第27讲高分子材料（学生版）高二化学讲义（人教2019选择性必修3）

第27第27讲高分子材料知识导航知识导航知识精讲知识精讲一、高分子材料的分类二、塑料1.塑料的成分主要成分合成树脂（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂等）加工助剂增塑剂（提高柔韧性）、热稳定剂（提高耐热性），着色剂等2.塑料的分类根据受热时的性质，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两类。类型结构特征举例热塑性塑料线型或链状结构受热软化，可以反复加热熔融加工聚乙烯、聚氯乙烯等热固性塑料网状结构不能加热熔融，只能一次成型酚醛树脂、脲醛树脂等3.常见的塑料（1）聚乙烯①制备：②高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的比较（2）酚醛树脂①定义：酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。②制备：苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂。a.在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羧基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成_______结构的高分子。b.在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成_______结构的酚醛树脂。③酚醛树脂的性质及应用具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音材料和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。（3）脲醛树脂由尿素（H2NCONH2）与甲醛缩聚而成。4．高分子化合物的基本结构合成高分子化合物结构大致可以分三类：______结构、______结构和______结构。三、合成纤维1.纤维的分类2.合成纤维的性能和用途性能优点强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等缺点吸湿性、透气性等不如天然纤维（维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”）用途除了满足人们的穿着需求外，还广泛应用于工农业生产与高科技领域。如工业用的隔音、隔热、绝缘材料，渔业用的渔网、缆绳，医疗用的缝合线、止血棉，航空航天用的降落伞、航天服。3.常见的合成纤维（1）聚酯纤维合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的。①反应原理②涤纶的性能：强度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透气性和吸湿性差。③涤纶的用途：应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物，以及工业用纤维制品等。（2）聚酰胺纤维聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，由己二胺与己二酸的缩聚反应得到的聚己二酰己二胺纤维，又称锦纶66、尼龙66（两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含碳原子的个数）。①反应原理②锦纶66的性能：不溶于普通溶剂，熔化温度高于260℃，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨，强度大。③锦纶66的用途：生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等产品。（3）高强度芳纶纤维聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414（商品名凯芙拉，数字1和4指单体对苯二甲酸和对苯二胺的官能团在苯环上的位置）。①反应原理②芳纶1414的性能：强度高、密度低（只有钢的1/5），并且具有耐酸、耐碱、耐高温、耐磨等。③芳纶1414的用途：防弹装甲、消防服、防切割耐热手套，以及交通工具的结构材料和阻燃内饰等。四、合成橡胶橡胶是一类具有弹性的物质，在外力作用下，橡胶的形状会发生改变，去除外力后又能恢复原来的形状。橡胶的相对分子质量比大多数塑料和合成纤维的都要高，一般在105~106。1.橡胶的分类2.天然橡胶天然橡胶是异戊二烯（2­甲基­1,3­丁二烯）的聚合物，具有顺式结构，称为顺式聚异戊二烯。3.顺丁橡胶以1，3丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应得到的以顺式结构为主的聚合物。①反应原理：②结构特点：呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。③顺丁橡胶的硫化将顺丁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（SS）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。但硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。④顺丁橡胶的用途：顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。五、功能高分子材料化学工作者合成的具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。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。1.高吸水性树脂2.高分子分离膜作用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。分类根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，可用于分离不同的物质。生产材料主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。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。对点训练对点训练题型一：高分子材料的定义、分类、通性【变12】新中国成立70年以来，高分子材料以独特的结构和性能在科学技术、国防建设和国民经济等领域发挥重要作用。下列材料中主要成分不属于有机高分子的是ABCD塑料制品汽车轮胎防护服石墨烯题型二：塑料【变21】可降解塑料聚羟基丁酸酯(PHB)可由3羟基丁酸生产，下列说法正确的是A．合成PHB的反应属于加聚反应B．合成PHB的反应属于缩聚反应C．PHB的结构简式为D．PHB的结构简式为【变23】（双选）尿素()中与氮原子相连的氢原子可以像苯酚中苯环上的氢原学那样与甲醛发生反应，生成交联脲醛树脂，其结构片段如图所示(图中表示链延长)。下列说法错误的是A．尿素可以与甲醛发生加成反应生成B．合成交联脲醛树脂的反应为加聚反应C．交联脲醛树脂在一定条件下可以发生水解反应，重新生成尿素和甲醛D．甲醛可以使交联成网状结构的脲醛树脂【例4】(1)制备线型酚醛树脂的方程式：__________。(2)用甘氨酸(H2NCH2COOH)和丙氨酸()缩合最多可形成_____种二肽(链状结构)。(3)①麦芽糖发生水解反应的方程式是_____________。②硬脂酸甘油酯与氢氧化钠发生皂化反应的方程式_______________。(4)下列化合物中：①H2C=O；②HOCH2CH2OH；③H2C=CH2；④；⑤。适合制作食品保鲜膜的单体是(填序号，下同)________，适合制作开关面板的单体是_______，适合制作漂亮校服织物面料的单体是________。题型三：合成纤维【变51】涤纶的主要成分是聚酯纤维()，下列有关该聚酯纤维的说法错误的是A．其化学名称为聚对苯二甲酸乙二酯 B．它是通过缩聚反应制得的聚合物C．含有羧基、羟基和酯基 D．合成它的单体中含有芳香烃【变54】奥运吉祥物“福娃”外材为纯羊毛线，内充物为无毒的聚酯纤维，该聚酯纤维的结构简式为，下列说法正确的是A．羊毛与该聚酯纤维的化学成分相同B．该聚酯纤维和羊毛在一定条件下均不能水解C．由单体合成该聚酯纤维的反应属于加聚反应D．合成该聚酯纤维的单体为对苯二甲酸和乙二醇【变6】维纶是聚乙烯醇缩甲醛纤维的商品名，可用于生产服装、绳索等。请完成下列合成路线___________。题型四：橡胶【变72】维通橡胶是一种耐腐蚀、耐油、耐高温、耐寒性能都特别好的氟橡胶，它的结构简式为。合成它的单体为A．氟乙烷和全氟丙烷B．1,1二氟乙烯和全氟丙烯C．1三氟甲基1,3丁二烯D．全氟异戊二烯【变74】橡胶是一类具有弹性的物质，一般分为天然橡胶和合成橡胶两类。丁苯橡胶是合成橡胶的一种，其结构简式为，下列说法正确的是A．它的单体是B．装液溴、溴水的试剂瓶均可用丁苯橡胶作瓶塞C．丁苯橡胶是和通过缩聚反应制得的D．丁苯橡胶会老化【变8】根据系统命名法，天然橡胶应称为聚甲基，丁二烯，其结构简式为，单体为甲基，丁二烯。该反应的化学方程式为。合成橡胶就是根据以上原理制成的。(1)以为单体可生成氯丁橡胶，试写出该反应的化学方程式：_________________。(2)丁腈橡胶的结构简式为，形成该橡胶的单体为________。题型五：功能高分子材料【变91】下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是()A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化【变93】手术缝合线、人造器官等人体用的功能高分子要求无毒且与人体有较好的相容性。根据有关化合物的性质及生物学知识可知，下列高分子不宜用作手术缝合线或人造器官材料的是A．聚乳酸 B．聚氨酯 C．氯纶 D．聚乙烯醇【例10】用于制造隐形眼镜的功能高分子材料E的合成路线如下：(1)A的结构式为___________。(2)B→C的反应类型是___________。(3)请写出D→E反应的化学方程式___________。(4)制造隐形眼镜的材料应该具有良好的亲水性，请从E的结构上分析它可以作为隐形眼镜材料的可能原因___________。提分特训提分特训【题1】下列说法正确的是A．婴儿纸尿裤中含有聚丙烯酸钠高吸水性树脂B．天然橡胶为体型高分子化合物，具有良好的弹性和强度C．人造纤维是以石油、煤、天然气等为原料经过聚合反应制成D．有机玻璃是通过缩聚反应制得的合成塑料，具有良好透光性【题2】下列关于合成材料的说法中，不正确的是A．结构为…—CH=CH—CH=CH—CH=CH—CH=CH—…的高分子的单体是乙炔B．聚氯乙烯可制成薄膜、软管等，其单体是CH2==CHClC．合成酚醛树脂()的单体是苯酚和甲醇D．合成顺丁橡胶()的单体是CH2=CH—CH=CH2【题3】十九世纪20年代人类开始进行有机合成以来不断地合成出功能各异、性能卓著的各种有机物。下列关于合成材料的制备或用途不正确的是（）A．通过乙烯的加聚反应生产的塑料制品适用于制作食品盒B．通过苯酚和甲醛的缩聚反应生产的树脂制品适用于制作不锈钢锅手柄C．通过1,3丁二烯缩聚反应生产的合成橡胶可用于制作轮胎D．通过对苯二甲酸和乙二醇缩聚反应生产的合成纤维可用于制作宇航服【题4】高聚物L是一种来源于生物学灵感的新型黏合剂。下列关于高聚物L的说法中，不正确的是A．单体之一为B．在一定条件下能发生水解反应C．的结构中不含酯基D．生成的同时，会有生成【题5】某种聚碳酸酯的透光性好，可制成车、船的挡风玻璃，以及眼镜镜片、光盘等。其结构可表示为：，原来合成聚碳酸酯的一种原料是有毒的光气(，又称碳酰氯)。为贯彻绿色化学理念，可以改用碳酸二甲酯与什么缩合聚合生产聚碳酸酯A．二卤化物 B．二酚类物质 C．二醛类物质 D．二烯类物质【题8】高分子材料尼龙66具有良好的抗冲击性、韧性、绝缘性等特点，因此被广泛应用于汽车、电气等工业。以下是生产尼龙66的途径。(1)A的结构简式为_______。(2)反应①~④中，属于加成反应的有_______，反应⑥~⑨中，属于氧化反应的有_______。(3)高分子材料尼龙66中含有结构片段，请写出反应⑩的化学方程式：_______。(4)某聚合物K的单体与A互为同分异构体，该单体的核磁共振氢谱有三组峰，峰面积之比为1；2：3，且能与溶液反应，则聚合物K的结构简式是_______。(5)的化学名称为_______，1mol该有机物完全燃烧时消耗_______mol。有机物Y与该有机物互为同分异构体，且类别相同，则有机物Y共有_______种结构(不考虑立体异构)。提分作业提分作业【练1】下列说法错误的是A．棉花、羊毛、蚕丝等都是天然纤维B．以木材、秸秆等农副产品为原料，经加工处理得到的纤维属于合成纤维C．锦纶、涤纶、腈纶都属于化学纤维D．人们会将天然纤维与合成纤维混合纺织【练2】聚酰胺纤维中的锦纶是较早面世的合成纤维之一，锦纶66的结构简式为，下列关于锦纶66的说法错误的是A．通过缩聚反应制得 B．化学名称为聚己二酰己二胺C．含有的官能团为酮羰基、羧基和氨基 D．合成它的单体为己二胺与己二酸【练3】“喷水溶液法”是一种使沙漠变绿洲的新技术，它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子与沙土粒子结合，在地表下30～50cm处形成一个厚0.5cm的隔水层，既能阻止地下的盐分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用．下列关于聚丙烯酸酯的说法错误是A．单体的结构式为CH2=CHCOORB．由单体合成聚丙烯酸酯属加聚反应C．在一定条件下能发生水解反应D．有固定的熔沸点【练4】关于下列三种常见高分子材料的说法正确的是（

）A．顺丁橡胶、涤纶和酚醛树脂都属于天然高分子材料B．顺丁橡胶的单体与反—2—丁烯互为同分异构体C．涤纶是对苯二甲酸和乙二醇通过缩聚反应得到的D．酚醛树脂的单体是苯酚和甲醇【练5】（双选）下列说法正确的是A．低压法聚乙烯的支链较少，软化温度和密度都比高压法聚乙烯的高B．在碱催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应可生成