《功能高分子材料》复习学案

8/8第三节功能高分子材料【重难点讲解】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。二、高分子化合物与高分子材料的比较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【典例精讲】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．①②③B．③④⑤C．②④⑤⑥D．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．①②③B．②③④C．①⑤D．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≡CHeq\o(→,\s\up7(HCN))Aeq\o(→,\s\up7(高聚物))Beq\o(→,\s\up7(高温处理))Ceq\o(→,\s\up7(脱氢))碳纤维用化学方程式表示以下过程：CH≡CH与HCN反应__________________________________________；②A→B_______________________________________________________。答案(1)C、H、N3∶1∶1(2)①CH≡CH＋HCNeq\o(→,\s\up7(催化剂))CH2=CH—CN②nCH2=CH—CNeq\o(→,\s\up7(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—CH2—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—CH2—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。【自测题】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2．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3．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．①③⑤⑥B．②④⑤⑥C．②③④⑤D．①②③④⑤⑥4．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6．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．②③④7．我国科学家前不久成功地合成了3nm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eq\f(1,4))、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8．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___________________________________________________________________。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)___________________________________________________________________________________________。参考答案自测题1.答案D2.答案AD3.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.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.答案D6.答案C解析聚丙烯酸酯类