金牌学案 化学 选择性必修3有机化学基础 课件 第2节　高分子材料

化学第二节高分子材料基础认知重难突破随堂训练基础认知一、高分子材料的分类

2.高分子的命名。(1)天然高分子:习惯使用专有名称,如淀粉、纤维素、甲壳质、蛋白质等。(2)合成高分子。(3)合成橡胶:通常在单体名称后加上“橡胶”,如顺丁橡胶等。(4)合成纤维的名称常用“纶”字,如氯纶(聚氯乙烯纤维)、腈纶(聚丙烯腈纤维)等。二、通用高分子材料1.塑料。(1)主要成分和性能。(2)塑料的分类。

(3)聚乙烯。①高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较。②结构与性能的关系。高分子链之间的作用力与链的长短有关,高分子链越长,高分子相对分子质量

越大

,高分子链之间的作用力

越大

,软化温度和密度

越大

。

(4)酚醛树脂。①合成方法:在酸催化下,等物质的量的苯酚与甲醛发生反应,苯酚的邻位或对位的氢原子与甲醛的

羰基

加成生成羟甲基苯酚,然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成

线型

结构的高分子。具体反应如下:

在碱催化下,苯酚与过量甲醛反应,生成羟甲基苯酚的同时,还生成

二羟甲基苯酚

、三羟甲基苯酚等,继续反应就可以生成

网状

结构的酚醛树脂。

②性能及应用:具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融,不溶于一般溶剂。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。微思考

为何酚醛树脂能作烹饪器具的手柄而聚苯乙烯塑料不可以?提示:酚醛树脂属于热固性材料,受热不熔融或者软化,而聚苯乙烯属于热塑性材料,受热容易熔融或者软化,不能用于制作烹饪器具的手柄。2.合成纤维。(1)纤维的分类。(2)聚酯纤维。①合成方法:合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶,是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生成的,②性能与应用:涤纶强度大,耐磨,易洗,快干,保形性好,但透气性和吸湿性差,可以与天然纤维混纺获得改进。涤纶大量应用于服装和床上用品,各种装饰布料,国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。(3)聚酰胺纤维。①合成方法:聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一,由己二胺与己二酸发生缩聚反应生成聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66),化学方程式为②性能及应用:聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂,拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽,且耐磨、强度高。可用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。3.合成橡胶。(1)性能及应用。橡胶是一类具有弹性的物质,在外力作用下,橡胶的形状会发生改变,去除外力后又能恢复原来的形状。橡胶在耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等方面有着独特的优势,广泛应用于工业、农业、国防、交通及日常生活的方方面面。(2)合成橡胶的发展。合成橡胶在20世纪初就已问世,20世纪40年代得到了迅速发展。现在已经有丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等。(3)顺丁橡胶。①合成方法:顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料,在催化剂作用下发生加聚反应,得到的以顺式结构为主的聚合物,化学方程②橡胶的硫化。呈线型结构的橡胶,分子链较柔软,性能较差,将其与硫等硫化剂混合加热,硫化剂将聚合物中的

双键

打开,以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为

网状

结构,得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不能过大,否则会使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的弹性,耐磨、耐寒性好,主要用于制造轮胎。

三、功能高分子材料1.常见功能高分子材料。材料应用高分子催化剂用于化学反应滤膜用于分离纯化磁性高分子用于信息储存形状记忆高分子用于传感器高吸水性材料用于吸水保水医用高分子材料替代人体器官、组织高分子药物用于药物缓释2.高吸水性树脂。(1)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水,改良土壤。也可以用于生产婴幼儿纸尿裤等。(2)合成思路:一是改造纤维素或淀粉分子,接入强亲水基团;二是合成新的带有强亲水基团的高分子。(3)淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在淀粉或纤维素的主链上再接入带有

强亲水

基团的支链,提高吸水性能。例如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应,生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止共聚物溶于水,还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

(4)用带有

强亲水

基团的烯类单体进行聚合,得到含

亲水

基团的高聚物。例如在丙烯酸钠中加入少量交联剂,一定条件下发生聚合反应,得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为

。

3.高分子分离膜。(1)分离膜的性能。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,形成浓缩液,达到对原液净化、分离和浓缩的目的。

分离膜功能示意图(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,以分离不同的物质。

(3)分离膜的主要材料:主要是有机高分子材料,如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。(4)分离膜的应用:广泛应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。重难突破高分子材料的认识归纳总结1.高分子化学反应的特点。(1)与结构的关系。结构决定性质,高分子之间的化学反应主要取决于高分子的结构特点、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,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,化学降解,光降解等。②橡胶硫化:天然橡胶()经硫化,破坏了碳碳双键,形成双硫键(—S—S—)等,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。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。(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,都由C、H、O、N、S等元素组成;②从合成反应看,都由单体经加聚或缩聚反应形成;③从结构看,也都是分两种结构:线型结构和网状结构。(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。3.线型、网状高分子材料的比较。

4.功能高分子材料与通用高分子材料的联系与区别。

分类功能高分子材料通用高分子材料联系都是由C、H、O、N、S等元素组成都是由单体经加聚或缩聚反应形成都有线型结构、网状结构区别在功能上,与通用高分子材料相比,功能高分子材料具有特殊功能典例剖析【例】

高分子Y是一种人工合成的多肽,其合成路线如图。下列说法不正确的是(

)。A.F中含有2个酰胺基B.高分子Y水解可得到E和GC.高分子X中存在氢键D.高分子Y的合成过程中进行了官能团保护答案:B解析:由F的结构可知,F分子中含有2个酰胺基,故A项正确;Y分子中酰胺基水解生成

、

,故B项错误;X分子中存在—NH—结构,分子之间存在氢键,故C项正确;E→F消除氨基,而后发生聚合反应,X→Y又重新引入氨基,E→F、X→Y两步的目的是保护氨基,故D项正确。学以致用DAP是仪表部件中常用的一种高分子,其结构简式为下列关于DAP的说法正确的是(

)。A.它的单体可能是邻苯二甲酸和丙烯醇(CH2═CH—CH2OH)B.DAP是热塑性塑料C.合成DAP所发生的反应:酯化反应、加聚反应、缩聚反应D.DAP可通过酯的水解反应降解成为小分子物质答案:A解析:该物质水解生成邻苯二甲酸和聚丙烯醇,所以该物质的单体是邻苯二甲酸和丙烯醇,故A项正确;热塑性塑料可以重复加热熔化,该物质没有热塑性,只有热固性,故B项错误;丙烯醇和邻苯二甲酸发生酯化反应,然后发生加聚反应得到DAP,故C项错误;DAP通过酯的水解生成聚丙烯醇和邻苯二甲酸,生成一种小分子化合物和一种高分子,故D项错误。随堂训练1.神舟十九号载人飞船成功发射,中国空间站入驻了新航天员。航天服为航天员在太空生存提供保护,其设计技术是现在世界上最复杂也最独特的技术,设计一件航天服,高分子材料起到了不可替代的作用。下列说法错误的是(

)。A.航天服中舒适层使用的特殊处理的棉布属于天然纤维B.航天服中气密限制层使用的涤纶属于合成纤维C.航天服中防护外罩使用的镀铝织物属于复合材料D.航天服中特制的航天手套使用的橡胶属于塑料答案:D2.下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成网状结构的是(

)。A.①②

B.③④

C.①④

D.②③答案:D3.(2024全国甲卷)我国化学工作者开发了一种回收利用聚乳酸(PLA)高分子材料的方法,其转化路线如下所示。下列叙述错误的是(

)。A.PLA在碱性条件下可发生降解反应B.MP的化学名称是丙酸甲酯C.MP的同分异构体中含羧基的有3种D.MMA可加聚生成高分子答案:C4.涤纶的合成路线如图所示。

(1)写出C中所含官能团的名称: