(共30张PPT)
第三课时 功能高分子材料
第二节 高分子材料
功能高分子材料
具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料
分类
高分子催化剂
高分子分离膜
形状记忆高分子
磁性高分子
高吸水性材料
医用高分子材料
高分子药物
三、功能高分子材料
1.定义和分类
2.功能高分子材料的品种
(1)结构特点：①含有强亲水基团的支链，如羧基、羟基、酰氨基等。
②具有网状结构。
(2)性能：不溶于水，也不溶于有机溶剂，与水接触后在很短的时间内溶胀，可吸收其本身质量的数百倍甚至上千倍的水，同时保水能力要强，还能耐一定的挤压作用。
3.高吸水性树脂
(3)合成方法
①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。
②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合,得到含亲水基团的高聚物。
如:在丙烯酸钠中加入少量交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙
(4)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水、改良土壤。
天然橡胶分子内存在较活泼的碳碳双键，容易发生老化。橡胶硫化后，分子中的碳碳双键被打开，形成了新的共价键，线型结构转变为网状结构。这使硫化橡胶具有很好的弹性、较高的硬度和耐磨性，不易变黏，在有机溶剂中不易溶解，只发生溶胀。
高吸水性树脂在交联前一般是水溶性的，不具备吸水性。形成网状结构后，它可利用分子中大量的羧基、羟基等基团与水分子之间产生氢键等作用，吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。
1.尿不湿中的吸水剂吸水后挤压不出水,这是为什么呢
提示尿不湿所使用的吸水剂是高分子材料吸水树脂,利用高分子材料上的亲水基团吸水,属于功能高分子材料。
2.高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜,它的特点是能让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉,试推测高分子分离膜的重要应用。
提示(1)海水淡化和饮用水的制取;
(2)果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。
思考与讨论
（1）结构特点：
分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。
（2）类型：分离膜根据膜孔大小分为
4.高分子分离膜
（3）生产分离膜的材料：
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）用途：
广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域
(1)所含官能团及性质
官能团 碳碳双键 酯基 羧基 肽键
性质 氧化反应、 加成反应 水解反应 酯化反应、 取代反应 水解反应
(2)常见反应
①降解:在一定条件下高分子降解为小分子,如聚苯乙烯降解为苯乙烯。常见降解方法有:生物降解、化学降解、光降解等。
②催化裂化:塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油和可燃性气体等。
③橡胶硫化:天然橡胶经硫化,破坏碳碳双键,形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—),由线性结构变为网状结构。
四、常见高分子材料的化学性质
线型结构、支链型结构和网状结构的性质比较
分类 线型结构 支链型结构 网状结构
结构 线型结构 示意图 支链型结 构示意图
网状结构
示意图
分子中的原子以共价键相互连接,构成一条很长的卷曲状态的“链” 分子链与分子链之间有许多共价键交联起来,形成三维空间网状结构
分类 线型结构 支链型结构 网状结构
溶解性 能缓慢溶解于适当溶剂 很难溶解,但往往有一定程度的胀大
性能 具有热塑性,无固定熔点 具有热固性,受热不熔化
特性 强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好 强度大、绝缘性好、有可塑性
常见 物质 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶 酚醛树脂、硫化橡胶
(1)高吸水性树脂中含有亲水基团。( )
提示：高吸水性树脂中含有亲水基团,故具有强吸水性。
(2)塑料都可以反复加热熔融加工。( )
提示：热固性塑料不可加热熔融。
(3)高分子链越长,软化温度越高、密度越大。( )
提示：高分子链越长,相对分子质量越大,高分子间的作用力越大,软化温度越高、密度越大。
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
√
√
×
2．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是( )
D
解析：有机高分子材料中,若含有易反应的官能团,在一定条件下使官能团发生反应,如羟基缩合、双键交联等,其线型结构就能变成网状结构。
3.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。下列材料不属于功能高分子材料的是( )
A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料
B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅
C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂
D.能导电的掺杂聚乙炔
解析B项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。
B
4.新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产和尖端科技领域中发挥着越来越重要的作用。下列有关高分子材料的叙述中不正确的是( )
A.在通用高分子材料基础上改进的导电塑料属于新型高分子材料
B.利用高分子分离膜可以进行海水淡化或污水净化
C.新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子,具有与水生成易挥发物质的特性,所以称为“尿不湿”
D.医用高分子材料的发展可以使人类能够制造各种人工器官
解析：新型聚乙烯醇是高吸水性高分子,具有吸收水分形成溶胶的特性,就像蔬菜、水果含水80%~90%,而外表不湿,所以称为“尿不湿”。
C
5.下列各种高分子材料的研究方向,并不适合未来高分子材料发展的是( )
A.使高分子材料具有“仿生”功能
B.使高分子材料向具有特殊物理、化学功能的“功能材料”发展
C.使农用薄膜具有选择性透过农作物所需的特定光波的功能
D.使高分子材料越来越牢固,越来越难降解
解析：未来的高分子材料应该越来越易降解,所以D项错误。
D
6.科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术,即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯( )与水的混合物,使其与沙粒结
合,既能阻止地下的盐分上升,又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是( )
聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR
②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点
③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应
④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同
⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性
A.只有③④ B.只有①② C.①②③⑤ D.①②③④
B
解析：聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子;由于聚丙烯酸酯属于混合物,因此没有固定的熔、沸点;聚丙烯酸酯中无碳碳双键,含有酯基,故其能发生水解反应,不能发生加成反应;其分子中不含亲水基团,故无吸水性。
7．角膜接触镜俗称隐形眼镜，其性能主要有良好的透气性和亲水性。下列可以作为隐形眼镜材料的是( )
A．聚乙烯
B．聚氯乙烯
解析：隐形眼镜的材料具有透气性和亲水性，该物质中应有亲水基团，符合要求的只有C项。
C
8．橡胶树是热带植物,在我国海南有大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶,天然橡胶的成分是聚异戊二烯,结构为
试回答下列问题:
(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是 ,天然橡胶经过硫化,其结构由 变成 ,因而硫化橡胶 (填“能”或“不能”)溶于汽油。
(2)天然橡胶的单体是一种无色液体,将该无色液体加入溴水中,
(填“能”或“不能”)使溴水褪色。
答案(1)天然橡胶是线型结构 线型结构 网状结构 不能 (2)能
解析(1)从天然橡胶成分的结构简式可知,天然橡胶为线型结构的高分子,能溶于适当的溶剂。天然橡胶硫化后使高分子链发生交联,形成网状结构,故硫化橡胶不能溶于汽油。(2)天然橡胶的单体是
9．光刻胶是制大规模集成电路、印刷电路板和激光制板技术中的关键材料。某一肉桂酸型光刻胶的主要成分A经光照固化转变为B:
(1)A中含有的官能团为 。
(2)A经光照固化转变为B,发生 反应。
(3)A属于 结构的有机高分子,具有 (填“热固性”或“热塑性”);B属于 结构的有机高分子,具有 (填“热固性”或“热塑性”)。
(4)写出A与NaOH溶液反应的化学方程式: 。
(5)B在酸性条件下水解得到的高分子 (填“有”或“无”)吸水性。
答案(1)酯基、碳碳双键 (2)加成反应
(3)线型 热塑性 网状 热固性
解析(1)由A的结构简式可知,它的分子中含有酯基、碳碳双键。(2)A经光照固化转变为B,分子中碳碳双键断裂,发生了加成反应。(3)A属于线型结构,具有热塑性,B属于网状结构,具有热固性。
(4)1 mol A分子中含有n mol酯基,故消耗n mol氢氧化钠,化学方程式(共31张PPT)
第二节 高分子材料
第二课时 通用高分子材料
---合成纤维和合成橡胶
纤 维
化学纤维
棉花 羊毛 木材 草类
人造纤维：利用天然高分子化合物，经过一系列的化学处理和机械加工而制得的纤维，也叫再生纤维。如粘胶纤维等
合成纤维：用石油、天然气、煤和农副产品等不含天然纤维的物质为原料加工制得单体，经聚合反应制成的纤维（如：“六大纶”、碳纤维、光导纤维等）
天然纤维
2.合成纤维
(1)纤维的分类
①合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。
②再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维。如人造丝、人造棉等，也叫人造纤维。
③六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。它们都属于合成纤维，其性能具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点，除维纶外，其他合成纤维的吸湿性和透气性明显不足。其中维纶被称为“人造棉花”,因其分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性。
合成纤维
性能
应用
具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等优点
满足人们的穿着需求
工农业生产与高科技领域
工业用隔音、隔热、绝缘材料
渔业用的渔网、缆绳
医疗用的缝合线、止血棉
航空航天用的降落伞、航天服等
举例
“六大纶”：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶
(2)合成纤维的性能和应用
①优点：
强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖
②缺点：
吸湿性和透气性明显不及天然纤维(维纶吸湿性较好，且有“人造棉花”的美称)
③改性方法：
将天然纤维和合成纤维混合纺织得到的混纺纤维实现了优势互补，性能更加优良
(3)重要的合成纤维
合成方程式为
①聚酯纤维：
合成纤维中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醇酯纤维的商品名，俗称的确良
涤纶的单体：
和
特点：强度高、弹性好、耐磨损、耐化学腐蚀、不发霉、不缩水等
性能：
涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。
用途：
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(如运动服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物(航天服、降落伞),以及工业用纤维制品(过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带)等。
聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一。聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66,两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数)
锦纶66的单体：和HOOC-(CH2)4-COOH
合成方程式为：
③性能：
聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，熔化温度高于260℃,拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度较大。
②聚酰胺纤维
用途：
生产的丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等
发展：
由6-氨基已酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)
两类合成纤维的比较:
名称 聚酯纤维 聚酰胺纤维
实例 涤纶 锦纶
成分 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 聚己二酰己二胺纤维
性能 强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进 不溶于普通溶剂,熔化温度高于260 ℃,拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽,耐磨性和强度高
应用 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 丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线
③高强度芳纶纤维合成
合成方程式为
单体为 和
+(2n-1)H2O
橡 胶
天然橡胶
合成橡胶
三叶树胶（顺式聚异戊二烯）
杜仲树胶（反式聚异戊二烯）
丁苯橡胶
顺丁橡胶
合成天然橡胶
氯丁橡胶
乙丙橡胶
硅橡胶
性质：耐磨、耐寒、耐油、耐热、耐燃、耐腐蚀、耐老化等各有其优势。
3.合成橡胶
(1)橡胶的分类
(2)天然橡胶
天然橡胶的单体为异戊二烯即2 甲基 1,3 丁二烯
合成反应方程式为
(3)常见的合成橡胶——顺丁橡胶
①单体：CH2=CH-CH=CH2 1,3-丁二烯
②顺丁橡胶合成方程式为
③结构特点：顺丁橡胶中存在碳碳双键，分子呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。易加成也易被氧化，所以盛放酸性高锰酸钾、溴水、浓硝酸、浓硫酸等的试剂瓶，塞子不能用橡胶塞
将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的、碳碳双键打开，以二硫键(—S—S—)等，把线型结构连接为、网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。
④顺丁橡胶的硫化
注意：①橡胶的硫化交联程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。
②具有类似顺丁橡胶结构特点的橡胶，都可通过硫化改变其性能。
顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
⑤顺丁橡胶的性能及用途
点拨：
绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞。
（4）常见合成橡胶的单体、结构简式、性能和用途
(1)三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。 ( )
(2)高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点高。 ( )
(3)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线状结构高分子。 ( )
(4)人造丝与人造棉为合成纤维。 ( )
(5)天然橡胶易被氧化是因为其链节中有碳碳双键。 ( )
√
√
×
×
×
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
2．奥运吉祥物福娃外材料为纯羊毛线，内充物为无毒的聚酯纤维( )。下列说法正确的是 ( )
A．羊毛与聚酯纤维的化学成分相同
B．聚酯纤维和羊毛在一定条件下均能水解
C．该聚酯纤维单体为对苯二甲酸和乙醇
D．由单体合成聚酯纤维的反应属于加聚反应
解析：羊毛的主要成分为蛋白质，A项错误；聚酯纤维能水解生成对苯二甲酸和乙二醇，而羊毛水解最终产物为氨基酸，B项正确，C项错误；合成聚酯纤维的反应为缩聚反应，D项错误。
B
3．橡胶是一种重要的战略物资，一般分为天然橡胶和合成橡胶两类。丁苯橡胶是合成橡胶的一种，其结构简式为
下列说法正确的是( )
C．装液溴或溴水的试剂瓶可用丁苯橡胶作瓶塞
D．丁苯橡胶会老化
D
解析：丁苯橡胶是通过1,3 丁二烯(CH2===CH—CH===CH2)和苯乙烯( )发生加聚反应得到的；由于链节中含有碳碳双键，故丁苯橡胶能与溴发生加成反应，因此装液溴或溴水的试剂瓶不能用丁苯橡胶作瓶塞；丁苯橡胶受氧气、臭氧、日光，特别是高能辐射的作用会老化。
4．下列说法正确的是( )
A．合成纤维和人造纤维统称为化学纤维
B．酚醛塑料和聚氯乙烯都是热固性塑料
C．锦纶丝接近火焰时先卷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末
D．可以将合成材料和塑料制品废弃物倾倒到海洋中进行处理
解析：合成纤维和人造纤维统称化学纤维，A正确；聚氯乙烯为热塑性塑料，B错；锦纶(即尼龙)属于合成纤维，燃烧时没有烧焦羽毛的气味，C错；塑料废弃物不可以乱倒，D错。
A
5．下列说法正确的是( )
A．天然橡胶 和杜仲胶 互为同分异构体
解析：A项，高分子化合物为混合物，故二者不互为同分异构体；B项中两种物质的官能团不同，前者含有羧基，后者含有醛基和羟基，不属于同类物质，故不互为同系物；合成C项中高分子化合物的单体应为1,3 丁二烯和丙烯。
D
6．某航天服的材料中含尼龙 1010，其结构简式为
下列有关尼龙 1010的说法正确的是( )
A．尼龙 1010是通过加聚反应制成的
B．尼龙 1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOH
C．尼龙 1010是通过缩聚反应制成的
D．制作舱外航天服的材料要质轻，方便航天员在舱外行走
解析：尼龙 1010分子结构中含有若干个肽键 ，因此它是通过缩聚反应制成的，A项错误，C项正确；合成尼龙 1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH，B项错误；由于舱外航天服是在太空失重的情况下穿的，不需要考虑材料的轻重，D项错误。
C
