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2019-2020年高中化學(xué) （大綱版）第二冊 第八章 合成材料 第二節(jié)合成材料(備課資料) ●備課資料 1.常見塑料的性能和用途 (1)聚苯乙烯 最早開發(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，異常堅固，透明，俗稱有機玻璃，可制眼鏡、假牙、牙托、燈具、盆；(6)聚碳酸酯俗稱玻璃鋼，強度高，硬，透明，像鋼板一樣堅韌，3厘米厚的板材可阻擋4米近處射來的38口徑步槍子彈，適宜制作防彈玻璃、宇航頭盔；(7)有機硅烷 系硅—銅合金與有機氯化物反應(yīng)產(chǎn)物水解得的分子量約100萬的聚合物，主要用作硅油、硅橡膠等，特點是耐高溫；(8)聚四氟乙烯 耐各種酸、堿及化學(xué)試劑的進攻，并能耐300℃的高溫，有“塑料之王”的美稱，且強度高，用于制不粘鍋、坩堝、燒杯、軸承、絕緣材料等；(9)酚醛樹脂 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，堅牢而耐腐蝕，絕緣性好，常用作燈頭和插座；它還可以和玻璃纖維牢固粘合加工成增強塑料，也稱為“玻璃鋼”，可部分代替鋼材；(10)泡沫塑料 當(dāng)樹脂加入發(fā)泡劑成型時，固體塑料中含有很多細氣泡，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、隔音功能強的優(yōu)點，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ACORDIS公司近年開發(fā)的新一代紡織纖維，其注冊名“TENCEL”，中文以“天絲”命名，已在中國通過注冊。天絲的制作過程并沒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，無毒，纖維溶于它，只是纖維之間的氫鍵被解開，纖維素不變。但經(jīng)過這種溶解后，得到的再生纖維的晶體結(jié)構(gòu)更為有序，更結(jié)實、牢固。 生產(chǎn)天絲的原料是木材，是由木漿經(jīng)過溶液紡絲所產(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，對社會環(huán)境和人體無污染。因此，它被稱為21世紀的環(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，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。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、高級裝飾品或高級食品包裝袋等。 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)過五年的攻關(guān)，終于在國內(nèi)率先研制，開發(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，勝過真絲，集高級衣料的美麗、舒適、方便及功能型于一體，使每一個穿過的人都能親身體驗到牛奶服飾全新的酷爽感覺。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絲，由牛奶長絲即可加工成面料，最終制成各種紡織制品。 牛奶絲織物的特點是潤肌養(yǎng)膚、纖巧爽滑，具有特殊的生物保健功能。因為牛奶絲的重要原料是牛奶蛋纖維，含有17種氨基酸，通過保濕因子作用，對皮膚的保養(yǎng)與改進皮膚的美嫩有著神奇的效果。因為保濕因子的分子結(jié)構(gòu)中含有多個羥基，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、絲的強度高；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：在夏季，它有透氣、導(dǎo)濕、爽身、汗出而無味的體會；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；特別是在肌膚與保暖內(nèi)衣之間起到滑膜作用，使人整個身體感到輕松舒展，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、寧靜的美觀，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，不宜在陽光下曝曬；③如有輕度疊痕、皺折，可用衣架掛起，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，毛纖混紡品一般無皺折且毛感強，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纖維長短 可抽出觀看，并在潤濕后試驗，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，細的為棉，如較長且均勻，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，黃色火焰及藍煙，灰少，灰末細軟呈淺灰色(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，灰呈黑褐色小球，易壓碎，有臭味(硫)；④羊毛 燃燒時徐徐冒黑煙，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，無煙，淺褐色灰塊，不易捻碎，有芹菜香味；⑨維綸 燒時纖維迅速收縮，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，灰為黑色球狀，有魚腥臭；丙綸 燒時邊卷縮邊熔，灰為硬塊，能捻碎，有燒臘氣味；氯綸 難燃，近焰時收縮，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?？芍颇陀?、耐苯膠管、膠輥、耐臭氧制品、儲油及化工設(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,機械性能差，耐化學(xué)腐蝕性差。可制各種在高溫、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合，可制汽車內(nèi)外胎、膠管、膠帶、飛機輪胎等。 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？如果一束可見光通過薄膜，這束光完全不受任何影響，如入“無人之境”，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個亞甲基(—CH2—)大約連接20～30個甲基；但不透明且較硬的聚乙烯，則只連接3個甲基。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；熔點分別為115℃和135℃，由于有支鏈，故熔點下降。對于聚合物，由于結(jié)晶好，分子排列緊密，質(zhì)點尺寸超過可見光波長的1/20以上，引起光散射，因而失去透明性。對于無機鹽晶體，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，對光散射，因而透明性差。 6.“不粘鍋”與“塑料王” 如果有人問你，世界上什么東西最光滑？也許你會回答說：玻璃。是的，在日常所見的各種材料中，玻璃的確是相當(dāng)光滑的了?？墒侨绻麑⒉ＡУ谋砻娣糯髱浊П叮敲茨憔蜁l(fā)現(xiàn)，玻璃的表面實際上也還是毛糙的。后來發(fā)現(xiàn)，某些硅樹脂形成的薄膜，它的光滑程度遠勝過玻璃，在玻璃上涂上一層硅樹脂，就可以使玻璃的表面變得更光滑。 不過還有比硅樹脂更光滑的材料，那就是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料。這種塑料被譽為“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，那么整塊織物就會慢慢地滑到地上?？椢锏男〗菓页鏊a(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滑油的軸承。又如面粉、化肥、砂糖等通過管道裝入袋中時，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)就會流動得更快?；酆谜咭部瓷狭诉@種塑料，它們在滑雪板上貼一層這種塑料，滑雪時就會變得更輕松，速度也大大提高。 市場出現(xiàn)的一種所謂“不粘鍋”，其實就是在鋁鍋的內(nèi)部敷上一層聚四氟乙烯塑料。這種鍋的最大優(yōu)點是，用它煎烤食物時，你絕不會擔(dān)心食物會粘在鍋上，用完之后，只要用水一沖洗，它就光潔如新了。 也許有人會擔(dān)心，這種塑料能經(jīng)受得起煎烤食物的高溫嗎？它會不會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，又光滑有一定機械強度，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。