5.2.2功能高分子材料 课件（共22张ppt）化学人教版（2019）选择性必修3

(共22张PPT)
●合成高分子的基本方法
●高分子材料
高分子科学从诞生到现在还不足百年，但完整的高分子材料工业体系已经建立。除了塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料，现代高分子材料正向功能化、智能化、精细化方向发展，出现了具有光学、电学、生物医学、吸附分离等功能的高分子，与能源、国防、航空航天、电子信息、医疗健康和现代农业等领域的需求密切相关。
高分子的组成和结构特点决定了高分子的性质，是确定高分子合成方法及应用领域的基础，也是我们学习和认识高分子的基本视角。
第二节 高分子材料
（第2课时 功能高分子材料）
第五章 合成高分子
1．通过阅读思考，讨论交流，了解不同类型的功能高分子材料（高吸水性树脂和高分子分离膜）的制备方法和主要用途，进一步理解高聚物的结构与性质的关系。
2．通过实验探究，数据分析，体会通过分析微观结构解释化学性质的思路，以及结构、性质和应用间的关系，进一步完善对有机化合物结构、性质和应用的认识。
3．通过问题探究，思考交流，了解新型高分子材料的优异性能及其在高技术领域的应用，体验功能导向的高分子材料的合成和在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献，培养科学探究与社会责任的化学核心素养。
尿素高分子催化剂
高吸水性树脂—尿不湿
高分子分离膜
磁性高分子手术机器人
高分子人造心脏
高分子隐形眼镜
为了适应高科技产业等对材料的要求，化学工作者合成了具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料：
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。
二、功能高分子材料
用于化学反应的高分子催化剂
用于分离纯化的各种滤膜
用于信息存储的磁性高分子
用于传感器的形状记忆高分子
用于吸水保水的高吸水性材料
可以替代人体器官、组织的医用高分子材料
用于药物缓释的高分子药物
人造雪等
【温馨提示】人造雪是由丙烯酸钠通过聚合反应生成的一种高分子材料，遇水体积膨胀，可以扩大100多倍：
一定条件
[ CH－CH2 ]
COONa
n
聚丙烯酸钠
nCH2＝CHCOONa
功能高分子材料及用途
功能
高分子材料
高吸水性树脂
高分子分离膜
形状记忆高分子
磁性高分子
高分子催化剂
医用高分子材料
高分子药物
用于吸水保水
用于分离和纯化的各种滤膜
用于制作传感器
用于信息储存
用于化学反应
用于替换人体组织、器官
用于药物缓释
二、功能高分子材料
【小试牛刀】下列材料中，属于功能高分子材料的是（ ）
①高分子膜 ②生物高分子 ③导电高分子
④离子交换树脂 ⑤医用高 分子 ⑥高吸水性树脂
⑦液晶高分子
A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥
C．②③④⑤ D．全部
D
1．高吸水性树脂
①含有强亲水性原子团(如羧基、羟基、酰氨基等)的支链；②具有网状结构。
高吸水性树脂
结构特点
性能
不溶于水和有机溶剂，吸水性和保水能力强，耐挤压
改进思路
①改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；
②合成新的带有强亲水基团的高分子。
吸水前
吸水后
二、功能高分子材料
对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在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。如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。
1．高吸水性树脂
二、功能高分子材料
（1）淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性
接枝共聚物示意图
[含有强亲水基团的支链，如羧基、羟基、酰氨基等。]
如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，得具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
CH2＝CH－COONa
聚丙烯酸钠(网状结构)
80年代，“太空服之父” 唐鑫源（中国）在宇航服里加入高分子吸收体，发明了一种能吸水1400毫升的纸尿片，解决了航天员排尿的一大难题。
1．高吸水性树脂
二、功能高分子材料
（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
（3）特点：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。
（4）目的：加交联剂将支链型结构为体型结构，使橡胶具有不变黏、弹性较高、耐热性好、拉伸强度大、有机溶剂不溶解、不易折断等；高吸水性树脂有吸水性而不溶于水，耐挤压。
【温馨提示】在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；婴幼儿纸尿裤。
1．高吸水性树脂
二、功能高分子材料
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。
思考与讨论
在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构
吸水材料 高吸水性树脂（尿不湿） 一般吸水材料(餐巾纸）
吸水前质量m1/g 1.0000 1.0000
吸水现象
吸水后质量m2/g 71.00 30.52
吸水率（m2-m1)/m1
结论 7000%
呈凝胶状
（具有较好的保水能力）
吸水后变形程度小（保水能力较差）
高吸水性树脂吸水性比一般吸水材料更强，不溶于水。
2952%
探究
高吸水性树脂的吸水性能
【问题】高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别有多大？
【温馨提示】绝大多数高吸水性树脂的主链或接枝侧链上含有羧基、羟基等强亲水性基团，这些亲水基团与水的亲和作用是具有强吸水性的最主要原因。
【小试牛刀】下列说法中，不正确的是（ ）
A．“尿不湿”属于功能高分子材料
B．高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度
D
（1）原理：分离膜一般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：分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
2．高分子分离膜
二、功能高分子材料
（3）特点：让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。
（4）制作材料：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。
（5）应用：海水淡化、饮用水制取，果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。
饮用水的制取
血液透析
2．高分子分离膜
二、功能高分子材料
【小试牛刀】下列说法中，不正确的是（ ）
A．高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩果汁、乳制品加工等
B．氢键会影响该高分子的沸点、密度、硬度等性能
C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到
生物相容的程度
D
【再来一刀】在抗击新冠肺炎的过程中“合成材料”发挥了重要的作用。下
列有关合成材料的说法正确的是（ ）
A．CH3CHOHCOOH可通过缩聚反应生成可降解的绿色高分子材料
B．合成有机硅橡胶的单体是 ，则有机硅橡胶是通过加聚反应
制得的
C．合成酚醛树脂( )的单体是苯酚和甲醇
D．天然橡胶的主要成分聚异戊二烯不能使溴水褪色
A
功能高分子材料
高吸水性树脂
医用高分子材料
高分子分离膜
结构特点
含有强亲水基、网状结构
强吸水性和保水能力、耐挤压
性能
合成方法
吸水材料改性、含强亲水基团烯类聚合
原理
只允许水及小分子物质通过，其余被截留
微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等
分类
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
优异的生物相容性及某些特殊功能，人造器官
1．化学与生产生活、社会密切相关。下列说法中错误的是（ ）
A．用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土吸收乙烯，可保鲜水果
B．合成不粘锅涂层的原料CF2=CF2属于烃
C．港珠澳大桥采用的超高分子量聚乙烯纤维吊绳，是有机高分子化合物
D．天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料
B
2．下列关于功能高分子材料的说法错误的是（ ）
A．医用高分子材料、高分子催化剂、磁性高分子材料等属于功能高分子材料
B．高分子分离膜可用于海水淡化、浓缩天然果汁等
C．用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅属于功能高分子材料
D．在淀粉、纤维素的主链上再接上含强亲水基团的支链，可提高它们的吸水能力
C
3．化学与生产、生活、科技密切相关。下列说法正确的是（ ）
A．高吸水性树脂都含有羟基、烷基等亲水基团
B．含较多碳酸钠的盐碱地不利于农作物生长，可施加熟石灰进行改良
C．“静电除尘”“燃煤脱硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量
D．人造草坪使用的合成纤维和动力电池使用的石墨烯都属于新型无机非金
属材料
C