34 塑料、纤维和橡胶

导入新课你能发现生活中哪些物品是由合成材料制成的？合成材料是我们身边最常见也是最重要的材料之一，它在我们的生产生活中发挥着越来越重要的作用。目前最主要的三大合成材料分别是合成塑料、合成纤维、合成橡胶。塑料橡胶纤维另外还有许多性能优越的复合材料应用也十分广泛。具有优良扩展性的体育器材工业性能良好的硅橡胶1.合成材料2.复合材料第三章探索生活材料3.4塑料、纤维和橡胶教学目标知识与技能了解物质的结构对性能和用途的影响。常见塑料的化学成分、性能和用途。知道化学方法在制造合成纤维和合成橡胶时所起到的重要作用。知道可以选择不同的组分材料，通过改变各组分材料的含量来制造复合材料，以满足不同的需求。过程和方法通过展示塑料制品引入内容，进行科学探究，在此基础上讨论热塑性塑料和热固性塑料的结构特点。通过对日常生活中的纤维制品的认识，并与热固性塑料的体型结构进行类比，理解橡胶硫化的原理。情感态度和价值观通过联系实际，集体讨论，对合成材料有较为深刻的理解，体会它们在生活中的重要作用，增强对化学的兴趣。教学重难点认识物质的组成、结构与性能和用途的关系。重点难点以热塑性塑料和热固性塑料以及橡胶的硫化为例，了解物质的结构对性能和用途的影响；化学在提供生活材料方面的重要作用。1.合成材料合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，其特质与原料不同。现在世界上最主要的三大合成材料分别是合成塑料、合成纤维、合成橡胶总称三大合成材料。合成材料无论是在人们的衣、食、住、行，还是在现代工农业生产，或是在某些尖端科学技术领域中发挥着越来越重要的作用。（1）塑料塑料的主要成分是树脂、增塑剂和防老化剂塑料是相对分子质量很大的聚合物，往往由小分子的带有不饱和键有机物（单体）聚合而成。树脂是构成塑料的基本原料，塑料的基本性能主要决定于树脂的本性。松香增塑剂是现代塑料工业最大的助剂品种,对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业的发展起着决定性作用。增塑剂功能提高延伸性和断裂伸长率改进柔软性改进可逆弯曲强度改进对各种基料的粘合改进润滑性能和减少摩擦减少静电充电能力改进表面光泽和外观增塑剂塑料发生老化有两方面原因：外界或环境因素如阳光、氧气、水、高能辐射、电、工业气体、海水、霉菌、细菌等等也是塑料易老化的重要原因。抗老化剂的作用：内部结构或组分具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链等等就是不断的吸收这些活性自由基，使它们无法老化塑料制品热塑性塑料(聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯等)塑料热固性塑料（酚醛塑料）塑料的分类：酚醛塑料聚乙烯热塑性塑料特性：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，可反复加工，多次使用。热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动；冷却时，相互引力增强，会重新硬化。具有该特性原因：热塑性塑料热固性塑料特性：热固性塑料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。具有该特性原因：热固性塑料初期也是长链状的，但再次受热时，链与链间会形成共价键，产生一些交联，形成体型网状结构，硬化定型。塑料在一般情况下会导电吗？塑料中的原子是以共价键形成的，没有自由移动的离子。因此，在一般情况下塑料不易导电，是良好的电绝缘材料。（2）纤维和橡胶人类用棉花、羊毛、蚕丝和麻等天然纤维纺纱织布已经有几千年的历史了，它们在我们的生活中起着不可或缺的作用。而橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械等所必需的材料，也是重要的战略物资。合成纤维：纤维天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝和麻等如腈纶(人造羊毛)、锦纶(尼龙)、维纶、氯纶、涤纶(的确良)和丙纶等“六大纶”。天然纤维合成纤维与天然纤维相比，合成纤维具有优良的性能，如强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和不怕虫蛀等。合成纤维制成的床被橡胶分为天然橡胶和合成橡胶天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯：CH2CCH3CHCH2n天然橡胶合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶。合成橡胶如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。如耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等通用橡胶特种橡胶氟橡胶硅橡胶2.复合材料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，但脆性大合成材料——密度小，但不耐高温而复合材料合成材料就是将两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，从而得到比单一材料性能优越的复合材料。复合材料板复合材料制成的模型玻璃钢就是一种典型的复合材料。玻璃钢，即玻璃纤维增强塑料，是由玻璃纤维和合成树脂组成的复合材料。玻璃钢的强度非常大，可达到某些合金钢的水平，但密度却只有钢铁的五分之一，同时具有较高的耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性。由玻璃钢制成的车身、船身强度很高且质量很轻。课堂小结1.常见的合成材料及其使用塑料的性质、分类；纤维和橡胶的应用范围和特性复合材料的组成、特性，在现代工业的重要地位。2.复合材料的简介应用高考链接1．（09四川卷）下列说法都正确的是()①江河入海口三角洲的形成通常与胶体的性质有关②四川灾区重建使用了大量钢材，钢材是合金③“钡餐”中使用的硫酸钡是弱点解质④太阳能电池板中的硅在元素周期表中处于金属与非金属的交界位置⑤常用的自来水消毒剂有氯气和二氧化氮，两者都含有极性键⑥水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物A.①②③④B.①②④⑥C.①②⑤⑥D.③④⑤⑥解析：解答组合型选择题要关注选项组合。三角洲的形成于胶体的形成有关，①正确，则排出D选项；硫酸钡是难溶性盐属于强电解质，③错误，则排出A选项；氯气是非金属单质分子中只含有非极性键，⑤错误，则排出C选项。答案：B2.（09广东卷）广州将于2010年承办第16界亚运会。下列措施有利于节能减排、改善环境质量的有（）①在大亚湾核电站已安全运行多年的基础上，广东将继续发展核电，以减少火力发电带来的二氧化硫和二氧化碳排放问题②积极推行“限塑令”，加快研发利用二氧化碳合成的聚碳酸酯类可降解塑料③加速建设地铁轻轨等轨道交通，促进珠三角城市一体化发展，减少汽车尾气排放④发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统解析：同样是组合型选择题，同样要关注选项判断。核电可减少污染物如SO2等排放，可改善环境质量，①正确，则排出D选项；地铁可减少汽车的数量，从而减少尾气排放，有利于改善环境，③正确，则排出B、C选项。⑤使用生物酶降解生活废水中的有机物，使用填埋法处理未经分类的生活垃圾A.①②③④B.①②⑤答案：AC.①②④⑤D.③④⑤3.(09四川卷)开发新材料是现代科技发展的方向之一。下列有关材料的说法正确的是()A.氮化硅陶瓷是新型无机非金属材料B.C60属于原子晶体，用于制造纳米材料C.纤维素乙酸酯属于天然高分子材料D.单晶硅常用于制造光导纤维答案:A解析:B、C60为分子晶体；B、纤维素为天然高分子化合物，而纤维素硝酸酯是人工合成的、D、二氧化硅是制造光导纤维的主要材料。考点分析:本题主要考查化学与生活、化学基本概念.课堂练习1.下列对于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是（）CA.将废弃物切成碎片，混在垃圾中填埋于土壤中D.将废弃物倾倒在海洋中C.将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油B.将废弃物焚烧2.关于塑料的下列说法中，正确的是（）AD.工程塑料具有某些优异的性能，但不可作为工程材料而代替某些金属C.塑料制品容易被微生物分解，所以废弃塑料制品不会对环境造成严重的污染B.塑料是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子A.塑料的主要成分是合成树脂，另外有少量具有某些特定用途的添加剂3.不粘锅的四壁由一薄层为聚四氟乙烯的涂层，用不粘锅烹烧饭菜时不易粘锅、烧焦。下列关于聚四氟乙烯的说法中正确的是（）CA.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动性较大4．室内空气污染的主要来源之一是现代人的生活中使用的化工产品。如泡沫绝缘材料的办公用品、化纤地毯及书报、油漆等不同程度释放出的气体。该气体可能是()A.甲醛B.甲烷C.一氧化碳D.二氧化碳A5．我国科学家前不久成功合成了3mm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首。这种碳纤维具有强度高、刚度(抵抗变形的能力)高、密度小（只有钢的四分之一）熔点高、化学性质稳定的特点，因而被称谓超级纤维。下列对碳纤维的说法中不正确的是()ABA.它是制造飞机的理想材料B.它的主要组成元素是碳C.它的结构与石墨相似D.碳纤维复合材料不易导电对于S有下列叙述，其中不正确的是（）6.一种新型的增塑剂S的结构简式为：CA.属于无机物B.水解产物有4种C.此物质可发生加成反应D.1个分子内共平面的原子数可能多于25个△催化剂属（X）反应催化剂催化剂7．有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料，是按下列流程图生产的。流程图中：A和M（C3H4O）都可发生银镜反应，M和N的分子中碳原子数相同，A的烃基上的一氯代物有3种。浓硫酸O2+CO、H2H2，催化剂O2MC3H4OAB高分子涂料丙烯N浓硫酸△(1)写出下述物质的结构简式：A，M。(2)物质A的同类别的同分异构体为。(3)N+B→D的化学方程式为。(4)反应类型：X属反应，Y属反应。⑴CH3CH2CHO，CH2=CHCHOCH3CHCHOCH3(2)⑷加成反应，加聚反应。⑶CH2CHCOOH+CH3(CH2)3OHCH2CHCOO(CH2)3CH3+H2O问题与练习1.热塑性塑料受热时可以熔化和塑造成型，冷却后变成固体，加热后又可以熔化，这个过程可以重复多次，这种受热特性和蜡相似。热固性塑料在制造过程中受热时能变软，可以塑制成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化，这种受热特性和鸡蛋相似。2.聚乙烯塑料属于热塑性塑料，具有长链状的线型结构，长链之间是以分子间作用力结合在一起的。当提重物（或被拉扯）时，链与链之间的分子间作用力减弱，长链能够移动。因此，塑料袋会变形。塑料薄膜也属于热塑性塑料，从两个不同的方向开始撕，所用的力是不同的。因为从一个方向撕时，破坏的可能是塑料内链与链之间的弱的分子间作用力，所用的力小一些；从另一个方向撕时，破坏的可能是塑料中长链内原子之间的强的共价键，所用的力大一些。3.提示：现在许多汽车的保险杠是用聚酯塑料或聚丙烯塑料制造的，用来取代以前的钢制保险杠。塑料保险杠具有较高的强度和刚性，以及良好的装饰性。从安全性来看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体；从外观来看，可以很自然地与车体结合在一起，具有良好的装饰性（钢制保险杠与车身有一段较大的间隙，好像是一件附加上去的部件，不太美观）。另外，用塑料制造保险杠还可以减轻车的重量，同时降低成本。这种改变给下列人士可能带来的好处是：(1)汽车制造商：车的外形变得美观，能够提高销量；易于加工，降低成本；意外撞击时减震作用增强，车的安全性能提高等。(2)车主：车的重量减轻，油耗降低；汽车价格便宜；车的安全性能提高等。(3)意外被保险杠撞到的行人：具有缓冲作用，减轻伤害等。5.橡胶硫化以后，由线型结构变成体型结构，从而具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等，也更具有实用价值。这个例子也说明了结构对性能有很大的影响。