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第五章 第二節(jié)
高分子材料
一、通用高分子材料
二、功能高分子材料
第五章 第二節(jié)
第二課時 功能高分子材料
一、高吸水性樹脂
二、微生物降解材料
三、高分子分離膜
生活答疑
疫情期間曾“一罩難求”，有不法分子用紙張(天然纖維素)代替口罩材料，你知道如何用簡單的方法鑒別真假嗎？
纖維素(多糖)
聚丙烯
加水鑒別吸水性：紙張有親水基，能吸水；聚丙烯無親水基，不吸水；
燃燒法鑒別：紙張燃燒后灰燼易碾碎；合成纖維燃燒時刺鼻嗆味，燃燒后結(jié)塊且不易捏碎；
生活答疑
功能高分子：在天然或合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能原子團(tuán)，使其具有特殊的功能，滿足化學(xué)、物理或醫(yī)學(xué)等方面的功能要求。
化學(xué)功能高分子
功能高分子
物理功能高分子
生物(醫(yī)用)功能高分子
功能轉(zhuǎn)換型高分子
如高分子試劑、高分子催化劑、
離子交換樹脂
如發(fā)光高分子、導(dǎo)電高分子
如高分子藥物、軟硬組織替代高分子
如電致發(fā)光高分子、形狀記憶高分子
高吸水性樹脂
問題一：尿不濕屬于高吸水性樹脂，既能吸水又能保水，它可能屬于下列哪種結(jié)構(gòu)？
[ CH2 CH ]
COONa
n
[ CH2 CH ]
F
n
[ CH2 CH ]
O C CH3
n
O
[ CCl2 CCl2 ]
n
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一：
含有強(qiáng)親水基團(tuán)，如羧基、羥基、酰胺基等；
高吸水性樹脂
問題二：已知聚丙烯酸鈉本身就是水溶性的，能直接用作吸水材料嗎？
線型聚丙烯酸鈉能溶于水，不具備吸水性，交聯(lián)后網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的 COO 與水形成氫鍵，可將水分子束縛在高分子網(wǎng)格中，形成溶脹的凝膠，且保水能力增強(qiáng)！
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二：
具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)保水能力；
高吸水性樹脂
問題三：以乙炔為原料，設(shè)計(jì)聚丙烯酸鈉的合成路線。
[ CH2 CH ]
COONa
n
合成技巧一：
帶有特征基團(tuán)的小分子
可以直接進(jìn)行聚合反應(yīng)！
高吸水性樹脂
思考與討論一：如果直接用纖維素作高吸水材料，有哪些優(yōu)點(diǎn)和不足？
優(yōu)點(diǎn)：纖維素可再生，可降解，環(huán)境友好；
不足：纖維素的吸水性還不夠(只有自身質(zhì)量的20-40倍)，且保水能力較差；
如何改進(jìn)呢？
既要提高親水性，同時避免溶于水(要形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))！
高吸水性樹脂
(C6H10O5)n
(C6H7O2(OH)3)n
改性(提高吸收能力)
淀粉主鏈
接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈
交聯(lián)劑
合成技巧二：
對高分子聚合物引入特征基團(tuán)進(jìn)行改性處理！
高吸水性樹脂
高吸水性材料的用途
在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性樹脂，可以使苗木在生長發(fā)育過程中有充足的水！
七彩植物養(yǎng)護(hù)水晶泥是利用聚乙烯醇、聚丙烯酸鹽制作的！
高吸水性樹脂
思考與討論二：在橡膠工業(yè)中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經(jīng)過硫化工藝，將橡膠的線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹脂時也要加入少量交聯(lián)劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。思考為什么要將橡膠和高吸水性樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)
硫化橡膠：增加橡膠的強(qiáng)度和彈性；
高吸水樹脂：使其吸水、保水但又不溶于水；
微生物降解材料
根據(jù)復(fù)工人數(shù)預(yù)估，全國每日需消耗兩億口罩，而塑料制品降解需要100-200年。請根據(jù)各類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，分析哪些高分子相對容易降解，哪些難降解？
三層口罩：聚丙烯；
口罩塑料袋：聚乙烯；
耳繩：聚對苯二甲酸乙二酯；
拭子頭：錦綸；
手套：丁腈橡膠；
易
易
易
難
難
微生物降解材料
聚丙烯纖維很難降解，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，你建議尋找哪類高分子材料替代聚丙烯？
聚丙烯纖維特點(diǎn)：無毒、疏水性的線型高分子材料；
可以用聚酯類線型性高分子材料代替，實(shí)現(xiàn)可降解；且聚乳酸比普通聚酯類相比，既能降解，又可再生！
微生物降解材料
聚乳酸是一種可生物降解的高分子材料，其結(jié)構(gòu)簡式如圖，主要用于制造可降解纖維、可降解塑料和醫(yī)用材料。以淀粉為原料，先水解為葡萄糖，再在乳酸菌的作用下將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，乳酸在催化劑作用下可聚合成聚乳酸。聚乳酸材料廢棄后，先水解成乳酸，乳酸在微生物和氧氣的作用下可生成CO2和H2O。請用化學(xué)方程式表示上述過程。
聚乳酸
聚乳酸
微生物降解材料
聚乳酸
微生物降解材料
聚乳酸
乳酸本身也是人體代謝產(chǎn)物，聚乳酸除了可以用作微生物降解材料，還有哪些用途？(閱讀教材139頁“科學(xué)-技術(shù)-社會”)
聚乳酸具有優(yōu)異的生物相容性和生物可吸收性，可用于醫(yī)用高分子材料，如手術(shù)縫合線，骨科固定材料，藥物緩釋材料等因不用再次取出，減少病人麻煩和痛苦
高分子分離膜
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：分離膜一般只允許水及一些小分子物質(zhì)通過，其余物質(zhì)則被截留在膜的另一側(cè)，形成濃縮液，達(dá)到對原液凈化、分離和濃縮的目的；
分離膜根據(jù)膜孔大小可分為：
高分子分離膜
高分子分離膜已廣泛用于海水淡化、飲用水的制取，以及果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等鄰域。
隨堂練習(xí)
1. 下列描述中，正確的是( )
丙烯酸鈉是高吸水性樹脂的主要成分
高吸水性樹脂成品是線型結(jié)構(gòu)
二氧化碳和環(huán)氧丙烷在催化劑作用下可生成一種可降解的塑料
高分子制成的“人造金屬”能夠?qū)щ妼?dǎo)熱，所以有金屬光澤
C
隨堂練習(xí)
2. 下列關(guān)于功能高分子材料，說法不正確的是( )
生物高分子材料、隱身材料、液晶高分子材料等屬于功能高分子材料
高分子分離膜可用于海水淡化、分離工業(yè)廢水、濃縮天然果汁等
高分子藥物和有機(jī)玻璃都屬于功能高分子材料
纖維素難溶于水的主要原因是其鏈間有多個氫鍵
C
隨堂練習(xí)
3. 下列高聚物經(jīng)簡單處理可以從線性結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的是( )
A. ①② B. ③④ C. ①④ D. ②③
D
[ CH2 CH CH2 CH2 ]
CH3
n
①
②
③
④
[ CH2 CH=CH2 ]
Cl
n
[ CH2 CH ]
Cl
n

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