2020高考化学之有机高分子材料-备战2020高考

『有机高分子材料』——2020届高考化学实验复习专题
导读：
从我们的祖先用黏土制作陶器到现代人们通过光导纤维通讯联系，从长征二号运载火箭
到石墨烯，从G20杭州峰会场馆的新型环保墙面硅藻泥材料到浙江乌镇世界互联网大会的
5G麒麟芯片……材料在我们身边可谓是无处不在，广泛应用于各个领域。

棉花是自然生长出来的世界上最轻的纺织用纤维，它不需任何加工，7000年来无论世
界千变万化，多少物种灭绝，棉花始终保持着旺盛的生命力。

为农业、纺织业、零售业等创
造千万计的就业机会和数十万亿的社会价值。

11世纪，天然橡胶最早被发现与南美洲亚马逊雨林，后由英国探险家将种子带出南美
大陆，从而将橡胶树移植奥了马来、印尼等东南亚热带地区，满足了世界人民对天然乳胶的
需求。

如今，轮胎底面用到的非常耐磨的丁苯橡胶对机动车在道路上的安全行驶起到了关键
性的保护作用，不论是古老的天然橡胶还是合成橡胶，都在人类的社会生活中起着巨大的作用。

上世纪70年代，并不像如今双11的剁手买买买，更不会像如今年轻人那样有着良好的
着衣状况。

一块“的确良”在那时掀起了国人的穿衣革命，后来，中国人结束了“大改小、旧翻新、补丁摞补丁”的穿衣局面，自我国2001年加入WTO，加快了化纤企业的发展壮大，从化纤大国到化纤强国。

复合材料20世纪40年代，玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后，纤维复合材料发
展成为具有工程意义的材料，同时相应地开展了与之有关的研究设计工作。

全球最长的跨海大桥——港珠澳大桥，它的防撞护舷是一个夹芯结构，其外壳为纤维增
强树脂基复合材料，可以承受来自船只撞击的强大冲击力，并且具有耐海水腐蚀能力。

可见，这是一种先进的桥梁防护设施。

光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供了优质材料，也提高了人
们的生活质量。

光导纤维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。

新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。

可以说在人类发展的历史长河中，材料起着举足轻重的作用，没有材料科学的发展，就
不会有人类社会的进步和经济的繁荣发展。

下面我们结合高考考查，给同学们分类梳理一下常见的几种材料，共同见证材料的发展
与人类文明的进步。

第一部分：从远古时代的天然材料聊『有机高分子材料』
导读：
从考古学角度，使用纯天然材料的初级阶段是在远古时代，人类只能使用兽皮、羽毛、
树木、草叶等天然材料，它们中很多都含有有机高分子，故我们可以把它们归类为“有机天
然高分子材料”。

用科学角度来说，具有这些大分子链的化合物称为高分子化合物，又称聚合物。

聚合物的分子非常大，有时甚至是几百万个相同的小分子头尾相接而得到一个极长的分子，在自然界存在天然的大分子，如各种生命形式中的蛋白质、土豆和粮食中的淀粉，或者木材的主要成分纤维素都是高分子物质。

对天然聚合物进行加工可获得人造聚合物，使物质的特性得到加强，从而增强它的性能。

如从纤维素可生产人造丝，它是像蚕丝一样细和光滑的纤维，但强度极高。

完全人工合成的聚合物诞生于1935年，杜邦化学公司实验室研究人员华莱士合成了尼龙的第一个大分子。

这种强度极高的纺织纤维的开发开创了我们称为“材料革命”的时代。

不久，除了尼龙的“后几代”纺织纤维外，以塑料和橡胶形式出现的合成聚合物迅速从实验室研究过渡到日常生活的应用之中，并且以质量和价格的优势排挤了木材、金属等传统材料。

一、有机高分子材料
1、概念：由有机高分子化合物组成的材料就是有机高分子材料。

2、分类：根据材料来源不同，分为天然有机高分子材料、人造有机高分子材料和合成有机高分子材料。

（1）常见的天然有机高分子材料：天然纤维（棉花、羊毛、蚕丝、亚麻）、天然橡胶等；
（2）常见的人造有机高分子材料：黏胶纤维（人造棉、人造丝）、灯芯绒、醋酯纤维等；
（3）常见的合成有机高分子材料：塑料、合成纤维、合成橡胶等。

所谓纯棉，指的是含%80以上棉纤维的织物。

棉纤维是多孔性物质，主要成份是纤维素。

纤维素（cellulose），是由葡萄糖为基本结构单元重复构成的大分子化合物。

棉纤维的纤维素大分子上存在许多亲水性基团（—OH），所以棉纤维吸湿性较好。

黏胶纤维是人工最早制造出来的纺织纤维，也是最常用的再生维生素纤维，其中黏胶纤维长丝又叫“人造丝”，“人造毛”就是毛型黏胶短纤维，“灯芯绒”是人造纤维的一种，它是从海洋中一些藻类植物中提取到的海藻酸为原料制得的纤维。

实验室可以用铜氨溶液溶解棉絮中的纤维素成分，形成纤维素铜氨复合物，它会随着pH 的降低而固化，即得到了人造丝。

3、形成过程
单体小分子通过聚合反应而形成
4、合成方法
加聚反应和缩聚反应
二、塑料
1、概念
塑料是指以树脂（或在加工过程中用单体直接聚合）为主要成分，以增塑剂、填加剂、润滑剂，着色剂等添加剂为辅助成分，在加工过程中能流动成型的材料。

2、成分
合成树脂、添加剂等
树脂为一种高分子聚合物，一般不溶于水，能溶于有机溶剂。

按来源可分为天然树脂和合成树脂。

3、分类
根据各种塑料不同的理化特性，可以把塑料分为热固性塑料和热塑性塑料两种类型。

（1）热固性塑料：是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶（熔）特性的塑料，如酚醛塑料、环氧塑料等。

（2）热塑性塑料：是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，如聚乙烯、聚四氟乙烯等。

4、常见的塑料制品
聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、有机玻璃、酚醛塑料、聚四氟乙烯、具有特殊用途的工程塑料、增强塑料、改性塑料等。

自塑料诞生至今，人类制造了超过69亿吨的塑料废物，只有9%被循环利用，每年约有800万吨的塑料流向海洋，数百万只海洋生物因此丧生，塑料是最伟大的发明也是最糟糕的发明。

但欣慰的是，人们正在研究新的材料来代替塑料包装，这是对材料界和商品包装界的重大挑战。

传统塑料有聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯四大类。

我国目前允许生产供接触食品的餐具、食品容器、工具、设备、包装材料的塑料主要有四大类:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和三聚氰胺。

塑料包装材料具有着密度低、强度大、抗冲击性好、透明、防潮、美观、化学性能稳定、韧性好且防腐蚀等优点，可以制成各种机械零件和日用品。

同时，它还是一种广泛使用的电绝缘材料，然而你听说过塑料能导电吗？
二十世纪最后的诺贝尔化学奖得主是日本科学家白川英树。

获奖原因是，全球首次发明出了名为聚乙炔的导电塑料。

众所周知，塑料是绝缘体，但白川将其变成了像金属一样导电的塑料，掺杂聚乙炔的发现开启了有机导电高分子的新纪元，从而获得了2000年诺贝尔化学奖。

注意：前方高能！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！
今年（2019年）日本又摘下一颗诺贝尔奖，统计一下会发现，过去20年已经有17个日本人和2个日裔科学家获得诺贝尔奖：
三、纤维
1、天然纤维
（1）概念：天然纤维是指从自然界生长或形成的或人工培植的植物中、人工饲养的动物中获得的适用于纺织用的纤维。

（2）分类
根据它的生物属性分为植物纤维、动物纤维和矿物纤维。

①植物纤维是从植物上获得的纤维的总称。

植物纤维的主要组成物质是纤维素，又称为天然纤维素纤维。

根据植物上的生长部位不同，可分为种子纤维、韧皮纤维、叶纤维和果实纤维。

种子纤维。

从一些植物种子表皮细胞生长的单细胞纤维。

基本上由纤维素组成，如棉纤维、木棉纤维等。

韧皮纤维。

也叫茎纤维，从一些植物的韧皮部取得的单纤维或工艺纤维。

主要由纤维素及其伴生物质和细胞间质（果胶、半纤维素、木质素）组成，如亚麻、苎麻等麻纤维。

叶纤维。

从一些植物的叶子或叶鞘取得的工艺纤维。

主要由纤维素及伴生物质和细胞间质（半纤维素、木质素）组成，如蕉麻、剑麻等。

果实纤维。

从一些植物的果实取得的纤维。

主要由纤维素及伴生物质和细胞问质（半纤维素、木质素）组成，如椰子纤维等。

②动物纤维是在动物身上生长或从动物分泌物中取得的天然纤维。

由于它的组成物质是
蛋白质，又称为天然蛋白质纤维。

它包括毛纤维和丝纤维。

毛纤维。

从动物毛囊中生长具有多细胞结构，由角蛋白组成的纤维，如绵羊毛、山羊绒、骆驼毛、兔毛等。

丝纤维。

由一些昆虫丝腺所分泌的物质形成的纤维，如桑蚕丝、柞蚕丝等丝纤维。

③矿物纤维是从纤维状结构的矿物岩石取得的纤维。

主要由硅酸盐组成，属天然无机纤维，如各类石棉纤维等。

总的来说，天然纤维主要是棉、麻、丝、动物毛等。

其中棉、麻的分子成分主要是纤维素，丝、动物毛的分子成分主要是蛋白质（呈聚酰胺高分子形成存在）。

2、化学纤维
化学纤维是用天然的或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维。

化学纤维可按原料来源、加工方法、纤维性能等分类，但一般都按原料来源（化学组成），可分为以天然高分子物质为原料的人造纤维和以合成高分子物质为原料的合成纤维。

（1）人造纤维：利用含有纤维素或蛋白质的天然高分子物质，如木材、蔗渣、芦苇、大豆、乳酪等原料，经化学和机械加工而成。

例如：人造棉、人造丝、人造毛、虎木棉、富强棉、莫代尔等。

（2）合成纤维：是用石油化工工业和炼焦工业中合成得到的产品。

例如，涤纶、锦纶、腈纶、维纶、丙纶、氯纶等。

合成纤维的单体可以从石油、煤、天然气和农副产品中制取。

这些天然资源经过一定的化工过程，先制成如乙烯、乙炔、甲苯、苯酚等低分子有机化合物。

它们有的可以直接用来聚合，有的则要先加工成可以聚合的各类单体，如苯乙烯、对苯二甲酸、氯乙烯、己二酸等，再通过聚合反应制成高分子化合物。

四、橡胶
橡胶是一种有弹性的聚合物。

按照制成方式的不同，可以分为天然橡胶和合成橡胶两类。

1、天然橡胶
天然橡胶是经橡胶树取下的汁液凝固、干燥后制得，对其成分测定，天然橡胶以聚异戊二烯为主，含少量蛋白质、水分、树脂酸、糖类和无机盐等的高聚物。

弹性大，定伸强度高，抗撕裂性和电绝缘性优良，耐磨性和耐旱性良好，加工性佳，易于其它材料粘合，在综合性能方面优于多数合成橡胶。

2、合成橡胶
合成橡胶是人工合成的高弹物，常用的有丁苯橡胶（苯乙烯与丁二烯共聚），丁腈橡胶（丁二烯与丙烯腈经乳液聚合），氯丁橡胶（氯丁二烯为主要原料进行α—聚合而得）等。

其中丁苯橡胶的性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶。

（1）丁苯橡胶（SBR）
丁二烯和苯乙烯的共聚体。

性能接近天然橡胶，是目前产量最大的通用合成橡胶，其特点是耐磨性、耐老化和耐热性超过天然橡胶，质地也较天然橡胶均匀。

主要用以代替天然橡胶制作轮胎、胶板、胶管、胶鞋及其他通用制品。

（2）氯丁橡胶（CR）
由氯丁二烯做单体乳液聚合而成的聚合体。

这种橡胶分子中含有氯原子，所以与其他通用橡胶相比具有优良的抗氧、抗臭氧性，不易燃，着火后能自熄，耐油、耐溶剂、耐酸碱以及耐老化、气密性好等优点；其物理机械性能也比天然橡胶好，故可用作通用橡胶，也可用作特种橡胶。

主要用于制造要求抗臭氧、耐老化性高的电缆护套及各种防护套、保护罩；耐油、耐化学腐蚀的胶管、胶带和化工衬里；耐燃的地下采矿用橡胶制品，以及各种模压制品、密封圈、垫、粘结剂等。

【橡胶的硫化】1839年，美国人固特异偶然发现用硫黄可以使橡胶固化，并使之在较广的温度范围内仍然保持橡胶的固有弹性，这个过程后来被称为硫化。

硫化过程的发现，推动了橡胶制品的迅猛发展。

天然橡胶（）经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键（—S—）或
双硫键（—S—S—），线性结构变为体型结构。

天然橡胶在硫化前受热易熔化、发粘，弹性差，硫化后，硬度增大，变形性变好，不易老化，天然橡胶生胶必须经过硫化后才能够达到使用要求。

【聚硫橡胶】一种特种合成橡胶，由饱和的碳氢键及硫硫键结合而成的高分子聚合物。

具有优异的耐油、耐溶剂、耐候、耐水性，优良的低温屈挠性和黏结性。

可作建筑、土木、航空、航天、船舶、铁路、汽车等工业的密封剂、火箭固体燃料用黏合剂。

【硅橡胶】是一种主链含有硅、氧原子的特种橡胶，其中起主要作用的是硅元素。

其主要特点是既耐高温（最高300℃）又耐低温（最低—100℃），化学惰性大，具有良好的生物相容性特性，由于其无毒无味，用于食品及医疗工业。