知

识

结

构

与

板

书

设

计 第四节 塑料、纤维和橡胶

一、合成材料

1、塑料(plastic)

（1）成分 主要反应类型 单体概念

（2）热塑性和热固性

①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。

②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。

（3）线型结构和体型结构

2、纤维和橡胶

（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等

（2）6大纶：锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶、丙纶。

(3) 天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯：

(4) 硫化橡胶具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。 教学过程 教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动 [投影]

[引入]你能找出有那些物品是合成材料吗？

[板书] 第四节 塑料、纤维和橡胶

一、合成材料

[讲]日常生活中我们接触到的塑料、合成纤维、黏合剂、涂料等都是合成高分子材料，简称合成材料。随着社会的发展和科技的进步，合成材料的运用越来越广泛，它们在社会生活中起了越来越重要的作用。可以说人工合成材料的出现是材料史上的一次飞跃，推动人类社会的进步。今天，我们将来学习合成材料的三大主要成员：塑料、 合成纤维、合成橡胶。

[板书]1、塑料(plastic)

（1）成分 主要反应类型 单体概念

[科学探究]在一支试管中放入聚乙烯塑料碎片约3g，用酒精灯缓缓加热，观察塑料碎片软化和熔化的情况。熔化后立即停止加热以防分解。等冷却后固化后再加热，观察现象。

仔细观察实验，描述实验现象：熔化成可流动液体，遇冷后又变成固体。

[板书]（2）热塑性和热固性

①热塑性：有机高分子化合物（如聚乙稀）受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。

②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。

[投影]热塑性和热固性塑料用途

[问]教师用力拉一下食品袋或橡皮筋，然后放松，问学生观察到什么现象？（弹性），又问为什么会具有弹性呢？

　　在高分子化合物的结构中原子间、链节间是以共价键结合。淀粉、纤维素是C-C、C-O单键，蛋白质是C-C，C-N单键，聚乙烯是C-C单键，这些键可以自由旋转，所以高分子是蜷曲的长链，弹性就可以证明了这一点，小分子短就不会具备这种性质。

[问]长链分子又怎样组成物质的呢？橡皮筋和硬橡皮的区别？

[讲]① 线型结构（直链或带支链），如淀粉、纤维素、聚乙烯等。它们分子间主要是靠分子间作用力结合。其强度是化学键和分子间力的共同表现。因此相对分子质量越大，链越长，这些作用力也越大，强度就强。这是它们不同于小分子物质的特点。

　　② 体型结构（网状结构），这种结构表现为链上有能够反应的官能团。高分子链之间除分子间力外，还可以产生化学键（产生交联），因而使得这类化合物具有强度高、耐磨、不易溶解等不同于线型结构高分子的性质。

　　橡皮筋是橡胶中（主要成份是聚异戊二烯）加了少量3％的硫，由于交联较少，仍保留有线型结构的特点，而硬橡皮则是在橡胶中加入了30％的硫，由于交联多，因而具有了典型的网状结结构。此外如酚醛树脂也是体型结构的高分子化合物。

[投影]塑料的线型结构和体型结构

[板书]（3）线型结构和体型结构

[学与问]从塑料结构分析，塑料一般情况下会导电吗？

塑料中原子是以共价键结合的，没有自由电子和能够自由移动的离子。因此，在一般情况下塑料不易导电，是良好的电绝缘材料。

[投影]科学视野---导电聚合物

　　导电聚合物是一种高分子物质，它的导电能力很强，几乎可以达到金属导电的性能。聚合物是由简单分子联合形成的大分子物质。聚合物要能够导电，其内部的碳原子之间必须交替地由单键和双键连接，同时还必须经过掺杂处理，即通过氧化或还原反应移去或导入电子。

　　导电聚合物的研究兴起于本世纪70年代，80年代达到高潮，目前则趋于消沉。导电聚合物已广泛地用于许多工业领域，如抗电磁辐射的计算机视力保护屏幕、能过滤太阳光的"智能"玻璃窗等。除此之外，导电聚合物还在发光二极管、太阳能电池、移动电话和微型电视显示装置等领域不断找到新的用武之地。导电聚合物的研究成果，还对分子电子学的迅速发展起到推动作用，从而为人类在未来制造由单分子组成的晶体管和其它电子元件奠定了基础。这不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。2000年度诺贝尔化学奖即奖给对导电聚合物的发现和发展做出贡献的科学家艾伦.黑格、艾伦.克迪尔米德与白川英树。

［投影］

[阅读]课本63页表3－1"几种常见塑料的性能和用途"

化学成分 性能 用途 制品 聚乙烯(PE) 电绝缘性好，耐化学腐蚀，耐寒，无毒 可制成薄膜食品、药物的包装材料，以及日常用品、绝缘材料、管道等 食品保鲜膜 聚氯乙烯 电绝缘性好，耐化学腐蚀，耐有机溶剂，耐磨，热稳定性差，遇冷变硬，透气性差 可制薄膜、软管、日常用品，以及管道、绝缘材料等，薄膜不能用来包装食品 电线外面的绝缘层 聚丙烯(PP) 机械强度好，电绝缘性好，耐化学腐蚀，质轻，无毒。耐油性差，低温发脆，容易老化 可制薄膜、日常用品、管道、包装材料等 饮料瓶箱 聚苯乙烯(PS) 电绝缘性好，透光性好，耐化学腐蚀，无毒，室温下硬、脆，温度较高时变软，耐油性差 可制高频绝缘材料，电视、雷达部件，医疗卫生用具，还可制成泡沫塑料用于防震、防湿、隔音、包装垫材等 包装材料 聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃，PMMA) 透光性好，质轻，耐水，耐酸，碱，抗霉，易加工，耐磨性较差，能溶于有机溶剂 可制飞机，汽车用玻璃，光学仪器，医疗器械，广告牌等 广告牌 脲醛塑料(电玉) 绝缘性好，耐热，抗水，易于着色 可制电工器材，汽车部件，日常用品等 聚四氟乙烯(PTFE) 耐低温，高温，耐化学腐蚀，耐溶剂性好，电绝缘性好，加工困难 可制电气、航空、化学、医药、冷冻等工业的耐腐蚀、耐高温，耐低温的制品 不粘锅 [板书]2、纤维和橡胶

[科学探究]

1、取一小快纯棉布、羊毛织物、尼龙布，分别在酒精灯火焰上灼烧，观察现象。

2、取上述材料各一小块，分别浸入10%硫酸溶液和3%氢氧化钠溶液，微热5～6分钟，取出后，用水漂洗，烘干，观察有什么变化？

［投影］

灼烧情况 受酸溶液的影响 受碱溶液的影响 纯棉布 容易燃烧，有烧纸的气味，灰烬用手一触即破碎 轻微 轻微 羊毛 接近火焰先卷缩，有烧毛发的焦糊味，灰烬为黑色、膨胀易碎的颗粒 受腐蚀 部分溶解 尼龙布 接近火焰时迅速卷缩，燃烧缓慢，有特殊的气味，趁热可以拉成丝，灰烬为灰褐色玻璃球状，不易破碎 [讲]合成纤维是用石油、天然气、煤等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。它广泛用于服装、装饰和产业三大领域，它的使用性能有的已经超过了天然纤维。合成纤维缓解了粮棉争地的矛盾，满足人们对纺织品日益增长的需要，在国民经济发展中发挥愈来愈大的作用。

　　合成纤维的耐化学性能要比天然纤维强，如丙纶和氯纶的耐酸、耐碱性能都非常优良。目前主要有6大纶，按合成的年代先后为氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。广泛应用于工农业生产和日常生活.

[板书]（1）合成纤维原料：石油、天然气、煤等

（2）六大纶：锦纶(尼龙)、涤纶(的确良)、腈纶(人造羊毛)、维纶、氯纶、丙纶。

［投影］

[讲]橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械所必须的材料,是重要的战略物资,最初人们是从橡胶树中获得天然橡胶.但天然远远不能满足要求,于是科学家就开始研究用化学方法合成橡胶.

[板书](3) 天然橡胶的化学组成是聚异戊二烯：

［讲］合成橡胶分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。特种橡胶：如耐热和耐酸碱的氟橡胶、耐高温和耐严寒的硅橡胶等。

［问］为什么橡胶硫化后，其性能改变很大？

［投影］

［讲］橡胶未硫化以前，单个分子间没有产生交联，因此缺乏良好的物理机械性能，实用价值不大。当橡胶配以硫化剂经过硫化（交联）以后，由于立体结构的形式从而使性能大大改善，尤其是橡胶的定伸强度、弹性、硬度、拉伸强度等一系列物理机械性能都会大幅度提高，成为具有宝贵作用价值的硫化胶。

[板书](4) 硫化橡胶具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。

[投影]

［小结］合成橡胶与天然橡胶相比，具有高弹性，绝缘性、耐油和耐高温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。

硫化后的橡胶适合制造汽车轮胎，加入炭黑可增强轮胎的耐磨性