Пластмассы. Их строение, свойства, применение. Термопластичные и термореактивные полимеры (план урока)

Цели.

- Продолжить знакомство с высокомолекулярными соединениями на примере пластмасс. Иметь представление о пластмассах, их составе и свойствах, особенностях термореактивных и термопластичных полимеров, способах их получения и областях применения.

- Способствовать дальнейшему развитию интеллектуальных умений и навыков.

- Пропагандировать здоровый образ жизни, убеждать в необходимости охраны окружающей среды.

- Развивать логическое мышление учащихся, умение анализировать, сравнивать, делать выводы.

Оборудование и реактивы. Карточки с заданиями; образцы пластмасс (раздаточный материал), изделия из пластмасс, изготовленные по разным технологиям и с разной маркировкой (куски линолеума, кожзаменителя, полиэтиленовые пакеты, пластмассовая посуда, предметы бытовой химии, парфюмерия, лекарства в пластмассовых упаковках и т.д.)

Ход урока.

1. Огрмомент.

Сообщение учителем темы, цели и задач урока.

2. Фронтальный опрос по домашнему заданию.

1. Какие вещества относятся к высокомолекулярным соединениям (ВМС) ?

(ВМС – это соединения, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев.)

2. Приведите примеры природных ВМС.

(Органические соединения – целлюлоза, белки, крахмал, натуральный каучук; неорганические – графит, силикаты.)

3. Что представляют собой искусственные и синтетические ВМС?

(Искусственные ВМС получают из природных ВМС, используя химические методы, которые не изменяют главную цепь. Синтетические ВМС получают при помощи реакций полимеризации и поликонденсации низкомолекулярных веществ.)

4. Приведите примеры искусственных и синтетических полимеров.

(Искусственные органические полимеры – ацетил-целлюлоза, нитроцеллюлоза, резина;

синтетические органические полимеры – полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, капрон, лавсан, каучуки;

синтетические неорганические полимеры – стекловолокно, керамические волокна.)

5. Как с греческого языка переводятся слова «полимер» и «мономер»?

(«Поли» – много, «моно» – один, «мерос» – часть.

Полимеры – это высокомолекулярные соединения.

Мономеры – это низкомолекулярные вещества, из которых получают полимеры.)

6. Что такое «степень полимеризации»?

(Степенью полимеризации (поликонденсации) называют среднее число структурных звеньев в молекуле полимера.)

7. Что такое «структурное звено»?

(Повторяющийся участок структуры молекулы полимера называют структурным звеном.)

8. Какие полимеры называют полимерами стереорегулярного строения?

(Полимеры стереорегулярного строения имеют регулярно расположенные радикалы по одну или по обе стороны главной цепи.)

9. Чем отличаются реакции полимеризации от реакций поликонденсации?

(В ходе реакций полимеризации образуются только полимеры;

при реакциях поликонденсации образуется полимер  и в качестве побочных продуктов – низкомолекулярные вещества.)

10. В чем особенность понятия «молекулярная масса полимера»?

(Указываемая для полимера относительная молекулярная масса является его средней относительной молекулярной массой, т.к. степень полимеризации не является величиной постоянной.)

3. Изучение нового материала.

1. Пластмассы и их строение

2. Свойства пластмасс.

Весь материал - в документе.

Конспект урока в 10 классе

Тема урока: Пластмассы их строение, свойства, применение. Термопластичные и термореактивные полимеры

Цели.

- Продолжить знакомство с высокомолекулярными соединениями на примере пластмасс. Иметь представление о пластмассах, их составе и свойствах, особенностях термореактивных и термопластичных полимеров, способах их получения и областях применения.

-Способствовать дальнейшему развитию интеллектуальных умений и навыков.

-Пропагандировать здоровый образ жизни, убеждать в необходимости охраны окружающей среды.

- Развивать логическое мышление учащихся, умение анализировать, сравнивать, делать выводы.

Оборудование и реактивы. Карточки с заданиями; образцы пластмасс (раздаточный материал), изделия из пластмасс, изготовленные по разным технологиям и с разной маркировкой (куски линолеума, кожзаменителя, полиэтиленовые пакеты, пластмассовая посуда, предметы бытовой химии, парфюмерия, лекарства в пластмассовых упаковках и т.д.)

ХОД УРОКА

1.Огрмомент.

Сообщение учителем темы, цели и задач урока.

2.Фронтальный опрос по домашнему заданию

1. Какие вещества относятся к высокомолекулярным соединениям (ВМС)?

(ВМС – это соединения, молекулы которых

состоят из большого числа повторяющихся звеньев.)

2. Приведите примеры природных ВМС.

(Органические соединения – целлюлоза,

белки, крахмал, натуральный каучук;

неорганические – графит, силикаты.)

3. Что представляют собой искусственные и синтетические ВМС?

(Искусственные ВМС получают из природных ВМС,

используя химические методы, которые

не изменяют главную цепь. Синтетические

ВМС получают при помощи реакций

полимеризации и поликонденсации

низкомолекулярных веществ.)

4. Приведите примеры искусственных и синтетических полимеров.

(Искусственные органические полимеры –

ацетил-целлюлоза, нитроцеллюлоза, резина;

синтетические органические полимеры –

полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид, капрон, лавсан, каучуки;

синтетические неорганические полимеры – стекловолокно,

керамические волокна.)

5. Как с греческого языка переводятся слова «полимер» и «мономер»?

(«Поли» – много, «моно» – один, «мерос» – часть.

Полимеры – это высокомолекулярные соединения.

Мономеры – это низкомолекулярные вещества,

из которых получают полимеры.)

6. Что такое «степень полимеризации»?

(Степенью полимеризации (поликонденсации)

называют среднее число структурных звеньев

в молекуле полимера.)

7. Что такое «структурное звено»?

(Повторяющийся участок структуры

молекулы полимера называют структурным звеном.)

8. Какие полимеры называют полимерами стереорегулярного строения?

(Полимеры стереорегулярного строения

имеют регулярно расположенные радикалы

по одну или по обе стороны главной цепи.)

9. Чем отличаются реакции полимеризации от реакций поликонденсации?

(В ходе реакций полимеризации образуются только полимеры;

при реакциях поликонденсации образуется полимер

и в качестве побочных продуктов – низкомолекулярные вещества.)

10. В чем особенность понятия «молекулярная масса полимера»?

(Указываемая для полимера относительная молекулярная масса

является его средней относительной молекулярной массой,

т.к. степень полимеризации не является величиной постоянной.)

3.Изучение нового материала.

1.Пластмассы и их строение

2. Свойства пластмасс.

Плотность большинства пластмасс лежит в пределах 0,92–1,54 г/см3, что ниже плотности легких металлов. Введение хлора в молекулу повышает плотность, например, у поливинилхлорида она равна 1,7 г/см3. Наименьшая плотность среди пластиков у полипропилена, полистирол лишь чуть тяжелее воды. Плотность пластиков с минеральными наполнителями возрастает пропорционально содержанию наполнителя. Пенопласты и сотовые структуры из бумаги и тканей, пропитанные пластиками, – новые легкие материалы высокой прочности.

Прозрачность. Аморфные полимеры – светлые и прозрачные. Степень прозрачности оценивается по пропусканию света. Наибольшая светопроницаемость (свыше 90%) у полиметилметакрилата, полистирол и органические простые и сложные эфиры целлюлозы также обладают хорошей светопроницаемостью.

Электрическое сопротивление некоторых пластиков велико, и они находят разнообразное применение в электронном оборудовании. Полистрол, полиэтилен, полиметилметакрилат, полипропилен и тефлон (политетрафторэтилен) обладают прекрасными диэлектрическими и изолирующими свойствами.

Термостойкость. Некоторые пластические материалы, особенно полиимиды, кремнийорганические полимеры и тефлон, проявляют исключительную термостойкость, но с трудом поддаются прямому прессованию или литьевому формованию. Силиконовые каучуки можно формовать как резину, но процесс вулканизации продолжительный, а продукты непрочны. Тефлон можно медленно выдавливать при высоких температурах; получающиеся изделия сохраняют твердость и устойчивость (без деструкции и разложения) при температурах до 260 °С в течение длительного времени. Несмотря на несколько большую термостойкость, термоотверждающиеся пластики (реактопласты) не выдерживают продолжительного нагрева до 200 °С; этот предел можно повысить примерно до 250 °С добавлением минеральных наполнителей.

Хладоcтойкость существенна для гибких элементов, используемых на открытом воздухе или в холодильниках. Сополимеризация и использование пластификаторов позволяют пластмассам удовлетворительно выдерживать низкие температуры.

Прочность на растяжение. Предел прочности на растяжение есть максимальное растягивающее усилие, которое материал может выдержать без разрыва. Большинство пластмасс имеют предел прочности на растяжение в диапазоне 48–83 МПа; в некоторых случаях волокнистые наполнители увеличивают прочность на растяжение. Линейные кристаллические материалы, подобные найлону, после ориентации вытягиванием значительно повышают свою прочность на растяжение

(до 276–414 МПа).

Прочность (кг/мм2) некоторых волокон:

1 – шерсть; 2 – шелк; 3 – капрон, найлон, лавсан;

4 – сталь хорошего качества; 5 – полиэтилен;

6 – рекордно прочная сталь, кевлар;

7 – идеально упорядоченный полиэтилен

Прочность на сжатие. Предел прочности на сжатие есть максимальное давление, которое материал может выдержать без изменения (уменьшения) объема. Армированные пластики обладают более высокими пределами прочности на сжатие (более 200 МПа), чем ненаполненные винильные полимеры (~70 МПа).

Ударопрочность. Наполнители, особенно волокнистые, повышают ударопрочность и обычно используются в термореактивных смолах. Некоторые линейные термопласты, например найлон, полиформальдегид и поликарбонаты, обладают исключительной ударопрочностью.

3. Классификация пластмасс.

Термопластичные и термореактивные полимеры

Термопластами называют все линейные или слегка разветвленные полимеры. Термопластичность – это свойство пластмасс многократно размягчаться при нагревании и затвердевать при охлаждении. При этом физическом процессе, похожем на повторяющиеся плавление и кристаллизацию, химических изменений не происходит.

Реактопласты (термореактивные, или термоотверждающиеся, пластмассы). Если процесс полимеризации протекает более чем в двух направлениях, то возникают молекулы, образующие не линейные цепи, а трехмерную сетку, реактопласты. Эти полимеры можно размягчить нагреванием, но при охлаждении они превращаются в твердые неплавящиеся тела, которые невозможно снова размягчить без химического разложения. Необратимое затвердевание вызывается химической реакцией сшивки цепей.

Важным процессом этого типа является присоединительная полимеризация дивинилбензола: где R и R' – арилалкильные радикалы нелинейной полимеризации.

В дивинилбензоле две двойные винильные связи. В ходе полимеризации они образуют трехмерную сетчатую структуру. При нагревании полученный полимер медленно разлагается.

Хорошо известный реактопласт – фенолоформальдегидную смолу – получают поликонденсацией фенола с формальдегидом. Гидроксильная группа повышает активность атомов водорода бензольного кольца в положениях 2, 4 и 6, что позволяет образовывать связи в нескольких направлениях:

2,4,6-Тригидроксиметилфенол, реагируя с фенолом, отщепляет воду и образует трехмерную сетчатую структуру. Начальная стадия выглядит следующим образом:

Из вышесказанного следует простой и логичный вывод: все линейные полимеры термопластичны, а все сшитые сетчатые полимеры реактопластичны (термореактивны). Очевидно, структура мономерных единиц и их функциональных групп позволяет предсказать тип пластмассы.

4. Самостоятельная работа с учебником.

Применение пластмасс

5.Закрепление изученного материала

(один из вариантов)

1. Группа атомов (–СН2–СН2–) является структурным звеном:

а) полиэтилена;

б) полипропилена;

в) поливинилхлорида.

2. Многие пластмассы имеют плотность (г/см3):

а) меньше 0,9;

б) больше 2;

в) в диапазоне от 0,9 до 2,0.

3. Свойство тел изменять форму в нагретом состоянии и сохранять ее после охлаждения называют:

а) термопластичностью;

б) термореактивностью;

в) теплоекостью.

4. Ненужные, старые пластмассовые изделия я всегда буду:

а) сжигать;

б) закапывать в землю или бросать в воду;

в) сдавать в пункты переработки, когда они появятся в нашей стране, а до этого выбрасывать мусор в отведенное для него место.

5. Пластмассы нашли широкое применение в быту и в промышленности благодаря тому, что они:

а) легкие, прочные, эластичные, дешевые;

б) не растворяются в кислотах и щелочах, являются диэлектриками;

в) все перечисленное выше.

(Ответы. 1 – а, 2 – в, 3 – а, 4 – в, 5 – в.)

6.Рефлексия

7. Домашнее задание: Изучить п.42, подготовить презентацию