2022年高中化學(xué)(大綱版)第二冊(cè)第八章合成材料 第二節(jié)合成材料(備課資料)

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1、2022年高中化學(xué)(大綱版)第二冊(cè) 第八章 合成材料 第二節(jié)合成材料(備課資料) 1.常見(jiàn)塑料的性能和用途 (1)聚苯乙烯 最早開(kāi)發(fā)并商品化,硬,有熱塑性和熱固性,制作梳子、牙刷柄、肥皂盒、包裝材料等;(2)聚乙烯 1933年開(kāi)發(fā),軟,可成膜,制作農(nóng)用薄膜、雨衣、牛奶袋、導(dǎo)線絕緣材料、口杯;(3)聚氯乙烯 分軟、硬兩類,前者增塑劑多,適合制軟材,如塑料布、軟管等;后者可制硬質(zhì)品,如塑料涼鞋、水桶、盆、棍、板;(4)聚丁二烯 丁二烯在金屬鈉作用下聚合,或與其他含雙鍵的化合物如苯乙烯共聚而得的聚合物,構(gòu)成了一類合成橡膠,可制輪胎、軟管等;(5)聚甲基丙烯酸甲酯 硬,異常堅(jiān)固,透明

2、,俗稱有機(jī)玻璃,可制眼鏡、假牙、牙托、燈具、盆;(6)聚碳酸酯俗稱玻璃鋼,強(qiáng)度高,硬,透明,像鋼板一樣堅(jiān)韌,3厘米厚的板材可阻擋4米近處射來(lái)的38口徑步槍子彈,適宜制作防彈玻璃、宇航頭盔;(7)有機(jī)硅烷 系硅—銅合金與有機(jī)氯化物反應(yīng)產(chǎn)物水解得的分子量約100萬(wàn)的聚合物,主要用作硅油、硅橡膠等,特點(diǎn)是耐高溫;(8)聚四氟乙烯 耐各種酸、堿及化學(xué)試劑的進(jìn)攻,并能耐300℃的高溫,有“塑料之王”的美稱,且強(qiáng)度高,用于制不粘鍋、坩堝、燒杯、軸承、絕緣材料等;(9)酚醛樹(shù)脂 俗稱電木,系苯酚在稀堿或酸的作用下和甲醛發(fā)生縮聚反應(yīng),形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物,堅(jiān)牢而耐腐蝕,絕緣性好,常用作燈頭和插座;它

3、還可以和玻璃纖維牢固粘合加工成增強(qiáng)塑料,也稱為“玻璃鋼”,可部分代替鋼材;(10)泡沫塑料 當(dāng)樹(shù)脂加入發(fā)泡劑成型時(shí),固體塑料中含有很多細(xì)氣泡,比重為0.02~0.03,它兼有塑料柔軟、防水、絕緣性好及氣體保暖、隔音功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),可制鞋墊、坐墊、床墊,柔軟而輕便;也可代替棉花、絲棉和駝毛做棉衣和背心,挺括而富有彈性,硬質(zhì)的聚苯乙烯泡沫塑料多用于制救生圈及包裝材料。 2.天絲和牛奶絲 天絲 TENCEL是英國(guó)ACORDIS公司近年開(kāi)發(fā)的新一代紡織纖維,其注冊(cè)名“TENCEL”,中文以“天絲”命名,已在中國(guó)通過(guò)注冊(cè)。天絲的制作過(guò)程并沒(méi)有在溶液中形成纖維素衍生物,而是單純的物理性理解,溶解它的

4、溶劑是NMMO,即N—氧化嗚啉,其分子式為:C5H11O2N。它是一種極性極大的非質(zhì)子性溶劑,無(wú)毒,纖維溶于它,只是纖維之間的氫鍵被解開(kāi),纖維素不變。但經(jīng)過(guò)這種溶解后,得到的再生纖維的晶體結(jié)構(gòu)更為有序,更結(jié)實(shí)、牢固。 生產(chǎn)天絲的原料是木材,是由木漿經(jīng)過(guò)溶液紡絲所產(chǎn)生出的百分之百的天然面料,所用溶劑也幾乎可以完全回收,其生產(chǎn)屬于綠色化學(xué)工藝,成品在自然界中可降解,對(duì)社會(huì)環(huán)境和人體無(wú)污染。因此,它被稱為21世紀(jì)的環(huán)保纖維。 天絲可與絲、毛、棉或一些合成纖維混紡,特別是與絲光毛混紡,其產(chǎn)品易于加工,易于著色,吸水性強(qiáng),透氣性好,用它加工成的衣料牢固、柔軟,色彩艷麗,懸垂感好,盡顯高雅華貴之本色。

5、它與聚酯或尼龍的混紡品除了制服裝外,還有更廣泛的用途,例如,制濾紙、鈔票、高級(jí)裝飾品或高級(jí)食品包裝袋等。 牛奶絲 即牛奶纖維,是紡織品中特殊的“后現(xiàn)代”新穎纖維,是繼第一代天然纖維與第二代合成纖維后的最新一代。上海正家牛奶絲服飾有限公司的科技人員經(jīng)過(guò)五年的攻關(guān),終于在國(guó)內(nèi)率先研制,開(kāi)發(fā)出“正家牌”牛奶絲及其系列服飾產(chǎn)品,這種完全由牛奶制成的牛奶絲,看似真絲,勝過(guò)真絲,集高級(jí)衣料的美麗、舒適、方便及功能型于一體,使每一個(gè)穿過(guò)的人都能親身體驗(yàn)到牛奶服飾全新的酷爽感覺(jué)。其生產(chǎn)方法:牛奶去水、脫脂,加上揉合劑制成牛奶漿,再經(jīng)濕紡工藝及科技處理成牛奶長(zhǎng)絲,由牛奶長(zhǎng)絲即可加工成面料,最終制成各種紡織制

6、品。 牛奶絲織物的特點(diǎn)是潤(rùn)肌養(yǎng)膚、纖巧爽滑,具有特殊的生物保健功能。因?yàn)榕D探z的重要原料是牛奶蛋纖維,含有17種氨基酸,通過(guò)保濕因子作用,對(duì)皮膚的保養(yǎng)與改進(jìn)皮膚的美嫩有著神奇的效果。因?yàn)楸褚蜃拥姆肿咏Y(jié)構(gòu)中含有多個(gè)羥基,像“小手一樣抓住水分子”,能保持皮膚最外面角質(zhì)層的水分含量,使皮膚柔軟、光滑、皺紋減少,至善至美。這正如20世紀(jì)50年代皮膚專家指出,柔軟皮膚的關(guān)鍵是水分而不是油脂;且牛奶絲也具有生物保健功能,即具有天然持久的抑菌功能,對(duì)桿菌、球菌、霉菌均有功效。 由牛奶絲制成的面料,質(zhì)地輕盈、柔軟、滑爽、飄逸、懸垂;穿著透氣、導(dǎo)濕、爽身;外觀光澤優(yōu)雅、華貴、色彩艷麗,牛奶絲比棉、絲的強(qiáng)度

7、高;比羊毛防霉、防蛀,故耐穿、耐洗,易貯藏。在不同的季節(jié)穿牛奶絲織物有不同的感覺(jué):在夏季,它有透氣、導(dǎo)濕、爽身、汗出而無(wú)味的體會(huì);特別是內(nèi)衣外穿,適度的彈性更能重塑人體的曲線美和色彩美,使人體的曲線美與色彩美融為一體,更顯華麗高貴的氣質(zhì)。在冬季,它有沉穩(wěn)、滑爽、保暖、輕身的感覺(jué);特別是在肌膚與保暖內(nèi)衣之間起到滑膜作用,使人整個(gè)身體感到輕松舒展,有減輕層層保暖內(nèi)衣捆綁之感。在春、秋天,它有輕盈、柔軟、飄逸、寧?kù)o的美觀,若外衣單穿,更顯瀟灑大方。 天絲和牛奶絲織物,質(zhì)地嬌貴,洗滌應(yīng)注意:①須用中性肥皂或中性洗滌劑手洗,水溫宜常溫;②洗后用衣架涼干,不宜在陽(yáng)光下曝曬;③如有輕度疊痕、皺折,可用衣架

8、掛起,也可直接貼身穿著自然復(fù)原,如有重度疊痕、皺折需復(fù)原,可襯布熨燙,但溫度不可大于120℃,不能蒸氣熨燙。 3.纖維和織品的鑒別 有感官法、化學(xué)法和溶解法。 (1)感官鑒別法。①光澤 滌棉光亮,富纖色艷,維棉暗,絲織品有絲光;②挺括 用手攥緊布迅速松開(kāi),毛纖混紡品一般無(wú)皺折且毛感強(qiáng),滌棉皺折少,復(fù)原快,富棉和粘棉皺折多,恢復(fù)慢,維棉則不易復(fù)原且留有折痕;③纖維長(zhǎng)短 可抽出觀看,并在潤(rùn)濕后試驗(yàn),粘膠濕處易拉斷,蠶絲干處斷,錦絲或滌絲干、濕處都不斷;短絲則為羊毛或棉花,粗的為毛,細(xì)的為棉,如較長(zhǎng)且均勻,則為合成短纖維。 (2)化學(xué)法。觀察燃燒方式和煙、焰、灰味。①棉 燃燒快,黃色

9、火焰及藍(lán)煙,灰少,灰末細(xì)軟呈淺灰色(主要成分為二氧化硅),味似紙;②麻 有燒草味,其余與棉同;③絲 燃燒慢且縮成一團(tuán),灰呈黑褐色小球,易壓碎,有臭味(硫);④羊毛 燃燒時(shí)徐徐冒黑煙,顯黃焰,起泡,灰多,為發(fā)光的黑色脆塊(碳化物),燃燒發(fā)臭;⑤粘膠纖維 燃燒快,與棉同;⑥乙酸纖維 燃燒慢,邊燒邊熔,灰為黑色閃光塊狀物,有刺鼻的醋酸味;⑦滌綸 燃燒慢,卷縮,熔化,有黃焰,灰呈黑色硬塊,易捻碎,有芳香味;⑧錦綸 燃燒慢,熔化,無(wú)煙,淺褐色灰塊,不易捻碎,有芹菜香味;⑨維綸 燒時(shí)纖維迅速收縮,小焰火呈紅色,為灰褐色塊,可捻碎,有特臭;⑩腈綸 邊燒邊熔化,略有黑煙,火焰白而亮,灰為黑色

10、球狀,有魚(yú)腥臭;丙綸 燒時(shí)邊卷縮邊熔,灰為硬塊,能捻碎,有燒臘氣味;氯綸 難燃,近焰時(shí)收縮,離火即熄滅,灰為不規(guī)則的黑塊,有氯的刺激味。 (3)溶解法。均基于形成纖維的單體的化學(xué)結(jié)構(gòu),有的機(jī)制尚不清楚。①棉 易溶于濃硫酸(脫水及脂化作用)、銅氨溶液(羥基及醛基的絡(luò)合及還原作用);②麻 銅氨;③絲 酸、堿(氨基酸的兩性)、銅氨;④羊毛 氫氧化銅(脂層破壞后進(jìn)攻蛋白質(zhì));⑤粘膠纖維 同棉;⑥滌綸 苯酚(縮合);⑦錦綸 苯酚及各種酸(酰胺的堿性);⑧腈綸 硫氰化鉀溶液、二甲基甲酰胺;⑨維綸 酸;⑩丙綸 氯苯;氯綸 二甲基甲酰胺、四氫呋喃及氯苯等。 4.常用橡膠的性能和用

11、途 ①丁苯橡膠 熱穩(wěn)定性、電絕緣性和抗老化性好??芍戚喬ァ㈦娊^緣材料,一般橡膠制品等;②順丁橡膠 彈性好、耐低溫、耐熱、粘結(jié)性差,可制輪胎、運(yùn)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??芍齐娋€包皮、運(yùn)輸帶、化工設(shè)備的防腐襯里、膠粘劑等;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,飛機(jī)和油箱襯里等;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。可制耐油、耐苯膠管、膠輥、耐臭氧制品、儲(chǔ)油及化工設(shè)備襯里等。⑥硅橡膠 耐低溫(-100℃)和高溫(300℃),抗老化和抗臭氧性好,電絕緣性好,機(jī)械性能差,

12、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??芍破噧?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,粘結(jié)性良好。適用于使用天然橡膠的場(chǎng)合,可制汽車內(nèi)外胎、膠管、膠帶、飛機(jī)輪胎等。 5.為什么聚乙烯的軟膜是透明的? 為什么有些物質(zhì)透明,有些則不透明?如果一束可見(jiàn)光通過(guò)薄膜,這束光完全不受任何影響,如入“無(wú)人之境”,就稱這薄膜是透明的;但如果有一部分入射光被反射或者改變方向,使前進(jìn)方向光線減弱、模糊,則這薄膜就不透明了。玻璃、食鹽和明礬的晶體、許多寶石以

13、及水和油等液體都透明。透明這一物理特性與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。同是聚乙烯,軟的透明而硬的則不透明,這是為什么呢?同是軟的薄膜,但聚丙烯就不透明,這又是為什么呢? 透明的聚乙烯薄膜主要用于農(nóng)村溫室或食品包裝,柔軟而易被拉伸。紅外光譜剖析表明:其分子中的主鏈,每1000個(gè)亞甲基(—CH2—)大約連接20~30個(gè)甲基;但不透明且較硬的聚乙烯,則只連接3個(gè)甲基。1 g透明物結(jié)晶部分約0.4 g~0.5 g,密度?。欢? g不透明物結(jié)晶部分0.6 g~0.9 g,密度大;熔點(diǎn)分別為115℃和135℃,由于有支鏈,故熔點(diǎn)下降。對(duì)于聚合物,由于結(jié)晶好,分子排列緊密,質(zhì)點(diǎn)尺寸超過(guò)可見(jiàn)光波長(zhǎng)的1/20以上,引起光散

14、射,因而失去透明性。對(duì)于無(wú)機(jī)鹽晶體,雖然也排列規(guī)整,但顆粒尺寸小,間距足夠大,故仍然透明。聚丙烯的結(jié)晶部分為0.6~0.7 g(相對(duì)于1 g材料),形成帶狀和微絲狀緊密排列的結(jié)構(gòu),并且內(nèi)部還存在很多空隙,對(duì)光散射,因而透明性差。 6.“不粘鍋”與“塑料王” 如果有人問(wèn)你,世界上什么東西最光滑?也許你會(huì)回答說(shuō):玻璃。是的,在日常所見(jiàn)的各種材料中,玻璃的確是相當(dāng)光滑的了??墒侨绻麑⒉AУ谋砻娣糯髱浊П?,那么你就會(huì)發(fā)現(xiàn),玻璃的表面實(shí)際上也還是毛糙的。后來(lái)發(fā)現(xiàn),某些硅樹(shù)脂形成的薄膜,它的光滑程度遠(yuǎn)勝過(guò)玻璃,在玻璃上涂上一層硅樹(shù)脂,就可以使玻璃的表面變得更光滑。 不過(guò)還有比硅樹(shù)脂更光滑的材料,那就

15、是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料。這種塑料被譽(yù)為“世界上最光滑的材料”。它究竟光滑到什么程度呢?一塊用聚四氟乙烯塑料制成的織物,如果將它放在桌上,只要有一小角懸出,那么整塊織物就會(huì)慢慢地滑到地上。織物的小角懸出所產(chǎn)生的重力原是微不足道的,可是它已經(jīng)能夠戰(zhàn)勝織物和桌面之間的摩擦力,使織物“溜”到地上了。 這種光滑非凡的塑料,有許多巧妙的用途。比如它可以做成不需要加潤(rùn)滑油的軸承。又如面粉、化肥、砂糖等通過(guò)管道裝入袋中時(shí),如果在管道的內(nèi)部貼上一層用這種塑料制成的織物,那么這些粉狀或粒狀的物質(zhì)就會(huì)流動(dòng)得更快。滑雪愛(ài)好者也看上了這種塑料,它們?cè)诨┌迳腺N一層這種塑料,滑雪時(shí)就會(huì)變得更輕松,速度也大大提高。

16、 市場(chǎng)出現(xiàn)的一種所謂“不粘鍋”,其實(shí)就是在鋁鍋的內(nèi)部敷上一層聚四氟乙烯塑料。這種鍋的最大優(yōu)點(diǎn)是,用它煎烤食物時(shí),你絕不會(huì)擔(dān)心食物會(huì)粘在鍋上,用完之后,只要用水一沖洗,它就光潔如新了。 也許有人會(huì)擔(dān)心,這種塑料能經(jīng)受得起煎烤食物的高溫嗎?它會(huì)不會(huì)和食物中的某些成分發(fā)生化學(xué)變化?這種擔(dān)心是多余的。原來(lái)聚四氟乙烯塑料除光滑外,穩(wěn)定和耐熱也是十分著名的,不要說(shuō)食物,就是許多活潑非凡的化學(xué)試劑,它都“不加理睬”。普通塑料在120℃左右就會(huì)軟化,可是聚四氟乙烯塑料卻能耐200℃以上的溫度,它還耐-260℃低溫,因此用它做鍋的內(nèi)墊是完全可以勝任的。 由于聚四氟乙烯既耐較高溫度,又耐低溫,既耐化學(xué)腐蝕,又光滑有一定機(jī)械強(qiáng)度,性能優(yōu)良,被稱為“塑料之王”。因此在化學(xué)工業(yè),半導(dǎo)體工業(yè),超低溫研究,火箭技術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。

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