人教版高中化学选择性必修3第5章合成高分子第2节高分子材料课件
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选择性必修3第5章合成高分子第2节高分子材料课件 |
|
|
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-21 00:00:00 | ||
图片预览
文档简介
(共34张PPT)
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
3.几种常见的塑料
（1）聚乙烯
项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成条件 150 MPa～300 MPa，200 ℃左右，引发剂 0.1 MPa～2 MPa，60～100 ℃，催化剂
高分子链结构 支链较多 支链较少
相对分子质量 相对较小 相对较大
密度/（g·cm－3） 0.91～0.93 0.94～0.97
项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 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
高分子的命名
（1）天然高分子
一般有习惯使用的专有名称，如淀粉、纤维素、蛋白质等。
（2）合成高分子
①由一种单体组成的聚合物，一般在单体名称前加上“聚”字，如聚乙烯、聚丙烯等。
②由两种单体组成的聚合物
a.在缩合产物或两种单体前加上“聚”字，如聚对苯二甲酸乙二酯等。
b.在两种单体名称后加上“树脂”，如酚醛树脂等。
（2）常见的合成纤维
①“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶，其中被称作“合成棉花”的是维纶。维纶的分子链上含有羟基，吸湿性较好。
②涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。生成涤纶的化学方程式：
③聚己二酰己二胺纤维又称锦纶66、尼龙66。生成聚己二酰己二胺纤维的化学方程式：
（1）纤维分为天然纤维、再生纤维和合成纤维，再生纤维和合成纤维统称为化学纤维。
（2）聚酯纤维是多元羧酸和多元醇发生缩聚（酯化）反应生成的。
（3）锦纶（脂肪族聚酰胺纤维）、芳纶（芳香族聚酰胺纤维）均为多元羧酸和多元胺发生缩聚反应生成的。
2.合成橡胶
（1）合成橡胶
①种类：丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等。
②性能：具有高弹性、绝缘性、气密性，各自在耐磨、耐油、耐高温或耐腐蚀等方面有着独特的优势。
（2）常见的橡胶
①顺丁橡胶是以1，3－丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物，将该聚合物与硫化剂混合后加热，硫化剂将其中的双键打开，以二硫键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。顺丁橡胶主要用于制造轮胎。
②天然橡胶通常是异戊二烯的顺式聚合物。
③杜仲胶的成分为反式聚异戊二烯，其结构简式为 。
功能高分子材料
1.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。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）合成方法
①在淀粉或纤维素的主链上接入带有强亲水基团的支链。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。该共聚物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。
接枝共聚物示意图
②合成新的带有强亲水基团的高分子。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。
聚丙烯酸钠
（2）应用
可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤，还可用于婴幼儿纸尿裤等。
强亲水基团越多，树脂吸水性能越高。
3.高分子分离膜
（1）功能
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）分类
①根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
分离膜功能示意图
②根据分离膜材料分为醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。
（3）应用
高分子分离膜已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。
高分子材料的结构及其性能
1.高分子化学反应的特点
（1）与结构的关系
结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解，羧基易发生酯化、取代等反应。
（2）常见的有机高分子化学反应
①降解
在一定条件下，高分子材料降解为小分子。常见的高分子降解方法有生物降解、化学降解、光降解等。
②橡胶硫化
天然橡胶（ ）经硫化，破坏了碳碳双键，形成二硫
键（—S—S—）等，把线型结构转变为网状结构，使橡胶既有弹性又有强度。
③催化裂化
塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃性气体等。
2.高分子的结构与性质
项目 线型高分子 网状高分子
结构 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由许多共价键交联起来，形成三维空间网状结构
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、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（碱催化）、硫化橡胶
3.功能高分子材料与通用高分子材料的联系与区别
比较 功能高分子材料 通用高分子材料
联系 都是由C、H、O、N、S等元素组成的
都是由单体经加聚或缩聚反应形成的
都有线型结构、网状结构
区别 与通用高分子材料相比，功能高分子材料具有特殊功能
一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料，其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是（ ）
A.属于网状结构，耐高温
B.耐酸、耐碱、耐高温等，可作阻燃内饰等
C.合成该芳纶纤维的单体只有一种
D.氢键不会影响该高分子的沸点、密度、硬度等性能
分子链与分子链之间有许多共价键交联起来，才能形成三维空间网状结构，由图可知，该芳纶纤维中分子链与分子链之间只有氢键，不存在共价键，为线型结构，A错误；芳纶纤维耐酸、耐碱、耐高温等，可作阻燃内饰等，B正确；图中结构水解后的单体为对苯二胺和对苯二甲酸，有2种单体，C错误；氢键会影响高分子的沸点、密度等物理性质，D错误。
B
高分子材料线型（网状）结构判断的依据
（1）性质的角度
热塑性—线型结构；热固性—网状结构。
（2）化学键的角度
分子链与分子链之间只有氢键—线型结构；分子链与分子链之间有许多共价键交联—网状结构。
（3）特征名词的角度
硫化—把线型结构连接为网状结构。
复合材料
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件：
（1）复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料。
（2）复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在。
（3）它具有结构可设计性，可进行复合结构设计。
（4）复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。
复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能（如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等）的复合材料。
（2024·安徽六安市新安中学高二期中）PVDC是世界上目前唯一大工业化生产、可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，可作为保鲜食品的包装材料，用它作为中间层，制造多层复合材料，更是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。
PVDC是聚偏二氯乙烯的英文缩写，它的结构简式是 。下列说法错误的是（ ）
A.PVDC是由单体 发生加聚反应合成的
B.PVDC是由单体CCl3CH3发生缩聚反应合成的
C.PVDC也有很大的缺点，如在空气中熔融会污染空气
D.PVDC的单体可发生加成、取代、氧化、消去反应
根据结构简式 ，将中括号去掉并将两个碳原子的半键闭合，
可得其单体为 ，A正确，B错误；根据聚偏二氯乙烯的结构简式可知，其分子中含有氯元素，在熔融过程中会生成有毒的氯化氢气体，造成大气污染，C正确； 中含有碳碳双键，能发生加成反应、氧化反应，含有氯原子，能发生取代反应，且邻位碳原子上连有氢原子，能发生消去反应，D正确。
B
复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，如酚醛树脂、环氧树脂等；另外一种材料作为增强材料，如玻璃纤维、碳纤维等。复合材料具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。
利用“绿色化学”思想合成新型环保材料
利用“绿色化学”思想合成新型环保材料，不使用有毒、有害的物质，使整个合成过程对环境友好，从源头上消除污染，使原子利用率达到100％，实现“零排放”。依据“绿色化学”思想，解决实际生产中的化学问题，在实践中逐步形成节约成本、保护环境、循环利用物质等观念。
MMA（ ）是合成有机玻璃的单体，下面是MMA的
两条合成路线（部分反应条件已略去）。
路线一：
路线二：
下列有关说法不正确的是（ ）
A.路线一中的副产物对设备具有腐蚀性
B.路线一中涉及的反应全部为加成反应
C.路线二中原子利用率理论上为100％
D.MMA在一定条件下能发生取代反应
路线一中的副产物NH4HSO4在水溶液中可电离出H＋，显酸性，可腐蚀设备，A正确；路线一中反应①为加成反应，反应②中产物不止一种，不是加成反应，B错误；原子利用率为100％指反应没有副产物，所有原子均转入目标产物中，路线二反应无副产物，C正确；MMA中含有酯基，可在酸性或碱性条件下水解，发生取代反应，D正确。
B
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
3.几种常见的塑料
（1）聚乙烯
项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
合成条件 150 MPa～300 MPa，200 ℃左右，引发剂 0.1 MPa～2 MPa，60～100 ℃，催化剂
高分子链结构 支链较多 支链较少
相对分子质量 相对较小 相对较大
密度/（g·cm－3） 0.91～0.93 0.94～0.97
项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯
主要性能 无毒，较柔软 无毒，较硬
主要用途 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
高分子的命名
（1）天然高分子
一般有习惯使用的专有名称，如淀粉、纤维素、蛋白质等。
（2）合成高分子
①由一种单体组成的聚合物，一般在单体名称前加上“聚”字，如聚乙烯、聚丙烯等。
②由两种单体组成的聚合物
a.在缩合产物或两种单体前加上“聚”字，如聚对苯二甲酸乙二酯等。
b.在两种单体名称后加上“树脂”，如酚醛树脂等。
（2）常见的合成纤维
①“六大纶”是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶，其中被称作“合成棉花”的是维纶。维纶的分子链上含有羟基，吸湿性较好。
②涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。生成涤纶的化学方程式：
③聚己二酰己二胺纤维又称锦纶66、尼龙66。生成聚己二酰己二胺纤维的化学方程式：
（1）纤维分为天然纤维、再生纤维和合成纤维，再生纤维和合成纤维统称为化学纤维。
（2）聚酯纤维是多元羧酸和多元醇发生缩聚（酯化）反应生成的。
（3）锦纶（脂肪族聚酰胺纤维）、芳纶（芳香族聚酰胺纤维）均为多元羧酸和多元胺发生缩聚反应生成的。
2.合成橡胶
（1）合成橡胶
①种类：丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等。
②性能：具有高弹性、绝缘性、气密性，各自在耐磨、耐油、耐高温或耐腐蚀等方面有着独特的优势。
（2）常见的橡胶
①顺丁橡胶是以1，3－丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物，将该聚合物与硫化剂混合后加热，硫化剂将其中的双键打开，以二硫键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。顺丁橡胶主要用于制造轮胎。
②天然橡胶通常是异戊二烯的顺式聚合物。
③杜仲胶的成分为反式聚异戊二烯，其结构简式为 。
功能高分子材料
1.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。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）合成方法
①在淀粉或纤维素的主链上接入带有强亲水基团的支链。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。该共聚物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。
接枝共聚物示意图
②合成新的带有强亲水基团的高分子。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。
聚丙烯酸钠
（2）应用
可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤，还可用于婴幼儿纸尿裤等。
强亲水基团越多，树脂吸水性能越高。
3.高分子分离膜
（1）功能
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）分类
①根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。
分离膜功能示意图
②根据分离膜材料分为醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。
（3）应用
高分子分离膜已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。
高分子材料的结构及其性能
1.高分子化学反应的特点
（1）与结构的关系
结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解，羧基易发生酯化、取代等反应。
（2）常见的有机高分子化学反应
①降解
在一定条件下，高分子材料降解为小分子。常见的高分子降解方法有生物降解、化学降解、光降解等。
②橡胶硫化
天然橡胶（ ）经硫化，破坏了碳碳双键，形成二硫
键（—S—S—）等，把线型结构转变为网状结构，使橡胶既有弹性又有强度。
③催化裂化
塑料催化裂化得到柴油、煤油、汽油及可燃性气体等。
2.高分子的结构与性质
项目 线型高分子 网状高分子
结构 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由许多共价键交联起来，形成三维空间网状结构
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、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（碱催化）、硫化橡胶
3.功能高分子材料与通用高分子材料的联系与区别
比较 功能高分子材料 通用高分子材料
联系 都是由C、H、O、N、S等元素组成的
都是由单体经加聚或缩聚反应形成的
都有线型结构、网状结构
区别 与通用高分子材料相比，功能高分子材料具有特殊功能
一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高，广泛用作防护材料，其结构片段如图。下列关于该高分子的说法正确的是（ ）
A.属于网状结构，耐高温
B.耐酸、耐碱、耐高温等，可作阻燃内饰等
C.合成该芳纶纤维的单体只有一种
D.氢键不会影响该高分子的沸点、密度、硬度等性能
分子链与分子链之间有许多共价键交联起来，才能形成三维空间网状结构，由图可知，该芳纶纤维中分子链与分子链之间只有氢键，不存在共价键，为线型结构，A错误；芳纶纤维耐酸、耐碱、耐高温等，可作阻燃内饰等，B正确；图中结构水解后的单体为对苯二胺和对苯二甲酸，有2种单体，C错误；氢键会影响高分子的沸点、密度等物理性质，D错误。
B
高分子材料线型（网状）结构判断的依据
（1）性质的角度
热塑性—线型结构；热固性—网状结构。
（2）化学键的角度
分子链与分子链之间只有氢键—线型结构；分子链与分子链之间有许多共价键交联—网状结构。
（3）特征名词的角度
硫化—把线型结构连接为网状结构。
复合材料
复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件：
（1）复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料。
（2）复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在。
（3）它具有结构可设计性，可进行复合结构设计。
（4）复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。
复合材料主要可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。结构复合材料是作为承力结构使用的材料，基本上由能承受载荷的增强体组元与能连接增强体成为整体材料同时又起传递力作用的基体组元构成。功能复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能（如导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、摩擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等）的复合材料。
（2024·安徽六安市新安中学高二期中）PVDC是世界上目前唯一大工业化生产、可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，可作为保鲜食品的包装材料，用它作为中间层，制造多层复合材料，更是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。
PVDC是聚偏二氯乙烯的英文缩写，它的结构简式是 。下列说法错误的是（ ）
A.PVDC是由单体 发生加聚反应合成的
B.PVDC是由单体CCl3CH3发生缩聚反应合成的
C.PVDC也有很大的缺点，如在空气中熔融会污染空气
D.PVDC的单体可发生加成、取代、氧化、消去反应
根据结构简式 ，将中括号去掉并将两个碳原子的半键闭合，
可得其单体为 ，A正确，B错误；根据聚偏二氯乙烯的结构简式可知，其分子中含有氯元素，在熔融过程中会生成有毒的氯化氢气体，造成大气污染，C正确； 中含有碳碳双键，能发生加成反应、氧化反应，含有氯原子，能发生取代反应，且邻位碳原子上连有氢原子，能发生消去反应，D正确。
B
复合材料是指两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，如酚醛树脂、环氧树脂等；另外一种材料作为增强材料，如玻璃纤维、碳纤维等。复合材料具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。
利用“绿色化学”思想合成新型环保材料
利用“绿色化学”思想合成新型环保材料，不使用有毒、有害的物质，使整个合成过程对环境友好，从源头上消除污染，使原子利用率达到100％，实现“零排放”。依据“绿色化学”思想，解决实际生产中的化学问题，在实践中逐步形成节约成本、保护环境、循环利用物质等观念。
MMA（ ）是合成有机玻璃的单体，下面是MMA的
两条合成路线（部分反应条件已略去）。
路线一：
路线二：
下列有关说法不正确的是（ ）
A.路线一中的副产物对设备具有腐蚀性
B.路线一中涉及的反应全部为加成反应
C.路线二中原子利用率理论上为100％
D.MMA在一定条件下能发生取代反应
路线一中的副产物NH4HSO4在水溶液中可电离出H＋，显酸性，可腐蚀设备，A正确；路线一中反应①为加成反应，反应②中产物不止一种，不是加成反应，B错误；原子利用率为100％指反应没有副产物，所有原子均转入目标产物中，路线二反应无副产物，C正确；MMA中含有酯基，可在酸性或碱性条件下水解，发生取代反应，D正确。
B