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1、 第五章第五章 进入合成有机高分子化合物的时代进入合成有机高分子化合物的时代第二节第二节 应用广泛的高分子材料应用广泛的高分子材料高高分分子子化化合合物物从来源角度从来源角度天然高分子化合物天然高分子化合物，如淀粉、纤维素、蛋白质等如淀粉、纤维素、蛋白质等合成高分子化合物合成高分子化合物合合成成材材料料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、合成纤维、合成橡胶、塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料粘合剂、涂料三大合成材料三大合成材料按用途和按用途和性能分类性能分类一、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
2、等聚丙烯等) )塑料塑料热固性塑料（酚醛塑料）热固性塑料（酚醛塑料）特性：特性：受热时软化并可熔化成流动的液受热时软化并可熔化成流动的液体，冷却后变成固体，加热后又熔化，体，冷却后变成固体，加热后又熔化，可反复加工，多次使用可反复加工，多次使用特性：特性：在制造过程中受热时能变软塑成一在制造过程中受热时能变软塑成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化定的形状，但加工成型后就不会受热熔化 主要成分主要成分: 合成树脂及加工助剂合成树脂及加工助剂热固性塑料热固性塑料再次受热时，再次受热时，链与链间会形成共价键，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成产生一些交联，形成体型体型网状结构网状结构，硬化
3、定型，硬化定型为什么两种塑料的特性不同呢?热塑性塑料热塑性塑料具有长链状的具有长链状的线型结构线型结构。受热时，分子受热时，分子间作用力减弱，易滑动；间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，冷却时，相互引力增强，会重新硬化会重新硬化热塑性塑料：塑性塑料：高分子高分子链间无永久性的化学无永久性的化学交交联,只有只有微弱的分子微弱的分子间作用力作用力以及由于以及由于链间纠缠所造成的所造成的暂时性物理交性物理交联，此，此交交联会随加工会随加工过程而有程而有纠缠及去及去缠的的现象；象；因此因此热塑性塑料会随加塑性塑料会随加热而有而有软化化变形乃形乃至于流至于流动的的现象象:随温度下降随温度下降则有
4、固化有固化变硬硬的情形，的情形，为可逆可逆过程程。常常见的的热固性塑固性塑料包括料包括环氧氧树脂、酚脂、酚系系树脂、聚脂、聚酯树脂脂热固性塑料：热固性塑料：塑料在加工过程中受热发生塑料在加工过程中受热发生聚合反应，透过交联剂聚合反应，透过交联剂(或称做架桥剂或称做架桥剂)的的作用分子链间产生化学交联，形成紧密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。发生
5、裂解而不会有软化变形的现象。耳机线为什么总缠在一起？耳机线为什么总缠在一起？形状形状结构结构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，单键可单键相连，单键可旋转，使它不可能旋转，使它不可能成一条直线，只能成一条直线，只能成不规则的卷曲状成不规则的卷曲状态。态。 聚乙烯聚乙烯(PE)(PE)产品产品 保鲜膜保鲜膜吹塑吹塑成型的聚乙烯薄膜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聚氯乙烯（聚氯乙烯（PVCPVC）化学化学稳定性稳定性好，耐酸碱腐蚀，使用好，耐酸碱腐蚀，使用温度
6、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聚聚四四氟氟乙乙烯烯塑塑料料单体：单体：CF2CF2聚苯乙烯聚苯乙烯单体：单体：CH2=CHC6H5聚聚甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃）（有机玻璃）单体：单体：CH2=CCH3COOCH3透光性好，不易破裂，但耐透光性好，不易破裂，但耐磨性能差，能溶于多种有机磨性能差，能溶于多种有机溶剂，可用来制造飞机溶剂，可用来制造飞机、汽汽车玻璃，光学仪器和许多日车玻璃，光学仪器和许多日常生活用品。常生活用品。酚醛塑料酚醛塑料单体：单体：苯酚、甲醛苯酚、甲醛具有良
7、好的电绝缘具有良好的电绝缘性，耐热抗水，但性，耐热抗水，但易被强酸强碱腐蚀，易被强酸强碱腐蚀，可制电工器材，仪可制电工器材，仪表外壳等表外壳等酚酚 醛醛 树树 脂脂 的的 制制 备备 和和 性性 质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、 烘干烘干米黄色略带粉色米黄色略带粉色 软化（热塑性）软化（热塑性） 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 淡黄色淡黄色水浴加热水浴加热思考与交流思考
8、与交流P.108 1、为什么用碱性催化生成的酚醛树脂能、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形成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？分网状结构吗？ 2、尿素是蛋白质的代谢产物，随尿排出、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。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？你能写出它们的结构吗？OH+HCHOOHCH2OHOHCH2OHCH2OHHOCH2阅读与交流（阅读与交流（P.109
9、)1、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维？、什么是天然纤维、人造纤维、合成纤维和化学纤维？2、合成纤维有哪些优点？哪些缺点？如何加以改善？、合成纤维有哪些优点？哪些缺点？如何加以改善？纤维纤维天然纤维天然纤维化学纤维化学纤维人造纤维：人造纤维：合成纤维：合成纤维：动物纤维动物纤维如羊毛、蚕丝等如羊毛、蚕丝等用木材为原料，经用木材为原料，经化学加工处理所得化学加工处理所得以各种单体为原料以各种单体为原料经聚合反应制成经聚合反应制成植物纤维植物纤维如棉花、麻等如棉花、麻等二、合成纤维合成纤维：合成纤维：用石油、天用石油、天然气等不含天然纤维的然气等不含天然纤维的物质为原料，经过化学物质为
10、原料，经过化学合成加工制得的纤维合成加工制得的纤维如腈纶如腈纶(人造羊毛人造羊毛)、锦、锦纶纶(尼龙尼龙)、维纶、氯纶、维纶、氯纶、涤纶涤纶(的确良的确良)和丙纶等和丙纶等“六大纶六大纶”合成纤维具有合成纤维具有优良的性能优良的性能：如：如强度高、弹性好、耐磨、耐化强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀学腐蚀和不怕虫蛀等。等。涤纶涤纶尼龙尼龙纺纶纤维织成纺纶纤维织成的防弹衣腈纶的防弹衣腈纶腈纶腈纶2003年年3月月26日，在伊日，在伊拉克的英国皇家海军陆战拉克的英国皇家海军陆战队战士埃里克队战士埃里克沃尔德曼沃尔德曼头盔连中四枪。头盔连中四枪。沃尔德曼沃尔德曼所戴的头盔是这次英军专所戴的头
11、盔是这次英军专门为战争打造的，其外层门为战争打造的，其外层和普通头盔没什么区别，和普通头盔没什么区别，里料则采用的是一种名叫里料则采用的是一种名叫“凯夫拉尔凯夫拉尔”的的特制纤维特制纤维。该纤维含有高分子聚合塑该纤维含有高分子聚合塑料料，硬度比普通钢铁高，硬度比普通钢铁高40%。质地如此坚硬，能。质地如此坚硬，能够刀枪不入也就不足为奇够刀枪不入也就不足为奇了。了。高强纤维的代表高强纤维的代表: Kevlar芳纶：全芳香族聚酰胺芳纶：全芳香族聚酰胺抗拉强度抗拉强度3.4GPa3.4GPa模量模量（5959190190）GPaGPa断裂伸长断裂伸长5%5%宇航员费俊龙、聂海胜凯旋归来宇航员费俊龙、
12、聂海胜凯旋归来 宇航员的服装能使太空的人处于加压状态，供给宇航员生命所需的氧气，控制温度和湿度，防止辐射，还要经得起微流星的冲击。 宇航服中已经应用了一百三十多种新型材料。其中多数是有机合成材料。 密闭头盔由透明聚碳酸酯组成，密闭服由耐高温的防火聚酰胺纤维织物等特殊材料组成。宇航服面罩是由碳材料制成的金刚石膜。橡橡胶胶产产品品三三. .橡橡 胶胶橡胶橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，是重要的战略物资。的材料，是重要的战略物资。1、天然橡胶天然橡胶的化学组的化学组成是成是聚异戊二烯聚异戊二烯：2、合成橡胶分为、合成橡胶分为通用橡胶通用橡胶和和特种橡胶
13、特种橡胶通用橡胶：通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种橡胶：特种橡胶：如耐热和耐酸碱的如耐热和耐酸碱的氟橡胶氟橡胶、耐高温和耐严、耐高温和耐严寒的寒的硅橡胶硅橡胶等等性能全面，但易老化性能全面，但易老化性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气性能不及天然橡胶全面，但其具有弹性、绝缘性、气密性、耐高温或低温等性能。密性、耐高温或低温等性能。3、橡胶的分类：、橡胶的分类：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
14、橡胶硅橡胶硅橡胶共同点：共同点：各种高聚各种高聚物分子中物分子中均存在不均存在不饱和键饱和键性质：性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。化等各有其优势。天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药天然橡胶为何容易老化？实验室盛哪些药品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？品的试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞？天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。天然橡胶含有双键，易起加成反应和易被氧化，所以易老化。KMnO4溶液、浓溶液、浓HNO3、液液溴、汽油、苯、四氯化碳等。溴、汽油、苯、四氯化碳等。阅读与交流（阅读与交流（P.110-111)1.
15、什么是顺丁橡胶？橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响？什么是顺丁橡胶？橡胶的硫化对橡胶的性能有怎样的影响？2.天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？天然橡胶有几种？它们的结构有何不同？nCH2=CH-CH=CH2催化剂催化剂C=CCH2CH2HHn12341423硫化剂的作用是打开顺式聚硫化剂的作用是打开顺式聚1，3-丁二烯的丁二烯的双键，以双键，以-S-S-键将顺丁橡胶的线型结构连接为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。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）两种：三叶橡胶（顺式）、杜仲胶（反式）硫化橡胶硫化橡胶优点优点: 具有较
16、高的强度、具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学韧性、良好的弹性和化学稳定性等稳定性等丁二烯丁二烯和和苯乙烯苯乙烯共聚共聚而成的弹性体，而成的弹性体，合成丁苯橡胶合成丁苯橡胶CH2=CH-CH=CH2CH2=CH丁苯橡胶丁苯橡胶SBR1,3-丁二烯丁二烯苯乙烯苯乙烯四、复合材料四、复合材料学与问学与问每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，每种材料都有它的优缺点：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温等。但航天材料需要强度大、料密度小，但不耐高温等。但航天材料需要强度大、耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高
17、压、耐耐高温、密度小的材料，海洋工程需要耐高压、耐腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？腐蚀的材料。怎样才能获得这些特殊材料呢？复合材料：复合材料：两种或两种以上高分子材料组合两种或两种以上高分子材料组合成的一种新型材料成的一种新型材料你能举出一些复合材料的例子吗？玻璃钢 玻璃钢即玻璃钢即玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料, , 是将玻璃熔化是将玻璃熔化并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，并迅速拉成细丝，得到异常柔软的玻璃纤维，再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢再将玻璃纤维加到合成树脂中，就制得玻璃钢性能：性能：强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀强度达到某些合金钢的水平，耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性性、电绝缘性和易加工性能，具有较好的韧性。玻璃纤维增强塑料：玻璃纤维增强塑料：是玻璃纤维和合成树脂组成的合成材料是玻璃纤维和合成树脂组成的合成材料（玻璃钢）（玻璃钢）安全安全玻璃玻璃玻璃钢中基体是：玻璃钢中基体是：增强剂是：增强剂是：合成树脂合成树脂玻璃纤维玻璃纤维固体火箭发动机固体火箭发动机复合材料喷管复合材料喷管
