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专题2 高分子材料
Ⅰ.通用高分子材料
一、塑料
1．高分子材料的分类
2．塑料
(1)成分
主要成分是合成树脂，辅助成分是各种加工助剂。
(2)分类
①热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。
②热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。
(3)常见的塑料
①聚乙烯
高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成条件 较高压力、较高温度、引发剂 较低压力、较低温度、催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
高分子链 较短 较长
相对分子质量 较低 较高
密度 较低 较高
软化温度 较低 较高
用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
②酚醛树脂
二、合成纤维和合成橡胶
1．合成纤维
(1)纤维的分类
纤维
(2)合成纤维的性能
合成纤维的优点是强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。
(3)常见的合成纤维
①聚酯纤维——涤纶
合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为
＋nHOCH2CH2OH
＋(2n－1)H2O 。
涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。
②聚酰胺纤维
聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66或尼龙66)不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下：
nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。
2．合成橡胶
(1)橡胶的分类
橡胶
(2)常见的橡胶
①顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯。化学方程式为
nCH2==CH—CH==CH2。
②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，写出异戊二烯和天然橡胶的结构简式：
和。
Ⅱ.功能高分子材料
1．定义
具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。
例如，高分子催化剂；各种滤膜；磁性高分子；形状记忆高分子；高吸水性材料；医用高分子材料；高分子药物等。
2．高吸水性树脂
(1)结构特点
①含有强亲水性原子团(—OH)的支链；②具有网状结构。
(2)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可以提高它们的吸水能力。例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
②用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。例如，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量交联剂，让线型结构变为网状结构。
(3)应用
可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；可用于婴幼儿使用的纸尿裤。
3．高分子分离膜
(1)分离原理
只允许水及一些小分子物质通过，其余物质被截留在膜的另一侧，称为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。
(2)分类
根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
(3)制作材料
主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。
(4)应用
海水淡化和饮用水的制取，果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。
1.高分子化合物组成、结构及性质的综合分析
（1）（2020.01浙江选考，2分）下列关于的说法，正确的是（ ）
A.该物质可由n个单体分子通过缩聚反应生成
B.0.1 mol该物质完全燃烧，生成33.6 L（标准状况）的CO2
C.该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3n mol NaOH
（2）（2020北京石景山区模拟，3分）脲醛树脂的合成与酚醛树脂类似，生成线型脲甲醛树脂的方程式为，下列说法不正确的是（ ）
A.网状的脲甲醛树脂以如图所示结构单元为主
B.方程式中的化学计量数x＝n－1
C.脲甲醛树脂合成过程中可能存在中间体
D.通过质谱法测定线型脲甲醛树脂的平均相对分子质量，可得其聚合度
2.高分子材料在生活与生产中的应用
（1）（2023汇编，4分）化学与生活、生产密切相关，下列叙述正确的是 （填序号）。
①聚酯纤维、有机玻璃、酚醛树脂都属于有机高分子材料
②聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层（2018海南单科）
③用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染
④甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下可生成4种二肽（2021.01浙江选考）
⑤水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物
（2）（2021天津红桥区模拟，3分）下列物质不属于有机高分子化合物的是（ ）
A.“中国天眼”传输信息用的光纤材料——光导纤维
B.“嫦娥5号”织物版国旗使用的国产高性能材料——芳纶纤维
C.“新冠疫情”医用防护服使用的防水透湿功能材料——聚氨酯薄膜
D.“一箭四星”运载火箭发动机使用的高效固态推进剂——二聚酸二异氰酸酯
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专题2 高分子材料
Ⅰ.通用高分子材料
一、塑料
1．高分子材料的分类
2．塑料
(1)成分
主要成分是合成树脂，辅助成分是各种加工助剂。
(2)分类
①热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。
②热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。
(3)常见的塑料
①聚乙烯
高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成条件 较高压力、较高温度、引发剂 较低压力、较低温度、催化剂
高分子链的结构 含有较多支链 支链较少
高分子链 较短 较长
相对分子质量 较低 较高
密度 较低 较高
软化温度 较低 较高
用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等
②酚醛树脂
二、合成纤维和合成橡胶
1．合成纤维
(1)纤维的分类
纤维
(2)合成纤维的性能
合成纤维的优点是强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。
(3)常见的合成纤维
①聚酯纤维——涤纶
合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为
＋nHOCH2CH2OH
＋(2n－1)H2O 。
涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。
②聚酰胺纤维
聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66或尼龙66)不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下：
nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。
2．合成橡胶
(1)橡胶的分类
橡胶
(2)常见的橡胶
①顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯。化学方程式为
nCH2==CH—CH==CH2。
②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，写出异戊二烯和天然橡胶的结构简式：
和。
Ⅱ.功能高分子材料
1．定义
具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。
例如，高分子催化剂；各种滤膜；磁性高分子；形状记忆高分子；高吸水性材料；医用高分子材料；高分子药物等。
2．高吸水性树脂
(1)结构特点
①含有强亲水性原子团(—OH)的支链；②具有网状结构。
(2)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可以提高它们的吸水能力。例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
②用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。例如，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量交联剂，让线型结构变为网状结构。
(3)应用
可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；可用于婴幼儿使用的纸尿裤。
3．高分子分离膜
(1)分离原理
只允许水及一些小分子物质通过，其余物质被截留在膜的另一侧，称为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。
(2)分类
根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
(3)制作材料
主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。
(4)应用
海水淡化和饮用水的制取，果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。
1.高分子化合物组成、结构及性质的综合分析
（1）（2020.01浙江选考，2分）下列关于的说法，正确的是（ ）
A.该物质可由n个单体分子通过缩聚反应生成
B.0.1 mol该物质完全燃烧，生成33.6 L（标准状况）的CO2
C.该物质在酸性条件下水解产物之一可作汽车发动机的抗冻剂
D.1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗3n mol NaOH
答案：C
解析：根据该高分子化合物的链节可知，该高分子是碳碳双键断开并相互连接，即通过加聚反应生成的，故A项错误。因为该物质为高分子化合物，其聚合度未知，无法确定0.1 mol该物质中含有C的物质的量，也无法确定生成二氧化碳的量，故B项错误。该高分子化合物的链节中含有酯基，在酸性条件下水解，产物中有乙二醇，可作为汽车发动机的抗冻剂，故C项正确。该高分子化合物链节中含有三个酯基，水解均可产生羧基，与氢氧化钠反应，且其中一个酯基水解后产生酚羟基，也可与氢氧化钠反应，故1 mol该物质与足量NaOH溶液反应，最多可消耗4n mol NaOH，故D项错误。
（2）（2020北京石景山区模拟，3分）脲醛树脂的合成与酚醛树脂类似，生成线型脲甲醛树脂的方程式为，下列说法不正确的是（ ）
A.网状的脲甲醛树脂以如图所示结构单元为主
B.方程式中的化学计量数x＝n－1
C.脲甲醛树脂合成过程中可能存在中间体
D.通过质谱法测定线型脲甲醛树脂的平均相对分子质量，可得其聚合度
答案：A
解析：网状的脲甲醛树脂相当于线型脲甲醛树脂的链与链之间形成新的化学键实现交联，因此网状结构中仍含有线状结构的主链，图示结构的主链与线型脲甲醛树脂不同，因此不是网状的脲甲醛树脂，结合网状酚醛树脂的形成机理可知，网状的脲甲醛树脂的结构单元应为，故A项错误，符合题意。分析题给化学方程式，可知nHCHO和发生缩聚反应生成(n－1)H2O，故B项正确，不符合题意。分析的结构简式可知其由尿素与甲醛加成反应而得到：甲醛的碳氧双键中的π键断裂，尿素中的氮氢键断裂，生成，故C项正确，不符合题意。质谱法能够测定线型脲甲醛树脂的平均相对分子质量，通过链节的相对分子质量，可求出聚合度，故D项正确，不符合题意。
2.高分子材料在生活与生产中的应用
（1）（2023汇编，4分）化学与生活、生产密切相关，下列叙述正确的是 （填序号）。
①聚酯纤维、有机玻璃、酚醛树脂都属于有机高分子材料
②聚四氟乙烯耐酸碱腐蚀，可用作化工反应器的内壁涂层（2018海南单科）
③用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染
④甘氨酸和丙氨酸混合，在一定条件下可生成4种二肽（2021.01浙江选考）
⑤水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物
答案：①②④⑤
解析：聚酯纤维、有机玻璃、酚醛树脂都是由单体聚合而得，分子量可达几万至几十万，都是有机高分子材料，故①正确。聚四氟乙烯与酸、碱均不反应，可用于化工反应器的内壁涂层，故②正确。聚乙烯塑料在自然界中很难分解，会造成白色污染，因此用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料不会减少白色污染，故③错误。甘氨酸(CH2H2NCOOH)和丙氨酸()混合在一定条件下形成二肽，甘氨酸与甘氨酸、丙氨酸与丙氨酸脱水可形成2种二肽，甘氨酸的羧基与丙氨酸的氨基、甘氨酸的氨基与丙氨酸的羧基可脱水形成2种二肽，共可生成4种二肽，故④正确。橡胶属于高分子化合物，因此水陆两用公共汽车中，用于密封的橡胶材料是高分子化合物，故⑤正确。
（2）（2021天津红桥区模拟，3分）下列物质不属于有机高分子化合物的是（ ）
A.“中国天眼”传输信息用的光纤材料——光导纤维
B.“嫦娥5号”织物版国旗使用的国产高性能材料——芳纶纤维
C.“新冠疫情”医用防护服使用的防水透湿功能材料——聚氨酯薄膜
D.“一箭四星”运载火箭发动机使用的高效固态推进剂——二聚酸二异氰酸酯
答案：A
解析：光导纤维的主要成分是二氧化硅，不是有机物，故A项符合题意。芳纶纤维属于合成纤维，是有机合成高分子化合物，故B项不符合题意。聚氨酯薄膜属于塑料，是有机合成高分子化合物，故C项不符合题意。二聚酸二异氰酸酯是有机合成高分子化合物，故D项不符合题意。
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