資源簡介

(共22張PPT)
●合成高分子的基本方法
●高分子材料
高分子科學從誕生到現在還不足百年，但完整的高分子材料工業體系已經建立。除了塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料，現代高分子材料正向功能化、智能化、精細化方向發展，出現了具有光學、電學、生物醫學、吸附分離等功能的高分子，與能源、國防、航空航天、電子信息、醫療健康和現代農業等領域的需求密切相關。
高分子的組成和結構特點決定了高分子的性質，是確定高分子合成方法及應用領域的基礎，也是我們學習和認識高分子的基本視角。
第二節 高分子材料
（第2課時 功能高分子材料）
第五章 合成高分子
1．通過閱讀思考，討論交流，了解不同類型的功能高分子材料（高吸水性樹脂和高分子分離膜）的制備方法和主要用途，進一步理解高聚物的結構與性質的關系。
2．通過實驗探究，數據分析，體會通過分析微觀結構解釋化學性質的思路，以及結構、性質和應用間的關系，進一步完善對有機化合物結構、性質和應用的認識。
3．通過問題探究，思考交流，了解新型高分子材料的優異性能及其在高技術領域的應用，體驗功能導向的高分子材料的合成和在高新技術領域的應用以及在發展經濟、提高生活質量方面中的貢獻，培養科學探究與社會責任的化學核心素養。
尿素高分子催化劑
高吸水性樹脂—尿不濕
高分子分離膜
磁性高分子手術機器人
高分子人造心臟
高分子隱形眼鏡
為了適應高科技產業等對材料的要求，化學工作者合成了具有某些特殊化學、物理及醫學功能的高分子材料：
功能高分子材料：具有某些特殊化學、物理及醫學功能的高分子材料。
二、功能高分子材料
用于化學反應的高分子催化劑
用于分離純化的各種濾膜
用于信息存儲的磁性高分子
用于傳感器的形狀記憶高分子
用于吸水保水的高吸水性材料
可以替代人體器官、組織的醫用高分子材料
用于藥物緩釋的高分子藥物
人造雪等
【溫馨提示】人造雪是由丙烯酸鈉通過聚合反應生成的一種高分子材料，遇水體積膨脹，可以擴大100多倍：
一定條件
[ CH－CH2 ]
COONa
n
聚丙烯酸鈉
nCH2＝CHCOONa
功能高分子材料及用途
功能
高分子材料
高吸水性樹脂
高分子分離膜
形狀記憶高分子
磁性高分子
高分子催化劑
醫用高分子材料
高分子藥物
用于吸水保水
用于分離和純化的各種濾膜
用于制作傳感器
用于信息儲存
用于化學反應
用于替換人體組織、器官
用于藥物緩釋
二、功能高分子材料
【小試牛刀】下列材料中，屬于功能高分子材料的是（ ）
①高分子膜 ②生物高分子 ③導電高分子
④離子交換樹脂 ⑤醫用高 分子 ⑥高吸水性樹脂
⑦液晶高分子
A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥
C．②③④⑤ D．全部
D
1．高吸水性樹脂
①含有強親水性原子團(如羧基、羥基、酰氨基等)的支鏈；②具有網狀結構。
高吸水性樹脂
結構特點
性能
不溶于水和有機溶劑，吸水性和保水能力強，耐擠壓
改進思路
①改造纖維素或淀粉分子，接入強親水基團；
②合成新的帶有強親水基團的高分子。
吸水前
吸水后
二、功能高分子材料
對淀粉、纖維素等天然吸水材料進行改性，在主鏈上再接入帶有強親水基團的支鏈，可以提高它們的吸水能力。如淀粉與丙烯酸鈉在一定條件下反應，生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物。
1．高吸水性樹脂
二、功能高分子材料
（1）淀粉、纖維素等天然吸水材料的改性
接枝共聚物示意圖
[含有強親水基團的支鏈，如羧基、羥基、酰氨基等。]
如在丙烯酸鈉中加入少量交聯劑，得具有網狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。
CH2＝CH－COONa
聚丙烯酸鈉(網狀結構)
80年代，“太空服之父” 唐鑫源（中國）在宇航服里加入高分子吸收體，發明了一種能吸水1400毫升的紙尿片，解決了航天員排尿的一大難題。
1．高吸水性樹脂
二、功能高分子材料
（2）用帶有強親水基團的烯類為單體進行聚合，得到含親水基團的高聚物
（3）特點：這兩種方法有一個共同特點，都要在反應中加入少量交聯劑，讓線型結構變為網狀結構。
（4）目的：加交聯劑將支鏈型結構為體型結構，使橡膠具有不變黏、彈性較高、耐熱性好、拉伸強度大、有機溶劑不溶解、不易折斷等；高吸水性樹脂有吸水性而不溶于水，耐擠壓。
【溫馨提示】在干旱地區用于農業、林業抗旱保水，改良土壤；嬰幼兒紙尿褲。
1．高吸水性樹脂
二、功能高分子材料
天然橡膠分子內存在較活潑的碳碳雙鍵，容易發生老化。橡膠硫化后，分子中的碳碳雙鍵被打開，形成了新的共價鍵，線型結構轉變為網狀結構。這使硫化橡膠具有很好的彈性、較高的硬度和耐磨性，不易變黏，在有機溶劑中不易溶解，只發生溶脹。
高吸水性樹脂在交聯前一般是水溶性的，不具備吸水性。形成網狀結構后，它可利用分子中大量的羧基、羥基等基團與水分子之間產生氫鍵等作用，吸收水分子，并且通過網狀結構將水分子束縛在高分子網格中，形成溶脹的凝膠體。這種凝膠體的保水能力很強，在一定壓力下也不易失水。
思考與討論
在橡膠工業中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經過硫化工藝，將橡膠的線型結構轉變為網狀結構。在制備高吸水性樹脂時也要加入少量交聯劑，以得到具有網狀結構的樹脂。為什么要將橡膠和高吸水性樹脂轉變為網狀結構
吸水材料 高吸水性樹脂（尿不濕） 一般吸水材料(餐巾紙）
吸水前質量m1/g 1.0000 1.0000
吸水現象
吸水后質量m2/g 71.00 30.52
吸水率（m2-m1)/m1
結論 7000%
呈凝膠狀
（具有較好的保水能力）
吸水后變形程度小（保水能力較差）
高吸水性樹脂吸水性比一般吸水材料更強，不溶于水。
2952%
探究
高吸水性樹脂的吸水性能
【問題】高吸水性樹脂與一般吸水材料的吸水性能差別有多大？
【溫馨提示】絕大多數高吸水性樹脂的主鏈或接枝側鏈上含有羧基、羥基等強親水性基團，這些親水基團與水的親和作用是具有強吸水性的最主要原因。
【小試牛刀】下列說法中，不正確的是（ ）
A．“尿不濕”屬于功能高分子材料
B．高吸水性樹脂可在干旱地區用于農業、林業抗旱保水，改良土壤
C．導電塑料是應用于電子工業的一種新型有機高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人體的排斥作用，難以達到生物相容的程度
D
（1）原理：分離膜一般只允許水及一些小分子物質通過，其余物質被截留在膜的另一側，稱為濃縮液，達到對原液凈化、分離和濃縮的目的。
（2）分類：分離膜根據膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。
2．高分子分離膜
二、功能高分子材料
（3）特點：讓某些物質有選擇地通過，而把另外一些物質分離掉。
（4）制作材料：有機高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。
（5）應用：海水淡化、飲用水制取，果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等。
飲用水的制取
血液透析
2．高分子分離膜
二、功能高分子材料
【小試牛刀】下列說法中，不正確的是（ ）
A．高分子分離膜應用于食品工業中，可用于濃縮果汁、乳制品加工等
B．氫鍵會影響該高分子的沸點、密度、硬度等性能
C．導電塑料是應用于電子工業的一種新型有機高分子材料
D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人體的排斥作用，難以達到
生物相容的程度
D
【再來一刀】在抗擊新冠肺炎的過程中“合成材料”發揮了重要的作用。下
列有關合成材料的說法正確的是（ ）
A．CH3CHOHCOOH可通過縮聚反應生成可降解的綠色高分子材料
B．合成有機硅橡膠的單體是 ，則有機硅橡膠是通過加聚反應
制得的
C．合成酚醛樹脂( )的單體是苯酚和甲醇
D．天然橡膠的主要成分聚異戊二烯不能使溴水褪色
A
功能高分子材料
高吸水性樹脂
醫用高分子材料
高分子分離膜
結構特點
含有強親水基、網狀結構
強吸水性和保水能力、耐擠壓
性能
合成方法
吸水材料改性、含強親水基團烯類聚合
原理
只允許水及小分子物質通過，其余被截留
微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等
分類
應用
海水淡化和飲用水的制取，果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等
優異的生物相容性及某些特殊功能，人造器官
1．化學與生產生活、社會密切相關。下列說法中錯誤的是（ ）
A．用浸泡過高錳酸鉀溶液的硅藻土吸收乙烯，可保鮮水果
B．合成不粘鍋涂層的原料CF2=CF2屬于烴
C．港珠澳大橋采用的超高分子量聚乙烯纖維吊繩，是有機高分子化合物
D．天然氣和液化石油氣是我國目前推廣使用的清潔燃料
B
2．下列關于功能高分子材料的說法錯誤的是（ ）
A．醫用高分子材料、高分子催化劑、磁性高分子材料等屬于功能高分子材料
B．高分子分離膜可用于海水淡化、濃縮天然果汁等
C．用于制造CPU芯片的良好半導體材料單晶硅屬于功能高分子材料
D．在淀粉、纖維素的主鏈上再接上含強親水基團的支鏈，可提高它們的吸水能力
C
3．化學與生產、生活、科技密切相關。下列說法正確的是（ ）
A．高吸水性樹脂都含有羥基、烷基等親水基團
B．含較多碳酸鈉的鹽堿地不利于農作物生長，可施加熟石灰進行改良
C．“靜電除塵”“燃煤脫硫”“汽車尾氣催化凈化”都能提高空氣質量
D．人造草坪使用的合成纖維和動力電池使用的石墨烯都屬于新型無機非金
屬材料
C

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