高中化学5.2高分子材料讲义无答案新人教版选择性必修3

5.2高分子材料
一、塑料
1．高分子材料的分类
2．塑料
(1)主要成分是，辅助成分是各种加工助剂。

(2)分类①：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。

②：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。

二、合成纤维和合成橡胶
1．合成纤维
(1)纤维的分类
纤维
⎩
⎨
⎧天然纤维：如棉花、羊毛、蚕丝和麻等
化学纤维
⎩⎪
⎨
⎪⎧再生纤维
合成纤维：锦纶、涤纶、氯纶、腈纶、维纶、丙纶等
(2)合成纤维的性能
合成纤维的优点是强度、弹性、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。

合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。

(3)常见的合成纤维 ①聚酯纤维——涤纶
合成纤维中目前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。

其合成反应为 。

涤纶是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
聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66或尼龙66)不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由H 2N —(CH 2)6—NH 2和HOOC(CH 2)4COOH 合成的，其合成反应如下： 。

2．合成橡胶 (1)橡胶的分类
橡胶⎩
⎪⎪⎨⎪⎪⎧
天然橡胶
合成橡胶⎩⎪⎨⎪⎧ 通用橡胶⎩⎪⎨⎪⎧
丁苯橡胶顺丁橡胶氯丁橡胶特种橡胶⎩
⎪⎨⎪
⎧ 聚硫橡胶：有耐油性
硅橡胶：有耐热、耐寒性
(2)常见的橡胶
①顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯。

化学方程式为 。

②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，写出异戊二烯和天然橡胶的结构简式：
和。

三、功能高分子材料
1．定义：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)结构特点①含有强原子团(—OH)的支链；②具有结构。

(2)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可以提高它们的吸水能力。

例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。

为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

②用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。

例如，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可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交联剂，让结构变为结构。

(3)应用：可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤；可用于婴幼儿使用的纸尿裤。

3．高分子分离膜
(1)分离原理：只允许水及一些小分子物质通过，其余物质被截留在膜的另一侧，称为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。

(2)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。

(3)制作材料：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。

(4)应用：和饮用水的制取，果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。

知识点一：高分子材料
【知识点梳理】
【知识点梳理】
1．塑料
(1)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。

(2)分类：
(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组成：酚醛树脂是用酚类与醛类在酸或碱催化下相互缩合而成的高分子化合物。

②合成方法
a．酸催化合成
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羰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线型结构高分子。

b．碱催化合成
在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应，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，就可以生成网状结构的酚醛树脂。

2，4-二羟甲基苯酚2，4，6-三羟甲基苯酚
③酚醛树脂的性质及应用
a．性质：受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。

此外，酚醛树脂的电绝缘性优良，耐腐蚀，还
具有良好的物理机械性能。

b．应用：主要用作绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料等。

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。

【实验探究】酚醛树脂的制备及性质
a
．a．
b．待混合物接近沸腾时，取出试管并用玻璃棒搅拌反应物，观察现
(3)脲醛树脂
由尿素（H2NCONH2）与甲醛缩聚而成。

2．合成纤维
(1)纤维的分类
⎧⎪⎪⎧⎨⎪
⎨⎪
⎪⎪⎩⎩
天然纤维：棉、麻、蚕丝、羊毛等人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成的粘胶纤维纤维化学纤维合成纤维：用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成的纤维
(2)六大纶
六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。

a ．维纶被称为“人造棉花”，因其分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性。

b ．合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶，涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它的制备原理为：
c ．聚酰胺纤维——锦纶
d ．芳香族聚酰胺纤维——芳纶
(3)应用
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．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
⎧⎪
⎧⎧⎪
⎪⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎪⎨⎩⎪
⎪⎪⎧⎪⎪
⎨⎪⎩⎩⎩天然橡胶丁苯橡胶通用橡胶顺丁橡胶橡胶合成橡胶氯丁橡胶聚硫橡胶：有耐油性特种橡胶硅橡胶：有耐热、耐寒性
(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)合成橡胶
①原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体，聚合而成。

如，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。

②性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。

③结构特点：呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。

④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（-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。

但硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。

⑤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。

【典型例题】
典例1．下列关于高分子化合物的组成、结构、性质的说法错误的是( )
①高分子化合物没有固定的熔点
②纯净的淀粉属于纯净物
③合成高分子化合物的结构大致分为线型结构、支链型结构和体型结构
④线型高分子化合物具有热固性
⑤高分子材料一般不易燃烧
⑥高分子化合物的相对分子质量都很大⑦体型高分子化合物具有热塑性
A．④⑤⑥ B．①③⑥ C．①⑤⑦ D．②④⑤⑦
典例2．尼龙66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺[H2N(CH2)6NH2]以相等的物质的量在一定条件下聚合而成的，下列叙述不正确的是( )
A．尼龙66的结构简式是
B．合成尼龙66的反应属于缩聚反应
C．合成尼龙66的基础反应为酯化反应
D．尼龙66的长链结构中含有肽键(—CONH—)
典例3．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
知识点三：功能高分子材料
【知识点梳理】
1．分类
2．高吸水性树脂——亲水性高聚物
(1)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。

如淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下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为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。

如丙烯酸钠与交联剂在引发剂作用下得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。

(2)性能
可吸收数百到上千倍于其自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压。

(3)应用
干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。

3．高分子分离膜
(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

分离膜功能示意图
【典型例题】
典例4．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③导电高分子④离子交换树脂⑤医用高分子⑥
高吸水性树脂⑦液晶高分子
A．①③⑤⑥B．②④⑤⑥C．②③④⑤D．全部
典例5．下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是( )
A．高分子膜利用其选择性透过能力，可用于海水淡化、污染控制、物质制取与回收等方面
B．作为医用高分子材料制人造器官，必须考虑其与人体的相容性和机械性能
C．新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有与水生成易挥发物质的特性，所以称为“尿不湿”
D．新材料研究正向智能化、高功能的方向发展
典例6．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
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
2．碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其结构可表示为。

下列有关该碳纤维的说法正确的是( )
A．构成该碳纤维的元素是碳和氮
B．该碳纤维的化学式为C12H4N4
C．该碳纤维具有导电性
D．将聚丙烯腈纤维在稀有气体中高温处理可得碳纤维
3．“喷水溶液法”是日本科学家研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术：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20～50 cm处形
成一个厚0.5 cm的隔水层，既能防止地下的盐分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用。

下列对聚丙烯酸酯的说法不正确的是( )
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
4．链状高分子化合物()可由有机化工原料R和其他有机试剂，通过加成、水解、氧化、缩聚反应得到，则R是( )
A．1­丁烯B．乙烯C．1，3­丁二烯D．2­丁烯
5．(1)酚醛树脂是用__________与__________在酸或碱催化下相互缩合而成的高分子化合物，在酸催化下，等物质的量的甲醛和苯酚反应形成__________结构高分子，发生反应为：_______________________________________，在碱催化下，等物质的量的甲醛与苯酚或过量的甲醛与苯酚反应，生成__________结构的酚醛树脂。

(2)六大纶包括：， __________被称为“人造棉花”，因其分子链上含有__________
而具有较好的吸湿性；合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶，其制备原理是。

6．实验室制备酚醛树脂的实验装置如图所示，主要步骤如下：
(1)在大试管中加入2 g苯酚和3 mL 40%的甲醛溶液。

(2)再加入1 mL浓盐酸，装好实验装置。

(3)将试管水浴加热至沸腾，到反应不再剧烈进行时，过一会儿便可停止加热。

(4)取出试管中的黏稠固体，用水洗净得到产品。

填写下列空白：
(1)在装置中，试管口加一带塞的长直导管的作用是。

(2)加入浓盐酸的作用是。

若要形成网状结构的酚醛树脂还可用代替浓盐酸。

(3)此反应需水浴加热，不用温度计控制水浴温度的原因
是。

(4)采用水浴加热的好处是。

再列举两个需要水浴加热的有机
实验，写出实验的名称：。

(5)实验完毕后，若试管用水不易洗涤，可以加入少量浸泡几分钟，然后洗净。

(6)写出实验室制取酚醛树脂的化学方程
式：，此有机反应类型
是。

(7)该实验装置中的一处错误是。

7．聚醋酸乙烯酯是一种黏合剂，应用广泛。

下面是该高聚物的合成路线：
提示：①甲烷在电弧的作用下生成炔烃。

②CH3C≡CH CH3CH2CHO(未配平)。

请回答下列问题：
(1)甲烷合成A的化学反应中原子利用率为。

(2)B的结构简式为。

(3)B生成C的反应除新制Cu(OH)2外还需要的条件是。

(4)A与C反应生成D的反应类型是。

(5)写出由D生成的化学方程式：。

(6)写出能使紫色石蕊溶液变红的D的三种同分异构体的结构简
式：。

8．航天员的航天服采用了很多新型超高性能复合材料。

其中聚酰胺纤维M就是一种新型超高性能纤维，它的防热和防火性能十分出色。

聚酰胺纤维M的结构简式为。

下面是聚酰胺纤维M的一种合成路线(部分反应未注明条件)：
A B C D E F G
H
]→M
(1)写出下列反应的反应类型。

A→B：；G+H→M：。

(2)生成B的同时还可能生成B的一种同分异构体，其结构简式为。

(3)写出E→F的化学方程式：。

(4)聚酯纤维P是一种无毒的玩具内充物,其结构简式为。

聚酯纤维P可用A和乙烯为原料合成，请你设计并写出其合成路线。

提示：①；②合成过程中无机试剂任选。