План бинарного урока по предметам химия и материаловедение

Высокополимерные синтетические вещества - полимеры

Кузнецова О.В.,,
преподаватель материаловедения;
Филатова Н.Н.,
преподаватель химии

Дисциплина: основы материаловедения , химия

1. Цикл дисциплин: общепрофессиональный

2.Специальность: Электромонтёр по ремонту и обслуживанию электрооборудования

                                  группа: 113

3. Вид урока: изучение нового материала 

4. Дата проведения: 20.04.2022

5. Место проведения: ауд. 202

6. Преподаватели: Кузнецова Ольга Владимировна

                                   Филатова Наталия Николаевна       

7.Тема урока: " Высокополимерные синтетические вещества - полимеры"

8. Цели урока:

1. Обучающая:

1.    Углубить и систематизировать знания учащихся: усвоить понятие мономера, полимера, степень полимеризации, структурное звено, средняя молекулярная масса

2.    Изучить виды молекулярной структуры полимерного диэлектрика

3.    Изучить основные электрофизические характеристики полимерного твердого материала

4.    Познакомиться с типами высокополимерного твердого диэлектрика, квалификационные характеристики, область применения.

2. Развивающая:

·        Способствовать развитию познавательного интереса к предмету химия и материаловедение;

·        Способствовать развитию визуальной памяти и вниманию;

Способствовать развитию навыков самостоятельной работы;

·        Развить познавательные интересы;

·        Развить умения применять полученные знания на практике.

3. Воспитательная:

·        Воспитать сознательное отношение к учебе.

4. Тип урока: бинарный урок

5.Вид урока: научная экспедиция

Межпредметные связи:

1.    Химия

2.    Материаловедение

3.    Электротехника

Методы обучения:

- активные методы обучения:

- информационные технологии: актуализация знаний учащихся с помощью ПК.

Методы преподавания: инструктивный, объяснительный

Методы воспитания: беседа, пример.

Форма организации обучения: объяснительно-иллюстративный метод, работа в группах и индивидуально

Материально-техническое обеспечение:

- ноутбук; мультимедийная установка; наглядные пособия: образцы диэлекетрических материалов и изделий, химические реактивы для проведения опытов

Продолжительность урока: 45 минут.

Ход урока:

    1. Организационный момент;

    2. Повторение ранее изученного материала;

    3. Получение новых знаний;

    4. Закрепление полученных знаний;

    5. Подведение итогов;

    6. Задание на дом.

 Конспект урока:

Здравствуйте ребята. В начале курса предмета материаловедения я говорила, что этот предмет связан с предметом химия, электротехника. Сегодня мы проведем научную экспедицию в эти предметы и убедимся в этом. Урок по материаловедению я буду вести вместе с преподавателем химии.  Для того чтобы узнать тему нашего урока проведём опыт, в котором вспомним пройденный ранее материал

Преподаватель химии

Опыт 1

Реакция соединения хлорида железа с образованием осадка 

На листе бумаги проявляется тема урока

"Высокополимерные синтетические вещества - полимеры".

В своём путешествии мы преследуем определенные цели и задачи:

·        Углубить и систематизировать знания учащихся: усвоить понятие мономера, полимера, степень полимеризации, структурное звено, средняя молекулярная масса

·        Изучить виды молекулярной структуры полимерного диэлектрика;

·        Изучить основные электрофизические характеристики полимерного твердого материала;

·        Познакомиться с типами высокополимерного твердого диэлектрика, квалификационные характеристики, область применения.

Перед началом путешествия необходимо определить начальный уровень знаний и повторить изученный

·        Какие материалы называют диэлектрическими?

·        Виды диэлектрических материалов

·        Какие вещества называют высокомолекулярными? Привести примеры

·        В результате какой реакции получают высокомолекулярные соединения?

Преподаватель химии:

Для того чтобы наглядно представить себе, что такое полимер воспользуемся шариками

Обучающиеся соединяют шарики между собой в длинную цепочку.

Основной способ получения высокомолекулярных соединений - это реакция полимеризация

Записываются уравнения:

I. Уравнение реакции полимеризации этилена

II. Уравнение реакции полимеризации стирола

Сравниваем этилен и стирол по строению. Что общего в этих молекулах? Да, оба вещества имеют двойную связь, которая состоит из одной прочной сигма - связи и второй непрочной пи - связи, которая может легко разрываться, присоединяться недостающими атомами. В реакции присоединяются не отдельные атомы, а целые одинаковые молекулы, образуя одну длинную цепь.

Процесс соединения многих одинаковых молекул в более крупные за счет разрыва двойной связи называют реакцией полимеризацией.

Скажите, какой из полимеров будет иметь более прочную структуру: полиэтилен или полистирол? Почему?

Полистирол вместо атома водорода имеет радикал фенил C6H5 -- .Структура более стойкая конечно у полистирола.

III. Преподаватель материаловедения.

Вспомнив и закрепив основные вопросы из курса химии по высокомолекулярным веществам, продолжим нашу научную экспедицию и перейдем к материаловедению.

Высокополимерные материалы бывают природные (янтарь, каучук), но в электротехнике применяются синтетические высокополимерные материалы, которые получают в результате реакции полимеризации под действием теплоты, давления, ультрафиолетовых лучей, катализаторов.

1. Полистирол

Это твердый прозрачный материал с высокими электроизоляционными свойствами. Он является продуктом полимеризации мономерного стирола в присутствии инициаторов ( перекисей). В начальной стадии полистирол представляет собой густую прозрачную жидкость, которую разливают в подогретые формы, где процесс полимеризации заканчивается. В формах образуется прозрачный материал в виде пластин и стержней. Также полистирол получают в виде гранул или в виде порошка. Полистирол занимает четвертое место в мировой табели о рангах полимеров – 7,5% мирового рынка. Он относится к термопластам общетехнического назначения. Обладает хорошими прочностными свойствами, прозрачностью и прекрасным внешним видом.

Основные характеристики полистирола

·        Размягчается при температуре – 120 град.С

·        Плотность 1050 кг/м3

·        Теплостойкость 75-80 град.

·        Холодостойкость -60 град.С

·        Растворяется в неполярных растворителях ( бензоле, толуоле…)

Недостаток:

Основным недостатком полистирола является хрупкость при пониженных температурах, т.е невысокая ударная вязкость и склонность к растрескиванию и невысокая нагревостойкость.

Применение (демонстрация слайда)

Поскольку полистирол является прекрасным диэлектриком, хорошо работающим при низких и высоких частотах, он эффективно применяется для изготовления каркасов катушек, корпусов радиоприемников и телевизоров, плат переключателей, для изоляции кабелей и конденсаторов.

2. Поливинилхлорид

Как и полистирол, поливинилхлорид является термопластичным материалом. Горячим прессованием порошкообразного вещества поливинилхлорида получают твердый, жесткий материал - винипласт в виде листов, пластин, труб и стержней, который отличается химической стойкостью к минеральным маслам, разбавленным щелочам и кислотам. Винипластовые изделия обладают высокой механической прочностью , особенно к ударным нагрузкам и имеют хорошие электроизоляционные свойства. Винипласт легко формуется в металлических формах при 150-1600С. Изделия из него легко поддаются всем видам механической обработке ( обточке, фрезерованию), а также легко свариваются и склеиваются. Их можно окрашивать в разные цвета.

Основные характеристики:

- плотность 1350 кг/м3

- теплостойкость - 60-800С

- холодостойкость - (10-15)0С

Недостатки:

- Малая холодостойкость

- Разлагается винипласт при 2000 С

Применение: (демонстрация слайда)

- Баки для аккумуляторов

- Пласты

- Основная изоляция монтажных проводов

Особенность: характерной особенностью поливинилхлоридных материалов является то, что, будучи вынесены из пламени, они перестают гореть.

3. Полиэтилен.

Это твердый непрозрачный материал белого или светло-серого цвета, без запаха, несколько жирный на ощупь, получаемый полимеризацией под давлением газа этилена. Различают полиэтилен высокого (ВД), среднего (СД) и низкого (НД) давления. Процесс получения полиэтилена протекает при давлении 1,5*108Па и температуры 180-2000С в присутствии кислорода. Полиэтилен НД, СД отличаются от ВД несколько большей плотностью, повышенной механической прочностью и большей жесткостью, но они менее устойчивы к тепловому старению. . Полиэтилены - это термопластичные материалы, поступающие на заводы в виде гранул, из которых получают изделия литьем и горячим прессованием и экструзией. Экструзию применяют при нанесении полиэтиленовой изоляции на провода, а также при изготовлении изоляционных шлангов и трубок. При комнатной температуре полиэтилены не растворяются ни в одном из растворителей. Только при 700С и выше они растворяются в ксилоле и минеральных маслах

Основные характеристики полиэтиленов:

- плотность 920 кг/м3

- при ударе не ломается

- теплостойкость 550-600 С

- холодостойкость - (70 -150)0

Недостатки:

-невысокая нагревостойкость ( 900С)

- склонность к растрескиванию при повышенных механических нагрузках.

Применение: (демонстрация слайда)

- Из полиэтилена ВД изготовляют электроизоляционные полупрозрачные пленки,

- Из полиэтилена СД и НД - негибкие электроизоляционные: каркасы катушек, платы.

- Полиэтиленовая изоляция проводов.

Видеосюжет о каучуке

Опыт «Вулкан»:  реакция Карбонат натрия и уксусная кислота

Из названия опыта «Вулкан» подходим к определению процесса вулканизация (получение резины)

Контроль:

Изучить представленные  образцы материалов и изделий и заполнить таблицу

V. Заключение: вывод, выставление оценок