搜索
第四节塑料、纤维和橡胶学习目标1.知道塑料的组成和分类，了解常见塑料的化学成分、性能和用途。2.认识纤维的分类，了解常见纤维的性质和用途。3.认识橡胶的分类，了解橡胶材料的发展过程以及人们对有机高分子材料的改造和优化。4.认识合成材料特别是复合材料对社会发展的重要意义。一、合成材料三大合成材料：_____、_________和_________。1.塑料：(1)成分：主要成分是_________，还有根据需要加入的具有某些特定用途的添加剂，如能提高塑性的_______、防止塑料老化的_________等。(2)构成：大部分是由小分子通过_________制得的，能够合成聚合物的小分子物质叫做_____。塑料合成纤维合成橡胶合成树脂增塑剂防老化剂聚合反应单体(3)结构特点及性能。热塑性塑料热固性塑料结构特点线型，链与链间以______________结合网状，链与链间以_______交联性能可以反复加工，多次使用一旦加工成型，就不会受热熔化举例聚乙烯、聚氯乙烯酚醛塑料分子间作用力共价键2.纤维：(1)天然纤维：包括_____、_____、_____、麻等。(2)人造纤维：由_____等加工而成。(3)合成纤维。①概念：利用___________________________作原料制成单体，然后再经___________________等制成。棉花羊毛蚕丝木材石油、天然气、煤和农副产品化学合成和机械加工②性能优点：____________________________________________缺点：_______________不如天然纤维强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀吸水性和透气性③典型代表物——“六大纶”。名称锦纶涤纶腈纶维纶氯纶丙纶成分____________聚酯纤维聚丙烯腈纤维聚乙烯醇纤维_________________聚酰胺纤维聚氯乙烯聚丙烯3.橡胶：(1)种类和性质。硅橡胶(2)结构特点。可塑性好强度和韧性硫化增大增强二、复合材料1.概念：由两种或两种以上_________的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比_____材料性能优越的复合材料。2.组成：由_____和_______组成。3.性能：由于复合材料是由_____材料组合起来的，它的设计自由度很大：(1)可以选择不同的组分材料。(2)可以通过改变各组分材料的_____来满足不同的需求。因此，复合材料具有比单一材料更优越的性能，根据其组成材料的不同，有的强度大、密度小；有的耐高温、耐腐蚀、绝缘性好；有的易导电、易导热等。不同性能单一基体增强剂多种含量4.典型代表物——玻璃钢：(1)原料：玻璃纤维和合成树脂。(2)优点：材料的强度大大提高、密度小、有较高的____________________________________，有较好的_____。(3)主要用途：制造汽车车身、火车车厢和船体，以及印刷电路板等。耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能韧性1.塑料与树脂的区别与联系：塑料树脂区别由合成树脂和添加剂(如增塑剂、稳定剂、防老化剂、色料等)组成的材料通过聚合反应生成的高聚物，是生产塑料的原料联系塑料的主要成分是树脂，基本性能决定于生成塑料的树脂2.各种类型塑料的特征比较：分类依据类型特征和实例按受热特性分热塑性塑料以热塑性树脂为基本成分。受热软化，可以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯等热固性塑料以热固性树脂为基本成分。加工成型以后变为不溶、不熔状态，如酚醛塑料等按用途分通用塑料用途广泛、产量大、价格低。主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等工程塑料机械性能好，强度高，可以代替金属用作工程结构材料，如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯等特殊塑料氟塑料、硅塑料、环氧树脂等，具有特殊功能和特殊用途3.常见塑料的化学成分、性能和用途：名称化学式主要性能用途聚乙烯(PE)具有热塑性无毒制生活用品及塑料薄膜聚氯乙烯(PVC)耐腐蚀、耐磨、耐有机溶剂、易加工应用于轻工、化工、电器等方面酚醛树脂加热不熔化，不溶于水及有机溶剂，绝缘性好，耐腐蚀应用于电器、涂料、日常用品等有机玻璃(PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯)透光性好，质轻，耐水，耐酸、碱，抗霉，易加工应用于光学仪器、医疗器械等4.判断加聚高聚物单体的方法：(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物，其合成单体为一种，将两个半键闭合即可。如的单体是。(2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的高聚物，其单体为两种，在正中央划线断开，然后两个半键闭合即可。如的单体为CH3—CH＝CH2和CH2＝CH2。(3)凡链节主链中只有碳原子，并存在碳碳双键结构的高聚物，其规律是“凡双键，四个碳；无双键，两个碳”的划线方法断开，然后将两个半键闭合，四个碳中的双键断开，即单双键互换。如的单体是CH2＝CH—CH＝CH2和。5.常见纤维的化学组成和性能：常见纤维化学组成主要性能天然纤维棉纤维纤维素，天然有机高分子化合物吸水性好，易干，穿着舒适，不起静电，不耐磨蚕丝蛋白质，天然有机高分子化合物吸水性好，手感柔和，有光泽，不起静电，不起球羊毛蛋白质，天然有机高分子化合物弹性好，隔热性、保暖性好，水洗后收缩化学纤维人造纤维纤维素(黏胶纤维)吸水性好，穿着舒适，不起静电，不耐洗，不耐穿合成纤维各种线型有机高分子强度高，耐磨，不易染色，吸湿性、透气性差6.合金与复合材料的区别：(1)复合材料：复合材料是由两种或两种以上的性能不同的材料经特殊加工而成，复合材料的基本组成有基体和增强剂，且两者的性质有明显的差异。(2)合金：合金是由两种及两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。合金与其中的单一成分性能有很大的相似性，不属于复合材料。类型一合成材料的组成、性能及用途【示范题1】聚氯乙烯简称PVC，是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。(1)工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步反应合成PVC：氯乙烯是PVC的单体，其结构简式为____________。反应①的反应类型是______________。反应①的化学方程式为______________________________________________。(2)有关PVC的下列说法正确的是________。A.PVC的单体是CH3CH2ClB.PVC是高分子化合物C.PVC能够使溴的四氯化碳溶液褪色D.PVC易降解(3)化学工作者和广大消费者十分关注PVC保鲜膜的安全问题。PVC保鲜膜的安全隐患主要来自于塑料中残留的PVC单体以及不符合国家标准的增塑剂DEHA。下列选项中的事实均能支持“PVC保鲜膜对人体健康带来危害”假设的是________。A.PVC塑料属于有机物B.使用的有机助剂有毒C.含氯的化合物不一定有毒D.在高温下会分解出有毒物质【解题指南】解答本题应注意以下两点：(1)明确单体及高聚物的关系，认识单体与聚合物的性质区别。(2)了解加聚反应，能够根据结构推导物质性质。【解析】(1)PVC的结构简式为由此可知乙为，因此③为加聚反应才能形成高分子PVC；结合原料为乙烯和Cl2，可得①为加成反应，②为消去反应，即甲为，反应①即为CH2＝CH2+Cl2→CH2Cl—CH2Cl。(2)PVC中没有碳碳双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，PVC不易降解。故选B。(3)结合材料可知，安全隐患的来源是单体及不合标准增塑剂DEHA，即使用的有机助剂有毒、高温下分解出有毒物质，含氯的有机物均有毒。答案：(1)加成反应CH2＝CH2+Cl2→CH2Cl—CH2Cl(2)B(3)B、D【示范题2】(2014·宣城高二检测)下列关于纺织纤维特点的说法不正确的是()A.棉织物可以迅速吸收水分而且快速干燥，产生凉爽感，穿着舒适；具有良好的水洗性，不起静电B.毛织物具有独特的保暖性能，不容易被虫蛀，缺点是水洗后易收缩C.棉织物和丝织物都有不起静电的特点D.合成纤维的吸水性比天然纤维的吸水性差，但织物穿着的耐久性比天然纤维织物和人造纤维织物强【解析】选B。羊毛和蚕丝都是蛋白质纤维，容易被虫蛀，B项是不正确的。【误区警示】高聚物及其单体性质的认识误区(1)加聚反应中单体往往因具有不饱和键而性质非常活泼，如乙烯、氯乙烯。高聚物中不一定含有不饱和键，其性质很稳定，如聚乙烯、聚氯乙烯中不含。(2)由单一单体加聚生成的高聚物中元素的质量分数与单体中对应元素的质量分数相同。(3)加聚反应的单体往往因具有碳碳不饱和键而性质非常活泼，但高聚物中不存在碳碳不饱和键，故其性质一般较稳定。【变式训练1】橡胶树是热带植物，在我国海南已有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构为。试回答下列问题：(1)天然橡胶能溶于汽油的原因是______________________。天然橡胶加入适当硫进行硫化后，其结构由__________变成____________。因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。【解析】从天然橡胶成分的结构简式可知天然橡胶为线型结构的高分子，能溶于适当的溶剂，天然橡胶硫化后，引入的硫原子间可形成共价键，从而使高分子链发生交联，形成体型结构，故硫化橡胶不能溶于汽油。天然橡胶单体中有两个碳碳双键，能与Br2发生加成反应，使溴水褪色。答案：(1)天然橡胶是线型结构线型结构体型结构不能(2)能【变式训练2】(2013·杭州高二检测)不粘锅的内壁有一薄层聚四氟乙烯涂层，用不粘锅烧制饭菜时不易粘锅、烧焦。下列关于聚四氟乙烯的说法中正确的是()A.聚四氟乙烯分子中含有双键B.聚四氟乙烯的单体是不饱和烃C.聚四氟乙烯中氟的质量分数是76%D.聚四氟乙烯的化学活泼性较大【解析】选C。聚四氟乙烯是由四氟乙烯加聚生成的，已经不存在双键结构；它的单体是四氟乙烯，属于卤代烃；聚四氟乙烯中氟的质量分数为×100%=76%；聚四氟乙烯的化学性质非常稳定。194194122类型二复合材料的性能与应用【示范题3】下列说法错误的是()A.玻璃钢是以玻璃纤维作增强剂，合成树脂作基体的复合材料B.飞机机身的复合材料大多是以金属为增强剂、纤维为基体的复合材料C.制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强剂D.航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的【解题指南】复合材料的增强剂大多是纤维状，基体一般是树脂或金属。【解析】选B。飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强剂、金属为基体的复合材料，而B项中将基体与增强剂颠倒了。【示范题4】(2014·青岛高二检测)下列关于复合材料的说法不正确的是()A.金属材料不能制成复合材料B.玻璃钢是日常生活中常用的复合材料，其强度可达到合金钢的水平C.跳高运动员用的撑杆为复合材料制作D.复合材料具有不可估量的应用前景，人类已从合成材料时代进入复合材料时代【解析】选A。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料，如金属基复合材料等，A错误；玻璃纤维和合成树脂复合成复合材料后，其材料的强度大大提高，可达到某些合金钢的水平，B正确；撑杆是用复合纤维材料制作而成，具有极强的韧性，C正确；复合材料是由许多材料组合起来的，它的设计自由度较大可以选择不同的组分材料，还可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求，故其应用前景不可估量，D正确。【误区警示】正确识别复合材料的基体和增强体复合材料的增强剂材料主要为五大类增强纤维：硼纤维、碳纤维和石墨纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、芳纶纤维；基体材料主要是热固性树脂(酚醛树脂，环氧树脂，聚酯树脂)、热塑性树脂(聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、热塑性聚酯树脂)、泡沫塑料、橡胶等。【变式训练3】复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因是()A.复合材料可以使导弹经受高温的变化B.复合材料的使用使导弹的质量减小C.复合材料可以使导弹承受超高强度的变化D.复合材料可以承受空气的