2024-2025学年学案化学（人教版2019）选修三第5章合成高分子第2节高分子材料.doc

第二节高分子材料

发展目标

体系构建

结合合成高分子实例，认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用。培养“宏观辨识与微观探析”“科学态度与社会责任”的核心素养。

一、高分子材料的分类

高分子材料按用途和性能可分为通用高分子材料(包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等)和功能高分子材料(包括高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)等类别。

二、通用高分子材料

(一)塑料

(1)改善塑料性能的加工助剂：为提高柔韧性加入增塑剂，为提高耐热性加入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂……。

(2)分类

1．聚乙烯

高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比

比较项目

高压法聚乙烯

低压法聚乙烯

聚合反应条件

150MPa～300MPa,200℃左右，使用引发剂

0.1MPa～2MPa,60～100℃，使用催化剂

高分子链的结构

含有较多支链

支链较少

密度/(g·cm－3)

0.91～0.93

0.94～0.97

软化温度/℃

105～120

120～140

主要性能

无毒，较柔软

无毒，较硬

主要用途

生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等

生产瓶、桶、板、管等

微点拨：

①高压法聚乙烯的密度和熔点均低于低压法聚乙烯的原因为高压法聚乙烯的主链有较多的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比低压法聚乙烯的小，熔点和密度也就较低。

②两种聚乙烯塑料均有热塑性，加热均可熔融。

2．酚醛树脂

(1)定义：酚醛树脂是酚(如苯酚)与醛(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。

(2)合成

①在酸性(浓盐酸)下生成线型结构的高分子。其反应方程式为

②在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，然后加热继续反应，生成网状结构的酚醛树脂。

3．脲醛树脂可以用尿素(H2NCONH2)与甲醛缩聚反应合成

其化学方程式为

(二)合成纤维

1．纤维的分类

纤维eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然纤维：如羊毛、棉花、蚕丝、麻等,化学纤维\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(再生纤维：如人造丝、人造棉等,合成纤维：如“六大纶”等))))

(1)合成纤维：以石油、天然气、煤和农副产品等为原料加工制得的单体，再经过聚合反应而制得的纤维。其原料本身不是纤维。

(2)再生纤维：以木材、秸秆等农副产品为原料，经过加工处理得到的纤维。

(3)六纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。

其性能具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点，除维纶外，其他合成纤维的吸湿性和透气性明显不足。

2．常见合成纤维的合成

(1)涤纶——聚对苯二甲酸乙二酯纤维

合成方程式为

(2)聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66)

合成方程式为

(3)高强度芳纶纤维合成

(三)合成橡胶

1．天然橡胶的单体为异戊二烯即2-甲基-1,3-丁二烯，合成反应方程式为

2．合成橡胶

(1)优良性能有耐磨、耐油、耐寒、耐热、耐腐蚀等。

(2)顺丁橡胶合成方程式为

(3)橡胶的硫化

将线型结构的橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—)等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。

微点拨：绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性元素(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中盛放强氧化性物质(如高锰酸钾)的试剂瓶不能用橡胶塞。

三、功能高分子材料

常见功能高分子材料有高分子分离膜、高分子催化剂、磁性高分子、记忆高分子、高吸水性材料、医用高分子材料、高分子药物等。

1．高吸水性树脂

(1)改进思路：一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；二是合成新的带有强亲水基团的高分子。

(2)合成方法：

①淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在它们的主链上再接入带有强亲水基团的支链，以提高它们的吸水能力。如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生共聚后与交联剂反应生成具有网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

②以带有强亲水基团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，在一定条件下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为。

2．高分子分离膜

(1)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，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。

(2)分类：分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。

(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