人教版選修1 第三章第四節(jié)塑料、纖維和橡膠 學(xué)案.docVIP

第四節(jié) 塑料、纖維和橡膠1知道塑料的組成和分類，了解常見塑料的化學(xué)成分、性能和用途。2認(rèn)識纖維的分類，了解常見纖維的性質(zhì)和用途。3認(rèn)識橡膠的分類，理解橡膠材料的發(fā)展過程以及人們對有機高分子材料的改造和優(yōu)化。4認(rèn)識合成材料特別是復(fù)合材料對社會發(fā)展的重要意義。世博會日本館選擇了透光、質(zhì)輕、可回收利用的夾層薄膜乙烯四氟乙烯共聚物(etfe)作為建筑表皮系統(tǒng)，夾層中埋設(shè)有曲面太陽能電池，為建筑提供綠色輔助能源。這張高透光性發(fā)電膜通過吸收太陽光后自主發(fā)電，正?？商峁┱麄€日本館供電系統(tǒng)1/4的電力。透光發(fā)電膜還會隨著日光的變化及夜晚的燈光變換各種“表情”。乙烯四氟乙烯共聚物屬于有機高分子材料。常見的有機高分子材料有哪些？提示：塑料、合成纖維、合成橡膠等。一、合成材料三大合成材料：_、_、_。1塑料(1)成分：_和添加劑。(2)制備：塑料是聚合物，由小分子通過_制成。如聚乙烯的單體是_。(3)結(jié)構(gòu)特點及性能。熱塑性塑料：長鏈狀的_結(jié)構(gòu)，鏈與鏈之間以分子間作用力相結(jié)合。受熱時會_，可重新塑制成型。熱固性塑料：鏈與鏈之間以共價鍵交聯(lián)，形成_結(jié)構(gòu)。受熱時不會_，一次成型后，不能反復(fù)重塑。(4)常見塑料。_、_、聚苯乙烯、有機玻璃、脲醛塑料(電玉)、聚四氟乙烯等。2纖維(1)天然纖維：如_、羊毛、_、麻等。(2)人造纖維：由_加工而成。(3)合成纖維。概念。用_、_、_和農(nóng)副產(chǎn)品作原料制成單體，然后再經(jīng)_和_等制成合成纖維。性能。強度高，彈性好，耐磨，耐_和不怕_，但_和_不如天然纖維。應(yīng)用廣泛的“六大綸”。3橡膠(1)天然橡膠。天然橡膠的化學(xué)組成是_，其結(jié)構(gòu)簡式是_，單體是_。(2)合成橡膠。通用橡膠：_。特種橡膠：_、耐高溫和耐嚴(yán)寒的_。(3)結(jié)構(gòu)特點。橡膠一般為_結(jié)構(gòu)，可塑性好，但_差，為改善其性能，可采用_的方法，使橡膠成體型結(jié)構(gòu)，以增強橡膠的強度、韌性、彈性和化學(xué)穩(wěn)定性。思考：塑料在一般情況下會導(dǎo)電嗎？二、復(fù)合材料1概念由兩種或兩種以上_的材料組合而成的材料。2組成由_和_組成。3性能復(fù)合材料具有比單一材料更優(yōu)越的性能，根據(jù)其組成材料不同，有的強度大、密度?。挥械哪透邷亍⒛透g、絕緣性好；有的易導(dǎo)電、易導(dǎo)熱等。4玻璃鋼的制造方法將玻璃熔化并迅速拉成細(xì)絲，然后加到合成樹脂中。優(yōu)點：_大大提高、密度小、有較高的_性、_性和_性、有較好的_性，可用于制造汽車車身、火車車廂以及印制電路板等。思考：為什么說復(fù)合材料是宇航工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵？答案：一、塑料 合成纖維 合成橡膠1(1)合成樹脂(2)聚合反應(yīng) ch2=ch2(3)線型 熔化 體型網(wǎng)狀 熔化(4)聚乙烯 聚氯乙烯2(1)棉花 蠶絲(2)天然纖維(3)石油 天然氣 煤 化學(xué)合成 機械加工化學(xué)腐蝕 蟲蛀 吸水性 透氣性3(1)聚異戊二烯異戊二烯(2)丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠耐熱和耐酸堿的氟橡膠 硅橡膠(3)線型 強度和韌性 硫化思考提示：塑料是高分子化合物，由c、h、o等元素構(gòu)成，由于高分子鏈里的原子都是以共價鍵結(jié)合，無自由移動的電子存在，所以一般情況下塑料不導(dǎo)電。二、答案：1.不同性能2基體 增強體4強度 耐化學(xué)腐蝕 電絕緣 易加工 韌思考提示：由于復(fù)合材料是由多種材料組合起來的，它的設(shè)計自由度很大，不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過改變各組分材料的含量來滿足不同的需求。因此，復(fù)合材料是材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢，它不僅成為宇航事業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，而且在民用工業(yè)如汽車、體育用品，甚至人類健康方面的應(yīng)用前景也是十分廣闊的。一、塑料1樹脂和塑料(1)樹脂有天然樹脂和合成樹脂之分。天然樹脂是指由自然界中動植物分泌物所得的無定形有機物質(zhì)，如松香、琥珀等。合成樹脂是指由簡單有機物經(jīng)化學(xué)合成或某些天然產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而得到的樹脂產(chǎn)物。(2)塑料是由樹脂及增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。生產(chǎn)塑料制品時，在合成樹脂中加入添加劑，經(jīng)壓制或擠壓，吹制成型。(3)塑料和樹脂這兩個名詞?；煊?，因為有些塑料基本上是由合成樹脂組成的，不含或少含添加劑，如有機玻璃、聚乙烯、聚苯乙烯等。塑料的基本性能主要取決于樹脂的本性，但添加劑也起著重要作用。(4)塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料受熱時開始軟化，隨后熔化成流動的液體，冷卻后又變成固體，可用于加工各種形狀的容器，如聚乙烯、聚氯乙烯等。熱固性塑料受熱不會變軟流動，加強熱會分解，如酚醛樹脂。(5)有關(guān)塑料的幾點需注意的問題：聚合物的相對分子質(zhì)量雖然很大，但組成并不復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也很有規(guī)律性；聚合物與單體的化學(xué)性質(zhì)有區(qū)別，如乙烯能使溴水褪色，但聚乙烯不能；當(dāng)加熱溫度很高時，熱固性塑料中鏈與鏈之間的共價鍵會斷裂，塑料制品就會損壞，無法繼續(xù)使用。2常見塑料的化學(xué)成分、性能和用途名稱分子式主要性能用途聚乙烯(pe)具有熱塑性制生活用品及塑料薄膜聚氯乙烯(pvc)耐腐蝕，機械強度好，易加工應(yīng)用于輕工、化工等方面酚醛塑料加熱不熔化，不溶于水及有機溶劑，絕緣性好，耐腐蝕應(yīng)用于電器、涂料、日常用品等有機玻璃透光性好，密度小，耐水、耐酸堿，易加工應(yīng)用于光學(xué)儀器、醫(yī)療器械等二、纖維1纖維的分類從組成纖維的物質(zhì)類型方面來說，纖維分為無機纖維和有機纖維，如玻璃纖維、碳纖維都是無機纖維，棉花纖維和羊毛纖維都是有機纖維。從纖維來源的方面來說，纖維分為天然纖維和化學(xué)纖維，如蠶絲纖維和麻纖維是天然纖維，人造棉和尼龍纖維是化學(xué)纖維?；瘜W(xué)纖維又分為人造纖維和合成纖維兩類。用天然高分子化合物作原料，經(jīng)過化學(xué)和物理方法加工制得的纖維叫做人造纖維，常見的人造纖維如人造棉、人造絲；由人工合成的高分子化合物組成的纖維叫做合成纖維，常見的合成纖維如錦綸、滌綸、腈綸等。2常見纖維的化學(xué)組成和性能常見的天然纖維、化學(xué)纖維的化學(xué)組成和主要性能：常見纖維化學(xué)組成主要性能天然纖維棉纖維纖維素、天然有機高分子化合物吸水性好，易干，穿著舒適，不起靜電，不耐磨蠶絲蛋白質(zhì)，天然有機高分子化合物吸水性好，手感柔和，有光澤，不起靜電，不起球羊毛蛋白質(zhì)，天然有機高分子化合物彈性好，隔熱性、保暖性好，水洗后收縮化學(xué)纖維人造纖維纖維素(黏膠纖維)吸水性好，穿著舒適，不起靜電，不耐洗，不耐穿合成纖維各種線型有機高分子強度高，耐磨，不易染色，吸濕性、透氣性差三、常用的橡膠1丁苯橡膠熱穩(wěn)定性、電絕緣性和抗老化性好，可制輪胎、電絕緣材料、一般橡膠制品等。2順丁橡膠彈性好、耐低溫、耐熱、黏結(jié)性差，可制輪胎、運輸帶、膠管等。3氯丁橡膠耐日光、耐磨、耐老化、耐酸、耐堿、耐油性好，耐寒性差，可制電線包皮、運輸帶、化工設(shè)備的防腐襯里等。4丁腈橡膠抗老化性和耐油性好，耐高溫，彈性和耐寒性較差，可制耐油、耐熱的橡膠制品等。5聚硫橡膠耐油性和抗老化性很好，耐化學(xué)腐蝕，彈性較差。可制耐臭氧制品，儲油及化工設(shè)備襯里等。6硅橡膠耐低溫和高溫，抗老化和抗臭氧性好，電絕緣性好，機械性能差，耐化學(xué)腐蝕性差?？芍聘鞣N在高溫、低溫下使用的襯墊以及絕緣材料、醫(yī)療器械及人造關(guān)節(jié)等。7丁基橡膠氣密性好，耐熱，耐老化，電絕緣性好，柔順性較小，彈性較差。可制汽車內(nèi)胎、探空氣球、汽艇、防毒面具、化工設(shè)備襯里等。8異戊橡膠與天然橡膠相似，黏結(jié)性良好，適用于使用天然橡膠的場合。可制汽車內(nèi)外胎、膠管、膠帶等。四、復(fù)合材料1含義將兩種或兩種以上不同性能的材料組合起來，在性能上取長補短，就可以得到比單一材料性能優(yōu)越的復(fù)合材料。在復(fù)合材料中，一種材料作為基體，另外一種材料作為增強劑，結(jié)合在一起產(chǎn)生某些特殊性能。2優(yōu)點復(fù)合材料既保持了原有材料的特點，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原材料的特性。例如：金屬材料易被腐蝕，有機合成材料易老化、不耐高溫，陶瓷材料易破碎，這些缺點都可以通過復(fù)合的方法予以改善和克服。五、有機高分子化合物1加聚反應(yīng)的表述方式(以聚乙烯為例)(1)結(jié)構(gòu)簡式：ch2ch2。(2)鏈節(jié)：結(jié)構(gòu)單元ch2ch2叫鏈節(jié)。(3)聚合度(n)：每個高分子里鏈節(jié)的重復(fù)次數(shù)。(4)單體：能合成高分子化合物的小分子物質(zhì)。聚乙烯的單體為ch2=ch2。2其他常見塑料的反應(yīng)原理3有機高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點4有機高分子化合物的基本性質(zhì)(1)溶解性。線型結(jié)構(gòu)：能溶解在適當(dāng)?shù)娜軇├?如有機玻璃)。體型結(jié)構(gòu)：不容易溶解，只是脹大(如硫化橡膠)。(2)熱塑性和熱固性。線型結(jié)構(gòu)：熱塑性(如聚乙烯塑料)。體型結(jié)構(gòu)：熱固性(如酚醛樹脂)。(3)強度較大(高分子材料的強度一般都比較大)。(4)電絕緣性好(通常是很好的電絕緣材料)。知識點1 塑料的組成及性能【例題1】 聚氯乙烯簡稱pvc，是當(dāng)今世界上產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的熱塑性塑料之一。(1)工業(yè)上用乙烯和氯氣為原料經(jīng)下列各步反應(yīng)合成pvc：氯乙烯是pvc的單體，其結(jié)構(gòu)簡式為_。反應(yīng)的反應(yīng)類型是_。反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(2)有關(guān)pvc的下列說法正確的是_。apvc的單體是ch3ch2clbpvc是高分子化合物cpvc能夠使溴的四氯化碳溶液褪色dpvc易降解解析：(1)首先確定聚合物及其單體的結(jié)構(gòu)簡式。聚氯乙烯結(jié)構(gòu)簡式為單體為ch2=chcl。(2)然后分析反應(yīng)類型及聚合物性質(zhì)。乙烯先與cl2加成，再消去一分子hcl，通過加聚即可得pvc。氯乙烯含碳碳雙鍵，但聚氯乙烯不含。答案：(1) 加成反應(yīng)ch2=ch2cl2clch2ch2cl(2)b點撥：氯乙烯ch2=chcl分子內(nèi)有，故能發(fā)生加成反應(yīng)，能被酸性kmno4溶液氧化，聚合后的聚氯乙烯分子內(nèi)無，故不再具有單體氯乙烯的性質(zhì)。知識點2 纖維【例題2】 下列說法錯誤的是( )。a從化學(xué)成分上看，人造棉、人造絲、人造毛沒有區(qū)別b人造纖維是人工合成的纖維c“六大綸”都是合成纖維d用燃燒的方法可以鑒別毛織物和棉織物解析：從化學(xué)成分上看，人造棉、人造絲、人造毛都是黏膠纖維。六大綸即錦綸、滌綸、腈綸、維綸、氯綸和丙綸，都是以空氣、煤、石油等作為起始原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)而生產(chǎn)出來的纖維，所以都是合成纖維。毛織物材料的主要成分是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)灼燒時有燒焦羽毛的特殊氣味。答案：b點撥：(1)棉花、麻等的主要成分是天然纖維素，而羊毛、蠶絲的主要成分是蛋白質(zhì)。注意“纖維素”與“纖維”的區(qū)別。(2)人造纖維與合成纖維不是一回事，它們的加工原料不同。合成纖維是利用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品作原料制成單體，經(jīng)聚合反應(yīng)而生成。人造纖維就是利用自然界里不能直接紡織的纖維(如木材、稻草)經(jīng)過化學(xué)處理與機械加工，制成能夠紡織用的纖維，這種纖維叫做人造纖維。人造纖維種類很多，有黏膠纖維、醋酸纖維。其中黏膠纖維根據(jù)需要不同，可以加工成不同品種人造絲、人造毛、人造棉。知識點3 橡膠【例題3】 天然橡膠的單體的結(jié)構(gòu)簡式是_，名稱是_。天然橡膠的分子是線型高分子，硫化天然橡膠分子是_高分子。硫化天然橡膠在受氧氣、臭氧、日光等作用時比較容易老化，從橡膠分子結(jié)構(gòu)的方面來說，主要原因是_。若在空氣中焚燒硫化天然橡膠，易造成空氣污染，主要污染物是_。解析：天然橡膠的硫化往往不徹底，分子里還保留著一定數(shù)目的碳碳雙鍵。答案： 2甲基1,3丁二烯(或異戊二烯) 體型 分子內(nèi)還有一部分碳碳雙鍵 煙塵、二氧化硫、一氧化碳點撥：將橡膠分子與硫作用，使線型橡膠分子通過硫橋交聯(lián)起來，形成體型結(jié)構(gòu)，使橡膠具有較高的強度、韌性、良好的彈性和化學(xué)穩(wěn)定性等。知識點4 復(fù)合材料【例題4】 如下圖標(biāo)出了各種材料強度與密度的比值以及廣泛使用的年代。從圖中可以看出的信息是( )。a隨著社會的發(fā)展，出現(xiàn)新材料的速度明顯加大b新材料發(fā)展的總趨勢是強度越來越大c1800年以前出現(xiàn)的材料強度都比鋁小d鋁的密度比鋼的密度大解析：本圖橫坐標(biāo)表示年代，縱坐標(biāo)表示強度與密度之比。由圖可知，隨著社會的發(fā)展，出現(xiàn)新材料的速度明顯加大，新材料發(fā)展的總趨勢是強度與密度之比越來越大，鋁的強度與密度之比大于鋼的強度與密度之比。a正確。答案：a點撥：解答圖像題的關(guān)鍵是明確縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)表示的意義。復(fù)合材料是材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢，應(yīng)注意積累和收集有關(guān)知識。1 現(xiàn)代以石油化工為基礎(chǔ)的三大合成材料是( )。合成氨 塑料 合成鹽酸 合成橡膠合成尿素 合成纖維 合成洗滌劑a b c d2 下列說法正確的是( )。a利用石油作原料制得的纖維是人造纖維b天然纖維是不能再被加工處理的c合成纖維、人造纖維和天然纖維統(tǒng)稱化學(xué)纖維d煤和農(nóng)副產(chǎn)品也可經(jīng)過處理制得合成纖維3 下列原料或制成的產(chǎn)品中，若出現(xiàn)破損不可以進行熱修補的是( )。a聚氯乙烯涼鞋 b電木插座c自行車內(nèi)胎 d聚乙烯塑料膜4 橡膠屬于重要的工業(yè)原料。它是一種有機高分子化合物，具有良好的彈性，但強度較差。為了增加某些橡膠制品的強度，加工時往往需進行硫化處理。即將橡膠原料與硫黃在一定條件下反應(yīng)。橡膠制品硫化程度越高，強度越大，彈性越差。下列橡膠制品中，加工時硫化程度較高的是( )。a橡皮筋 b汽車外胎c普通氣球 d醫(yī)用乳膠手套5 現(xiàn)有下列高分子材料，請從下列各項中選擇出最恰當(dāng)?shù)倪x項，將代號填入下表中：(1)高分子結(jié)構(gòu)示意圖：(2)高分子材料的主要性質(zhì)特點：a具有熱固性 b可溶于有機溶劑c不溶于有機溶劑 d具有確定的熔點(3)主要應(yīng)用：a用于制備塑料薄膜b用于制備光學(xué)儀器c用于制備車輛輪胎物質(zhì)硫化橡膠(1)(2)(3)答案：1b 石油化工以乙烯為原料，能合成塑料、合成