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高中化学选修5之知识讲解_应用广泛的高分子材料 功能高分子材料_基础-

应用广泛的高分子材料 功能高分子材料【学习目标】1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能,了解“三大合成材料”的结构、性能和用途;2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用,了解治理“白色污染”的途径和方法;3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用;4、以合成高分子化合物的背景,了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。

合成材料品种很多,按用途和性能可分为合成高分子材料(包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等);功能高分子材料(包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)和复合材料。

其中,被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。

【要点梳理】要点一、塑料【应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#应用广泛的高分子材料 功能高分子材料】1.塑料的成分。

塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。

在塑料的组成中除了合成树脂外,还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。

如,提高柔韧性的增塑剂,改进耐热性的热稳定剂,防止塑料老化的防老化剂,赋予塑料颜色的着色剂等。

3.几种重要的塑料的性质。

(1)聚乙烯塑料的性质。

①聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能,最低使用温度可达-100℃;化学稳定性好,能耐大多数酸、碱的腐蚀;常温下不溶于一般溶剂,吸水性小;电绝缘性能优良。

②聚乙烯塑料品种很多,应用广泛,主要有:薄膜(低密度聚乙烯,有良好的透明度和一定的抗拉强度)用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装;中空制品(高密度聚乙烯,强度较高)用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器;管板材(高密度聚乙烯)用于铺设地下管道和建筑材料;纤维(线型低密度聚乙烯)用于生产渔网绳索;包覆材料,用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。

(2)酚醛树脂。

①酚醛树脂是用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。

②酚醛树脂属于热固性塑料,体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融,也不溶于任何溶剂。

③酚醛树脂主要用做绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。

要点二、合成纤维【应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纤维】1.化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称。

天然纤维:如棉花、羊毛、麻等化学纤维: 人造纤维:如黏胶纤维 合成纤维:如“六大纶”、光导纤维等 纤维合成纤维性能优异,原料来源丰富、价格便宜、用途广泛、生产不受气候等自然条件的限制。

涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的“六大纶”。

它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。

合成纤维除了改善了人们的穿着外,还被广泛用于工农业生产和高科技的各个领域。

要点三、橡胶1.橡胶是具有高弹性的高分子化合物。

2.根据来源不同,橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。

3.合成橡胶以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为单体聚合而成,已经发展有丁苯橡胶、顺丁橡胶、合成天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等品种。

4.合成橡胶一般具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。

比如,顺丁橡胶的特点是弹性高,耐磨、耐寒’性好,可在寒冷地带使用,主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。

要点四、功能高分子材料1.概念。

在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团,使它们具有特殊的功能,以满足光学、电学、磁学、热学、化学、生物学、医学等方面的要求,这样形成的高分子统称为功能高分子。

2.分类。

目前,常用的功能高分子材料的分类可表示如下:3.几种重要的功能高分子材料。

(1)高吸水性树脂:①有两种方法可以获得具有高吸水性能的树脂:a .对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,往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。

b .以带有强亲水性原子团的化合物,如丙烯酸等为单体,均聚或两种单体共聚,得到亲水性聚合物。

这两种方法的共同点是: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,得到具有网状结构的树脂。

②高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。

(2)离子交换树脂主要用于分离和提纯,如制取去离子水,回收工业废水中的金属,硬水的软化等。

(3)医用高分子(如硅橡胶、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等)的生物相容性较好、安全无毒,可用于制造医用器械和人造器官。

要点五、复合材料1.概念。

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,其他材料作为增强剂。

2.性能。

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,在综合性能上超过单一材料。

3.应用。

复合材料主要应用于宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。

要点六、合成材料的应用及发展合成材料广泛应用于工农业、国防、医药卫生、交通及日常生活等领域。

随着经济的发展,各行各业对材料高吸水性树脂 离子交换树脂 光敏高分子 导电高分子 高分子催化剂和试剂 医用高分子 高分子膜 常用功能高分子材料的需求在逐渐增多,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,在人们的生产和生活中将发挥越来越重要的作用。

合成材料的快速发展与大量应用,其废弃物的急剧增加带来了环境污染,一些塑料制品所带来的“白色污染”尤为严重。

目前,治理“白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始,从长远来看,可逐步以可降解塑料取代现在普遍使用的塑料,从根本上解决“白色污染”问题。

【典型例题】类型一:合成材料的性能及用途例1 下列说法中正确的是()。

A.天然纤维就是纤维素B.合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品C.化学纤维的原料可以是天然纤维D.生产合成纤维的过程中发生的是物理变化【思路点拨】本题考查对合成材料的性能、用途的理解与掌握以及对三大合成材料的优缺点的对比与分析。

【答案】B、C【解析】天然纤维不仅包括纤维素,还包括羊毛、蚕丝等;生产合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品,在生产过程中必包含有加聚或缩聚反应,应属化学变化;化学纤维的原料可以是天然纤维。

如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。

【总结升华】注意本节要点中概念的内涵和外延。

在学习化学的过程中,需要准确理解概念的实质才能应对题干中一些模糊的选项做出判断。

举一反三:【变式1】下列原料或制成的成品中,可溶于有机溶剂的是()。

A.有机玻璃B.从废轮胎上刮下的橡胶粉末C.涤纶绳(其主要成分为)D.电木【答案】A、C【变式2】下列有关高分子材料的说法中正确的是()A.包装食品用的聚氯乙烯塑料袋破裂后可以热修补B.具有线型结构的热固性塑料可制作电源插座C.天然橡胶的结构中含有“C=C”键D.羊毛、蚕丝和尼龙都是天然纤维【答案】C【解析】聚氯乙烯中的增塑剂有毒,不能用于食品包装,A项错误;制作电源插座的材料是网状结构的材料,B项错误;尼龙是人造纤维,D项错误。

【变式3】下列说法中正确的是()。

A.硫化橡胶遇汽油能发生溶胀B.聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能C.合成橡胶是以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子D.橡胶的老化实质上发生的是酯化反应【答案】A、C例2(2015 福建三明一中期中)食品保鲜膜按材质分为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等种类。

PVC被广泛用于食品、蔬菜的外包装,但它对人体有潜在危害。

下列有关叙述中不正确的是()A.PVC保鲜膜属于链状聚合物,在高温时易熔化B.PVC的单体不能由PE的单体与氯化氢加成制得C.鉴别PE和PVC,可将其放入试管中加热,在试管口放置一湿润的蓝色石蕊试纸,如果试纸变红,则为PVC,不变红,则为PED.等质量的聚乙烯和乙烯分别完全燃烧,聚乙烯消耗的氧气多【思路点拨】首先分别找出这三种塑料的单体,然后再仔细分析各个选项,从而得出正确结论。

【答案】D【解析】A项PE、PVC都属于链状高分子化合物,能溶于酒精,加热熔化、冷却后变成固体,可以反复进行,故A正确;B项PVC单体为氯乙烯,应该由乙炔和HCl加成得到,故B正确;C项PVC加热产生氯化氢而PE不产生,根据是否有氯化氢产生即可鉴别,故C正确;D项乙烯是聚乙烯的单体,它们的最简式相同,它们含C和H的质量分数分别相等,所以等质量的两者燃烧时生成CO2、H2O的量分别相等,消耗的氧气的量也相等,故D错误。

故选D。

【总结升华】聚氯乙烯易分解形成有毒的氯化氢,不可作为食品包装用,用于食品包装的是聚乙烯塑料。

类型二:功能高分子材料及复合材料的结构和性能例3 下列材料属于复合材料的是()。

A.聚丙烯B.铝合金C.黏合剂D.玻璃钢【思路点拨】本题考查复合材料的结构、性能和应用等。

【答案】D【解析】复合材料是由两种或两种以上的材料组合成的一种新型材料。

复合材料可以发挥每一种材料的长处,并避免其缺点,这样既可以充分利用资源,又可以节约能源。

如玻璃钢是以玻璃纤维作增强材料,树脂作基体的复合材料,玻璃钢是一种复合材料。

【总结升华】聚丙烯、黏合剂均属于高分子材料,铝合金是铝和其他金属的特殊混合物,都不是复合材料。

举一反三:【变式1】(2016 德州月考)科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术,即在沙漠中喷洒一定的(聚丙烯酸酯)与水的混合物,使其与沙粒结合,形成既能阻止地下的盐分上升,又能拦截、蓄积雨水作用。

下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是()。

A.聚丙烯酸酯的单体结构式为CH3-CH2COORB.聚丙烯酸酯有固定的沸点C.聚丙烯酸酯能发生加成反应D.合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应【答案】D【解析】A项由高分子化合物的结构简式可知其单体为CH2=CH2COOR,故A错误;B项聚丙烯酸酯属于混合物,没有固定的熔沸点,故B错误;C项聚丙烯酸酯的链节为,没有碳碳双键,故C错误;D 项合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应,故D正确。

故选D。

类型三:合成材料对环境的危害例4 环保专家预言:废弃的地膜最终将成为祸害。

武汉大学张俐娜教授提出用甘蔗渣、麦秆、芦苇浆做原料生产“再生纤维素共混膜”的研究课题,终获成功。

使用“再生纤维素共混膜”不但能使农作物增产20%,而且其使用寿命一旦终结,其成分的30%可被微生物吃掉,剩余部分会在40多天内自动降解,对土壤无副作用。

请回答下列问题:(1)普通地膜能造成什么“祸害”?(2)有人建议焚烧处理这些普通塑料废弃物,你认为可行吗?为什么?(3)写出这种“再生纤维素共混膜”的主要化学成分(纤维素)的基本结构简式,该薄膜降解可能生成什么?【答案】(1)普通地膜等塑料废弃物性质稳定,在自然界中难被生物降解,长期留在土壤中,会破坏土壤结构,降低土壤肥效,对农业生产造成危害。

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