821合成材料.docx

821合成材料.docx

《821合成材料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《821合成材料.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

821合成材料

8-2-1合成材料

[教学目标]

1．知识目标

（1）初步了解常见合成高分子材料的品种、性能和用途有大致的印象．

（2）初步了解塑料、合成纤维、合成橡胶的分类。

2．能力和方法目标

通过醇、醛、酸、酯的相互转化关系的总结归纳，提高对烃的衍生物的统摄思考能力。

培养有机物的推断分析能力。

3．情感和价值观目标

合成材料在工农业生产、日常生活中有着广泛的用途，通过本节的学习可以培养学生热爱化学、应用化学的热情。

通过本节的学习拓展学生的知识面，培养学生保护环境、正确使用合成材料的观念。

[重点与难点]

三大合成材料的品种、性能和用途。

[教学过程]

引入：

塑料、合成纤维、合成橡胶总称三大合成材料。

它们是以石油、天然气、煤和农副产品为主要原料，先制成单体，通过加聚或缩聚反应，生成高聚物（称为合成树脂），再加入添加剂（如强固剂、填充剂、增塑剂、发泡剂、稳定剂、色料等）而成。

“树脂”原意是树木分泌出的液体（不一定是油脂）、松香、桃胶是来自松树和桃树的天然树脂，我们把人工合成的树脂状物叫合成树脂。

三大合成材料在国防、生产和生活上有重要作用（展示实物样品和用途表）。

下面是生活中常见的塑料和合成纤维的图片：

（泡沫塑料）（合成纤维）

它们为什么有这么广泛的用途呢？

因为它们有优良的性能。

①比重小：

合成纤维一般都比天然纤维轻，如棉花比重是1.54，羊毛是1.32，而聚丙烯只有0.9。

②性能好：

强度大、耐化学腐蚀、耐磨、电绝缘等。

③易加工。

它们之所以具有优良的性能，是由结构决定的。

合成材料的缺点是容易老化、易燃烧、不耐高温，这也是由结构决定的。

一、合成纤维

约150万年前人们把棉麻（植物纤维──糖）和丝毛（动物纤维──蛋白质），称为天然纤维。

由于需要增大，人们用不能纺纱的纤维素（棉短绒、木材、麦秸、稻草、野生植物等）溶于特定溶剂中，仿照蚕吐丝的办法（磁口大面积约有几万孔），压挤入某种介质中固化而成丝，你为人造纤维，市售粘胶纤维布就是其中的一种。

人造纤维与棉花的成分同属纤维素，性能相似（保水性与着色），但强度差，而且原料仍来自天然植物，不能满足日益增长的需要。

于是以石油化工的三烯一炔（乙烯、丙烯、丁二烯、乙炔）、苯系物质、苯酚、甲醛、乙二醇等为主要原料，先合成高聚物，再纺成丝，称为合成纤维，我国叫纶。

如（展示着色的图表，①②③绘在一张图上，——Cl、——CH3、——CN着红色）：

分子中有—O-CO-基团，故名聚酯纤维，俗名涤纶（的确良）。

分子中有酰胺（肽）键，故名聚酰胺纤维，俗名尼龙（锦纶）。

我国首办厂于锦州，以己内酰胺单体制成具有——CONH——基团的纤维，称锦纶-6（指含6个碳原子）。

原理如下（展示图表）：

由己二酸与己二胺合成的纤维就叫锦纶-66。

聚酰胺纤维（锦纶）在目前的合成纤维中强度最大，这是因为在分子链间除分子间力外，还会形成氢键，加强了分子间的引力，再经过拉伸，结晶区域排列更整齐，分子间力和氢键作用发挥得更好（展示图表或幻灯）。

合成纤维与人造纤维总称化学纤维。

合成纤维的强度大、耐磨、耐化学腐蚀，但保水性、着色性能均不及人造纤维，故常以混纺制品出现。

二、合成橡胶

天然橡胶来源于巴西橡胶树（南洋及我国南部均有）及某些草本植物。

定期把树干划开伤口，流出胶乳（胶体），用电解质处理凝聚即得生胶。

生胶性能不好：

受热变软，遇冷变脆，不易成型，易磨损老化，故需进一步处理才能制为成品。

加入S或S2Cl2（电子式！

）使之“硫化”得硫化橡胶（俗名橡皮）。

为什么硫化后性能变好呢？

可用结构解释。

干馏（隔绝空气加强热）橡胶得2——甲基——1，3——丁二烯（异戊二烯），用异戊二烯在一定条件下加聚可得橡胶（展示着色图表）。

聚异戊二烯是天然橡胶的主要成分。

它是线型分子，分子间没有极性基团相互作用，容易滑动，且每个键节中都有双键（π键），故不稳定。

硫化后产生交联而成网状体型结构：

一般加硫量占总量3％左右弹性适宜，此时分子中不饱和键减少，稳定性增强。

如加大用硫量至30％，则双键用尽而变硬（交联增多），成为硬橡皮。

天然胶生产速度受植物生长的限制，有些国家地区寒冷，完全依靠进口，出于战略需要必须大力研制合成橡胶。

但制造异戊二烯成本高，不宜投产，人们按异戊二烯的，“骨架”合成了多种橡胶（展示图表），其中关键物质是丁二烯。

30年代生产的丁二烯橡胶性能不好，后改用钛的氯化物制成的络合物为催化剂，使分子中CH2基团都顺倒在一边而结构比较有规则，因而也象天然胶那样具有良好的性能（展示球棍模型），称为顺（式）丁（二烯）橡胶。

可表示如下：

每种合成胶的性能都有各自突出的优点和缺点，所以也常混合使用。

此外，还制出了具有特殊性能的聚硫橡胶和硅橡胶：

三、塑料

人们不仅能仿照自然界已有物质的结构合成性能相似的物质，而且还能运用离分子结构理论合成新物质。

塑料是一大类，除已知的聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、酚醛树脂外，还有很多种（展示图表），如：

聚四氟乙烯号称塑料之王，稳定性极好，这是由于C——F键能大之故。

聚甲基丙烯酸甲酯（注意引导学生命名）即常用的有机玻璃。

锦纶-1010的单体癸二酸与癸二胺来自蓖麻油，它是一种工作塑料（机械、电、尺寸诸方面稳定性好）。

塑料种类虽多，但可归纳为两大类。

一类是热塑性塑料，它由线型分子构成，遇热变软，遇冷变硬，可以重塑。

另一类是热固性塑料，它由体型分子构成，一次塑成不能变型。

前者如聚氯乙烯、有机玻璃，后者如酚醛塑料、环氧树脂等。

课堂思考题：

1．三大合成材料在生产、生活和国防上有哪些用途？

为什么这样广泛？

2．你知道几种合成纤维？

写出用单体制取它们的化学方程式，指出反应类型。

3．从原料和成分上比较天然纤维和化学纤维、人造纤维与合成纤维的差异。

4．你知道几种合成橡胶？

写出用单体制取它们的化学方程式，指出反应类型。

5．为什么橡胶要硫化？

硫化前后在结构上有什么变化？

性能有什么变化？

为什么？

6．你知道哪些塑料？

它们可分为几大类？

写出用单体制取它们的化学方程式，指出反应类型，这几类塑料在结构上和性能上有何不同？

7．用化学方程式表示以石灰石、焦炭、食盐、水为原料和必要的催化剂制取聚氯乙烯。

课外练习：

1．

（1）分别由聚乙烯、聚氯乙烯为原料制成的两种塑料袋，鉴别的实验方法是______________________________，写出有关的化学方程式__________________________。

（2）Nomex纤维是一种新型的阻燃性纤维，它可由间二甲苯和间二胺在一定条件下以等物质的量缩聚而成，请完成该化学方程式，并配平。

（3）某种高强度的纤维由三种单体组成，其结构为：

则这三种单体的结构简式分别为________________________________________。

2．某新型弹性材料“丁苯吡橡胶”的结构简式如下：

则其单体是_____________________________________________。

3．由电石跟水反应制得有机物A，在催化剂存在时于357~369K发生两分子加成反应制得B，B与氯化氢气体在318~330K时继续催化加成得C，C在一定条件下聚合得D，D经硫化后有如下交联结构：

写出有关物质的结构简式：

A为_________，B为_____________，C为__________________，D为______________。

课堂练习答案：

1．

（1）①各剪取少许用火点着，如果燃烧效果不好，离开火源就熄灭的是聚氯乙烯。

②如果在燃烧过程中产生浓重的刺激性气体的是聚氯乙烯。

聚氯乙烯燃烧的化学方程式为：

（2）

。

（3）HOCH2CH2OH，H2N（CH2）4COOH，

。

2．

。

3．