課題3有機(jī)合成材料

1、課題3有機(jī)合成材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1、知道什么是有機(jī)物，了解有機(jī)高分子材料的分類和用途。2、了解有機(jī)合成材料的特點(diǎn)、用途和對(duì)環(huán)境的危害，認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)的重要性。3、培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力和表達(dá)能力，發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究的能力。情境導(dǎo)入自年僅24歲的維勒用無(wú)機(jī)物氟和氨水合成了尿素，給予有機(jī)物只能來(lái)源于有生命的動(dòng) 植物的神秘活力論以致命打擊后，人們又以無(wú)機(jī)物為原料合成了多種有機(jī)酸、油脂類、糖類、徹底地打破了無(wú)機(jī)物與有機(jī)物之間的絕對(duì)界限。本課題的重點(diǎn)就是想讓大家多了解一些常見(jiàn)的有機(jī)化合物和有機(jī)合成材料。知識(shí)準(zhǔn)備完成課本P102探究的表格及討論并展示。學(xué)習(xí)研討【自主學(xué)習(xí)】1、結(jié)合上表討論，閱讀課本P102-1

2、08。2、閱讀下列堞文全解補(bǔ)充一、有機(jī)合成材料用有機(jī)高分子化合物制成的材料就是有機(jī)高分子材料。棉花、羊毛和天然橡膠等都屬于天然有機(jī)高分子材料，而日常生活中用得最多的塑料、合成纖維和合成橡膠等則屬于合成有 機(jī)高分子材料，簡(jiǎn)稱合成材料。（一）塑料我們一般稱為 塑料”的物質(zhì)是一個(gè)包括很多材料的大家族，全部由合成樹脂組成， 這就是聚合物，例如聚乙烯（PE）就是由成千上萬(wàn)個(gè)乙烯分子聚合而成的高分子化合物。當(dāng)小分子連接構(gòu)成高分子時(shí)，有的形成很長(zhǎng)的鏈狀，有的由鏈狀結(jié)成網(wǎng)狀，鏈狀結(jié)構(gòu)的 高分子材料加熱時(shí)熔化，冷卻后變成固體，再加熱又可熔化，因而具有熱塑性，可以反復(fù)加 工，多次使用，如聚乙烯塑料（PE）、聚氯乙

3、烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（即聚酯 PET）。有些網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子 （如酚醛塑料）一經(jīng)加工成型就不會(huì)受熱熔化，因而具有熱固性。塑料目前尚無(wú)確切的分類，一般分類如下：1 .按塑料的物理化學(xué)性能分熱塑性塑料：在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。熱固性塑料：因受熱或其他條件能固化成不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。2 .按塑料用途分通用塑料：一般指產(chǎn)量大、用途廣、成型性好、價(jià)廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯 乙烯等。工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的機(jī)械性能和尺寸穩(wěn)定性，在高、低溫下仍能保持其優(yōu)良性能，可以作為工程構(gòu)

4、件的塑料。如 ABS、尼龍、聚碉等。特種塑料：一般指具有特種功能（如耐熱、自潤(rùn)滑等），應(yīng)用于特殊要求的塑料。如氟 塑料、有機(jī)硅等。塑料具有優(yōu)良的化學(xué)性能。 一般塑料對(duì)酸堿等化學(xué)藥品均有良好的耐腐蝕能力，特別是聚四氟乙烯的耐化學(xué)腐蝕性能比黃金還要好，甚至能耐生水”等強(qiáng)腐蝕性電解質(zhì)的腐蝕，被稱為塑料王”。另外還具有良好的透光及防護(hù)性能。多數(shù)塑料都可以作為透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯類塑料像玻璃一樣透明。有機(jī)玻璃化學(xué)名稱為聚甲基丙烯酸甲酯，可用作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作 農(nóng)用薄膜。塑料具有多種防護(hù)性能，因此常用作防護(hù)保裝用品，如塑

5、料薄膜、箱、桶、瓶等。塑料已被廣泛用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、包裝、國(guó)防尖端工業(yè)以及人們?nèi)粘Ｉ畹雀鱾€(gè) 領(lǐng)域。農(nóng)業(yè)方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、魚網(wǎng)、養(yǎng)殖浮 漂等。工業(yè)方面：電氣和電子工業(yè)廣泛使用塑料制作絕緣材料和封裝材料；在機(jī)械工業(yè)中用塑料制成傳動(dòng)齒輪、軸承、軸瓦及許多零部件代替金屬制品；在化學(xué)工業(yè)中用塑料作管道、各 種容器及其他防腐材料；在建筑工業(yè)中作門窗、樓梯扶手、地板磚、天花板、隔熱隔音板、 壁紙、排水管件、裝飾板和衛(wèi)生潔具等。（二）多種多樣的橡膠在50年前，橡膠”一詞是專指生橡膠的， 也就是從熱帶植物巴西三葉膠的膠乳提煉出 來(lái)的。然而在今天，世界半數(shù)以上的橡膠是

6、指合成橡膠。合成橡膠的種類很多，比如：制造輪胎使用的丁苯橡膠（苯乙烯和丁二烯的共聚物）或 乙丙烯橡膠（ERP）;用于汽車配件的有氯丁橡膠及另一種具有天然橡膠各種性能的異戊橡 膠。一只輪胎并不是只由一種橡膠做成的。 輪胎的底面用非常耐磨的丁苯橡膠。 丁苯橡膠也 用在輪胎的側(cè)面提高彎道的耐磨性。 與空氣接觸的內(nèi)胎用丁基橡膠， 它有很好的絕緣性，尤 其是有高不透氣性。在輪胎密封方面合成纖維也起著重要作用。為防止輪胎變形，用聚酯制的纖維逆旋轉(zhuǎn)方向繞在輪胎結(jié)構(gòu)內(nèi)部。 聚酯制的纖維也可與極結(jié)實(shí)的聚酰胺纖維（最著名的叫凱芙拉） 以及鋼纖維一起編織，以增加輪胎的強(qiáng)度和輪胎對(duì)路面的耐磨性。輪胎生產(chǎn)中還有另一種不

7、可缺少的增強(qiáng)劑是炭黑。這是一種極細(xì)的碳粉末，它可以增加橡膠的抗拉、抗切割和抗磨損的強(qiáng)度。（三）復(fù)合人造纖維復(fù)合纖維是由兩種聚合物 粘”成單絲的化纖。由于兩種聚合物的成分、力學(xué)機(jī)械性能不同，如收縮率不同，所以產(chǎn)生強(qiáng)烈收縮，形成天然永久的卷曲狀。復(fù)合纖維具有揚(yáng)長(zhǎng)避短”的特點(diǎn)，例如滌綸和錦綸是合成纖維的兩大品種，各有優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)：滌綸纖維的保形性好， 剛性強(qiáng)，做成的服裝挺括，可惜不易染色；錦綸纖維染色性好，但彈性差，易起皺。如果用 錦綸作皮層、滌綸作芯層，復(fù)合為錦 一滌纖維，就能使兩者的缺點(diǎn)退而避之，而使兩者的優(yōu) 點(diǎn)兼而有之。（四）裝扮世界的化纖走進(jìn)百貨商店，最吸引人的莫過(guò)于布料和服裝柜臺(tái)。 那些花花

8、綠綠、五顏六色的布匹和 服裝使人流連忘返。這里很大一份功勞要?dú)w于當(dāng)今的化學(xué)纖維。 人造化學(xué)纖維把世界裝扮得 更加豐富多彩了。人們應(yīng)記得，就在幾十年以前，人類服裝幾乎全部來(lái)自天然纖維棉花（當(dāng)然還有絲綢）。棉花的生產(chǎn)要占用大片耕地，其產(chǎn)量還要受到氣候、肥料、蟲害等諸多因素的影響，而且棉 布的結(jié)實(shí)度、挺括度也遠(yuǎn)不及化纖布料。隨著生活水平的提高和人口的不斷增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的棉、麻、絲、毛料，無(wú)論品質(zhì)或數(shù)量，都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足我們的需要。20世紀(jì)中葉，科學(xué)家和工程技術(shù)人員通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，利用石油等天然礦物及其他化學(xué)物質(zhì)可以合成人造高分子纖維材料。此后，各種各樣的化學(xué)纖維如雨后春筍般地不斷涌現(xiàn)。目前，化學(xué)纖維主要有

9、六大類：滌綸（的確良）、錦綸（尼龍）、 睛綸(人造羊毛)、丙綸、維綸(維尼綸)和膠粘纖維。除了大家熟知的衣料化纖之外，科技人員還發(fā)明了許多新型纖維。(五)碳纖維在復(fù)合材料大家族中， 纖維增強(qiáng)材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。自玻璃纖維與有機(jī)樹脂復(fù)合的玻璃鋼問(wèn)世以來(lái)，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料相繼研制成功，性能不斷得到改進(jìn)，使復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機(jī)。下面讓我們來(lái)了解一下別具特色的碳纖維復(fù)合材料。碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與 一般碳素材料不同的是，其外形有顯

10、著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方 向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小，因此有很高的比強(qiáng)度。碳纖維是由含碳量較高，在熱處理過(guò)程中不熔融的人造化學(xué)纖維，經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，做成結(jié)構(gòu)材料，如：碳纖維增強(qiáng) 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。在強(qiáng)度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域，在要求高溫、化 學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料都頗具優(yōu)勢(shì)。二、合成材料的應(yīng)用與發(fā)展對(duì)人類環(huán)境的影響合成材料的應(yīng)用與發(fā)展，大大方便了人類的生活，但是，合成材料廢棄物的急劇增加也 帶來(lái)了環(huán)境問(wèn)題。廢棄塑料帶來(lái)的 白色污染”尤為嚴(yán)重，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)塑

11、料在自然界中很 難降解，長(zhǎng)期堆積會(huì)破壞土壤，污染地下水，危害海洋生物的生存；而且如果焚燒含氯塑料 會(huì)產(chǎn)生有毒的含氯化合物，從而對(duì)空氣造成污染。為了保護(hù)人類的生存環(huán)境，人們開(kāi)始著手利用廢棄塑料，使它成為有用的資源：(1)直接用作材料。如回收聚乙烯塑料并制成再生薄膜，用作包裝袋；(2)熱解成單體。如有機(jī)玻璃熱解得到單體，再重新聚合為成品；又如，聚苯乙烯包裝材料和一次性飯盒用 BaO處理，使其在高溫下分解成單體，然后再制成樹脂；(3)制成燃油和燃?xì)?。不能或難以分解的塑料可在催化劑存在下，熱解成柴油、煤油和汽油，甚至裂解為氣態(tài)燃和氫氣作燃料?？茖W(xué)家展望，21世紀(jì)的高分子化學(xué)，除了要研究和生產(chǎn)出新的功能

12、高分子和生物醫(yī)用 高分子外，還要制造出對(duì)環(huán)境友好的高分子，包括在環(huán)境中可降解的塑料。例如，以乙烯和 CO為原料制成聚乙烯光降解塑料；以纖維素和淀粉為原料制成微生物降解塑料等?？梢源_信，人類既然能夠創(chuàng)造出性能各異的塑料，也一定能解決廢棄塑料所帶來(lái)的環(huán)境 問(wèn)題。閱讀課文和材料后，完成下列內(nèi)容：1、有機(jī)化合物（簡(jiǎn)稱 ）都含有,如、等；含有碳 元素的化合物 都是有機(jī)物，如 、等。2 .有機(jī)高分子化合物是指 很大的有機(jī)物，簡(jiǎn)稱有機(jī)高分子，高分子化合物按其來(lái)源可分為 和 兩大類；棉花、羊毛、天然橡膠等屬于,塑料、合成纖維等屬于 。3 .鏈狀結(jié)構(gòu)的高分子材料具有 性。而多數(shù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子材料一經(jīng)加工成型

13、就不會(huì)受熱熔化，因而具有 性?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)1】加熱塑料片所用樣品現(xiàn)象塑料袋片（鏈狀）鍋柄碎片（網(wǎng)狀）【交流討論】1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)隳艿玫绞裁唇Y(jié)論?2、裝食品用的聚乙烯塑料袋應(yīng)如何封口？電木插座破裂后能否熱修補(bǔ)?【學(xué)生實(shí)驗(yàn)2】燃燒不同的線線的類別燃燒時(shí)的現(xiàn)象結(jié)論棉線毛線睛綸線【學(xué)生實(shí)驗(yàn)3】拉扯橡皮筋，你發(fā)現(xiàn)橡膠具有 性。用砂紙打磨網(wǎng)球鞋底，你發(fā)現(xiàn)橡膠具有 性。燃燒車輪外胎碎片，你發(fā)現(xiàn) 。實(shí)驗(yàn)桌面上鋪了一層橡膠，是因?yàn)?重復(fù)閱讀課本 P105-107:1、認(rèn)識(shí)使用塑料的利弊及解決方法。2、認(rèn)識(shí)塑料制品回收的標(biāo)志。典例精析例1科技文獻(xiàn)中經(jīng)常出現(xiàn)下列詞匯，其中與相關(guān)物質(zhì)的顏色并無(wú)聯(lián)系的是（）A.赤色海潮B.

14、綠色食品C.白色污染 D.棕色煙氣解析：赤色海潮是海潮中存在著大量藻類物質(zhì)，形成暗紅色的色帶； 綠色食品是指生產(chǎn)食品所用的原料在生產(chǎn)過(guò)程中不使用農(nóng)藥、化肥，并且是在環(huán)境污染程度小的地域生產(chǎn)的；白色污染是指廢棄的塑料制品的污染，常見(jiàn)的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，產(chǎn)品通常呈白色或無(wú)色；棕色煙氣是指煉鋼廠的廢氣，其中含有Fe2O3和CO,因Fe2O3是紅色而使廢氣呈棕色。答案：選B點(diǎn)撥：本題主要考查以上詞匯的內(nèi)涵及相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，提高對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)。例2有一塊布料，請(qǐng)你鑒別是羊毛織物還是化纖織物。答案：從布料的毛邊抽一根絲，用火點(diǎn)燃，如聞到有燒焦羽毛的氣味，燃燒后的剩余物可以用手指擠壓成粉末狀

15、，則為羊毛織物。如無(wú)焦糊味，且燃燒后的剩余物用手指擠壓不成粉末狀的，則為化纖制品。點(diǎn)撥：區(qū)分羊毛和化纖的方法有多種，比如光澤度、手感等。對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不豐富的我們來(lái)說(shuō)，用燃燒的方法要穩(wěn)妥一些。羊毛接近火焰時(shí)先卷縮， 燃燒時(shí)有燒毛發(fā)的焦糊味，燃燒后灰燼較多，為帶有光澤的硬塊，用手指一壓就變成粉末。 而化學(xué)纖維如錦綸接近火焰時(shí)迅速卷縮，燃燒比較緩慢，有芹菜氣味，趁熱可以拉成絲，灰燼為灰褐色玻璃球狀，不易破碎。學(xué)情檢測(cè)1、生活中的下列物品，其主要成分不屬于有機(jī)物的是（）A.大理石B.白糖 C.酒精D.蛋白質(zhì)2、下列物品，由有機(jī)合成材料制成的是（）A.氣車輪胎B.瓷碗 C.木桌D.鋁合金門窗3、有機(jī)合成材料

16、的出現(xiàn)是材料發(fā)展史上的一次重大突破。人們常說(shuō)的三大合成材料是指A、棉花、羊毛、天然橡膠B、塑料、合成纖維、合成橡膠C、棉花、羊毛、塑料D、棉花、合成纖維、合成橡膠4、多數(shù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子材料一經(jīng)加工成型就不會(huì)受熱熔化，因而具有（）性。A、熱固性B、熱塑性C.穩(wěn)定性D.氧化性5、當(dāng)前，我國(guó)急待解決的白色污染”通常是指A、冶煉廠的白色煙塵B.石灰窯的白色粉未C.聚乙烯等塑料垃圾D.白色建筑材料6、下列對(duì)于廢棄塑料制品的處理方法中，最為恰當(dāng)?shù)氖牵ǎ.將廢棄物焚燒B.將廢棄物傾倒在海洋中C.將廢棄物應(yīng)用化學(xué)方法加工成防水涂料或汽油D.將廢棄物切成碎片，混在垃圾中填埋于土壤中7、制造下列物品應(yīng)用熱固型塑料的是A、雨衣B、炒菜用的鐵鍋手柄C.食品保鮮膜8、合成纖維與天然纖維比，優(yōu)點(diǎn)是:A、透氣、B、保暖C、彈度高，耐磨性 D、縮水9、科技文獻(xiàn)中經(jīng)常引用下列詞匯，其中與相關(guān)物質(zhì)的顏色無(wú)關(guān)的是（）A、赤色海潮 B、綠色食品C、白色污染 D、棕色煙氣10、見(jiàn)右圖，一只小貓安祥的坐在用高溫火焰加熱的玻璃板上，制備該玻