课题3 高分子化合物与材料
一、学习目标
1.举例说明高分子合成材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。

2.收集我国现代材料研究和材料工业发展情况的资料，认识新材料的发展方向。

3.讨论社会发展和科技进步对材料的要求，认识化学对材料科学发展的促进作用。

二、学习重难点
说明高分子合成材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。

三、学习过程
（一）高分子化合物的合成
高分子化合物，指的是相对分子质量很大的有机物质(相对分子质量一般在10_000以上就称为高分子化合物)。

高分子化合物可分为天然高分子化合物和合成高分子化合物，合成高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得，所以也称为聚合物或高聚物。

1.加成聚合(加聚)：通常是在催化剂的存在下，含有双键的单体打开双键，相互连接而得到聚合物长链分子。

加聚反应生成的高分子化合物称为聚合树脂，它们多在原始单体名称前冠以“聚”字命名，加聚反应的特点是反应过程中不产生副产物。

写出聚乙烯的①结构简式：，②链节：—CH2—CH2—，③单体：CH2===CH2。

2.缩合聚合(缩聚)反应：由含有活性官能团的两个或两个以上的单体，在加热和催化剂的作用下，经缩合反应，相互连接而得到相对分子质量高的聚合物，并同时析出水、氨、醇等副产物(低分子化合物)。

（二）加聚反应
1.加聚反应的定义
加聚反应是加成聚合反应的简称，是指以不饱和烃或含不饱和键的物质为单体，通过不饱和键的加成，聚合成高聚物的反应。

如乙烯在一定条件下发生加成聚合反应得到聚乙烯：n CH2===CH2
2.加成聚合反应涉及单体、链节、聚合度、聚合物等概念，以乙烯的加聚反应为例，对相关概念进行归纳：
概
含义实例念
(1)单体必须是含有双键等不饱和键的化合物(例如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等)。

(2)加聚反应发生在不饱和键上。

(3)加聚反应过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。

(4)加聚反应生成的聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。

（三）缩聚反应 1.缩聚反应 (1)缩聚反应的定义
缩聚反应是缩合聚合反应的简称，是指单体之间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(如水、氨、卤化氢等)的聚合反应，例如己二酸与乙二醇之间的缩合聚合反应：
(2)缩聚反应的特点
①单体为含有两个或两个以上的官能团(如—OH 、—COOH 、—NH 2、—X 等)的小分子。

②缩聚反应过程中生成高聚物的同时，还有小分子副产物生成(如H 2O 、NH 3、HCl)。

③所得高分子化合物的化学组成跟单体的化学组成不同。

2.加聚反应和缩聚反应的对比
（四）知识延伸
1.塑料制品的加工
线型结构：以共价键结合成高分子链，链与链之间以分子间作用力相结合，可溶于有机溶剂，但溶解速度比小分子化合物慢，最后形成的高分子溶液具有良好的热塑性，受热软化成液体，冷却后又变成固体，如合成纤维、塑料(如聚乙烯)。

体型结构：以共价键结合成高分子链，链与链之间以共价键产生交联而成网状结构，不易溶于有机溶剂，长期浸泡在溶剂中只能发生溶胀。

具有热固性，加热成型后受热不熔化，如酚醛树脂(电木)塑料。

塑料制品一般不易导电，通常是电绝缘材料。

2.性能优异的合成材料
高分子材料的性能与使用中的缺点：易燃、易老化、废弃物不易分解。

(1)塑料的改性：常用方法有填充改性、共混改性、共聚改性。

(2)功能高分子材料发展趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化、智能化。

(3)复合材料：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.环境中的高分子材料
(1)高分子材料的老化：高分子材料在长期储存和使用过程中，由于外力、热、光、空气、水、微生物及化学试剂等外因的作用，使性能逐渐退化，直至丧失使用价值的现象称为老化。

防止措施：合成高分子材料生产中一般要加入光稳定剂、抗氧剂和阻燃剂等以提高其使用寿命。

(2)环境降解高分子材料的开发
高分子材料使用后的降解主要涉及光降解、生物降解和化学降解，环境降解高分子材料的开发以生物降解材料为主。

(3)废旧高分子材料的回收利用途径：改性利用和再生做成有用材料和制品、用热裂解使其分解，制备化工原料，废旧聚合物用作燃料。

四、同步练习
1.下列物质不属于复合材料的是( )
A.碳化硅纤维
B.生物陶瓷
C.钢化玻璃
D.氮化硅陶瓷
解析：复合材料具备的特征是：能够承受高温、高强度，具备电学、光学特性，具有生物功能。

而传统的非金属材料主要是指以硅酸盐为原料而制备的材料，如水泥、玻璃、传统陶瓷等。

选项C中的钢化玻璃跟普通玻璃的成分是一样的，只是制作工艺稍有差别，钢化玻璃是将玻璃熔融体经过急速冷却而制得的。

答案：C
2.用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能，其主要成分的分子式为C6H4S4，它可能属于( )
A.无机物
B.烃类
C.高分子化合物
D.有机物
解析：根据其分子组成判断。

答案：D
3.随着社会的发展，复合材料是一类新型的有前途的发展材料。

目前，复合材料最主要的应用领域是( )
A.高分子分离膜
B.人类的人工器官
C.宇宙航空工业
D.新型药物
解析：宇宙航空领域涉及面广，需要材料最多。

答案：C
五、自我测评
1.下列塑料的合成，所发生的化学反应不同于另外三种的是( )
A.聚乙烯塑料
B.聚氯乙烯塑料
C.聚苯乙烯塑料
D.酚醛塑料
解析：聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料、聚苯乙烯塑料的合成均为加聚反应，而酚醛塑料的合成属于缩聚反应。

答案：D
2.下列物质中，属于功能高分子材料的是( )
A.聚氯乙烯板材
B.酚醛树脂
C.油脂
D.光刻胶
解析：只有光刻胶有特殊功能——光敏特性。

答案：D
3.关于塑料的下列说法中，正确的是( )
A.塑料的主要成分是合成树脂，另外有少量具有某些特定用途的添加剂
B.塑料是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子
C.塑料制品容易被微生物分解，所以废弃塑料制品不会对环境造成严重的污染
D.工程塑料具有某些优异的性能，但不可作为工程材料而代替某些金属
解析：塑料的主要成分是合成树脂，一般根据需要加入一些特定用途的添加剂。

答案：A
六、小结
说明高分子合成材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。