第三节-功能高分子材料(解析版)

第三节功能高分子材料一功能高分子材料1.概念。在合成高分子的主链或支链上接上带有某种特定功能的官能团，使它们具有特殊的功能，以满足光学、电学、磁学、热学、化学、生物学、医学等方面的要求，这样形成的高分子统称为功能高分子。2.分类目前，常用的功能高分子材料的分类可表示如下：常用功能高分子材料：高吸水性树脂、离子交换树脂、光敏高分子、导电高分子、高分子催化剂和试剂、医用高分子、高分子膜3.几种重要的功能高分子材料（1）高吸水性树脂：①有两种方法可以获得具有高吸水性能的树脂：a.对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，住它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。b.以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸等为单体，均聚或两种单体共聚，得到亲水性聚合物。这两种方法的共同点是：都要在反应中加入少量含有两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。②高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。（2）离子交换树脂主要用于分离和提纯，如制取去离子水，回收工业废水中的金属，硬水的软化等。（3）医用高分子（如硅橡胶、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等）的生物相容性较好、安全无毒，可用于制造医用器械和人造器官。课堂练011．功能高分子材料功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，也有某些特殊功能的高分子材料。2．新型功能高分子材料新型功能高分子材料包括具有新型骨架结构的高分子材料，还包括在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。3．高吸水性树脂的结构特点及合成方法(1)结构特点①含有强亲水性原子团(—OH)的支链；②具有网状结构。(2)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。②以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸CH2=CH—COOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。例如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让线型结构变为网状结构。4.下列原料或制成的产品中，如出现破损不可以进行热修补的是（）。A.聚氯乙烯凉鞋B.电木插座C.自行车内胎D.聚乙烯塑料膜答案：B【解析】聚氯乙烯凉鞋、自行车内胎、聚乙烯塑料膜等都是用热塑型塑料树脂加工而成的，可以反复加工，多次使用，出现破损时可进行热修补，而电木插座是用热固性塑料电木加工而成的，受热不熔化，出现破损时不能进行热修补。5.（双选）下列原料或制成的成品中，可溶于有机溶剂的是（）。A.有机玻璃B.从废轮胎上刮下的橡胶粉末C.涤纶绳（其主要成分为）D.电木答案：AC6.下列说法中正确的是（）。A.合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维B.酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料C.锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦毛发的臭味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末D.维纶具有较好的吸湿性，是因为其分子链上含有羟基的缘故答案：AD7.下列说法中正确的是（）。A.硫化橡胶遇汽油能发生溶胀B.聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能C.合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子D.橡胶的老化实质上发生的是酯化反应答案：AC8.下列说法中正确的是（）。A.天然纤维就是纤维素B.合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品C.化学纤维的原料可以是天然纤维D.生产合成纤维的过程中发生的是物理变化答案：BC【解析】天然纤维不仅包括纤维素，还包括羊毛、蚕丝等；生产合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品，在生产过程中必包含有加聚或缩聚反应，应属化学变化；化学纤维的原料可以是天然纤维。如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。二复合材料1.概念复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料，其中一种材料作为基体，其他材料作为增强剂。2.性能复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过单一材料。3．应用复合材料主要应用于宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。三合成材料的应用及发展合成材料广泛应用于工农业、国防、医药卫生、交通及日常生活等领域。随着经济的发展，各行各业对材料的需求在逐渐增多，对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广，使它们的性能不断提高，应用范围不断扩大，在人们的生产和生活中将发挥越来越重要的作用。合成材料的快速发展与大量应用，其废弃物的急剧增加带来了环境污染，一些塑料制品所带来的“白色污染”尤为严重。目前，治理“白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始，从长远来看，可逐步以可降解塑料取代现在普遍使用的塑料，从根本上解决“白色污染”问题。课堂练021.复合材料：是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，如酚醛树脂、环氧树脂等；另外一种材料作为增强材料，如玻璃纤维、碳纤维等。2.复合材料的性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。如复合材料——玻璃钢产品。3.复合材料的应用：主要用来做建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。4.下列有关新型高分子材料的说法中，不正确的是（）

A.高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等

B.复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂

C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料

D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度

答案：D【解析】并不是所有人工合成的高分子材料植入人体都出现排斥反应，有不少的新型高分子材料具有优异的生物兼容性，在人体中排异很小，可以满足人工器官对材料的苛刻要求5.除了传统的三大合成材料以外，又出现了高分子分离膜，具有光、电、磁等特殊功能的高分子材料，医用高分子材料，隐形高分子材料和液晶高分子材料等许多新型有机高分子材料。试根据下列用途判断新型有机高分子材料的种类。（1）用于海水和苦咸水的淡化方面：________。（2）用于制造人工器官（如人工心脏）的材料：________。答案：（1）高分子分离膜（2）医用高分子材料（如硅聚合物和聚氨酯等高分子材料）6.据CCTV《科技博览》报道，近年来中科院首创用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳，下列相关说法合理的是（）。A.聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的B.聚二氧化碳塑料与干冰互为同素异形体C.聚二氧化碳塑料与干冰都是纯净物D.聚二氧化碳塑料的使用会产生“白色污染”答案：A7.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列材料不属于功能高分子材料的是()A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂D.能导电的碘掺杂聚乙炔答案：B【解析】B项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料；A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。8.隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高温氧化物，黏结金属主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属。下列关于复合材料的说法不正确的是()A.由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料B.复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料C.玻璃钢是由玻璃纤维和树脂组成的复合材料，它可做船体、汽车车身等，也可做印刷电路板D.复合材料可以发挥每一种材料的长处，并避免其弱点答案：A【解析】复合材料由基体和增强材料组合而成，A项叙述的是合金而不是复合材料；复合材料一般具有各成分的性质，又比各成分的性质优良：强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀，故A项不正确。9.某复合材料是以碳纤维为增强材料，以金属钛为基体复合而成的。估计这种材料()①耐高温②不耐热③导电、导热④不导电、不导热⑤可用于飞机机翼⑥可用于导弹的壳体A.①③⑤⑥ B.②③⑤⑥C.②③④ D.③④⑤答案：A【解析】碳纤维为增强材料，金属钛为基体的复合材料应具有增强材料的优点和基体的优点。碳纤维熔点高、硬度大，金属钛熔点高、导电、导热，二者的密度都较小，因此该复合材料有：耐高温、导电、导热、密度小的特点，可用于制造飞机和导弹。故选A。基础巩固1.在制造聚氯乙烯塑料时，往往要加入邻苯二甲酸二辛酯，它的作用是（）。A．作催化剂B．提高塑料的硬度C．提高塑料的熔点D．提高塑料的可塑性和柔软性答案：D【解析】邻苯二甲酸二辛酯是增塑剂，增塑剂可用来提高聚合物的可塑性和塑料制品的柔软性。2.下列有关塑料的说法，不正确的是（）。A．塑料的主要成分是合成树脂B．热塑性塑料可以反复加工，多次使用C．酚醛树脂可制热固性塑料D．通用塑料可以在任何领域使用答案：D【解析】通用塑料不能在工程材料领域使用。3.具有热固性的高分子受热不会熔化，是因为（）。A．高分子链中存在着化学键和分子间作用力B．存在着较多的分子间作用力C．它的化学键特别牢固D．网状结构中的高分子链通过化学键交联答案：D【解析】网状结构的高分子，高分子链之间通过化学键产生了交联，加热不会使化学键断裂。因此，这种结构的高分子受热时，不会熔化。4．“喷水溶液法”是最近日本科学家研制出的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30cm～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。下列对聚丙烯酸酯不正确的说法是（）。A．单体的结构简式为CH2＝CH—COORB．在一定条件下能发生加成反应C．在一定条件下能发生水解反应D．没有固定的熔、沸点答案：B【解析】聚丙烯酸酯为，其单体是CH2＝CH—COOR；聚合物中不含C＝C键，不能发生加成反应，但含有酯基，能发生酯的水解反应；聚丙烯酸酯是混合物，没有固定的熔、沸点。5.下列叙述错误的是（）。A．合金材料中可能含有非金属元素B．人造纤维、合成纤维和光导纤维都是有机高分子化合物C．加热能杀死流感病毒是因为病毒的蛋白质受热变性D．在汽车排气管上加装“催化转化器”是为了减少有害气体的排放答案：B【解析】本题考查化学常识。生产光导纤维的主要原料是SiO2，SiO2属于无机物，所以B项错误。6．随着工业的高速发展，橡胶的产量和性能已不能满足工业生产需要，近年来，人们合成了一种无机耐火橡胶，它的结构应是（）。答案：C【解析】含C、H等元素的有机物容易燃烧。7.高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是（）。A.分离工业废水，回收废液中的有用成分B.食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒C.将化学能转换成电能，将热能转换成电能D.海水的淡化答案：C【解析】题中分离工业废水、食品工业、海水淡化是高分子分离膜的应用，将化学能转换成电能的传感膜和将热能转换成电能的热电膜是能量转化的高分子膜。8.（双选）复合材料是指由两种或两种以上的材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂，这样可发挥每一种材料的长处，并避免其弱点。，下列物质中不属于复合材料的是（）。A．聚苯乙烯树脂B．铝塑管C．涤棉织品D．纯棉内衣答案：AD【解析】铝塑管、涤棉织品是复合材料，聚苯乙烯树脂、纯棉内衣由单一材料制成．不是复合材料。9.下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的是（）。A.高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等B.复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度答案：D【解析】医用高分子材料一般具有优异的生物兼容性，较少受到排斥，可满足人工器官对材料的苛刻要求。10.(双选)关于“尿不湿”中添加的高吸水性树脂的说法中正确的是（）A.用淀粉、纤维素等天然高分子化合物与阿烯酸钠发生聚合反应制得B.用聚乙烯醇与丙烯酸钠反应制得C.用和发生缩聚反应制得D.用乙烯和丙烯发生加聚反应而制得答案：AB【解析】高吸水性树脂是含有—COOH、—OH等强亲水性基团，并具有一定交联结构的网状高分子化合物。选项A、B符合要求，选项C、D形成的都是线型高分子化合物且不含亲水基团。11.我国科学家不久前成功合成了3mm长的管状定向碳纳米管，长度居世界之首，这种碳纤维具有强度高、硬度（抵抗变形的能力）高、密度小（只有钢的）、熔点高、化学稳定性好等特点，因而被称为“超级纤维”。对碳纤维的下列说法中不正确的是（）。A.它是制造飞机的理想材料B.它的主要组成元素是碳C.它的结构与石墨相似D.碳纤维复合材料不易导电答案：C【解析】“超级纤维”硬度高，结构与石墨不相似。提升训练12.人造羊毛的主要成分为，此物质可由以下三种途径合成，已知A是石油分馏的一种产品，回答下列问题：（1）写出A的分子式________，D的结构简式________；（2）在反应①～⑤中，属于加成反应的是________，属于裂化反应的是________；（3）写出反应⑥的化学方程式：________；（4）从能源和环保的角度看，你认为最有发展前景的是________。理由是________。答案：（1）C4H10（2）①②③（3）2CH2＝CH—CH3+2NH3+3O22CH2＝CH—CN+6H2O（4