第二节 高分子材料 【核心素养要求】 1.宏观辨识与微观探析:能从微观角度了解通用高分子材料的分类和用途,理解高聚物的结构与性质的关系,能从微观层面理解高分子的线型结构、支链型结构、网状结构和性质的关系,能辨析不同的功能高分子材料及其性质和用途的差异。 2.科学态度与社会责任:了解合成通用和功能高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献,但也要了解高分子材 料对环境造成的不良影响,研制环保型的高分子材料是保护环境的关键,能参与材料选择与使用、垃圾处理等社会性议题的讨论,并作出科学的判断、评价及决策。 ◆ 学习任务一 通用高分子材料 【课前自主预习】 高分子材料按用途和性能可分为 (包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)和 (包括高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)等类别。 1.塑料 (1)成分 (2)分类 分类原则 类型 特征和举例 按树脂受热 时的特征 以热塑性树脂为基本成分,受热软化,可以反复加热熔融加工,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等 以热固性树脂为基本成分,不能加热熔融,只能一次成型,如酚醛树脂等 (3)常见塑料 ①聚乙烯 聚乙烯具有极其广泛的用途,按合成方法可分为高压法聚乙烯[低密度聚乙烯(LDPE)]和低压法聚乙烯[高密度聚乙烯(HDPE)]。这两种聚乙烯加热均可熔融,也可以溶于某些溶剂中。 a.高压法聚乙烯和低压法聚乙烯比较 比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 150 MPa~300 MPa,200 ℃左右,使用引发剂 0.1 MPa~ 2 MPa,60~100 ℃, 使用催化剂 高分子链的结构 含有较多支链 支链较少 密度/(g·cm-3) 0.91~0.93 0.94~0.97 软化温度/℃ 105~120 120~140 主要性能 无毒,较柔软 无毒,较硬 主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等 b.聚乙烯的弹性 c.聚乙烯分子结构与其软化温度、密度之间的关系 高分子链之间的作用力与链的 和链之间的 有关。 d.聚乙烯的转化 线型结构的聚乙烯可以在一定条件下转变为 结构的聚乙烯,以增加 。 现在通过改进聚合反应的催化剂,得到了超高相对分子质量聚乙烯(相对分子质量大于106),具有高强度和高耐磨性,使用温度范围广,耐化学腐蚀,可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。 ②酚醛树脂 a.概念:酚醛树脂是用酚(如苯酚或甲苯酚等)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。 b.形成 实验 操作 实验 现象 混合溶液变浑浊,生成黏稠粉红色物质 混合溶液变浑浊,生成黏稠淡黄色物质 实验 结论 苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂 c.酸性、碱性条件对酚醛树脂结构的影响 在酸催化下,等物质的量的甲醛与苯酚反应,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的高分子,其反应为 +; n+(n-1)H2O。 在碱催化下,苯酚与过量的甲醛反应,生成羟甲基苯酚的同时,还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等,继续反应生成网状结构的酚醛树脂。 d.酚醛树脂的性质及用途 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融,也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。 [问题思考] 聚乙烯等高分子为什么都有一定弹性 2.合成纤维 (1)分类、概念 纤维 ①再生纤维 以木材、秸秆等农副产品为原料,经加工处理得到的纤维。 ②合成纤维 a.定义:以石油、天然气、煤和农副产品为原料,将其转化为 ,再经 得到的纤维。 b.合成纤维的优点是 、 、 、 、 ,但 和 明显不及天然纤维。 合成纤维中,维纶具有较好的吸湿性。 (2)常见的合成纤维 ①聚酯纤维 合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的 ,它是聚 ... ...
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