高中化學(xué) 應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料（基礎(chǔ)）知識講解學(xué)案 新人教版選修5.doc

應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料【學(xué)習(xí)目標】1、了解常見功能高分子材料的成分及優(yōu)異性能，了解“三大合成材料”的結(jié)構(gòu)、性能和用途；2、了解功能高分子材料在人類生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用，了解治理“白色污染”的途徑和方法；3、了解各類功能高分子材料的優(yōu)異性能及其在高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用；4、以合成高分子化合物的背景，了解有機合成在發(fā)展經(jīng)濟、提高生活質(zhì)量方面的貢獻。 合成材料品種很多，按用途和性能可分為合成高分子材料（包括塑料、合成纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料等）；功能高分子材料（包括高分子分離膜、液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水性樹脂等）和復(fù)合材料。其中，被稱為“三大合成材料”的塑料、合成纖維和合成橡膠應(yīng)用最廣泛?！疽c梳理】要點一、塑料【高清課堂：應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料#應(yīng)用廣泛的高分子材料 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樹脂。在塑料的組成中除了合成樹脂外，還有根據(jù)需要加入的具有某些特定用途的加工助劑以改進其性能。如，提高柔韌性的增塑劑，改進耐熱性的熱穩(wěn)定劑，防止塑料老化的防老化劑，賦予塑料顏色的著色劑等。 2塑料的種類。分類的原則類型特征和舉例按樹脂受熱時的特征熱塑性以熱塑性樹脂為基本成分，受熱軟化，可以反復(fù)塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等熱固性以熱固性樹脂為基本成分，加工成型以后變?yōu)椴蝗蹱顟B(tài)，如酚醛樹脂、脲醛樹脂等按應(yīng)用范圍及性能特點通用塑料通用性強，用途廣泛、產(chǎn)量大、價格低，主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等工程塑料機械性能較好，強度高，可以代替金屬用作工程結(jié)構(gòu)材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等 3幾種重要的塑料的性質(zhì)。 （1）聚乙烯塑料的性質(zhì)。 聚乙烯塑料無嗅、無毒、具有優(yōu)良的耐低溫性能，最低使用溫度可達100；化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸、堿的腐蝕；常溫下不溶于一般溶劑，吸水性??；電絕緣性能優(yōu)良。 聚乙烯塑料品種很多，應(yīng)用廣泛，主要有：薄膜（低密度聚乙烯，有良好的透明度和一定的抗拉強度）用于各種食品、醫(yī)藥、衣物、化肥等的包裝；中空制品（高密度聚乙烯，強度較高）用于塑制各種瓶、桶、罐、槽等容器；管板材（高密度聚乙烯）用于鋪設(shè)地下管道和建筑材料；纖維（線型低密度聚乙烯）用于生產(chǎn)漁網(wǎng)繩索；包覆材料，用做包覆電纜、電線的高頻絕緣材料。 （2）酚醛樹脂。 酚醛樹脂是用酚類（如苯酚）與醛類（如甲醛）在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子化合物。 酚醛樹脂屬于熱固性塑料，體型酚醛樹脂受熱后都不能軟化或熔融，也不溶于任何溶劑。 酚醛樹脂主要用做絕緣、隔熱、難燃、隔音器材和復(fù)合材料。要點二、合成纖維【高清課堂：應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纖維】 1化學(xué)纖維是人造纖維和合成纖維的統(tǒng)稱。天然纖維：如棉花、羊毛、麻等化學(xué)纖維：人造纖維：如黏膠纖維合成纖維：如“六大綸”、光導(dǎo)纖維等纖維 2合成纖維：類型特征和舉例合成纖維具有強度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、不發(fā)霉、不怕蟲蛀、不縮水等優(yōu)點。如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸特種合成纖維具有某些特殊性能。如芳綸纖維、碳纖維、耐輻射纖維、光導(dǎo)纖維和防火纖維等 合成纖維性能優(yōu)異，原料來源豐富、價格便宜、用途廣泛、生產(chǎn)不受氣候等自然條件的限制。滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸被稱為合成纖維的“六大綸”。它們具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質(zhì)輕保暖等優(yōu)點。 合成纖維除了改善了人們的穿著外，還被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和高科技的各個領(lǐng)域。要點三、橡膠 1橡膠是具有高彈性的高分子化合物。 2根據(jù)來源不同，橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。 3合成橡膠以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴為單體聚合而成，已經(jīng)發(fā)展有丁苯橡膠、順丁橡膠、合成天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等品種。 4合成橡膠一般具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。比如，順丁橡膠的特點是彈性高，耐磨、耐寒性好，可在寒冷地帶使用，主要用于制造輪胎、膠鞋、膠帶等。要點四、功能高分子材料 1概念。 在合成高分子的主鏈或支鏈上接上帶有某種特定功能的官能團，使它們具有特殊的功能，以滿足光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的要求，這樣形成的高分子統(tǒng)稱為功能高分子。 2分類。高吸水性樹脂離子交換樹脂光敏高分子導(dǎo)電高分子高分子催化劑和試劑醫(yī)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類可表示如下： 3幾種重要的功能高分子材料。 （1）高吸水性樹脂： 有兩種方法可以獲得具有高吸水性能的樹脂： a對淀粉、纖維素等天然吸水材料進行改性，住它們的高分子鏈上再接上含強親水性原子團的支鏈，以提高它們的吸水能力。 b以帶有強親水性原子團的化合物，如丙烯酸等為單體，均聚或兩種單體共聚，得到親水性聚合物。 這兩種方法的共同點是：都要在反應(yīng)中加入少量含有兩個雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。 高吸水性樹脂可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹造林時抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。 （2）離子交換樹脂主要用于分離和提純，如制取去離子水，回收工業(yè)廢水中的金屬，硬水的軟化等。 （3）醫(yī)用高分子（如硅橡膠、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等）的生物相容性較好、安全無毒，可用于制造醫(yī)用器械和人造器官。要點五、復(fù)合材料 1概念。 復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料，其中一種材料作為基體，其他材料作為增強劑。 2性能。 復(fù)合材料一般具有強度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過單一材料。 3應(yīng)用。 復(fù)合材料主要應(yīng)用于宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機械工業(yè)、體育用品、人類健康等方面。要點六、合成材料的應(yīng)用及發(fā)展 合成材料廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通及日常生活等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)對材料的需求在逐漸增多，對重要的通用有機高分子材料繼續(xù)進行改進和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴大，在人們的生產(chǎn)和生活中將發(fā)揮越來越重要的作用。 合成材料的快速發(fā)展與大量應(yīng)用，其廢棄物的急劇增加帶來了環(huán)境污染，一些塑料制品所帶來的“白色污染”尤為嚴重。目前，治理“白色污染”主要應(yīng)從減少使用和加強回收開始，從長遠來看，可逐步以可降解塑料取代現(xiàn)在普遍使用的塑料，從根本上解決“白色污染”問題?！镜湫屠}】類型一：合成材料的性能及用途 例1 下列說法中正確的是（ ）。 A天然纖維就是纖維素 B合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品 C化學(xué)纖維的原料可以是天然纖維 D生產(chǎn)合成纖維的過程中發(fā)生的是物理變化【思路點撥】本題考查對合成材料的性能、用途的理解與掌握以及對三大合成材料的優(yōu)缺點的對比與分析?！敬鸢浮緽、C 【解析】天然纖維不僅包括纖維素，還包括羊毛、蠶絲等；生產(chǎn)合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中必包含有加聚或縮聚反應(yīng)，應(yīng)屬化學(xué)變化；化學(xué)纖維的原料可以是天然纖維。如黏膠纖維就是用木材、草類等天然纖維經(jīng)化學(xué)加工制成的?！究偨Y(jié)升華】注意本節(jié)要點中概念的內(nèi)涵和外延。在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，需要準確理解概念的實質(zhì)才能應(yīng)對題干中一些模糊的選項做出判斷。舉一反三：【變式1】下列原料或制成的成品中，可溶于有機溶劑的是（ ）。 A有機玻璃 B從廢輪胎上刮下的橡膠粉末 C滌綸繩（其主要成分為） D電木【答案】A、C【變式2】下列說法中正確的是（ ）。 A合成纖維和人造纖維可統(tǒng)稱為化學(xué)纖維 B酚醛樹脂和聚氯乙烯都是熱固性塑料 C錦綸絲接近火焰時先蜷縮，燃燒時有燒焦毛發(fā)的臭味，灰燼為有光澤的硬塊，能壓成粉末 D維綸具有較好的吸濕性，是因為其分子鏈上含有羥基的緣故【答案】A、D【變式3】下列說法中正確的是（ ）。 A硫化橡膠遇汽油能發(fā)生溶脹 B聚硫橡膠具有良好的耐嚴寒、耐高溫性能 C合成橡膠是以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴為單體聚合而成的高分子 D橡膠的老化實質(zhì)上發(fā)生的是酯化反應(yīng)【答案】A、C 例2 橡膠屬于重要的工業(yè)原料。它是一種有機高分子化合物，具有良好的彈性，但強度較差。為了增加某些橡膠制品的強度，加工時往往需要進行硫化處理，即將橡膠原料與硫磺在一定條件下反應(yīng)；橡膠制品硫化程度越高，強度越大，同時彈性越差。下列橡膠制品中，加工時硫化程度較高的是（ ）。 A醫(yī)用橡膠手套 B皮鞋膠底 C自行車內(nèi)胎 D橡皮筋【答案】B 【解析】皮鞋膠底要求強度大，彈性差，此時硫化程度高。類型二：功能高分子材料及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能 例3 下列材料屬于復(fù)合材料的是（ ）。 A聚丙烯 B鋁合金 C黏合劑 D玻璃鋼【思路點撥】本題考查復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用等?！敬鸢浮緿【解析】復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的材料組合成的一種新型材料。復(fù)合材料可以發(fā)揮每一種材料的長處，并避免其缺點，這樣既可以充分利用資源，又可以節(jié)約能源。如玻璃鋼是以玻璃纖維作增強材料，樹脂作基體的復(fù)合材料，玻璃鋼是一種復(fù)合材料。【總結(jié)升華】聚丙烯、黏合劑均屬于高分子材料，鋁合金是鋁和其他金屬的特殊混合物，都不是復(fù)合材料。舉一反三：【變式1】下列有關(guān)功能高分子材料的用途的敘述中，不正確的是（ ）。 A高吸水性樹脂主要用于干旱地區(qū)抗旱保水、改造土壤、改造沙漠 B離子交換樹脂主要用于分離和提純物質(zhì) C醫(yī)用高分子可用于制造醫(yī)用器械和人造器官 D聚乙炔膜可用于分離工業(yè)廢水和海水的淡化【答案】D類型三：合成材料對環(huán)境的危害 例4 環(huán)保專家預(yù)言：廢棄的地膜最終將成為禍害。武漢大學(xué)張俐娜教授提出用甘蔗渣、麥稈、蘆葦漿做原料生產(chǎn)“再生纖維素共混膜”的研究課題，終獲成功。使用“再生纖維素共混膜”不但能使農(nóng)作物增產(chǎn)20，而且其使用壽命一旦終結(jié)，其成分的30可被微生物吃掉，剩余部分會在40多天內(nèi)自動降解，對土壤無副作用。請回答下列問題： （1）普通地膜能造成什么“禍害”？ （2）有人建議焚燒處理這些普通塑料廢棄物，你認為可行嗎？為什么？ （3）寫出這種“再生纖維素共混膜”的主要化學(xué)成分（纖維素）的基本結(jié)構(gòu)簡式，該薄膜降解可能生成什么？ 【答案】（1）普通地膜等塑料廢棄物性質(zhì)穩(wěn)定，在自然界中難被生物降解，長期留在土壤中，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤肥效，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成危害。 （2）不行。焚燒廢棄塑料，尤其是含氯塑料會嚴重污染環(huán)境。（3）C6H7O2(OH)3n，該薄膜降解可能生成CO2和H2O（及其他無機鹽）等。 【解析】塑料廢棄物形成污染的主要原因是所用的合成樹脂結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。不易降解成小分子。而“再生纖維素共混膜”可以自動降解。故可以防止污染的產(chǎn)生。舉一反三：【變式5】下列高分子在空氣中燃燒只生成CO2和H2O的是( )A、白明膠(動物膠) B、粘膠纖維C、氯丁橡膠 D、毛發(fā)【答案】B【變式2】為了保護人類的生存環(huán)境，人們開始著手利用廢棄塑料，使它成為有用的資源：_ _ _?？茖W(xué)家展望，21世紀的高分子化學(xué)，要制造出對環(huán)境友好的高分子，包括在環(huán)境中可降解的塑料。例如，以_和_為原料制成聚乙烯光降解塑料；以_和_為原料制成微生物降解塑料等。【答案】直接用作材料 熱解成單體 制成燃油和燃氣 乙烯 CO 纖維素 淀粉