高中化学 应用广泛的高分子材料 功能高分子材料（基础）知识讲解学案 新人教版选修5.doc

应用广泛的高分子材料 功能高分子材料【学习目标】1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能，了解“三大合成材料”的结构、性能和用途；2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用，了解治理“白色污染”的途径和方法；3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用；4、以合成高分子化合物的背景，了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 合成材料品种很多，按用途和性能可分为合成高分子材料（包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等）；功能高分子材料（包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等）和复合材料。其中，被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。【要点梳理】要点一、塑料【高清课堂：应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#应用广泛的高分子材料 功能高分子材料】 1塑料的成分。 塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外，还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如，提高柔韧性的增塑剂，改进耐热性的热稳定剂，防止塑料老化的防老化剂，赋予塑料颜色的着色剂等。 2塑料的种类。分类的原则类型特征和举例按树脂受热时的特征热塑性以热塑性树脂为基本成分，受热软化，可以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等热固性以热固性树脂为基本成分，加工成型以后变为不熔状态，如酚醛树脂、脲醛树脂等按应用范围及性能特点通用塑料通用性强，用途广泛、产量大、价格低，主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等工程塑料机械性能较好，强度高，可以代替金属用作工程结构材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等 3几种重要的塑料的性质。 （1）聚乙烯塑料的性质。 聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能，最低使用温度可达100；化学稳定性好，能耐大多数酸、碱的腐蚀；常温下不溶于一般溶剂，吸水性小；电绝缘性能优良。 聚乙烯塑料品种很多，应用广泛，主要有：薄膜（低密度聚乙烯，有良好的透明度和一定的抗拉强度）用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装；中空制品（高密度聚乙烯，强度较高）用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器；管板材（高密度聚乙烯）用于铺设地下管道和建筑材料；纤维（线型低密度聚乙烯）用于生产渔网绳索；包覆材料，用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。 （2）酚醛树脂。 酚醛树脂是用酚类（如苯酚）与醛类（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。 酚醛树脂属于热固性塑料，体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。 酚醛树脂主要用做绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。要点二、合成纤维【高清课堂：应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纤维】 1化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称。天然纤维：如棉花、羊毛、麻等化学纤维：人造纤维：如黏胶纤维合成纤维：如“六大纶”、光导纤维等纤维 2合成纤维：类型特征和举例合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点。如涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶特种合成纤维具有某些特殊性能。如芳纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维等 合成纤维性能优异，原料来源丰富、价格便宜、用途广泛、生产不受气候等自然条件的限制。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的“六大纶”。它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。 合成纤维除了改善了人们的穿着外，还被广泛用于工农业生产和高科技的各个领域。要点三、橡胶 1橡胶是具有高弹性的高分子化合物。 2根据来源不同，橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。 3合成橡胶以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成，已经发展有丁苯橡胶、顺丁橡胶、合成天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等品种。 4合成橡胶一般具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。比如，顺丁橡胶的特点是弹性高，耐磨、耐寒性好，可在寒冷地带使用，主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。要点四、功能高分子材料 1概念。 在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊的功能，以满足光学、电学、磁学、热学、化学、生物学、医学等方面的要求，这样形成的高分子统称为功能高分子。 2分类。高吸水性树脂离子交换树脂光敏高分子导电高分子高分子催化剂和试剂医用高分子高分子膜常用功能高分子材料 目前，常用的功能高分子材料的分类可表示如下： 3几种重要的功能高分子材料。 （1）高吸水性树脂： 有两种方法可以获得具有高吸水性能的树脂： a对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，住它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。 b以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸等为单体，均聚或两种单体共聚，得到亲水性聚合物。 这两种方法的共同点是：都要在反应中加入少量含有两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。 高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。 （2）离子交换树脂主要用于分离和提纯，如制取去离子水，回收工业废水中的金属，硬水的软化等。 （3）医用高分子（如硅橡胶、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等）的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。要点五、复合材料 1概念。 复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料，其中一种材料作为基体，其他材料作为增强剂。 2性能。 复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过单一材料。 3应用。 复合材料主要应用于宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。要点六、合成材料的应用及发展 合成材料广泛应用于工农业、国防、医药卫生、交通及日常生活等领域。随着经济的发展，各行各业对材料的需求在逐渐增多，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大，在人们的生产和生活中将发挥越来越重要的作用。 合成材料的快速发展与大量应用，其废弃物的急剧增加带来了环境污染，一些塑料制品所带来的“白色污染”尤为严重。目前，治理“白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始，从长远来看，可逐步以可降解塑料取代现在普遍使用的塑料，从根本上解决“白色污染”问题。【典型例题】类型一：合成材料的性能及用途 例1 下列说法中正确的是（ ）。 A天然纤维就是纤维素 B合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品 C化学纤维的原料可以是天然纤维 D生产合成纤维的过程中发生的是物理变化【思路点拨】本题考查对合成材料的性能、用途的理解与掌握以及对三大合成材料的优缺点的对比与分析。【答案】B、C 【解析】天然纤维不仅包括纤维素，还包括羊毛、蚕丝等；生产合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品，在生产过程中必包含有加聚或缩聚反应，应属化学变化；化学纤维的原料可以是天然纤维。如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。【总结升华】注意本节要点中概念的内涵和外延。在学习化学的过程中，需要准确理解概念的实质才能应对题干中一些模糊的选项做出判断。举一反三：【变式1】下列原料或制成的成品中，可溶于有机溶剂的是（ ）。 A有机玻璃 B从废轮胎上刮下的橡胶粉末 C涤纶绳（其主要成分为） D电木【答案】A、C【变式2】下列说法中正确的是（ ）。 A合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维 B酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料 C锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦毛发的臭味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末 D维纶具有较好的吸湿性，是因为其分子链上含有羟基的缘故【答案】A、D【变式3】下列说法中正确的是（ ）。 A硫化橡胶遇汽油能发生溶胀 B聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能 C合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子 D橡胶的老化实质上发生的是酯化反应【答案】A、C 例2 橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理，即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，同时弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是（ ）。 A医用橡胶手套 B皮鞋胶底 C自行车内胎 D橡皮筋【答案】B 【解析】皮鞋胶底要求强度大，弹性差，此时硫化程度高。类型二：功能高分子材料及复合材料的结构和性能 例3 下列材料属于复合材料的是（ ）。 A聚丙烯 B铝合金 C黏合剂 D玻璃钢【思路点拨】本题考查复合材料的结构、性能和应用等。【答案】D【解析】复合材料是由两种或两种以上的材料组合成的一种新型材料。复合材料可以发挥每一种材料的长处，并避免其缺点，这样既可以充分利用资源，又可以节约能源。如玻璃钢是以玻璃纤维作增强材料，树脂作基体的复合材料，玻璃钢是一种复合材料。【总结升华】聚丙烯、黏合剂均属于高分子材料，铝合金是铝和其他金属的特殊混合物，都不是复合材料。举一反三：【变式1】下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是（ ）。 A高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改造土壤、改造沙漠 B离子交换树脂主要用于分离和提纯物质 C医用高分子可用于制造医用器械和人造器官 D聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水的淡化【答案】D类型三：合成材料对环境的危害 例4 环保专家预言：废弃的地膜最终将成为祸害。武汉大学张俐娜教授提出用甘蔗渣、麦秆、芦苇浆做原料生产“再生纤维素共混膜”的研究课题，终获成功。使用“再生纤维素共混膜”不但能使农作物增产20，而且其使用寿命一旦终结，其成分的30可被微生物吃掉，剩余部分会在40多天内自动降解，对土壤无副作用。请回答下列问题： （1）普通地膜能造成什么“祸害”？ （2）有人建议焚烧处理这些普通塑料废弃物，你认为可行吗？为什么？ （3）写出这种“再生纤维素共混膜”的主要化学成分（纤维素）的基本结构简式，该薄膜降解可能生成什么？ 【答案】（1）普通地膜等塑料废弃物性质稳定，在自然界中难被生物降解，长期留在土壤中，会破坏土壤结构，降低土壤肥效，对农业生产造成危害。 （2）不行。焚烧废弃塑料，尤其是含氯塑料会严重污染环境。（3）C6H7O2(OH)3n，该薄膜降解可能生成CO2和H2O（及其他无机盐）等。 【解析】塑料废弃物形成污染的主要原因是所用的合成树脂结构稳定。不易降解成小分子。而“再生纤维素共混膜”可以自动降解。故可以防止污染的产生。举一反三：【变式5】下列高分子在空气中燃烧只生成CO2和H2O的是( )A、白明胶(动物胶) B、粘胶纤维C、氯丁橡胶 D、毛发【答案】B【变式2】为了保护人类的生存环境，人们开始着手利用废弃塑料，使它成为有用的资源：_ _ _。科学家展望，21世纪的高分子化学，要制造出对环境友好的高分子，包括在环境中可降解的塑料。例如，以_和_为原料制成聚乙烯光降解塑料；以_和_为原料制成微生物降解塑料等。【答案】直接用作材料 热解成单体 制成燃油和燃气 乙烯 CO 纤维素 淀粉