人教版選修5 第五章第二、三節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料 學(xué)案.doc

第二、三節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解常見(jiàn)功能高分子材料的成分及優(yōu)異性能，了解“三大合成材料”的結(jié)構(gòu)、性能和用途；2、了解功能高分子材料在人類生產(chǎn)、生活中的重要應(yīng)用，了解治理“白色污染”的途徑和方法；3、了解各類功能高分子材料的優(yōu)異性能及其在高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用；4、以合成高分子化合物的背景，了解有機(jī)合成在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。 合成材料品種很多，按用途和性能可分為合成高分子材料（包括塑料、合成纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料等）；功能高分子材料（包括高分子分離膜、液晶高分子、導(dǎo)電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水性樹(shù)脂等）和復(fù)合材料。其中，被稱為“三大合成材料”的塑料、合成纖維和合成橡膠應(yīng)用最廣泛。【要點(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、塑料 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樹(shù)脂。在塑料的組成中除了合成樹(shù)脂外，還有根據(jù)需要加入的具有某些特定用途的加工助劑以改進(jìn)其性能。如，提高柔韌性的增塑劑，改進(jìn)耐熱性的熱穩(wěn)定劑，防止塑料老化的防老化劑，賦予塑料顏色的著色劑等。 2塑料的種類。分類的原則類型特征和舉例按樹(shù)脂受熱時(shí)的特征熱塑性以熱塑性樹(shù)脂為基本成分，受熱軟化，可以反復(fù)塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等熱固性以熱固性樹(shù)脂為基本成分，加工成型以后變?yōu)椴蝗蹱顟B(tài)，如酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等按應(yīng)用范圍及性能特點(diǎn)通用塑料通用性強(qiáng)，用途廣泛、產(chǎn)量大、價(jià)格低，主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等工程塑料機(jī)械性能較好，強(qiáng)度高，可以代替金屬用作工程結(jié)構(gòu)材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等 3幾種重要的塑料的性質(zhì)。 （1）聚乙烯塑料的性質(zhì)。 聚乙烯塑料無(wú)嗅、無(wú)毒、具有優(yōu)良的耐低溫性能，最低使用溫度可達(dá)100；化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸、堿的腐蝕；常溫下不溶于一般溶劑，吸水性??；電絕緣性能優(yōu)良。 聚乙烯塑料品種很多，應(yīng)用廣泛，主要有：薄膜（低密度聚乙烯，有良好的透明度和一定的抗拉強(qiáng)度）用于各種食品、醫(yī)藥、衣物、化肥等的包裝；中空制品（高密度聚乙烯，強(qiáng)度較高）用于塑制各種瓶、桶、罐、槽等容器；管板材（高密度聚乙烯）用于鋪設(shè)地下管道和建筑材料；纖維（線型低密度聚乙烯）用于生產(chǎn)漁網(wǎng)繩索；包覆材料，用做包覆電纜、電線的高頻絕緣材料。 （2）酚醛樹(shù)脂。 酚醛樹(shù)脂是用酚類（如苯酚）與醛類（如甲醛）在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子化合物。 酚醛樹(shù)脂屬于熱固性塑料，體型酚醛樹(shù)脂受熱后都不能軟化或熔融，也不溶于任何溶劑。 酚醛樹(shù)脂主要用做絕緣、隔熱、難燃、隔音器材和復(fù)合材料。要點(diǎn)二、合成纖維【高清課堂：應(yīng)用廣泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纖維】 1化學(xué)纖維是人造纖維和合成纖維的統(tǒng)稱。天然纖維：如棉花、羊毛、麻等化學(xué)纖維：人造纖維：如黏膠纖維合成纖維：如“六大綸”、光導(dǎo)纖維等纖維 2合成纖維：類型特征和舉例合成纖維具有強(qiáng)度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、不發(fā)霉、不怕蟲蛀、不縮水等優(yōu)點(diǎn)。如滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸特種合成纖維具有某些特殊性能。如芳綸纖維、碳纖維、耐輻射纖維、光導(dǎo)纖維和防火纖維等 合成纖維性能優(yōu)異，原料來(lái)源豐富、價(jià)格便宜、用途廣泛、生產(chǎn)不受氣候等自然條件的限制。滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸被稱為合成纖維的“六大綸”。它們具有強(qiáng)度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質(zhì)輕保暖等優(yōu)點(diǎn)。 合成纖維除了改善了人們的穿著外，還被廣泛用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和高科技的各個(gè)領(lǐng)域。要點(diǎn)三、橡膠 1橡膠是具有高彈性的高分子化合物。 2根據(jù)來(lái)源不同，橡膠可分為天然橡膠和合成橡膠。 3合成橡膠以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴為單體聚合而成，已經(jīng)發(fā)展有丁苯橡膠、順丁橡膠、合成天然橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等品種。 4合成橡膠一般具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。比如，順丁橡膠的特點(diǎn)是彈性高，耐磨、耐寒性好，可在寒冷地帶使用，主要用于制造輪胎、膠鞋、膠帶等。要點(diǎn)四、其他高分子材料 1涂料。 （1）涂料是一種涂布于物體表面后能結(jié)成堅(jiān)韌保護(hù)膜的物質(zhì)，它常用于家具、道路指示牌以及船舶表面，可以起到保護(hù)、指示以及美化的作用。 （2）涂料的主要成分成膜物質(zhì)（也稱固著劑），用于溶解成膜物質(zhì)的有機(jī)溶劑會(huì)污染環(huán)境。目前，涂料正向無(wú)毒溶劑或無(wú)溶劑化方向發(fā)展。 2黏合劑。 （1）目前使用的黏合劑是以各種樹(shù)脂如酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等為主要成分制成的。 （2）502瞬間強(qiáng)力膠是日常生活中常用的黏合劑，它是在聚-氰基丙烯酸乙酯中加入適當(dāng)填料制成的。要點(diǎn)五、功能高分子材料 1概念。 在合成高分子的主鏈或支鏈上接上帶有某種特定功能的官能團(tuán)，使它們具有特殊的功能，以滿足光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的要求，這樣形成的高分子統(tǒng)稱為功能高分子。 2分類。高吸水性樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂光敏高分子導(dǎo)電高分子高分子催化劑和試劑醫(yī)用高分子高分子膜常用功能高分子材料 目前，常用的功能高分子材料的分類可表示如下： 3幾種重要的功能高分子材料。 （1）高吸水性樹(shù)脂： 有兩種方法可以獲得具有高吸水性能的樹(shù)脂： a對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，往它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。 b以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物，如丙烯酸等為單體，均聚或兩種單體共聚，得到親水性聚合物。 這兩種方法的共同點(diǎn)是：都要在反應(yīng)中加入少量含有兩個(gè)雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂。 高吸水性樹(shù)脂可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹(shù)造林時(shí)抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。 （2）離子交換樹(shù)脂主要用于分離和提純，如制取去離子水，回收工業(yè)廢水中的金屬，硬水的軟化等。 （3）醫(yī)用高分子（如硅橡膠、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等）的生物相容性較好、安全無(wú)毒，可用于制造醫(yī)用器械和人造器官。要點(diǎn)六、復(fù)合材料 1概念。 復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料，其中一種材料作為基體，其他材料作為增強(qiáng)劑。 2性能。 復(fù)合材料一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過(guò)單一材料。 3應(yīng)用。 復(fù)合材料主要應(yīng)用于宇宙航空工業(yè)、汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類健康等方面。要點(diǎn)七、合成材料的應(yīng)用及發(fā)展 合成材料廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通及日常生活等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)材料的需求在逐漸增多，對(duì)重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在人們的生產(chǎn)和生活中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 合成材料的快速發(fā)展與大量應(yīng)用，其廢棄物的急劇增加帶來(lái)了環(huán)境污染，一些塑料制品所帶來(lái)的“白色污染”尤為嚴(yán)重。目前，治理“白色污染”主要應(yīng)從減少使用和加強(qiáng)回收開(kāi)始，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可逐步以可降解塑料取代現(xiàn)在普遍使用的塑料，從根本上解決“白色污染”問(wèn)題?！镜湫屠}】類型一：合成材料的性能及用途 例1 下列原料或制成的產(chǎn)品中，如出現(xiàn)破損不可以進(jìn)行熱修補(bǔ)的是（ ） a聚氯乙烯涼鞋 b電木插座 c自行車內(nèi)胎 d聚乙烯塑料膜【思路點(diǎn)撥】本題考查對(duì)合成材料的性能、用途的理解與掌握以及對(duì)三大合成材料的優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比與分析?！敬鸢浮縝 【解析】聚氯乙烯涼鞋、自行車內(nèi)胎、聚乙烯塑料膜等都是用熱塑型塑料樹(shù)脂加工而成的，可以反復(fù)加工，多次使用，出現(xiàn)破損時(shí)可進(jìn)行熱修補(bǔ)，而電木插座是用熱固性塑料電木加工而成的，受熱不熔化，出現(xiàn)破損時(shí)不能進(jìn)行熱修補(bǔ)?！究偨Y(jié)升華】熱塑性塑料是以熱塑性樹(shù)脂為基本成分，受熱軟化，可以反復(fù)塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等；熱固性塑料是以熱固性樹(shù)脂為基本成分，加工成型以后變?yōu)椴蝗蹱顟B(tài)，如酚醛樹(shù)脂、脲醛樹(shù)脂等。舉一反三：【變式1】下列原料或制成的成品中，可溶于有機(jī)溶劑的是（ ） a有機(jī)玻璃 b從廢輪胎上刮下的橡膠粉末 c滌綸繩（其主要成分為） d電木【答案】a、c【變式2】下列說(shuō)法中正確的是（ ） a合成纖維和人造纖維可統(tǒng)稱為化學(xué)纖維 b酚醛樹(shù)脂和聚氯乙烯都是熱固性塑料 c錦綸絲接近火焰時(shí)先蜷縮，燃燒時(shí)有燒焦毛發(fā)的臭味，灰燼為有光澤的硬塊，能壓成粉末 d維綸具有較好的吸濕性，是因?yàn)槠浞肿渔溕虾辛u基的緣故【答案】a、d【變式3】（2015 荊州質(zhì)檢）下列說(shuō)法正確的是（ ） a塑料的主要成分是增塑劑 b塑料受熱后都能軟化甚至熔融 c高壓聚乙烯就是高密度聚乙烯 d酚醛樹(shù)脂屬于熱固性塑料【答案】d【解析】塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，所添加的加工助劑有增塑劑、熱穩(wěn)定劑、防老化劑、著色劑等；熱塑性塑料受熱后都能軟化甚至熔融，而熱固性塑料受熱時(shí)既不軟化也不熔融；高壓聚乙烯是低密度塑料，低壓聚乙烯是高密度塑料。 例2 下列說(shuō)法中正確的是（ ） a天然纖維就是纖維素 b合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品 c化學(xué)纖維的原料可以是天然纖維 d生產(chǎn)合成纖維的過(guò)程中發(fā)生的是物理變化【答案】b、c 【解析】天然纖維不僅包括纖維素，還包括羊毛、蠶絲等；生產(chǎn)合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品，在生產(chǎn)過(guò)程中必包含有加聚或縮聚反應(yīng)，應(yīng)屬化學(xué)變化；化學(xué)纖維的原料可以是天然纖維。如黏膠纖維就是用木材、草類等天然纖維經(jīng)化學(xué)加工制成的。類型二：功能高分子材料及復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性能例3 下列有關(guān)新型高分子材料的說(shuō)法中，不正確的是（ ）a高分子分離膜應(yīng)用于食品工業(yè)中，可用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀造業(yè)等b復(fù)合材料一般是以一種材料作為基體，另一種材料作為增強(qiáng)劑c導(dǎo)電塑料是應(yīng)用于電子工業(yè)的一種新型有機(jī)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(dá)到生物相容的程度【思路點(diǎn)撥】本題考查有關(guān)新型高分子材料的知識(shí)，認(rèn)識(shí)功能材料對(duì)人類社會(huì)生產(chǎn)的重要性；了解高分子膜、導(dǎo)電分子、可降解塑料等各種高分子材料的性能和應(yīng)用。【答案】d【解析】并不是所有人工合成的高分子材料植入人體都出現(xiàn)排斥反應(yīng)，有不少的新型高分子材料具有優(yōu)異的生物兼容性，在人體中排異很小，可以滿足人工器官對(duì)材料的苛刻要求。【總結(jié)升華】高分子分離膜是用高分子材料制成的具有選擇性透過(guò)功能的半透性薄膜。采用這樣的半透性薄膜，以壓力差、溫度梯度、濃度梯度或電位差為動(dòng)力，使氣體混合物、液體混合物或有機(jī)物、無(wú)機(jī)物的溶液等分離技術(shù)相比，具有省能、高效和潔凈等特點(diǎn)，因而被認(rèn)為是支撐新技術(shù)革命的重大技術(shù)。膜分離過(guò)程主要有反滲透、超濾、微濾、電滲析、壓滲析、氣體分離、滲透汽化和液膜分離等。用來(lái)制備分離、滲透汽化和液膜分離等。用來(lái)制備分離膜的高分子材料有許多種類?，F(xiàn)在用的較多的是聚楓、聚烯烴、纖維素脂類和有機(jī)硅等。膜的形式也有多種，一般用的是平膜和空中纖維。推廣應(yīng)用高分子分離膜能獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。例如，利用離子交換膜電解食鹽可減少污染、節(jié)約能源：利用反滲透進(jìn)行海水淡化和脫鹽、要比其它方法消耗的能量都??；利用氣體分離膜從空氣中富集氧可大大提高氧氣回收率等。舉一反三：【變式1】除了傳統(tǒng)的三大合成材料以外，又出現(xiàn)了高分子分離膜，具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料，醫(yī)用高分子材料，隱形高分子材料和液晶高分子材料等許多新型有機(jī)高分子材料。試根據(jù)下列用途判斷新型有機(jī)高分子材料的種類。 （1）用于海水和苦咸水的淡化方面：_。 （2）用于制造人工器官（如人工心臟）的材料：_?！敬鸢浮浚?）高分子分離膜 （2）醫(yī)用高分子材料（如硅聚合物和聚氨酯等高分子材料）類型三：合成材料對(duì)環(huán)境的危害例4 塑料廢棄物的危害有（ ）難以分解，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響植物生長(zhǎng)；污染海洋；危及海洋生物的生存；造成海難事件；破壞環(huán)境衛(wèi)生，污染地下水 a b c d【思路點(diǎn)撥】本題考查了塑料制品廢棄物的危害，注意塑料制品在自然界中難以降解處理的特點(diǎn)。 【答案】a 【解析】用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物制成的各類生活塑料制品在自然界中難以降解處理，以致造成城市環(huán)境嚴(yán)重污染的現(xiàn)象，長(zhǎng)期堆積會(huì)破壞土壤，污染地下水，危害海洋生物的生存，造成海難事件等等，所以都屬于塑料廢棄物的危害，故選a?！究偨Y(jié)升華】對(duì)廢棄的塑料制品造成的白色污染的原因、后果及預(yù)防的考查”、“對(duì)為避免“白色污染”而使用的新材料的考查”都是近幾年考試中出現(xiàn)頻度較高的測(cè)試內(nèi)容，需要熟練掌握化學(xué)用語(yǔ)的使用。舉一反三：【變式1】據(jù)cctv科技博覽報(bào)道，近年來(lái)中科院首創(chuàng)用co2合成可降解塑料聚