教案課題：第四節(jié)塑料、纖維和橡膠（二）授課班級課時教學(xué)目的知識與技能了解有關(guān)復(fù)合材料的知識過程與方法舉例生活中常用合成高分子材料化學(xué)成分及其性能，評價高分子材料的使用對人類生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量的影響情感態(tài)度價值觀了解居室裝修材料的主要成分及其作用重點物質(zhì)的結(jié)構(gòu)對性能和用途的影響，化學(xué)在提供生活材料方面的重要作用難點認(rèn)識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)與性能和用途的關(guān)系知識結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計二、復(fù)合材料(composite)1．復(fù)合材料的定義：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，其他的材料作為增強(qiáng)劑。2．優(yōu)異的性能：強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕，在綜合性能上超過了單一材料。3．應(yīng)用：宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類健康等方面。教學(xué)過程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法、手段、師生活動[學(xué)與問]每種材料都有它的優(yōu)缺點，金屬材料強(qiáng)度大，但易被腐蝕。陶瓷材料強(qiáng)度大，耐高溫，但脆性大。合成材料密度小，但不耐高溫。航天工業(yè)需要強(qiáng)度大、耐高溫、密度小的材料。海洋工程需要耐高壓、耐腐蝕的材料。怎樣獲得這些材料呢？要獲得性能全面的特殊材料，一方面是在原有的材料的基礎(chǔ)上發(fā)展創(chuàng)新，發(fā)揮其優(yōu)勢，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是將不同性能的材料組合起來，制成復(fù)合材料，使各組分材料在性能上進(jìn)行互補(bǔ)，同時產(chǎn)生某些特殊性能。由于復(fù)合材料的設(shè)計自由度很大：不僅可以選擇不同的組分材料，而且可通過改變各組分材料的含量來滿足不同的需求。因此，復(fù)合材料是材料科學(xué)發(fā)展的必然趨勢。(書后習(xí)題P68-6)[板書]二、復(fù)合材料(composite)1．復(fù)合材料的定義：復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，其他的材料作為增強(qiáng)劑。[投影][講]玻璃鋼是一種以高分子為，以為，經(jīng)過復(fù)合工藝而制成的。通常具有耐腐蝕，抗，好等特點，在管道、造、制造等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。玻璃鋼堅韌，比鋼材輕得多。噴氣式飛機(jī)上用它作油箱和管道，可減輕飛機(jī)的重量。登上月球的宇航員們，他們身上背著的微型氧氣瓶，也是用玻璃鋼制成的。玻璃鋼加工容易，不銹不爛，不需油漆。我國已廣泛采用玻璃鋼制造各種小型汽艇、救生艇及游艇。節(jié)約了不少鋼材?；S也采用酚醛樹脂的玻璃鋼代替不銹鋼做各種耐腐蝕設(shè)備，大大延長了設(shè)備壽俞。玻璃鋼元磁性，不阻擋電磁波通過。用它來做導(dǎo)彈的雷達(dá)罩，就好比給導(dǎo)彈戴上了一副防護(hù)眼鏡，既不阻擋雷達(dá)的“視線”，又起到防護(hù)作用。[板書]2．優(yōu)異的性能：強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕，在綜合性能上超過了單一材料。3．應(yīng)用：宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類健康等方面。[投影][思考與交流]居室裝修材料隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對室內(nèi)環(huán)境的要求越來越高，因此對居室和辦公室進(jìn)行裝修非常普遍。居室裝修所用的材料中，既有金屬材料，又有硅酸鹽材料；既有天然材料，又有合成材料。請查閱相關(guān)資料，就居室裝修材料的主要成分、作用，以及可能對居室環(huán)境造成的影響進(jìn)行交流。［講］居室中的每個部位裝修時可能用到多種材料。例如，地面裝修可以用復(fù)合地板，可以用實木地板，還可以用大理石或瓷磚等；衛(wèi)生間和廚房裝修時可能要用到水泥、玻璃、陶瓷、PVC板、鋁合金板、不銹鋼和大理石等材料。下表只舉了一兩個例子作簡單說明，僅供參考。［投影］部位可能用到的裝修材料裝修材料的主要成分裝修材料的作用可能對居室環(huán)境的影響地面復(fù)合地板復(fù)合地板一般由底層、基材層、裝飾層和耐磨層等四層復(fù)合而成。底層：一般由聚酯材料制成，起防潮作用；基材層：以木質(zhì)纖維等為原料，用脲醛樹脂或糖醛類樹脂等黏合劑制成的人造板材裝飾層：將印有特定圖案的特殊紙放入三聚氰氨溶液中浸泡后形成；耐磨層：在地板的表層上均勻壓制一層由氧化鋁組成的耐磨劑裝飾、防潮和耐磨等復(fù)合地板制造過程中用到的黏合劑會釋放出甲醛墻面、頂棚(包括燈飾)涂料涂料一般由膜物質(zhì)、溶劑、顏料和助劑四部分組成。一些新型涂料則不含溶劑成膜物質(zhì)：包括植物油、天然樹脂和各種合成樹脂等溶劑：包括有機(jī)溶劑(如甲苯、二甲苯)和水，用于稀釋成膜物質(zhì)顏料：分散成涂料中的、不溶的微細(xì)有色固體顆粒助劑：賦予涂料某些特殊功能裝飾、保護(hù)墻面等揮發(fā)性的有機(jī)溶劑(如甲苯、二甲苯)、顏料中的重金屬(如Pb、Cr)等都會對人體造成危害。水溶性涂料(用水作溶劑)對人體的危害較小衛(wèi)生間陶瓷(包括潔具和瓷磚)硅酸鹽裝飾、防水可能產(chǎn)生放射性鋁合金板(頂部)鋁合金裝飾、防水廚房天然大理石碳酸鈣防水、耐磨可能產(chǎn)生放射性PVC板(頂部)聚氯乙烯門窗(包括窗簾)塑鋼以聚氯乙烯為基材，外加填充劑等裝飾、密封玻璃普通玻璃的成分是Na2SiO3，CaSiO3和SiO2[總結(jié)]今天我們就合成材料進(jìn)行了學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)，我們可以說不僅認(rèn)識到合成材料的利弊，而且同學(xué)們在近兩個星期的對白色污染的調(diào)查中，很好地培養(yǎng)了自己的環(huán)保意識，老師希望你們?nèi)巳硕寄艹蔀橐幻麅?yōu)秀的“環(huán)保衛(wèi)士”。［知識拓展］戰(zhàn)爭的產(chǎn)物——合成橡膠現(xiàn)在的橡膠，大部分已不再是從橡膠樹中流出來的膠液制成的，而是用石油或天然氣做原料用人工制造出來的，因為天然橡膠已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需要。現(xiàn)在全世界生產(chǎn)的橡膠中，天然橡膠只占1/3，人工合成橡膠占2/3。人造橡膠發(fā)展這么快，是由于戰(zhàn)爭的原因。第一次世界大戰(zhàn)期間，汽車輪胎、火炮輪胎、飛機(jī)輪胎、坦克輪胎等都離不開橡膠。協(xié)約國為了打敗同盟國，對德國進(jìn)行封鎖，切斷了海上運(yùn)輸線，德國人得不到天然橡膠，急得像熱鍋上的螞蟻。因為打壞的輪胎使飛機(jī)無法起飛，火炮拉不動，汽車跑不了。德國人為了擺脫困境，決心制造人造橡膠。但這并不那么容易，因為從樹上流出來的這種特殊東西不是想造就能造出來的。但德國有一批很有才華的科學(xué)家，也非常會利用前人的科研成果。他們經(jīng)過不斷探索，硬是用煤做原料把橡膠造出來了。雖然性能比天然橡膠差得多，但也能應(yīng)急對付一陣。這些德國科學(xué)家是怎樣造出人工橡膠的呢？原來早在這之前約一個世紀(jì)，即1826年，英國著名科學(xué)家法拉第不僅對電磁有興趣，對橡膠這東西也發(fā)生了興趣，并弄清了天然橡膠中有由5個碳原子和8個氫原子組成的原子團(tuán)，它的化學(xué)名稱是異戊二烯，分子式是C5H8；而且弄清了橡膠分子并不是僅由一個這樣的原子團(tuán)組成的，其分子結(jié)構(gòu)比這要復(fù)雜得多。這樣，德國人就知道天然橡膠的基本成分了。他們又查到，1860年時有一位叫威廉斯的科學(xué)家曾經(jīng)從天然橡膠的熱裂解產(chǎn)物中分離出異戊二烯，它在空氣中會氧化成白色的有彈性的東西。他們還查到，1879年時，法國化學(xué)家布查德也研究過天然橡膠分子，并搞清了它是由成百上千個C5H8原子團(tuán)聚合成的，也就是這種原子團(tuán)一個接一個地串成“鏈條狀”的大分子。布查德還提出過，可能正是這些長鏈分子相互連接在一起，才使橡膠有了彈性。因此他曾想如果把這些原子團(tuán)連成一長串變成長鏈大分子，就可能制造出有彈性的人造橡膠來。但布查德還沒有來得及合成人工橡膠就去世了。1884年，英國科學(xué)家契爾頓在布查德設(shè)想的基礎(chǔ)上進(jìn)一步試驗，用從樹脂中提取出的異戊二烯成功地合成長鏈分子，生產(chǎn)出了和天然橡膠一樣的人工橡膠。1909年，德國化學(xué)家霍夫曼想按契爾頓的方法成批生產(chǎn)人工橡膠，但結(jié)果不理想。不久即爆發(fā)了第一次世界大戰(zhàn)，戰(zhàn)爭中要消耗大量橡膠，國外又進(jìn)行封鎖，德國人走投無路，于是組織一大批科學(xué)家再次研究人造橡膠，并最終用煤做原料，成功地研究出人造橡膠的生產(chǎn)方法。在第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束前，一共生產(chǎn)了2350噸人造橡膠供戰(zhàn)爭急需。當(dāng)然，這些人造橡膠不可能挽救德國失敗的命運(yùn)，但從此卻開創(chuàng)了制造人工橡膠的先河。［書后習(xí)題］P681、如果只考慮受熱特性，有人將塑性塑料比作蠟，將熱固性塑料比作雞蛋。你認(rèn)為這種比喻恰當(dāng)嗎？為什么？熱塑性塑料受熱時可以熔化和塑造成型，冷卻后變成固體，加熱后又可以熔化，這個過程可以重復(fù)多次，這種受熱特性和蠟相似。熱固性塑料在制造過程中受熱時能變軟，可以塑制成一定的形狀，但加式成型后就不會受熱熔化，這種受熱特性和雞蛋相似。2、當(dāng)用聚乙烯制成的塑料袋提重物時，塑料袋會變形，為什么？找一塊塑料薄膜，從兩個不同的方向開始撕，所用的力相同嗎？為什么？聚乙烯塑料屬于熱塑性塑料，具有長鏈狀的線形結(jié)構(gòu)，長鏈之間是以分子間作用力結(jié)合在一起的。當(dāng)提重物(或被拉扯)時，鏈與鏈之間的分子間作用力減弱，長鏈能夠移動。因此，塑料袋會變形。塑料薄膜也屬于熱塑性塑料，從兩個不同的方向開始撕，所用的力是不同的。因為從一個方向撕時，破壞的可能是塑料內(nèi)鏈和鏈之間的弱的分子間作用力，所用的力大小一些；從另一個方向撕時，破壞的可能是塑料中長鏈內(nèi)原子之間的強(qiáng)的共價鍵，所用的力大一些。3、現(xiàn)在許多汽車的保險杠是用塑料制造的，取代以前的鋼制的保險杠。這種改變對下列人士來說，可能有什么好處？現(xiàn)在許多汽車的保險杠是用聚酯塑料或聚丙烯塑料制造的，用來取代以前的鋼制的保險杠。塑料保險杠具有較高的強(qiáng)度和剛性，以及良好的裝飾性。從安全性來看，汽車發(fā)生碰撞事故時能起到緩沖作用，保護(hù)前后氣體；從外觀來看，可以很自然地與車體結(jié)合在一起，具有良好的裝飾性(鋼制保險杠與車身有一段較大的間隙，好像是一件附加上去的部件，不太美觀)。另外，用塑料制造保險杠還可以減輕車的重量，同時降低成本。(1)