Химические волокна; получение лавсана; применение.

Демонстрация 2.

Тема раздела: Сложные эфиры. Жиры.

Количество часов в изучаемом разделе: 5.

Место урока в изучаемом разделе: 2.

Образовательная цель:

ознакомить учащихся с классификацией волокон, формировать понятие о химических волокнах на примере синтетического полиэфирного волокна лавсана; ознакомить со способами получения лавсана, записью структурного звена полиэтилентерефталата. Показать прикладное значение изучаемого химического процесса.

развивающие: развивать у учащихся умения сравнивать и анализировать теоретические сведения, применять их на практике, делать выводы; развивать логическое мышление; развивать навыки совместной деятельности.

личностного развития:

– формирование естественнонаучной составляющей мировоззрения учащихся;

– повышение интереса учащихся к дальнейшему изучению естественных наук.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование: коллекция «Волокна», таблица «Исследование свойств волокон», щипцы тигельные, палочка стеклянная, штатив для пробирок, пробирки, спиртовка, лакмусовая бумажка, спички, образцы тканей, раствор H₂SO₄ (3:2), 10% – ый раствор NaOH.

 

 

Основные методы обучения: объяснение, демонстрация, решение поставленных проблем совместно с учащимися.

Формы деятельности учащихся: индивидуальная, групповая работа учащихся, исследовательская.

Межпредметные связи: с биологией.

ХОД УРОКА.

I. Организационно-психологический этап

Ожидаемый результат: создание благоприятной эмоциональной обстановки, «погружение» учащихся в атмосферу урока.

Цель: создание доброжелательной атмосферы в классе, познавательного интереса к изучаемому материалу.

«Когда человек не знает, к какой пристани он держит путь, ни один ветер не будет попутным» (Сенека). Попутного ветра вам, уважаемые, ребята, на пути к знаниям.

II. Ориентировочно-мотивационный этап

Ожидаемые результаты: актуализация ранее полученных знаний, организация познавательной деятельности учащихся, выделение и постановка темы урока и его задач.

Создание проблемной ситуации: Моделируем ситуацию. В классе 30 учащихся. Все ученики одеты в школьную форму, предположительно изготовленную из ткани, которая состоит примерно на 80% из натуральных волокон. Остальные 20% приходятся на синтетическое волокно – лавсан. Определите массу лавсана, если предположить, что средняя масса одной школьной формы – 0,7 кг.

III. Операционно-познавательный этап

Ожидаемые результаты: овладение содержанием темы урока и способами познавательной деятельности.

Учитель задает следующие вопросы:

1. Какие вещества являются высокомолекулярными?
   
2. Какие типы химических реакций лежат в основе получения полимеров?
   
3. Дайте определение реакциям полимеризации и поликонденсации?
   
4. Приведите примеры реакции полимеризации и поликонденсации.
   
5. Какие виды высокомолекулярных соединений вам известны?
   
6. Дайте определение понятиям: мономер, полимер, структурное звено, степень полимеризации.
   

Формирование новых знаний проводится в виде урока лекции с элементами беседы.

При производстве тканей люди издавна использовали природные волокна: лён, хлопок, шерсть животных. Но натуральные волокна недостаточно прочны и требуют сложной технологической обработки,

чтобы получить 160 –170 кг волокна нужно снять урожай: хлопка – с 0,5 га; льна – с 1 га; шерсти – с 35 –38 овец; шёлка – 900 –920 коконов.
Уже в XVII веке англичанин Роберт Гук высказал мысль о возможности получения искусственного волокна. Однако промышленным путём искусственное волокно для изготовления тканей получили только в конце XIX века. В России первый завод по производству искусственного шёлка был построен в 1913 году в подмосковном городе Мытищи.

Основная масса всех тканей, идет на одежду.

Кроме того, ткани используются при отделке помещений, для обивки салонов автомобилей, вагонов. Они нужны при производстве мебели.

Из прочных технических тканей делают брезенты, мешки. Вместе с резиной мы видим их в покрышках автомобильных шин, в резиновой обуви, в плащах.

Из материи специальных сортов делают парашюты, палатки, надувные лодки и матрацы.

То есть современной промышленности необходимы волокна различного типа.
В современном мире все больше тканей производят из химического волокна. В наше время почти все натуральные ткани содержат добавки, которые улучшают их свойства. Это значительно расширило область применения различных видов тканей.

Ребята, у вас на столе лежат коллекции «Волокна», отдельно лежат образцы тканей, которые из этих волокон получены. Можно ли по внешнему виду определить волокна природного происхождения? Определите, каким образцам тканей они соответствуют? Назовите остальные волокна представленные в коллекции (энант, капрон, кевлар, вискозное волокно, медно-аммиачное, ацетатное, лавсан). Подумайте, как можно классифицировать эти волокна? Откройте учебник на стр.161, рис.65. Давайте рассмотрим схему классификации волокон и запишем её в тетрадь.

В зависимости от происхождения и способа получения волокна делятся на следующие группы:

а) Природные волокна растительного происхождения получают из соответствующих растений (лён, хлопок, конопля).

б) Природные волокна животного происхождения получают из шерсти коз, овец, лам, кроликов; шёлковое волокно – из коконов тутового шелкопряда (крепдешин) или дубового шелкопряда – (чесуча).

в) Искусственные волокна получают путем химической обработки природных полимеров, например целлюлозы, которую выделяют из древесины или хлопкового пуха (медно-аммиачное, ацетатное, вискозное).

г) Синтетические волокна в отличие от искусственных получают из синтетических полимеров (капрон, лавсан, нитрон, хлорин).

Сегодня мы познакомимся только с одним из них. Из него изготавливают технические ткани: пожарные рукава, канаты, паруса. Это полиэфирное волокно лавсан. В некоторых странах лавсан известен под торговым названием терилен (Великобритания) или дакрон (США), тергаль (Франция), элан (Польша), тетерон (Япония).

Волокно лавсан – продукт поликонденсации двухатомного спирта этиленгликоля HO-CH₂ –CH₂-OH и двухосновной кислоты – терефталевой (1,4-бензолдикарбоновой) HOOC-C₆H₄-COOH (обычно используется не сама терефталевая кислота, а ее диметиловый эфир).

Попробуйте самостоятельно написать уравнение реакции получения полиэтилентерефталата. Почему лавсан относится к полиэфирным волокнам?

Химические волокна получают путём формования, как из раствора, так и расплава. Суть формования в том, чтобы полимер неупорядоченной структуры превратить в материал с упорядоченным расположением молекул, чтобы волокно приобрело необходимую прочность.
Формование прочных волокон на основе лавсана осуществляется из расплава с последующей вытяжкой нитей при 80-120 °С.

Лавсан является линейным жесткоцепным полимером. Наличие регулярно расположенных в цепи макромолекулы полярных сложноэфирных групп приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий, придавая полимеру жесткость и высокую механическую прочность. К его достоинствам относятся также устойчивость к действию повышенных температур, света и окислителей. Схему формования волокна лавсана можно рассмотреть в учебнике на стр.162, рис.66.

Давайте, сами определим достоинства и недостатки лавсана:
отношение к нагреванию, характеру горения и растворимости в растворах кислот и щелочей. Выберите несколько лоскутков из всех предложенных образцов тканей.

Рассмотрите их внешний вид. Определите, у каких лоскутков поверхность блестящая, а у каких – матовая.

Определите на ощупь степень гладкости и мягкости каждого лоскутка.

Определите, мнётся ткань или нет.

Возьмите две нити из каждого лоскутка и намочите одну из них водой. Разорвите сначала сухую, а затем мокрую нить. Определите, меняется ли при этом прочность нити.

Возьмите нить из каждого образца и подожгите, используя тигельные щипцы. Из расплава волокна, стеклянной палочкой попробуйте вытянуть нить. Проанализируйте вид пламени, запах и оставшийся после горения пепел.

Поместите в две пробирки немного волокна лавсана. В первую пробирку налейте раствор серной кислоты, во вторую – раствор гидроксида натрия. Что происходит? Обобщив полученные данные, составьте и заполните таблицу.

При выполнении опытов, помните и соблюдайте правила техники безопасности обращения с нагревательными приборами и химическими реактивами. Обучение безопасным приемам проведения опыта.

Исследовательский эксперимент:

 

IV. Контрольно-коррекционный этап

Какой вывод можно сделать?

Эти волокна имеют гладкую, матовую поверхность. Они прочные, стойкие к износу, не мнутся. В пламени сначала плавятся, затем медленно горят желтоватым пламенем, выделяя черную копоть. После остывания образуется твердый черный шарик.

Существенный недостаток полиэфирных волокон – низкие гигиенические свойства. Поэтому при производстве тканей для пошива одежды, применяют волокно лавсан в смеси с природными волокнами.

Применение. Техническую нить используют для изготовления транспортерных лент, приводных ремней, канатов, парусов, рыболовных сетей и тралов, бензо- и нефтестойких шлангов, электроизоляционных и фильтровальных материалов. Из мононити вырабатывают сетки для бумагоделательных машин, щетки для хлопкоуборочных комбайнов и зерноочистительных машин, застежки “молния”, струны ракеток, фильтры и т. д. Техническая нить низкой линейной плотность (40 – 50 дтекс) применяют для обмотки электропроводов малого сечения и в медицине (синтетические кровеносные сосуды и хирургические нити).

Из гладких текстильных нитей вырабатывают трикотаж, ткани типа тафты, жоржета, крепа, пике, твида, атласа, фасонные ткани (трико-кружево), гардинно-тюлевые изделия, плащевые и зонтичные ткани, из текстурированных – плательные и костюмные ткани, трикотажные изделия, мужские и дамские сорочки, детскую одежду, чулки, носки.

Резаные волокна применяют в основном в смеси с шерстью, хлопком или льном (33-67%). Присутствие полиэфирного волокна повышает износостойкость и прочность, понижает сминаемость и усадочность ткани, позволяет сохранить красивый внешний вид и устойчивость формы готовых изделий при эксплуатации. Из полиэфирного резаного волокна в чистом виде или в смеси с другими природными и химическими волокнами выпускают костюмные, пальтовые, сорочечные, плательные ткани, нетканые материалы.

Первое промышленное производство полиэтилентерефталатного волокна организовано в США в 1953 году.

Выходной контроль:

1. Как классифицируют волокна?
   
2. Почему одни волокна формуются из раствора полимера, а другие – из его расплава?
   
3. Как отличить природные волокна от химических?
   
4. Какие природные и синтетические полимеры применяют для изготовления волокон? Напишите формулы их мономеров.
   
5. Перечислите известные вам синтетические полимеры и укажите, в результате каких реакций они синтезированы.
   
6. Решите задачу из учебного пособия (стр.163 № 7):
   
   

   
   Определите, какую массу терефталевой кислоты необходимо взять для получения полиэфира лавсана, из которого произведено волокно массой 100 кг. При расчёте учтите, что при формовании из полиэфира волокна идёт изменение его массы за счёт увлажнения, замасливания и добавок на 2 %, а технологические потери составляют 5 %.
   

Рефлексия

Учитель подводит итог урока, оценивает и комментирует работу наиболее активных учащихся, проводит рефлексию. Ребята, у вас на столах есть образцы тканей разных     цветов. Выберите из них зелёную ткань, если вы успешно справились с поставленными задачами урока. Если у вас остались некоторые вопросы – возьмите жёлтую ткань, а если не усвоили больше половины материала – красную. Можно закрепить кусочек ткани на стеклянную палочку при помощи степлера, получатся своеобразные флажки.

Домашнее задание:

§ 41, № 3,5. Сделать презентацию по теме «Синтетические волокна».