資源簡介

3.3第2課時　高分子化學反應　合成高分子材料
【學習目標】
1.從高分子化合物所含官能團的角度,了解通過高分子化學反應可以合成帶有特定功能基團的新的高分子化合物,能從微觀角度了解高分子材料的分類和用途,理解高分子材料結構與性質的關系。
2.了解高分子材料在生產、生活中的應用,了解新型高分子材料優異的性能,知道高分子材料對環境的污染,研制環保新型高分子材料是保護環境的關鍵。
【自主預習】
一、高分子化學反應
1.定義
有　　　　　　　　參與的化學反應。
2.應用
①合成帶有　　　　　　　　的新的高分子化合物。
②合成不能直接通過　　　　物質聚合而得到的高分子化合物。
3.常見的高分子化學反應
①橡膠的硫化:線型的橡膠分子經過單硫鍵或雙硫鍵交聯,形成空間網狀結構。硫化橡膠的彈性和耐磨性明顯提高。
②降解:高分子化合物鏈節數　　　　的反應。
二、合成高分子材料
1.常見的合成高分子材料
①定義:以合成　　　　　　　　為基本原料,加入適當助劑(包括填料、增塑劑、顏料、發泡劑等)經過一定加工過程制成的材料。
②塑料
塑料通常是由　　　　及各種　　　　組成的。主要成分是　　　　。
③涂料
組成
④黏合劑
黏合劑的主要成分是各種　　　　,如　　　　　　、脲醛樹脂等。
2.功能高分子材料
①定義:在合成高分子的　　　　、　　　　或交聯網絡的內部或表面接上帶有某種特定功能的　　　　,使它們具有特殊的功能以滿足光學、電學、磁學、化學、生物學、醫學等方面的要求。
②離子交換樹脂
a.組成:由一種不溶于水的高分子骨架和若干活性基團組成的具有離子交換能力的樹脂。常用的樹脂母體是　　　　與　　　　　　的交聯聚合物。
b.功能:具有　　　　　　能力。
c.分類:
按照交
換基團
性質的
不同
d.作用:　　　　　　物質。
③醫用高分子
a.常見類型:
聚乳酸:,硅橡膠:以及聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等。
b.性能:　　　　相容性較好,安全無毒。
c.用途:制造醫用器械、　　　　　　等。
【答案】
一、1.高分子化合物　2.①特定功能基團
②小分子　3.變小
二、1.①高分子化合物　②樹脂　助劑　樹脂
③樹脂　④樹脂　酚醛樹脂　2.①主鏈　側鏈　基團　②a.苯乙烯　二乙烯基苯
b.離子交換　c.磺酸基　羧基　2R—SO3H+Ca2+(R—SO3)2Ca+2H+陰離子
d.分離、提純　③b.生物　c.人造器官
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)按照分子鏈的連接形式可將高分子化合物分為熱塑性高分子和熱固性高分子兩類。 (　　)
(2)由同一高聚物組成的高分子材料是純凈物。 (　　)
(3)縮合聚合反應與加成聚合反應一樣,產物中均只有高分子化合物。 (　　)
(4)黏合劑屬于功能高分子材料。 (　　)
(5)高分子化合物的結構大致可以分為線型結構、支鏈型結構和體型結構三類。 (　　)
(6)聚乙烯可用于包裝食品,而聚氯乙烯塑料不可用于包裝食品。 (　　)
　　【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2.當今世界上產量最大的塑料產品是哪種
　　【答案】聚乙烯。
3.PVC是聚氯乙烯的英文縮寫,為保證人體健康,請思考PVC塑料用品可否用于食品包裝 原因是什么
　　【答案】不可以。聚氯乙烯在高溫或光照老化過程中會分解出HCl等有害物質,不宜用聚氯乙烯塑料制品盛裝食品或直接接觸食品。
4.利用石油、天然氣、煤和農副產品作原料制成單體,再經聚合反應制成的是合成纖維。你能列舉幾種常見的天然纖維嗎
　　【答案】棉花、羊毛、木材和草類的纖維都是天然纖維。
5.在相同條件下焚燒氯綸、丙綸和維綸,污染大氣最嚴重的是哪個
【答案】氯綸。
【合作探究】
任務　高分子化學反應　合成高分子材料
【核心歸納】
1.線型、體型高分子材料的比較
分類 線型高分子 體型(網狀)高分子
線型結構 支鏈結構 體型結構
結構
分子中的原子以共價鍵相互連接,構成一條很長的卷曲狀態的“鏈” 分子鏈與分子鏈之間有許多共價鍵交聯起來,形成三維空間網狀結構
溶解性 能緩慢溶解于適當溶劑中 很難溶解,但往往有一定程度的脹大
性能 具有熱塑性,無固定熔點 具有熱固性,受熱不熔化
特性 強度大、可拉絲、吹薄膜、絕緣性好 強度大、絕緣性好,有可塑性
常見 物質 聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡膠 酚醛樹脂、硫化橡膠
2.常見的塑料
名稱 結構簡式及單體 用途
聚丙烯 　CH2CH—CH3 可制薄膜、日常用品、管道、包裝材料等
聚苯乙烯 可制高頻絕緣材料,電視、雷達部件,醫療衛生用具,還可制成泡沫塑料用于防震、防濕、隔音等
聚甲基丙烯酸甲酯 (有機玻璃) 可制飛機、汽車用玻璃,光學儀器、醫療器械等
酚醛塑料 (俗稱電木) 和HCHO 可制電工器材、汽車部件、涂料、日常用品等,用玻璃纖維增強的酚醛塑料可用于航天領域
聚四氟乙烯 　CF2CF2 可制電氣、航空、化學、醫藥、冷凍等工業的耐腐蝕、耐高溫、耐低溫的制品
3.“六大綸”的結構、性能與應用
名稱 結構簡式及單體 性能 用途
滌綸 HOCH2CH2OH 抗皺性好、強度高、耐酸腐蝕、耐磨、吸濕性差 制衣料、室內裝修材料、電絕緣材料、繩索、漁網等
錦綸 H2N(CH2)5COOH 耐磨、強度高、耐光、耐堿、有彈性 制衣料、繩索、漁網等
腈綸 CH2CH—CN 彈性高、保濕性好、耐光、耐酸而不耐堿 制衣料、毛毯、幕布、工業用布等
丙綸 　CH2CH—CH3 機械強度高、電絕緣性好、耐化學腐蝕、質輕、耐油性差 可制薄膜、日常用品、管道、包裝材料等
氯綸 　CH2CH—Cl 機械性能好、電絕緣性好、耐化學腐蝕、耐水、有毒 制排水管、涼鞋、雨衣、化工廠容器貯槽等
維綸 柔軟、吸濕性好、耐磨、耐腐蝕、保暖、不耐熱 制衣料(仿棉)、桌布、窗簾、包裝袋、濾布、炮衣等
4.幾種常用橡膠的性能和用途
名稱 結構簡式 主要性能 主要用途
天然橡膠 高彈性,機械強度好,電絕緣性好,不耐酸、堿腐蝕 制汽車輪胎、醫用手套、膠布、膠鞋、橡皮筏
丁苯橡膠 高彈性、耐老化、耐腐蝕、黏結性稍差、電絕緣性好 制汽車輪胎、電絕緣性材料、膠管、膠鞋、橡布
氯丁橡膠 高彈性,耐油,耐老化,耐氧化,耐酸、堿腐蝕 制化工廠的管道、墊圈
特種合成橡膠 (有機硅橡膠) 高彈性、耐高溫或低溫、耐氧化、電絕緣性好 制航空、電器工業中的墊圈、薄膜、膠管
【典型例題】
【例1】溫室效應引起國際的關注,我國也積極應對,采取措施。中科院首創用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳。下列相關說法合理的是(　　)。
A.聚二氧化碳塑料是通過加聚反應制得的
B.聚二氧化碳塑料與干冰互為同素異形體
C.聚二氧化碳塑料的使用也會產生白色污染
D.聚二氧化碳塑料與干冰都屬于純凈物
　　【答案】A
【解析】CO2的結構簡式為,顯然由CO2制得聚二氧化碳塑料是通過加聚反應完成的,聚二氧化碳是高聚物,屬于混合物,而干冰是化合物,屬于純凈物,不互為同素異形體。因聚二氧化碳可降解,所以不會產生白色污染。
【例2】某種具有較好耐熱性、耐水性和高頻電絕緣性的高分子化合物的結構片斷如下:
則生成該樹脂的單體的種數和化學反應所屬類型正確的是(　　)。
A.1種,加聚反應　　　　　　　B.2種,縮聚反應
C.3種,加聚反應 D.3種,縮聚反應
　　【答案】D
【解析】觀察本題中高分子化合物的結構,首先會聯想到酚醛樹脂的結構,它對應的單體是和HCHO。將題給有機物的結構再與酚醛樹脂的結構比較,多出部分必然要用到的單體是。由此可知,本題高分子合成時所用到的單體有、HCHO、,這三種單體發生縮聚反應。
【隨堂檢測】
1.下列高分子材料中,屬于體型結構的是(　　)。
A.有機玻璃 B.硫化橡膠 C.聚氯乙烯 D.聚乙烯
　　【答案】B
【解析】天然橡膠屬線型結構,經過硫化后形成網狀結構,因此,硫化橡膠屬于體型結構。
2.下列高聚物經簡單處理可以從線型結構變成體型結構的是(　　)。
①
②
③　④
A.③④ B.②③
C.②③④ D.①②③④
　　【答案】B
【解析】高分子從線型結構轉化為體型結構,要求線型結構中必須還存在能發生加聚或縮聚反應的官能團,如雙鍵、羥基、氨基等。體型結構的高分子特征是高分子鏈與高分子鏈之間相互交聯,形成立體網狀結構。②中苯酚與甲醛的反應還可以發生在對位,相互交聯形成網狀結構;③中的碳碳雙鍵還能繼續相互加成,相互交聯形成網狀結構。
3.用尿素和甲醛可以合成電玉(脲醛樹脂),其結構為,則合成電玉的反應屬于(　　)。
A.化合反應 B.加聚反應
C.縮聚反應 D.分解反應
　　【答案】C
【解析】由尿素()和甲醛()及電玉的結構,可以判斷合成電玉的反應屬于縮聚反應。
4.感光高分子也稱為“光敏高分子”,是一種在激光制版及集成電路制造中應用較廣的新型高分子材料,某光敏高分子A的結構簡式如圖所示。
試回答下列問題:
(1)已知A是由兩種單體經酯化后聚合而成的,試寫出這兩種單體的結構簡式:　　　　　　　、　　　　　　　。
(2)寫出由(1)中兩種單體生成A的化學方程式:　 。
(3)下列對高聚物A的性質判斷不正確的是　　　　　(填字母)。
A.在酸性條件下可以發生水解反應
B.此高聚物不能使溴水褪色
C.此高聚物可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色
D.此高聚物可與液溴發生取代反應
　　【答案】(1)CH2CH—OH
(2)CH2CH—OH++H2O、
n
(3)B
2

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