第二节 高分子材料第五章2022\n内容索引010203自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结\n课标定位素养阐释1.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途,能说出高聚物的结构与性质的关系。2.了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献,但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。3.从新型高分子材料所含官能团的角度,辨析不同类型新型高分子材料及其化学性质的差异,进而体现在用途的不同。了解新型高分子材料优异的性能,了解新型高分子材料对环境的污染,研制环保型的新型高分子材料是保护环境的关键。\n自主预习·新知导学\n一、高分子材料1.分类:高分子材料\n2.高分子的命名。(1)天然高分子习惯使用专有名称,如纤维素、淀粉、甲壳质、蛋白质等。(2)合成高分子一般在单体名称前加上“聚”字,如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈等。由两种单体聚合成的高聚物有两种命名法,一是在缩合产物或两种单体前加“聚”,例如,聚对苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二胺等;二是在两种单体名称后加上“树脂”,例如,酚醛树脂、脲醛树脂等。这里的树脂是指未加工处理的聚合物。(3)合成橡胶的名称通常在单体名称后加上“橡胶”,如乙(烯)丙(烯)橡胶、顺丁(二烯)橡胶等。(4)合成纤维的名称常用“纶”,如涤纶(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)、氯纶(聚氯乙烯纤维)、锦纶(脂肪族聚酰胺纤维)、维纶(聚乙烯醇缩甲醛纤维)等。\n二、通用高分子材料1.塑料。(1)成分。塑料的主要成分是合成树脂,例如,聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。(2)分类:\n(3)几种常见的塑料。①聚乙烯:现在通过改进聚合反应的催化剂,得到了超高相对分子质量聚乙烯(相对分子质量大于106),具有高强度和高耐磨性,使用温度范围广,耐化学腐蚀,可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。\n②酚醛树脂。a.概念:酚醛树脂是用酚类(如苯酚或甲苯酚等)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。b.形成。\nc.用途。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄,一些电器与汽车的零部件,火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。③聚氯乙烯。聚氯乙烯薄膜广泛用作包装袋、雨衣、桌布、窗帘、充气玩具、塑料大棚等。聚氯乙烯塑料中往往需要加入一些增塑剂,这些增塑剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来,使柔软的塑料变硬。有的增塑剂具有一定的毒性。所以不能用含增塑剂的聚氯乙烯生产食品包装材料。\n(4)可降解高分子。废弃的塑料制品会危害环境,造成“白色污染”。为了根除\n2.合成纤维。(1)纤维的分类:①合成纤维:以石油、天然气、煤、农副产品作原料,将其转化为单体,再经聚合反应而制得的纤维。②再生纤维:利用木材等为原料经化学加工而制得的纤维。\n(2)常见的合成纤维。常见的合成纤维有涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶,其中被称作“人造棉花”的是维纶。\n\n\n\n3.合成橡胶。(1)合成橡胶。如顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料经聚合得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯,其化学方程式为\n\n三、功能高分子材料1.高吸水性树脂。(1)应用。干旱地区用于农业、林业抗旱保水,改良土壤。(2)合成方法。①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接入带有强亲水性基团的支链,以提高它们的吸水能力。②用带有强亲水性基团的烯类单体进行聚合,得到含有亲水基团的聚合物。如聚丙烯酸钠。\n2.高分子分离膜。(1)分离膜。分离膜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,成为浓缩液,达到对原液净化、分离和浓缩的目的。(2)分离膜的分类。分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等,以分离不同的杂质。(3)制作分离膜的材料。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。(4)高分子分离膜的应用。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。\n【自主思考】1.人们平常所说的“三大合成材料”指的是什么?提示:塑料、合成纤维、合成橡胶。2.合成纤维和再生纤维都是人工合成的高分子化合物吗?提示:天然植物纤维经化学加工所得的纤维为再生纤维,但它并非真正是“人造”的,只是将天然纤维加工改造,所以再生纤维不是人工合成的高分子化合物。3.橡胶在加工过程中要加入硫黄等硫化剂进行硫化,其目的是什么?提示:硫化剂的作用是打开橡胶分子中的双键,以—S—S—键将橡胶的线型结构连接为网状结构,得到既有弹性,又有强度的橡胶。\n4.新型高分子材料和传统的三大合成材料有何区别?提示:两者在本质上并没区别。从组成元素上看,都是由C、H、O、N、S等元素组成的;从合成反应上看,都是由单体经加聚或缩聚反应形成的;从结构上看,都有线型、网状结构。它们的重要区别在功能和性能上,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。5.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网状结构是为增加橡胶的功能,防止老化;高吸水性树脂将线型结构连接为网状结构可使它既吸水又保水。\n【效果自测】1.判断题。(正确的画“√”,错误的画“×”)(1)塑料就是合成树脂。( )(2)用带有橡胶塞的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液。( )(3)天然橡胶的成分是聚异戊二烯,它属于合成高分子材料。( )(4)酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料。( )(5)高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠。()(6)离子交换树脂主要用于分离和提纯物质。( )××××√√\n2.现有下列高聚物:A.,B.天然橡胶树脂,C.硫化橡胶,D.用于制备电木的酚醛树脂,E.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯),其中属于线型结构的是,可溶于有机溶剂的是,加热能熔融的是,用于制备轮胎的是,用于制备车窗玻璃的是,用于制备插座、电器把手的是。答案:ABEABEABECED解析:根据高聚物的结构特点,酚醛树脂和硫化橡胶为网状结构,其他为链状结构,属于线型高分子。线型高分子能溶于有机溶剂,加热能熔融。\n3.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,属于功能高分子材料的是( )。A.①②⑤B.②④⑤⑥C.③④⑥D.①②③④⑤⑥答案:D解析: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,所以本题答案选D。\n合作探究·释疑解惑\n探究任务1有机高分子化合物的结构、性质及反应特点【问题引领】1.常见的有机高分子化学反应有哪些?提示:(1)降解,(2)橡胶硫化,(3)催化裂化。2.请根据你的生活经验判断下列物品破损时可以进行热修补的有哪些?①聚氯乙烯凉鞋②电木插座③自行车内胎④聚乙烯塑料膜⑤有机玻璃提示:①③④⑤。电木的主要成分是酚醛树脂,属于网状结构,具有热固性,不能进行热修补。\n3.顺丁橡胶易老化的原因是什么?如何解决这个问题?提示:顺丁橡胶中含有碳碳双键,易被氧气氧化,易老化。碳碳双键能发生加成反应,橡胶经硫化后,破坏了碳碳双键,形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—),线型结构变为网状结构,可抗老化。\n【归纳提升】1.有机高分子化学反应的特点。(1)与结构的关系。结构决定性质,有机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、醇解,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。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯;聚苯乙烯用氧化钡处理,能分解为苯乙烯。常见的高分子降解方法有:生物降解塑料、化学降解塑料、光降解塑料等。\n②橡胶硫化。天然橡胶经硫化,破坏了碳碳双键,形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—),线型结构变为网状结构。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。\n2.有机高分子化合物的结构与性质。\n【例题1】已知涤纶和锦纶是常用的布料,请根据下列叙述回答有关问题。(1)已知涤纶的结构简式为。①合成涤纶的单体是、、(可不填满,也可补充);②合成涤纶的反应方程式和反应类型分别是、。【典型例题】\n(2)已知合成锦纶只用了一种原料,这种原料的结构简式是:则合成锦纶的反应方程式和反应类型是_______________________、_________________________。\n\n\n\n【变式训练1】Favorskii反应是化工生产中的重要反应,它是利用炔烃与羰基化合物在强碱性条件下发生反应,得到炔醇,反应原理为\n以下合成路线是某化工厂生产流程的一部分:\n请回答下列问题:(1)写出F中官能团的名称;(2)写出D的名称(系统命名);(3)④的反应类型是,B的结构简式是;(4)写出反应⑥的化学方程式为;(5)H是D的同分异构体,核磁共振氢谱有3组峰且属于炔烃的结构简式为、;(6)有关C的说法正确的是。A.能使溴的四氯化碳溶液褪色B.能与氢氧化钠溶液反应C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.能与乙酸发生酯化反应\n\n\n\n\n\n\n【问题引领】探究任务2常见塑料的性质和用途1.塑料和树脂是不是同一种物质?两者有何区别?2.为什么用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构?提示:在碱性条件下,甲醛过量时,苯酚与甲醛的反应不仅可以发生在邻位,而且还可以发生在对位,得到网状结构的酚醛树脂。提示:塑料和树脂不是同一种物质,其区别有:(1)塑料是由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料等助剂所组成的,其主要成分是树脂。(2)树脂是指人工合成的、未经加工处理的聚合物。如是聚乙烯树脂。(3)塑料的基本性能主要决定于树脂的本性,但添加剂也起着重要的作用。\n【归纳提升】几种塑料的性能与用途。\n\n【典型例题】【例题2】聚苯乙烯的结构为,试回答下列问题:(1)聚苯乙烯的链节是,单体是;(2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52000,则该聚合物的聚合度n为;(3)已知聚苯乙烯为线型结构的高分子化合物,试推测:它(填“能”或“不能”)溶于CHCl3,具有(填“热塑”或“热固”)性。(2)500(3)能 热塑\n\n【变式训练2】聚乙烯的结构为,试回答下列问题:(1)聚乙烯制成塑料可以反复加热熔融加工,是塑料。(2)从制造条件上聚乙烯可分为聚乙烯和聚乙烯。(3)聚乙烯十分柔软,可用作薄膜;聚乙烯较硬一些,可用作瓶、桶、板、棒材等。答案:(1)热塑性(2)高压 低压(3)高压 低压\n课堂小结\n
