第五章 第三节

第三节功能高分子材料[学习目标定位] 1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产、生活中的应用。

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。

一功能高分子材料1．功能高分子材料功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，也有某些特殊功能的高分子材料。

2．新型功能高分子材料新型功能高分子材料包括具有新型骨架结构的高分子材料，还包括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。

3．高吸水性树脂的结构特点及合成方法(1)结构特点①含有强亲水性原子团—OH的支链；②具有网状结构。

(2)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。

例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。

②以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸CH2===CH—COOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。

例如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让线型结构变为网状结构。

[归纳总结]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(1)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。

①从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素组成；②从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；③从结构看，也就是分两种结构：线型结构、体型结构。

(2)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。

[活学活用]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答案 B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。

2．功能高分子是一类以基本合成材料为原料、在其中添加一些特殊的物质或经过特殊的处理后具有特殊功能的高分子材料。

下列物质中不属于功能高分子的是()A．高分子分离膜B．隐形眼镜C．人造丝D．人造骨骼答案 C解析人造丝为合成高分子化合物，属于传统合成材料。

高分子分离膜、隐形眼镜以及人造骨骼均为功能高分子材料。

二复合材料1．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，如酚醛树脂、环氧树脂等；另外一种材料作为增强体，如玻璃纤维、碳纤维等。

2．复合材料的性能：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。

如复合材料——玻璃钢产品。

3．复合材料的应用：主要用来做建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。

[归纳总结]功能高分子材料与复合材料的区别3．下列说法中错误的是()A．玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料、合成树脂为基体的复合材料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体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答案 B解析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项中将基体与增强体颠倒了。

4．神舟八号的返回舱外形看起来像一口大钟，大约3吨多重，是世界上现有的最大的返回舱。

为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面，这种材料应该具有的性质是()A．良好的导电性B．密度较大，以增大飞船的惯性C．轻质防热，可承受上千摄氏度的高温D．质地柔软，以利于飞船的变形答案 C解析为了防止飞船在升空和着陆时因摩擦产生高温而燃烧，覆盖在飞船表面的物质应该具有隔热的特点，能耐高温，另外还应质轻，以减小飞船升空时的能量损耗。

当堂检测1．下列材料中属于功能高分子材料的是()①有机玻璃②合成橡胶③高分子分离膜④生物高分子材料⑤隐身材料⑥液晶高分子材料⑦光敏高分子材料⑧智能高分子材料A．①③④⑥⑧B．②④⑥⑦⑧C．③④⑤⑥⑦⑧D．全部都是答案 C解析有机玻璃属于传统合成材料中的塑料。

塑料、合成橡胶、合成纤维属于三大传统合成材料，它们不属于新型有机高分子材料。

2．下列材料属于新型有机高分子材料的是()A．合成橡胶B．高分子分离膜C．黏合剂D．涂料答案 B解析合成橡胶、黏合剂、涂料是传统高分子材料。

3．下列说法中，不正确的是()A．探求某种新型高分子材料，需要研究分子结构与功能之间的关系B．新科技革命的三大支柱产业为能源、信息工程和材料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．具有网状结构的高聚物具有强吸水性答案 D解析具有强亲水性的原子团作支链，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的聚合物才具有强吸水性。

4．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，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．食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能D．海水淡化答案 C解析A、B、D均是功能高分子分离膜的应用范围，而C中将化学能转换为电能的应是传感膜，将热能转换成电能的是热电膜。

5．感光性高分子也称为“光敏性高分子”，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)已知它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试推断这两种单体的结构简式______________、______________。

(2)写出在(1)中由两种单体生成高聚物的化学反应方程式：________________________________________________________________________。

(3)若它是由两种单体经加成后聚合而成的，则这两种单体的名称分别是________________________________________________________________________。

(4)对此高聚物的性质判断正确的是________________________________________________________________________(填字母序号)。

A．在酸性条件下可以发生水解B．此高聚物不能使溴水褪色C．此高聚物可以使高锰酸钾酸性溶液褪色D．此高聚物水解后可得到另一种高聚物E．此高聚物可与溴水发生取代反应答案(1)CH2===CHOH(2)(3)乙炔、苯丙烯酸(4)ACD解析(1)该物质是一种加聚产物，链节为，还原回单体是，从单体的结构简式看出，该物质是一种酯，生成该酯的两种物质是。

(2)两种反应物生成高聚物时，发生两个反应，两种反应物先发生酯化反应，生成的酯再发生加聚反应。

(3)两种单体加成形成材料单体，应该是乙炔和苯丙烯酸加成。

(4)此高聚物中含有酯基，含有，因此，A中反应能发生；能使溴水褪色；发生加成反应而不是取代反应，能使酸性KMnO4溶液褪色；水解后变成和两种物质，其中仍为高分子化合物。

6．化合物C和E都是医用功能高分子材料，且有相同的元素百分组成，均可由化合物A(C4H8O3)制得，如图所示，B和D互为同分异构体。

(1)试写出化学方程式：A→D：________________________________________________________________________；B→C：________________________________________________________________________。

(2)反应类型：B→C________________________________________________________________________；A→E________________________________________________________________________；A→B________________________________________________________________________；A→D________________________________________________________________________。

(3)E的结构简式为__________________________________________________________。

(4)A的同分异构体(同类别且有支链)的结构简式为_______及________________________________________________________________________。

答案 (1)HOCH 2CH 2CH 2COOH ――→浓H 2SO 4△(2)加聚反应 缩聚反应 消去反应 酯化反应(3)(4)解析 化合物A 具有酸性，可能为羧酸，在存在浓硫酸的条件下，化合物A 转化为化合物D ，分子组成减少一分子H 2O ，且生成五原环化合物，说明A 发生分子内酯化反应；D 为内酯，进而推断A 为含有一个羟基的直链的羧酸，且羟基位于碳链末端。

化合物A 在浓硫酸存在的条件下转化为化合物B ，且B 可使溴水褪色，说明化合物B 为不饱和的，对比A 、B 分子组成，B 比A 少一分子水 ，说明B 为不饱和羧酸，双键位于碳链末端，进而推断C 为加聚反应产物。

由化合物A 在一定条件下生成化合物E(C 4H 6O 2)n ，说明化合物A 发生缩聚反应。

40分钟课时作业[基础过关]一、功能高分子材料的性能1．下列有关功能高分子材料用途的叙述中，不正确的是( )A ．高吸水性树脂可用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B ．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C ．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官D ．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化答案 D解析 聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子元件。

2．在某些塑料(如聚乙炔等)中加入强氧化剂或还原剂后，它们的导电性能大大提高，因为这些塑料具有金属的一般特性，所以人们称之为“人造金属”，下列对“人造金属”的说法正确的是( )A ．“人造金属”和普通金属的制取方法不同，但原料相同B ．强氧化剂或还原剂是制取“人造金属”的重要材料C ．“人造金属”能够导电传热，所以有金属光泽D ．“人造金属”具有金属的一般特性，所以它们属于金属答案 B解析 “人造金属”与普通金属的制取方法和原料均不相同。