2019-2020年高中化學 化學與生活《幾種高分子材料的應用》教案1 魯科版選修1.doc

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2019-2020年高中化學 化學與生活《幾種高分子材料的應用》教案1 魯科版選修1 教學資源 1．導電塑料與發(fā)光塑料 導電塑料是目前國際上十分活躍的研究開發(fā)領域，已從實驗室研究發(fā)展到應用研究階段，成為新一代電子材料。 絕大部分的高分子合成材料都具有絕緣性，這是由結構決定的。而聚乙炔(…CH=CH—CH=CH—CH=CH…)及類似結構的高分子化合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等具有導電性，稱為結構型導電高分子。這類導電高分子材料的合成工藝復雜，成本較高。而復合型導電高分子，即在高分子中加人各種導電物，如金屬、石墨粉等，經(jīng)加工形成表面導電膜。這類導電高分子材料加工簡單、成本低，因而被廣泛應用于電子、汽車、民用等領域。 導電塑料最重要的用途之一是制造電池。用導電塑料制成的電池，一極是金屬鋰，一極是聚苯胺導電塑料，電池可多次重復充電使用，工作壽命長。導電塑料制成的電池是輕薄便于攜帶的電源，有的像硬幣大小，有的如明信片一般大小。導電塑料能把太陽光中幾乎所有能量都吸收下來，因此它是制作太陽能電池的理想材料。 導電塑料具有防靜電的特性，因此可以用于電磁屏蔽，是理想的電磁屏蔽替代品，可以應用在計算機房、手機、電視機、電腦和心臟起搏器上。塑料芯片成本低，有可能取代硅芯片，成為未來極有發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮酒?。根?jù)部分導電塑料可電致發(fā)光的原理，已開發(fā)出新型可發(fā)光顯示器。導電塑料顯示器可用在移動電話、太陽能電池和微型電視以及可折疊的電視屏幕、超大型或彎曲型顯示屏上。導電聚合物與納米技術相結合，可制成分子電線、分子電路以及分子器件和電子元件，為推動世界IT產業(yè)的進步，開辟更廣闊的空間。導電塑料還可以作為機器人的人工肌肉，能膨脹、收縮，類似人的四肢運動。導電塑料能根據(jù)環(huán)境濕度變化制成智能恒溫電纜用于農業(yè)溫室土壤加熱；用于石油管道、機場跑道的保溫；還可制成恒溫地毯、恒溫床墊等。美國則已把導電塑料用在隱形飛機上。 現(xiàn)在，不少電影院和劇場的坐位牌都用發(fā)光塑料制成，城市街道的路牌、路標、交通示意圖以及家庭中門把手、電燈開關、電話鍵盤等也都用發(fā)光塑料制成。塑料本身是不會發(fā)光的，發(fā)光塑料是在塑料中加進去如硫化鋅、硫化鈣等金屬化合物和一些所謂發(fā)光染料等物質，再經(jīng)過紫外線或其他短波射線激發(fā)，才會在夜問或黑暗處發(fā)出熒光。 2．聚氨酯樹脂 法國化學家拜爾于1937年發(fā)現(xiàn)了異氰酸酯與活潑氫的反應開始了聚氨酯(PU)樹脂的研究與應用。自20世紀40年代法國人制取聚氨酯黏合劑以來，聚氨酯樹脂的研究與應用在 世界范圍內的應用日益廣泛，生產規(guī)模不斷擴大，相繼發(fā)明了聚氨酯混煉膠、澆注膠、泡沫塑料等。20世紀70年代以后，聚氨酯合成材料向系列化、合成與加工連續(xù)化、自動化高效率發(fā)展；80年代品牌達300個以上；改革開放后我國聚氨酯新材料迅速發(fā)展。聚氨酯彈性體主要用途有：生產汽車保險杠及汽車外圍、輪胎、傳送帶、設備襯里、防滑踏板、高壓密封件、飛機油箱、輸油管、電線、電纜、泡沫及薄膜包裝材料、理想防震橡膠、服裝革、鞋底、彈性纖維紡織品、塑膠跑道及各種運動場地、彈性地板涂料、黏合劑、塑膠地板磚、人造地毯、油墨、壓敏紙及防水材料等。 回收廢聚氨酯可以達到保護環(huán)境和節(jié)約材料和能源的目的?；厥辗椒ㄓ校? (1)材料回收：將廢舊聚氨酯粉碎，然后黏合、加壓、擠出成型，重新做成板材或用做填料，制作地板革、田徑賽場鋪面材料。 (2)化學回收：用低分子量二元醇、二元胺使廢舊聚氨酯解聚成原料；經(jīng)醇解得到的多元醇可作為原料使用。 (3)能量回收：聚氨酯燃燒時放出的熱量介于聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)之間；產生有毒氣體氫化氰的量低于尼龍、羊毛等，同時還產生一氧化碳等有毒氣體，故必須注意防止對大氣環(huán)境的污染。 3．高吸水性樹脂 高吸水性樹脂也叫超強吸水劑，是廣泛應用的具有實用價值的功能高分子材料。高吸水性樹脂是一種含有羧基、羥基等強親水性基團并具有一定交聯(lián)度網(wǎng)狀結構的高聚物。如聚丙烯酸用多元酸交聯(lián)成網(wǎng)狀結構；聚乙烯醇用順丁烯二酸酐交聯(lián)成網(wǎng)狀結構等。它不溶于水，也不溶于有機溶劑，并具有獨特的性能：通過水合作用能迅速地吸收幾十倍乃至上千倍自身重量的液態(tài)水，吸水溶脹以后具有凝膠化性質，即使在加壓下也具有保水眭。1 96 1年，美國農業(yè)部北方研究所等從淀粉接枝丙烯腈開始研究，并首先應用在土壤改良、保水抗旱、育種保苗等方面。 高吸水性樹脂吸水后形成的凝膠有一定的強度，對生物組織無機械刺激作用，同時吸氨性好，1 979年在日本首先將其引入衛(wèi)生用品使用，市場潛力和應用受到人們的重視，消費量也迅速增長。除衛(wèi)生用品外，在日用化工、農林與園林綠化、電纜、土木建筑、石油開采、醫(yī)療、食品工業(yè)、電子工業(yè)等領域也得到廣泛應用，如最新研制的地下防水材料“膨脹橡膠”，用它堵塞漏水的縫隙，效果十分顯著。 高吸水性樹脂按原料來源分為淀粉系、纖維素系、蛋白質系、其他天然高分子化合物及衍生物系、合成樹脂系等幾大類。淀粉等天然高分子化合物雖然具有一定的吸水能力，但是必須經(jīng)過接枝共聚等結構上的改造才能變?yōu)楦呶詷渲?。合成樹脂類尤其是聚丙烯酸鹽類，具有原料來源豐富、工藝簡單、防霉變、綜合吸水陛能優(yōu)良等特點，成為高吸水性樹脂產品的主流。 高吸水性樹脂普遍存在吸鹽水能力差的問題。通過使親水基因多樣化和進行接枝共聚等措施，使吸鹽水率明顯提高。高吸水性樹脂材料的復合化顯示出優(yōu)越的性能。使高吸水性樹脂與無機物、有機化合物、高分子材料等復合，能制備出性能優(yōu)良的、成本較低的吸水性復合材料，如吸水性纖維、吸水性橡膠、吸水性塑料、高吸水性樹脂高嶺土復合材料等。 高吸水性材料在應用方面衛(wèi)生材料仍為主流，其需求量不斷增大。由于我國淡水資源十分貧乏，水土流失嚴重，荒漠化土地日趨擴展；并且我國正處在工業(yè)化、城市化加速發(fā)展階段，城市草坪業(yè)和花卉業(yè)將有巨大發(fā)展空間。高吸水性樹脂作為土壤改良劑、保水保肥劑、種子及苗木移植涂覆劑，在農業(yè)、林業(yè)、園林綠化、改造沙漠防止風沙危害等方面都將起著重要作用。因此有關專家認為，經(jīng)過七八年的努力，作為保水劑的高吸水性樹脂有可能成為繼化肥、農藥、地膜之后最受歡迎的農用化學品之一，其市場前景十分廣闊。