶液，混匀后再加醛溶液，混匀后再加1mL1mL浓氨水，振荡混合，也用带有浓氨水，振荡混合，也用带有玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中加热（装置如图玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中加热（装置如图5 51 1）。）。约约15min15min后，试管里逐渐出现白色的浑浊状态，暂停加后，试管里逐渐出现白色的浑浊状态，暂停加热。待发生的气泡稍少时，再继续加热，过一会儿，就热。待发生的气泡稍少时，再继续加热，过一会儿，就变成黏稠的半流动性液体。将所得黏稠物倒入一瓷蒸发变成黏稠的半流动性液体。将所得黏稠物倒入一瓷蒸发皿里，在皿里，
10、在5050温度下烘温度下烘1h1h后，再继续在后，再继续在70708080下烘下烘8h8h，即能缩合成体型固体酚醛树脂，即能缩合成体型固体酚醛树脂(淡黄色淡黄色)，它不溶于任，它不溶于任何溶剂。何溶剂。图51酚醛树脂的制取 n【注意事项注意事项】n清洗试管的方法是：倒掉试管上部的液体后，清洗试管的方法是：倒掉试管上部的液体后，在试管底部剩下的酚醛树脂中，加入约在试管底部剩下的酚醛树脂中，加入约1mL1mL的福尔的福尔马林，再用玻棒刮擦，可使酚醛树脂成团地拉出马林，再用玻棒刮擦，可使酚醛树脂成团地拉出来。若是体型结构的酚醛树脂，倒出后，试管壁来。若是体型结构的酚醛树脂，倒出后，试管壁上还会留下一
11、些橙红色的碎粒，同样可用福尔马上还会留下一些橙红色的碎粒，同样可用福尔马林清洗，如果管壁尚有少量高聚物，则可用软质林清洗，如果管壁尚有少量高聚物，则可用软质纸卷成与管口粗细相仿的纸棒，伸入试管底部，纸卷成与管口粗细相仿的纸棒，伸入试管底部，沿管壁刮擦。沿管壁刮擦。n此实验需在通风良好的实验室进行，树脂及残此实验需在通风良好的实验室进行，树脂及残液需统一回收处理。液需统一回收处理。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2g苯酚苯酚+3ml40%的的甲醛甲醛+3滴滴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
12、结构特点实验实验5-1沸水浴加热沸水浴加热15min洗净、烘干洗净、烘干淡粉红色固体淡粉红色固体软化（热塑性）软化（热塑性）不软化（热固性）不软化（热固性）溶解溶解不溶解不溶解线性结构线性结构网状结构网状结构淡黄色固体淡黄色固体怎样清洗线型酚醛树脂？怎样清洗线型酚醛树脂？福尔马林溶液或乙醇清洗福尔马林溶液或乙醇清洗【思考与交流思考与交流】尿素是蛋白质的代谢产物，随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，并可缩聚成线醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的型和网状结构的脲醛树脂脲醛
13、树脂。你能。你能写出它们的结构式吗？写出它们的结构式吗？P108P108n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：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二二.合成纤维合成纤维纤纤维维天天然然纤纤维维化化学学纤纤维维棉花棉花 羊毛羊毛蚕丝蚕丝 麻麻合成纤维合成纤维人造纤维人造纤维涤纶涤纶锦纶锦纶
14、腈纶腈纶丙纶丙纶维纶维纶氯纶氯纶六六大大纶纶维纶维纶聚乙烯醇聚乙烯醇吸湿性好，因其分子链上有羟基吸湿性好，因其分子链上有羟基涤纶涤纶聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯结构简式？结构简式？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)6NH2nH
15、O-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
16、催化剂橡胶的来源橡胶的来源n森林中有一种高大的森林中有一种高大的乔木，叫作乔木，叫作“三叶树三叶树”。如果用小刀在它的树如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，在印第安人的土语中，“橡胶橡胶”就是就是“树木的眼树木的眼泪泪”的意思。的意思。三、合成橡胶三、合成橡胶n1、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
17、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硅橡胶硅橡胶特特种种橡橡胶胶 合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。防、交通及日常生活中。n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
18、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。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婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质。下
19、列高分子中有可能被采用的是（）B硅橡胶的合成流程如下：将单体硅橡胶的合成流程如下：将单体二甲基二氯硅烷二甲基二氯硅烷(CH3)2SiCl2水解得水解得到二甲基硅二醇，经脱水缩聚成聚到二甲基硅二醇，经脱水缩聚成聚硅氧烷，即硅橡胶。请用化学方程硅氧烷，即硅橡胶。请用化学方程式表示以上过程。式表示以上过程。下列原料或制成的产品中，若出现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破损不可以进行热修补的是A聚氯乙烯凉鞋聚氯乙烯凉鞋B电木插座电木插座C自行车内胎自行车内胎 D聚乙烯塑料膜聚乙烯塑料膜B树脂是指未经加工处理的、没有与各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种添加剂混
20、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能，添加剂也起重要作用线型结构线型结构 支链型结构支链型结构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：1高分子高分子链越长链越长相对分子质量越相对分子质量越大大分子间的作用力越大分子间的作用力越大熔点、熔点、密度越高密度越高2链与链与链链之间之间越密越密链之间的作用链之间的作用力越大力越大熔点、密度越高熔点、密度越高低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，低压聚乙烯比高压聚乙烯链更长，而且支链少得多而且支链少得多低压、高密度、高熔点管材、桶低压、高密度、高
21、熔点管材、桶高压、低密度、低沸点塑料薄膜高压、低密度、低沸点塑料薄膜下列高聚物经简单处理可以从线型结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（构变成体型结构的是（）CH2CH2CHCH2nCH3OH CH2CH2CH2CHCH2nClnCH2CHnClABCDBC线型结构里必须还存在能发生加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、聚或缩聚反应的官能团，如双键、羟基、氨基等，才有可能转变为羟基、氨基等，才有可能转变为体型结构。体型结构。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