第五章第三节功能高分子材料(DOC)
功能高分子材料
功能高分子材料The document was prepared on January 2, 2021第三节功能高分子材料一、新型有机高分子材料与传统的三大合成材料有本质上的差别吗功能高分子材料的品种与分类有哪些1．新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别,它们只是相对而言.从组成元素看,都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应看,都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看,也就是分两种结构：线型结构、体型结构.它们的重要区别在于功能与性能上,与传统材料相比,新型有机高分子材料的性能更优异,往往具备传统材料所没有的特殊性能,可用于许多特殊领域.2．功能高分子材料的品种与分类特别提醒医用高分子材料应该满足：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒.高分子化合物结构链节分子链中重复出现的结构单元聚合度分子链中的链节数,用n表示单体生成高分子化合物的小分子物质线型结构又称支链型、直链型,连成长链,有热塑性体型结构分子链间以共价键“交联”,连成网状结构,成型后不可塑性质1.线型高分子能溶解在适当的溶剂中,体型高分子只能溶胀2.线型高分子有热塑性,体型高分子有热固性3.高分子材料的强度较大4.高分子材料一般不易导电,弹性好,耐磨,不耐热5.部分高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐腐蚀、难降解的性质高分子材料三大合成材料塑料如：聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料、聚四氟乙烯合成橡胶如：丁苯橡胶、顺丁橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶合成纤维如：涤纶、腈纶、锦纶、丙纶、维纶、氯纶按来源分天然高分子材料如：淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶合成高分子材料如：塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料按性能分功能高分子材料如：高分子分离膜、医用高分子、吸水高分子复合材料如：玻璃纤维、碳纤维类型1 高分子材料的分类例1下列材料中,属于功能高分子材料的是①高分子膜②生物高分子材料③光敏高分子材料④导电高分子材料⑤离子交换树脂⑥液晶高分子材料A．①②③ B．③④⑤ C．②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥答案D解析根据功能高分子的分类即可顺利解答.类型2 功能高分子材料的结构与性能例2随着医用高分子材料的发展,人们已可用人工器官代替不能治愈的病变器官.目前已经制成的人工器官有①皮肤②肝③肺④肾⑤骨骼⑥眼A．①②③ B．②③④ C．①⑤ D．全部答案D解析医用高分子材料的应用十分广泛,利用其特殊结构和特殊性质,可以制备与人体器官功能相同的人工器官.医用高分子材料必须满足的条件：①无毒,且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒.类型3 复合材料的结构与性能例3碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料,其强度比钢铁材料大而密度比铝小.据报道,每架波音767飞机使用了1吨碳纤维材料,而一种新型的波音757飞机使用了9吨以上的碳纤维.制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得,这种碳纤维的结构可表示如下：1构成这种碳纤维的元素是____________,其原子个数比为__________.2用乙炔和HCN 为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下：CH≡CH――→HCN A ――→高聚物B ――→高温处理C ――→脱氢碳纤维用化学方程式表示以下过程：① CH≡CH 与HCN 反应_________________________________________________；②A―→B________________________________________________________________.答案 1C 、H 、N 3∶1∶12①CH≡CH＋HCN ――→催化剂CH 2===CH —CN ②nCH 2===CH —CN ――→催化剂解析 碳纤维材料是一种重要的新型复合材料,题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得,聚丙烯腈的结构为,注意到题给碳纤维的结构,可以将聚丙烯腈结构写为：其中—CN 的结构为—C≡N .这种变换写法是解答本题的关键一步,根据生产流程所示,聚丙烯腈经两步反应获得碳纤维,第一步高温处理,应是在上述结构的基础上将氰基—C≡N 中的三键打开重新结合构成环状结构,即生成C,C 在催化剂作用下脱氢,在C 中环状结构的—CH 2—与上各脱去一个氢原子而形成双键结构,形成碳纤维.显然,在—CH 2—原子团上脱去一个H 原子后,还有一个氢原子,所以可知这种碳纤维由C 、H 、N 三种元素构成,考查其中的 一个基本结构单元,可看出C 、H 、N 三种原子的个数比应为3∶1∶1.在橡胶工业中,制造橡胶要经过硫化工艺,将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构.在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂,以得到具有网状结构的树脂.请你想一想,为什么都要做成网状结构目的是否相同点拨橡胶工业中将线型结构的橡胶连接为网状结构是为增加橡胶的强度；高吸水性树脂将线型结构连接为网状结构是使它既吸水又不溶于水.1．点拨高聚物在其所含有的官能团发生酯化、水解等反应时,碳链并没有参加反应.2．B3．点拨乳酸是一种羟基羧酸,由于其结构的特殊性,已成为高考化学命题的热点.它不但能形成链酯和聚酯,而且还可以形成环酯.1．下列物质中不属于新型有机高分子材料的是A．高分子分离膜 B．液态高分子材料C．生物高分子材料 D．有机玻璃答案D2．复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料.其中一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂,这样可发挥每一种材料的长处,并避免其弱点.下列物质中不属于复合材料的是A．聚苯乙烯树脂 B．铝塑管C．涤棉织品 D．纯棉内衣答案AD3．下列材料中,属于功能高分子材料的是①高分子膜②生物高分子材料③导电高分子材料④离子交换树脂⑤医用高分子材料⑥高吸水性树脂A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥C．②③④⑤ D．①②③④⑤⑥答案 D解析 常用功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子材料、高吸水性树脂、离子交换树脂、光敏高分子材料、导电高分子材料、生物高分子材料、高分子催化剂和试剂等.4．高分子分离膜可以有选择地让某些物质通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是A ．分离工业废水,回收废液中的有用成分B ．将化学能转换成电能,将热能转换成电能C ．食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒D ．海水淡化答案 B解析 高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过,而把另一些物质分离掉.主要应用于生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等；而将化学能转换成电能是传感膜的应用,把热能转化成电能是热电膜的应用.5．下列说法不正确的是A ．探求某种新型高分子材料时,需要研究分子结构与功能之间的关系B ．三大支柱产业为能源、材料和信息工程C ．带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物D ．具有网状结构的物质即具有强吸水性答案 D6．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一,它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等特点.下边是聚丙烯酸酯的结构简式,它属于①无机化合物 ②有机化合物 ③高分子化合物 ④离子化合物 ⑤共价化合物A ．①③④B ．①③⑤C ．②③⑤D ．②③④答案 C解析 聚丙烯酸酯类是由丙烯酸酯经加聚反应得到的：可见,聚丙烯酸酯类属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物.7．我国科学家前不久成功地合成了3 nm 长的管状碳纳米管,此管居世界之首.这种碳纤维具有强度高、刚度抵抗变形的能力高、密度小只有钢的14、熔点高、化学稳定性好的特点,因此被称为“超级纤维”.下列对碳纤维的说法不正确的是A ．它是制造飞机的某些部件的理想材料B ．它的主要组成元素是碳C ．它的结构与石墨相似D ．碳纤维复合材料不易导电答案 C8．聚甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为,它是制作软质隐形眼镜的材料.请写出下列有关反应的化学方程式：1由甲基丙烯酸羟乙酯制备聚甲基丙烯酸羟乙酯________________________________________________________________________.2由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯________________________________________________________________________.3由乙烯制备乙二醇________________________________________________________________________.解析甲基丙烯酸羟乙酯的结构简式为：,它是聚甲基丙烯酸羟乙酯的单体,由它制备聚甲基丙烯酸羟乙酯的反应属于加聚反应：由甲基丙烯酸制备甲基丙烯酸羟乙酯应进行酯化反应,对照反应物、产物的结构可确定要使用乙二醇：9．感光性高分子是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料.其结构简式为：试回答下列问题：1在一定条件下,该高聚物可发生的反应有________填写编号.①加成反应②氧化反应③消去反应④酯化反应⑤取代反应2该高聚物和NaOH溶液发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________.3该高聚物在催化剂和酸性环境下水解后得到相对分子质量较小的产物是A,则：①A在一定条件下与甲醇发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________.②A的同分异构体有多种,其中属于不同类别且含有苯环、,苯环上有两个取代基的结构简式是任写两种______________________________________________ ________________________________________________________________________.答案1①②⑤解析1该高聚物中含有酯基、和苯环,能够发生水解取代、加成、氧化反应.(1)高聚物水解后得到和.第三节功能高分子材料1．下列属于功能高分子材料的是①高分子分离膜②人工器官③理想的宇航材料④天然橡胶A．①② B．③④ C．①③ D．②④答案A2．关于功能高分子材料的下列说法中,不正确的是A．离子交换树脂主要用于分离和提纯,如硬水的软化、回收工业废水中的金属等B．婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂C．导电塑料应用于电子工业,可用来制造电子器件D．医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用,难以达到与生物相容的程度答案D3．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高,其主要原因在于A．复合材料的使用可以使导弹承受超高温的变化B．复合材料的作用可以使导弹的质量减轻C．复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的变化D．复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化答案B解析导弹的壳体大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料,之所以提高射程是利用了其密度小、质量轻的特点.4．在下列关于新型有机高分子材料的说法中,不正确的是A．高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等,但无法进行海水淡化B．复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为增强剂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．合成高分子材料一般具有优异的生物兼容性,较少受到排斥答案A1．随着有机高分子材料研究的不断加强和深入,使一些重要的功能高分子材料的应用范围不断扩大.下列应用范围是功能高分子材料的最新研究成果的是A．新型导电材料 B．仿生高分子材料C．高分子智能材料 D．电磁屏蔽材料答案AD解析随着社会的进步,科学技术的发展,高分子材料的作用越来越重要.特别是在尖端技术领域,对合成材料提出了更高的要求,尤其是具有特殊性质的功能性材料和多种功能集一身的复合材料.2．“喷水溶液法”是日本科学家最近研制出的一种使沙漠变绿洲的技术,它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液,水溶液中的高分子与沙土粒相结合,在地表下30 cm～50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截、蓄积雨水的作用.下列对聚丙烯酸酯的说法不正确的是A．它的单体的结构简式为B．它在一定条件下能发生加成反应C．它在一定条件下能发生水解反应D．它没有固定的熔、沸点答案B解析聚丙烯酸酯的结构简式为：,其单体为CH2===CHCOOR,它的分子中含有酯基官能团,故能发生水解反应；聚丙烯酸酯是高聚物,属混合物,没有固定的熔、沸点；因其分子中没有碳碳双键,故不能发生加成反应.3. 复合材料的优点是①强度高②质量轻③耐高温④耐腐蚀A．①④ B．③除外 C．②③ D．①②③④答案D4．能够把化学能转化成电能的高分子材料是A．传感膜 B．分离膜 C．分导纤维 D．玻璃钢答案A5．目前商场出售的一种婴儿使用的“尿不湿”产品的组成是,其主要性质是A．显酸性 B．有吸水性 C．可发生加成反应 D．不能燃烧答案B6．具有单双键交替长链如：…—CHCHCHCHCHCH—…的高分子有可能成为导电塑料.2000年诺贝尔Nobel化学奖即授予开辟此领域的3位科学家.下列高分子中可能成为导电塑料的是A．聚乙烯 B．聚丁二烯 C．聚苯乙烯 D．聚乙炔答案D7．食品保鲜膜按材质可分为聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚偏氯乙烯PVDC等种类.PVC 被广泛地用于食品、蔬菜外包装,它对人体有潜在危害.下列有关叙述不正确的是A．PVC保鲜膜属于链状聚合物,在高温时易熔化,能溶于酒精B．PVC单体可由PE的单体与氯化氢加成制得C．鉴别PE和PVC,可把其放入试管中加热,在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸,如果试纸变红,则是PVC；不变红,则为PED．等质量的聚乙烯和乙烯完全燃烧消耗的氧气不一定相等答案BD8．军事上的“地表伪装”是军事上保持的外观色彩、红外反射与周围环境互相吻合以达到以假乱真的目的.20世纪70年代研制出的BASF是一种红外伪装还原染料.其结构简式如下：该染料为橄榄色或黑色.请回答下列问题：1染料BASF的分子式为____________.21 mol BASF在适宜条件下,与足量的金属钠反应可生成________mol H2；1 mol BASF 在适宜条件下和H2发生加成反应所需H2最多为________mol.答案1C2n＋24H4n＋10N2O621 14解析 1 mol BASF中含有2 mol羟基与足量钠反应能生成1 mol H2；苯环中的双键及“”均能与H2发生加成反应.9．有机黏合剂是生产和生活中一类重要的材料.黏合过程一般是液态的小分子黏合剂经化学反应转化为大分子或高分子而固化.1厌氧胶是一种黏合剂,其结构简式为：.它在空气中稳定,但在隔绝空气缺氧时,分子中双键断开发生聚合而固化.工业上用丙烯酸和某种物质在一定条件下反应可制得这种黏合剂,这一制取过程的化学方程式为：________________________________________________________________________.2白乳胶是常用的黏合剂,其主要成分为醋酸乙烯酯CH3COOCH===CH2,它有多种同分异构体,其中同时含有“—CHO”和“CH===CH”结构的同分异构体共有五种,如“CH3—CH===CH—O—CHO”和“CH2===CH—CH2—O—CHO”,请写出另外三种同分异构体的结构简式已知含有结构的物质不能稳定存在：_____________、________________、____________________.2HOCH2—CH===CH—CHOCH2===CH—O—CH2—CHOCH3—O—CH===CH—CHO10．医用化学杂志曾报道,有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料C,用这种功能高分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好.它的合成过程如图：B：是A合成C的中间体,它是由两分子A脱去两分子水形成的.1写出A、C的结构简式：A____________,C________________________________________________________________________.2写出由A制取B的化学方程式________________________________________________________________________.3医用高分子材料应具备哪些特性：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.3优异的生物相容性、较少受到排斥、无毒性、具有很高的机械性能以及其他一些特殊性能解析从题给条件可知,B分子为环酯且具有对称结构.采用平均拆分法,可得A的结构简式为.A生成C的反应为酯化原理的缩聚反应,11．某些高分子催化剂可用于有机合成.下面是一种高分子催化剂Ⅶ合成路线的一部分Ⅲ和Ⅵ都是Ⅶ的单体；反应均在一定条件下进行；化合物Ⅰ～Ⅲ和Ⅶ中含N杂环的性质类似于苯环：回答下列问题：(1) 写出由化合物Ⅰ合成化合物Ⅱ的反应方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 不要求标出反应条件.2下列关于化合物Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的说法中,正确的是___________________________________________________________填字母. A ．化合物Ⅰ可以发生氧化反应B ．化合物Ⅰ与金属钠反应不生成氢气C ．化合物Ⅱ可以发生水解反应D ．化合物Ⅲ不可以使溴的四氯化碳溶液褪色E ．化合物Ⅲ属于烯烃类化合物3化合物Ⅵ是__________填字母类化合物. A ．醇 B ．烷烃 C ．烯烃 D ．酸 E ．酯 4写出2种可鉴别Ⅴ和Ⅳ的化学试剂________________________________________________________________________. 5在上述合成路线中,化合物Ⅳ和Ⅴ在催化剂的作用下与氧气反应生成Ⅵ和水,写出反应方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 不要求标出反应条件.答案 1＋CH 3COOH＋H 2O2AC 3E4饱和Na 2CO 3溶液、酸性KMnO 4溶液52CH 2===CH 2＋2CH 3COOH ＋O 2――→催化剂2CH 3COOCH===CH 2＋2H 2O解析 1Ⅰ和CH 3COOH 发生酯化反应.2Ⅰ中含醇羟基,故可以被氧化,A 正确；Ⅰ可以与Na 反应产生氢气,B 错误；Ⅱ中含有酯基,故可以水解,C 正确；Ⅲ中含可以使溴水褪色,D 错误；Ⅲ中含N 原子故不是浓硫酸 △烃,E错误；选A、C.3由Ⅶ分析Ⅵ为,只有E酯符合题意.4由题目信息知Ⅳ是CH2===CH2,Ⅴ是CH3COOH,可以利用二者性质不同：酸性、还原性来鉴别,如溴水、Na2CO3溶液、酸性KMnO4溶液等.5见答案.探究创新12．近年来,乳酸成为人们的研究热点之一.乳酸可以用化学方法合成,也可以由淀粉通过生物发酵法制备.利用乳酸聚合而成的高分子材料具有生物相容性,而且在哺乳动物体内或自然环境中,都可以最终降解成为二氧化碳和水.乳酸还有其他用途.1乳酸可以与精制铁粉制备一种药物,反应式为：在该反应中,氧化剂是__________,还原剂是__________,产物乳酸亚铁可以治疗的疾病是________.2用乳酸聚合的纤维材料非常适合于做手术缝合线,尤其是在做人体内部器官的手术时使用.试分析其中的原因________________________________________________________________________.3利用乳酸合成高分子材料,对于环境有什么重要的意义试从生物学物质循环的角度解释：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.答案1乳酸或CH3CHOHCOOH 铁或Fe 缺铁性贫血2聚乳酸本身对人体无毒,在体内可以水解成乳酸,最后降解成二氧化碳和水,通过人体的呼吸和排泄系统而被自动排出体外,故不需要二次开刀拆线,使其作为人体内部器官的手术缝合线具有独一无二的优越性3淀粉通过植物的光合作用由二氧化碳和水合成,再经微生物发酵生成乳酸.因乳酸的生成来自天然,用乳酸合成的高分子材料又可以最终降解成为二氧化碳和水,回归自然,故利用乳酸合成高分子材料,利于环保解析本题是化学与生物的综合,要充分利用题给信息,结合学过的知识进行思考,问题会迎刃而解.章末总结1．1b2a3c f2．1CH2===CH2点拨通过该题我们应该认识到了解日常生活中常见有机物的成分是非常有必要的.当然了解各种高分子材料的性能后,我们也可以推测其用途.3．1甲基丙烯酸乙二酯或甲基丙烯酸－β－羟基乙酯24．将聚苯乙烯泡沫塑料粉碎,放入反应釜中,用氮气等气体将装置内的空气排尽,高温加热,收集并冷凝所得蒸气,即可得到苯乙烯.点拨该实验方案的设计要注意两点：①因为高温加热,所以要选择合适的热解装置；②热解装置中不能有氧气.5．点拨丁二烯及其衍生物在发生加聚反应时,两个双键都断开,在两个双键中间再形成一个双键,另两个不饱和键与其他的不饱和键相连,形成高分子化合物.。
第五章第三节
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。 答案 B
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【体验 1】下列各组中，对相应高分子材料的分类、功能的说 法正确的是( 序号 A B C D )。 高分子材料 黏合剂 涂料 类型 功能高分子材料 传统高分子材料 功能 黏合作用 保护作用
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新型高分子材料
功能高分子材料 概 念 既有传统高分子的机械性 能，又有一些特殊性能的 高分子材料
复合材料 两种或两种以上材料组合 成的一种新型的材料。含 有基体和增强剂两种材料
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【例 2】在下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的 是( )。
了单一材料在性能上的缺陷。 3．应用 宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等 方面。
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【慎思 1】 在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁 橡胶的线型结构连接为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要 加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂。为什么要做成网状 结构？目的是否相同？ 提示 橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡胶
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【例 1】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 )。
人教版高中化学选修5 有机化学基础 第五章 第三节 功能高分子材料(第1课时)
功能高分子材料
4 下列不属于新型有机高分子材料的是： （ D ） A．高分子分离膜材料 B．液晶高分子 C．生物高分子材料 D．有机玻璃 5.下列对新型高分子材料说法中,不对的是….( D )
A.高分子分离膜应用于食品工业中,可用于浓缩天然果汁 乳制品加工、酿造业等。 B.复合材料一般是以一种材料作为基体,另一种材料作为 增强剂。 C.导电塑料是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人体的排斥作用, 难以达到生物相容的程度。
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功能高分子材料
随堂练习 1.下列物质不属于有机高分子化合物的是 ( C ) A.淀粉 B.蛋白质 C.酒精 D.电木 2.下列不属于合成纤维的是 ( B ) A.的确良 B.棉 C.人造棉 D.尼龙 3.有一张照片,一只可爱的小猫站在一块高分子合 成材料上，下面是烈火灼烧，而小猫却若无其事 。这说明此高分子材料一定具有的性质是…( C ) A.良好的导热性 B.良好的绝缘性 C.良好绝热性 D.熔点低
2014年9月1日星期一
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功能高分子材料
高分子分离膜
2014年9月1日星期一
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分离膜具有神奇的魔术师般的本领,从下面的实验中 不难领会.将一瓶含酒精4.5％的普通啤酒用水稀释成两瓶, 然后倒入玻璃容器内,只要将这种溶液通过薄薄的一层分 离膜,就能够在几分钟内提取出酒精浓度达 93％的乙醇. 这种乙醇用一根火柴就能点燃.这个实验中在分离膜的表 面施加了高频电场,促使乙醇溶解、扩散、和水分离,所耗 电能仅为蒸馏法的十分之一.在过去要从液体中分离另一 种液体,只能使用蒸馏法。
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功能高分子材料
功能高分子材料的应用：
高中化学选修五功能高分子材料人教版优秀课件
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（ B ）
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．能导电的材料掺杂聚乙炔
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3.功能高分子材料的用途 功能高分子材料广泛应用于通信、交通、 航空航天、医疗、医药、建筑、印刷、海 水淡化、农林园艺等领域。
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2.高吸水性树脂的用途 高吸水性树脂就可以在干旱地区用于农业、
林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙 漠。
网状结构
的化合物聚合得到
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三、功能高分子材料的实例
1.高吸水性树脂的获得 获得高吸水性树脂，主要有如下两种方法： （1）对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行 改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水 性原子团的支链，以提高它们的吸水能力； （2）以带有强吸水性原子团的化合物为单 体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。
功能高分子重点
吸水量可达自重的500倍到l 000倍，最高可达 5300倍。根据弗洛利公式，吸水能力与树脂组成、 交联度有关，此外还与外部溶液的性质有关． ▪ (二)保水性 ▪ 高吸水性树脂与普通的纸、棉吸水不同，后者加 压几乎可以完全把水挤出，而前者加压失水不多。 这是因为吸水性树脂一旦吸水就彭胀为凝胶状， 高分子网链被扩展而具有一定的弹性，因此，在 加压下也不易挤出水来，但吸水性树脂可与环境 水份保持平衡．
▪ 阴离于絮凝剂主要有聚丙烯酰胺和它的部 份水解产物或是丙烯酰胺与丙烯酸的共聚 物，此外，还有聚苯乙烯磺酸钠等。
▪ 阳离子絮凝剂。阳离于絮凝剂一般是在侧 基或支链上带有正电荷的阳离子聚电解质
▪ 如高分子量聚丙烯酰胺的改性产物
▪ 非离子絮凝剂。这类絮凝剂主要有聚丙烯 酰胺、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯等。
1、高分子化学反应的特点
相同点： 一般低分子化学反应包括氧化、还原、取代、 加成、消去、酯化、水解、氢化、卤化、 硝化、磺化、环化和配位等，也适用于高 分子．
高分子化学反应的特点
不同点： (l)高分子链含有大量具有反应能力的功能基，当 进行化学反应时，并非所有的基团都参与反应， 故不易分离出单一结构的产物． (2)高分子与化学试剂反应，如属非均相反应，则 试剂在高分子相内的扩散速度对反应的程度影 响很大． (3)由于高分子链很长，在物理或化学的因素作用 下，容易发生降解或异构化，甚至交联．
高分子絮凝剂的特点
▪ 一般低分子无机盐类混凝剂)是通过电荷中和 作用使胶粒碰撞而聚集沉降的。就应用的宏 观效果看，与无机混凝剂相比．高分子絮凝 剂的主要特点是用量少、效果好、适用范围 宽、所形成的絮体大、沉降快、污泥量少且 易于脱水处理
高二化学选修5课件：5-3功能高分子材料
第五章 进入含成有机高分子化合物的时代
③高分子化学反应被广泛应用于纤维素的改性，可以 制黏胶纤维、硝化纤维和醋酸纤维等。 ④高分子化合物的降解过程也属于高分子化学反应。 在降解过程中，高分子化合物链节数变小。
人 教 版 化 学
第五章 进入含成有机高分子化合物的时代
2．新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别 与联系 二者在本质上并没有区别，它们只是相对而言。从组 成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反 应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看，都
人 教 版 化 学
有线型结构、体型结构。它们的重要区别在功能与性能上，
与传统材料相比，新型有机高分子材料的性能更优异，往
往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。
第五章 进入含成有机高分子化合物的时代
【例4】
医用化学杂志曾报道，有一种功能高分子材
料为聚乙交酯纤维材料C，用这种功能高分子材料制成的手 术缝合线比天然高分子材料的肠线好。它们的合成过程如 下：
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(3)指出下列转化的反应类型。
①B→C：________；②C→石墨化纤维：________。
第五章 进入含成有机高分子化合物的时代
【解析】
平均一个六边形含3个碳原子、1个氢原子、
1个氮原子。因此，构成石墨化纤维的N、H、C原子个数比 为1∶1∶3。CHCH与HCN加成生成A，A聚合成B，B又经 过加成反应生成C，C经过脱氢生成石墨化纤维。 【答案】 (1)N、H、C；1∶1∶3
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能够把热能转换成电能等。因此，这种新型的高分子膜为
缓解能源和资源的不足、解决环境问题带来了希望。
第五章 进入含成有机高分子化合物的时代
功能高分子材料
小结：新型有机高分子材料
材料名称 功能高分子材料
复合材料
概念
既具有传统高分子 两种或两种以上材料组成 材料的机械性能， 的新型高分子材料。其中 又具有某些特殊功 一种材料作为基体，另一 能的高分子材料 种材料作为增强剂。
功能
不同功能的高分子 一般具有强度高、质量轻、
材料，具有不同的 耐高温、耐腐蚀等优异性
特征、性质
能
应用
高分子分离膜、医 汽车工业、机械工业、体 疗器械、医药等 育用品、航空航天工业
性能。 ③ 用途：可制成人工器官。
随着社会的发展，单一材料已不能满足 某些尖端技术领域发展的需要，为此，人 们研制出了各种新型的复合材料。
医用高分子材料
人造心脏
硅橡胶、聚氨酯橡胶
人造血管
聚对苯二甲酸乙二酯
人造气管
聚乙烯、有机硅橡胶
人造肾
醋酸纤维素、聚酯纤维
人造鼻
聚乙烯、有机硅橡胶
人造骨、关节 聚甲基丙烯酸甲酯
第三节 功能高分子材料
思考与讨论：
1.当代社会新技术革命的三大支柱是什么？
材料、能源、信息。
一、功能高分子材料
1.概念：是指既有传统高分子材料的机械 性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
2. 高吸水性能的树脂
聚丙烯酸钠
－[ CH2－C｜H－]n COONa
“尿不湿”
3. 医用高分子材料 ① 选材：目前大多使用硅聚合物和聚氨酯 等高分子材料。 ② 功能：优异的生物相容性、很皮肤
硅橡胶、聚多肽
4. 导电高分子 －[ CH=CH－]n 聚乙炔
材料家族中有合成高分子材料、金属材料 和无机非金属材料等。它们都在社会中占有 一定的分量，可它们又各有缺点。如金属材 料易腐蚀，合成高分子材料易老化、不耐高 温，陶瓷材料易破裂等。能不能找到一种兼 具它们优点的材料呢？复合材料的出现很好 地回答了这个问题。
功能高分子材料教案
教
学
目
的
知识
技能
1、举出日常生活中接触到的新型高分子材料。
2、认识到功能材料对人类社会生产的重要性.
过程
方法
利用上网查询，从历史的角度体会化学材料的发展是化学科学发展的一个缩影，对化学科学发展的进程有所认识，培养用科学的方法发现问题，认识问题的意识。
情感
价值观
扩大知识面,激发对高分子材料学习的兴趣和投身科学事业的决心.
三、有机高分子材料的发展趋势
［讲］对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广,使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强,并且取得了一定的进展.
［小结］随着经济的发展，各行各业对材料的需要在逐渐增多,对重要的能用有机高分子材料继续改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大，在人民的生产和生活中将发挥越来越重要的作用。
［讲］这两种方法的共同特点是都要在反应中加入少量含有两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联,让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。
[讲］有了高吸水性树脂就可以在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠.又如，婴儿用的“尿不湿”可吸入其自身重量约几百倍的尿液而不滴不漏，可以保证婴儿夜晚安睡和白天的活动。
［投影］图5-21
（2）高分子分离膜：
［投影]①组成：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。
②特点:能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。
③应用：物质分离
(3）医用高分子材料：
［投影]①性能:优异的生物相溶性;很高的机械性能。
②应用:制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。
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第三节 功能高分子材料1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。
2.知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。
3.体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，能科学评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。
知识点 功能高分子材料 复合材料[学生用书P89]阅读教材P 113～P 115，思考并填空。
1．功能高分子材料(1)含义 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。
(2)分类功能高分子材料⎩⎪⎨⎪⎧新型骨架结构高分子材料特殊功能高分子材料⎩⎪⎨⎪⎧高分子分离膜液晶高分子导电高分子医用高分子高吸水性树脂(3)特点和应用 特殊功能高分子材料是在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。
(4)高吸水性树脂 高吸水性树脂⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧合成⎩⎪⎨⎪⎧①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力②以带有强亲水性原子团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性聚合物性能：可吸收几百至几千倍于自身重量的水， 同时保水能力强，还能耐一定的挤压应用：干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱 保水，改良土壤，改造沙漠2．复合材料(1)概念复合材料是指几种不同材料组合在一起制成的一种新型材料，其中一种材料作为增强材料，其他材料作为基体。
(2)性能复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，在综合性能上超过单一材料。
(3)应用复合材料主要用来作建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。
1．判断正误(1)新型高分子材料和传统高分子材料有本质的区别。
()(2)高吸水性树脂中含有亲水性原子团。
()(3)玻璃钢是由高分子树脂和玻璃纤维经过复合工艺而制成的，故属于复合材料。
()(4)将高吸水性树脂的线型结构连接成体型结构，是为了增加其吸水性。
()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×2．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的导电高分子材料解析：选B。
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。
3．下列说法错误的是()A．玻璃钢是以玻璃纤维作为增强材料、合成树脂作基体的复合材料B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强材料、纤维为基体的复合材料C．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强材料D．航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的解析：选B。
飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强材料，金属为基体的复合材料，B项中将基体与增强材料颠倒了。
功能高分子材料与复合材料的区别高分子化合物H 可用于制造以玻璃纤维为填料的增强塑料(俗称玻璃钢)。
以下为合成该化合物的过程。
试回答下列问题：(1)写出下列反应的反应类型：②________________；⑤______________。
(2)写出下列物质的结构简式：E________________；F__________________。
(3)反应③是与HCl 加成，④是氧化，在③→⑤中，设计③这一步的目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
(4)写出反应⑤的化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
[解析] (1)由反应物和反应条件可知反应②为卤代烃的水解反应或取代反应，反应⑤为卤代烃的消去反应。
(2)乙烯与Br 2发生加成反应生成BrCH 2—CH 2Br ，BrCH 2—CH 2Br 在NaOH 水溶液中发生水解反应生成HO —CH 2—CH 2—OH 。
(3)由聚合物H 知其单体为HO —CH 2—CH 2—OH 和HOOC —CH===CH —COOH ，则D 为NaOOC —CH===CH —COONa ，由反应②知A 为HO —CH 2—CH=== CH —CH 2—OH ，B 为HOCH 2—CH 2—CHCl —CH 2OH ，C 为HOOC —CH 2—CHCl —COOH ，由于碳碳双键容易被氧化，所以在把羟基氧化为羧基时碳碳双键也会被氧化，设计③这一步的目的是防止A 分子中的碳碳双键被氧化。
(4)HOOC —CH 2—CHCl —COOH 在NaOH 醇溶液中发生消去反应时，羧基也与NaOH 发生中和反应。
[答案] (1)水解反应(或取代反应) 消去反应(2)BrCH 2—CH 2Br HO —CH 2—CH 2—OH(3)防止A 分子中的碳碳双键被氧化(4)HOOC —CH 2—CHCl —COOH ＋3NaOH ――→醇△NaOOC —CH===CH —COONa ＋NaCl ＋3H 2O根据你对复合材料的认识，试举出日常生活中复合材料的两个典型例子。
答案：玻璃钢，钢筋混凝土。
功能高分子材料1．下列材料中：①高分子膜 ②生物高分子材料 ③隐身材料 ④液晶高分子材料 ⑤光敏高分子材料 ⑥智能高分子材料。
其中属于功能高分子材料的是( )A ．只有①②⑤B ．只有②④⑤⑥C ．只有③④⑤D ．①②③④⑤⑥ 解析：选D 。
既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料属于功能高分子材料，所以本题应该选D 。
2．现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是( )解析：选C。
“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有C CH2H OH中的—OH属于亲水基团，而其自身属于高分子化合物，不溶于水。
复合材料3．下列关于复合材料的说法正确的是()A．将不同性质的材料经简单混合便成复合材料B．合金就是复合材料C．复合材料中的各部分作用相同D．复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的解析：选D。
复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，不同于一般混合物和合金，它不是简单的混合。
复合材料各部分作用是不同的，基体起连接作用，增强材料起骨架作用。
4．金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。
陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高温氧化物，黏结金属主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属。
下列关于复合材料的说法不正确的是()A．由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料B．复合材料一般具有强度高、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C．玻璃钢是以玻璃纤维和树脂组成的复合材料，它可作船体、汽车车身等，也可作印刷电路板D．复合材料可以发挥每一种材料的长处，并避免其弱点解析：选A。
复合材料由基体和增强材料组合而成，A项叙述的是合金而不是复合材料；复合材料一般具有各成分的性质，又比各成分的性能优良：强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等，故A项错。
重难易错提炼课后达标检测[学生用书P141(独立成册)][基础巩固]1．PVC是聚氯乙烯的英文缩写，为保证PVC塑料制品的性能，通常需要加入多种有机助剂。
下列选项中的事实均能支持“PVC保鲜膜对人体健康带来危害”假设的是()①PVC塑料属于高分子材料②使用的有机助剂有毒③含氯的化合物不一定有毒④在高温下会分解出有害物质A．①②B．③④C．②④D．①③解析：选C。
聚氯乙烯是一种高分子化合物，在日常生活中应用非常广泛，但在高温或光照老化过程中会分解出HCl等有害物质，同时其所含的增塑剂(有机助剂)有毒，不宜用聚氯乙烯塑料制品盛装食品或直接接触食品。
②④符合要求。
2．下列说法中，正确的是()A．只有热塑性高分子材料才可能是塑料B．用于包装食品的塑料通常是聚氯乙烯C．有机玻璃是一种透明的塑料制品D．塑料在自然环境下容易分解，不会造成白色污染解析：选C。
有些合成树脂具有热塑性，用它制成的塑料就是热塑性塑料，相反的，像体型的酚醛树脂，具有热固性，用它制成的塑料就是热固性塑料，这种塑料一旦加工成型，就不会受热熔化；用于包装食品的塑料通常是聚乙烯而不是聚氯乙烯，因为聚氯乙烯有毒。
3．001×7强酸阳离子交换树脂是在苯乙烯-二乙烯苯共聚交联结构的高分子基体上带有磺酸基(—SO3H)的离子交换树脂，其酸性相当于硫酸、盐酸等无机酸，它在碱性、中性，甚至酸性介质中都显示离子交换功能。
有关该树脂的一些性质和应用正确的是()A．此树脂可以溶于有机溶剂，如苯和四氯化碳B．此树脂是一种优良的热塑性材料，可反复加工，多次应用C．此树脂可以用来软化硬水D．由于此树脂具有强酸性，发生交换后树脂不能再生解析：选C。
由于该高分子是共聚交联结构，说明是体型分子，具有热固性，故不能溶于有机溶剂，也不能反复加工、多次应用。
又由于基体上带有磺酸基，为离子交换树脂，能够软化硬水，而离子交换树脂的离子交换是可逆过程，在一定条件下可再生。
4．下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是()A．①②B．③④C．①④D．②③解析：选D。
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体型结构。
5．波音787客机具有省油、舒适的特点，它还是首款使用碳纤维复合材料超过50%的客机，开创了在航空领域复合材料大范围代替传统金属的新时代。
下面所示的某聚酰胺树脂是波音飞机材料中的一种，具有较好的耐热性、耐水性。
则下列说法正确的是()A．碳纤维复合材料中，碳纤维是增强材料，该树脂是基体材料B．复合材料是未来材料发展的趋势，因此应该停止对金属材料的研究C．该树脂中所有原子共平面D．该树脂可以由单体和通过加聚反应得到解析：选A。
B项，复合材料不是唯一的发展方向，不应停止对金属材料的研究；C项，该物质结构中有饱和氮原子，与其相连的其他三个原子形成的是空间三角锥形，所有原子不可能共平面；D项，该树脂是缩聚产物，反应中有小分子水生成。