2025年高中化学新教材同步 选择性必修第三册 第5章　第2节　第2课时　功能高分子材料.docx

第2课时功能高分子材料

［核心素养发展目标］了解功能高分子材料的含义及其在实际应用上的意义。

1.功能高分子材料

概念：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。

例如高分子催化剂、各种滤膜、磁性高分子、形状记忆高分子、高吸水性材料、医用高分子材料、高分子药物等。

2.高吸水性树脂

(1)合成方法

①改造淀粉或纤维素分子，接入强亲水基团。

a.常见的强亲水基团：羟基、羧基、醛基、氨基等。

b.改造后的树脂具有强大的吸水和保水能力，而且可生物降解。

②合成新的带有强亲水基团的高分子。

如：CH2CH—COONa

合成的网状结构的树脂可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。

(2)应用

在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤，还可用于婴儿纸尿裤等。

(3)实验探究——高吸水性树脂的吸水性能

①问题：高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别有多大？

②现象及数据处理：

吸水材料

高吸水性树脂(尿不湿)

一般吸水材料(餐巾纸)

吸水前质量m1/g

1.00

1.00

吸水现象

呈凝胶状，有较好的保水能力

吸水后变形程度小，保水能力较差

吸水后质量m2/g

84.82

11.00

吸水率(m2-m1)/m1

83.82

吸水性强

10

吸水性差

实验结论：其他条件相同时，高吸水性树脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的强。

③讨论

a.为什么高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别这么大？

提示绝大多数高吸水性树脂的主链或接枝侧链上含有羧基、羟基等强亲水性基团。

b.为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水？

提示高吸水性树脂分子中含有强吸水性基团和一定的网状结构(具有一定的交联度)。利用分子中大量的亲水基团与水分子之间产生氢键等作用吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。

3.高分子分离膜

(1)分离原理

分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。

(2)分离膜的分类

①根据膜孔大小：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。

②根据分离膜材料：醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。

(3)应用

高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。

(1)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分()

(2)由淀粉等物质制取网状结构的淀粉是为了增强其稳定性()

(3)功能高分子材料具有传统高分子材料的机械性能和某些特殊功能()

(4)高分子分离膜用于污水、工业废水处理和海水淡化等()

(5)高吸水性树脂在吸水后呈凝胶状，具有较好的保水能力()

答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√

在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构？

提示(1)橡胶工业将线型结构连接成网状结构是为了增加橡胶的强度。

(2)高吸水性树脂加交联剂将线型结构连接成网状结构，是为了使其既具有吸水性而又不溶于水，且耐挤压。

1.下列材料中属于功能高分子材料的是()

①高分子膜②生物高分子材料③隐身材料④液晶高分子材料⑤光敏高分子材料⑥智能高分子材料

A.①②⑤ B.②④⑤⑥

C.③④⑤ D.全部

答案D

2.下列各选项中，对相应高分子材料的类型、功能的说法均正确的是()

选项

高分子材料

类型

功能

A

黏合剂

功能高分子材料

黏合作用

B

涂料

功能高分子材料

保护作用

C

离子交换树脂

功能高分子材料

分离和提纯

D

聚丙烯酸钠

功能高分子材料

制人工心脏

答案C

解析黏合剂和涂料均属于通用高分子材料，A、B错误；离子交换树脂属于功能高分子材料，主要用于硬水软化、海水淡化以及物质的分离和提纯，C正确。

3.科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：

(1)高分子载体的结构简式为______________________________________________________________。

(2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是。

(3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是__________________________________。

答案(1)

(2)酯化反应(或取代反应)

(3)+2nH2O+nHOCH2CH2OH+(其他合理答案也可)

解析本题的关键信