第五章第二节第二课时功能高分子材料
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为什么一种不可吸水一种可吸水？
亲水基团
线型结构
餐巾纸
保鲜膜
材料
主要成分
保鲜膜
聚乙烯
餐巾纸
纤维素
结构简式
无
OH
（C6H7O2） OH
OH
纤维素链
H
O H
O
H
O H 亲水基
HH
O
氢
键
H
O H
O
H
O
H
H
O
HH
O
O
H
官能团
H
因此，餐巾纸可吸水性，保鲜膜不可吸水。
—OH
n
亲水基团
对比：
种类
吸水性
保水性
传统吸水性材料
，易发生 加成 反应和
___
氧化 __反应。
提示 实验室中盛放 KMnO4溶液、浓HNO3、
液溴、汽油、苯、四氯化碳等有机试剂 的
试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞。
➢有无办法对橡胶进行改性，使它克服这些缺点？
P147
思考与讨论：在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过
硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性
线型
网状
在合成高吸水性树脂中, 聚丙烯酸钠类具有吸水量大、吸水
速度快、价格便宜等优点而广受人们青睐。
高吸水性树脂
方法2：
用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合
丙烯酸钠
交联剂
网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂
请写出丙烯酸钠合成聚丙烯酸钠高吸水性树脂反应方程式：
n CH2 CHCOONa
一定条件
CH2
CH
n
COONa
分子分离膜。鳌合高分子、高分子催
化剂、高分子试剂及人工脏器等。
生物功能高分子材料
医用高分子材料
如生物高分子模拟酶
高分子药物、人工骨材料
一、高吸水性树脂
1.结构特点：
①含有强亲水基团的支链 （羟基、羧基、醛基、氨基等）
②具有网状结构。(有保水和耐挤压性能)
2.合成方法
淀粉
强亲水
①改造_______或_____分子，接入_______基团
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
2022北京冬奥会从开幕式到闭幕
式，整个过程用上了各种各样的功能
高分子材料。你知道什么是功能高分
子材料吗？
➢ 为了适应高科技产业等对材料的要求，化学工作者合成了具有某些
特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。
高吸水性树脂
隐形眼镜
尿不湿
人造心脏
人造皮肤
人造膝关节
离子交换树脂
天然橡胶
CH3
橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大
硫磺硫化剂
天然橡胶(线型结构)
硫化橡胶(体型结构)
【思考1】天然橡胶为何容易老化?橡胶在加工过程中要
加入硫黄等硫化剂进行硫化，其目的是什么?
天然橡胶含有双键，易发生加成反应且易被氧化,所以
容易老化。将橡胶与硫等硫化剂混合加热，可以打开橡
胶中的碳碳双键，以二硫键(—S—S—)等，把线型结构连
树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考
为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构。
天然橡胶分子内存在较活泼的碳碳双键，容易发生老化。橡
胶硫化后，分子中的碳碳双键被打开,形成了新的共价键，线型
结构转变为网状结构。这使硫化橡胶具有很好的弹性、较高的硬
度和耐磨性，不易变黏，在有机溶剂中不易溶解，只发生溶胀。
交
联
点
可移动离子
高分子电解质
高吸水性树脂（内）丙烯酸钠
淀粉
（外）
问题：传统吸水性的材料——棉花，为何有一定
的吸水性？
OH
OH
OH
纤维素的结构简式 (C6H7O2)
n
纤维素每个链节上都有—OH，
它是一种亲水基
纤维素链
氢键
∴
亲水基
O
O
O
O
H
H
H
H
O
H
H
H H
H H
棉花有一定的吸水性，但不耐挤压
[问题1]保鲜膜和餐巾纸二者同样为高分子材料，
聚丙烯酸钠类物质吸水性、保水性强的原理
(1)羧酸钠极性大（羧酸根与Na+之间是离子键ห้องสมุดไป่ตู้。
(2)聚合物本身的交联网状结构。
(3) 网状结构内部Na+的存在，使得内外产生渗透压，加上聚
合物本身的水合能力强，促进水在短时间内大量进入网络。
聚丙烯酸钠
思考：如何以带有强亲水性原子团的化
合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？
接为网状结构，得到化学稳定性好，且既有弹性又有强
度的硫化橡胶。
【问题2】实验室中有些试剂瓶的瓶塞应选用橡胶塞，
有些试剂瓶的瓶塞不能使用橡胶塞?为什么？
A、使用橡胶塞：盛放NaOH、Na2CO3、
Na2SiO3等强碱性盐溶液（Na2SiO3溶液使用橡胶
塞。）—发生化学反应或黏合在一起。
B、不能用橡胶塞：盛放KMnO4溶液、浓硝
酸、液溴、汽油、苯、四氯化碳等溶液。—
发生化学反应或溶解。
思考与讨论（P147）：在橡胶工业中，天然橡胶与合
成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为
网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，
以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸
水性树脂转变为网状结构。
硫化橡胶
优点: 具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学
纤维素
。
如淀粉与丙烯酸钠生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠
高吸水性树脂。
②合成新的带有强亲水基团的高分子。
交联剂
如CH2=CH-COONa ————→
一定条件
聚丙烯酸钠(网状结构)
高吸水性树脂
方法1： 改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团
丙烯酸钠
淀粉
（纤维素）
接枝共聚物
交联剂
网状淀粉-聚丙烯
酸钠高吸水性树脂
人造血管
功能高分子材料的品种
在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团
使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料
功
能
高
分
子
材
料
物理功
能高分
子材料
化学功
能高分
子材料
如导电高分子、高分子半导体。光导
电高分子、压电及热电高分子、磁性
高分子、光功能高分子、液晶高分子
和信息高分子材料等
如反应性高分子、离子交换树脂、高
1）丙烯酸与NaOH制备聚丙烯酸钠
CH2=CH-COOH + NaOH
n CH2=CH-COONa
+
H
O
2
CH2=CH-COONa
催化剂
COONa
CH2-CH -n
2)加入少量二烯作交联剂(如：CH2=CH-CH=CH2)
，制得网状聚丙烯酸钠
第*
页
橡胶
天然橡胶
主要成分： 聚异戊二烯
单体：
天然橡胶分子中含有
稳定性等
在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，得
到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
变支链型结构为体型结构，使其既有吸
高吸水性树脂加交联剂的目的: 水性而又不溶于水，耐挤压。
知识海洋
➢ 淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性
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。
纸、棉布(纤维素)、海绵、动物胶
吸收与自身等量
或最多几十倍的水
遭受外力易挤出水
结论
良好吸水性
用途
十分有限
吸水性高分子材料
聚丙烯酸钠等
吸收相当于自身几
百倍到几千倍的水
遭受外力不挤出水
亲水基团
线型结构
餐巾纸
保鲜膜
材料
主要成分
保鲜膜
聚乙烯
餐巾纸
纤维素
结构简式
无
OH
（C6H7O2） OH
OH
纤维素链
H
O H
O
H
O H 亲水基
HH
O
氢
键
H
O H
O
H
O
H
H
O
HH
O
O
H
官能团
H
因此，餐巾纸可吸水性，保鲜膜不可吸水。
—OH
n
亲水基团
对比：
种类
吸水性
保水性
传统吸水性材料
，易发生 加成 反应和
___
氧化 __反应。
提示 实验室中盛放 KMnO4溶液、浓HNO3、
液溴、汽油、苯、四氯化碳等有机试剂 的
试剂瓶的瓶塞不能用橡胶塞。
➢有无办法对橡胶进行改性，使它克服这些缺点？
P147
思考与讨论：在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过
硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性
线型
网状
在合成高吸水性树脂中, 聚丙烯酸钠类具有吸水量大、吸水
速度快、价格便宜等优点而广受人们青睐。
高吸水性树脂
方法2：
用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合
丙烯酸钠
交联剂
网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂
请写出丙烯酸钠合成聚丙烯酸钠高吸水性树脂反应方程式：
n CH2 CHCOONa
一定条件
CH2
CH
n
COONa
分子分离膜。鳌合高分子、高分子催
化剂、高分子试剂及人工脏器等。
生物功能高分子材料
医用高分子材料
如生物高分子模拟酶
高分子药物、人工骨材料
一、高吸水性树脂
1.结构特点：
①含有强亲水基团的支链 （羟基、羧基、醛基、氨基等）
②具有网状结构。(有保水和耐挤压性能)
2.合成方法
淀粉
强亲水
①改造_______或_____分子，接入_______基团
第五章 合成高分子
第二节 高分子材料
2022北京冬奥会从开幕式到闭幕
式，整个过程用上了各种各样的功能
高分子材料。你知道什么是功能高分
子材料吗？
➢ 为了适应高科技产业等对材料的要求，化学工作者合成了具有某些
特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。
高吸水性树脂
隐形眼镜
尿不湿
人造心脏
人造皮肤
人造膝关节
离子交换树脂
天然橡胶
CH3
橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大
硫磺硫化剂
天然橡胶(线型结构)
硫化橡胶(体型结构)
【思考1】天然橡胶为何容易老化?橡胶在加工过程中要
加入硫黄等硫化剂进行硫化，其目的是什么?
天然橡胶含有双键，易发生加成反应且易被氧化,所以
容易老化。将橡胶与硫等硫化剂混合加热，可以打开橡
胶中的碳碳双键，以二硫键(—S—S—)等，把线型结构连
树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考
为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构。
天然橡胶分子内存在较活泼的碳碳双键，容易发生老化。橡
胶硫化后，分子中的碳碳双键被打开,形成了新的共价键，线型
结构转变为网状结构。这使硫化橡胶具有很好的弹性、较高的硬
度和耐磨性，不易变黏，在有机溶剂中不易溶解，只发生溶胀。
交
联
点
可移动离子
高分子电解质
高吸水性树脂（内）丙烯酸钠
淀粉
（外）
问题：传统吸水性的材料——棉花，为何有一定
的吸水性？
OH
OH
OH
纤维素的结构简式 (C6H7O2)
n
纤维素每个链节上都有—OH，
它是一种亲水基
纤维素链
氢键
∴
亲水基
O
O
O
O
H
H
H
H
O
H
H
H H
H H
棉花有一定的吸水性，但不耐挤压
[问题1]保鲜膜和餐巾纸二者同样为高分子材料，
聚丙烯酸钠类物质吸水性、保水性强的原理
(1)羧酸钠极性大（羧酸根与Na+之间是离子键ห้องสมุดไป่ตู้。
(2)聚合物本身的交联网状结构。
(3) 网状结构内部Na+的存在，使得内外产生渗透压，加上聚
合物本身的水合能力强，促进水在短时间内大量进入网络。
聚丙烯酸钠
思考：如何以带有强亲水性原子团的化
合物CH2=CHCOOH制得网状聚丙烯酸钠？
接为网状结构，得到化学稳定性好，且既有弹性又有强
度的硫化橡胶。
【问题2】实验室中有些试剂瓶的瓶塞应选用橡胶塞，
有些试剂瓶的瓶塞不能使用橡胶塞?为什么？
A、使用橡胶塞：盛放NaOH、Na2CO3、
Na2SiO3等强碱性盐溶液（Na2SiO3溶液使用橡胶
塞。）—发生化学反应或黏合在一起。
B、不能用橡胶塞：盛放KMnO4溶液、浓硝
酸、液溴、汽油、苯、四氯化碳等溶液。—
发生化学反应或溶解。
思考与讨论（P147）：在橡胶工业中，天然橡胶与合
成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为
网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，
以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸
水性树脂转变为网状结构。
硫化橡胶
优点: 具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学
纤维素
。
如淀粉与丙烯酸钠生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠
高吸水性树脂。
②合成新的带有强亲水基团的高分子。
交联剂
如CH2=CH-COONa ————→
一定条件
聚丙烯酸钠(网状结构)
高吸水性树脂
方法1： 改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团
丙烯酸钠
淀粉
（纤维素）
接枝共聚物
交联剂
网状淀粉-聚丙烯
酸钠高吸水性树脂
人造血管
功能高分子材料的品种
在高分子链上接上带有具有某种功能的官能团
使其在物理、化学、生物、医学等方面具有特殊功能的高分子材料
功
能
高
分
子
材
料
物理功
能高分
子材料
化学功
能高分
子材料
如导电高分子、高分子半导体。光导
电高分子、压电及热电高分子、磁性
高分子、光功能高分子、液晶高分子
和信息高分子材料等
如反应性高分子、离子交换树脂、高
1）丙烯酸与NaOH制备聚丙烯酸钠
CH2=CH-COOH + NaOH
n CH2=CH-COONa
+
H
O
2
CH2=CH-COONa
催化剂
COONa
CH2-CH -n
2)加入少量二烯作交联剂(如：CH2=CH-CH=CH2)
，制得网状聚丙烯酸钠
第*
页
橡胶
天然橡胶
主要成分： 聚异戊二烯
单体：
天然橡胶分子中含有
稳定性等
在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，得
到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。
变支链型结构为体型结构，使其既有吸
高吸水性树脂加交联剂的目的: 水性而又不溶于水，耐挤压。
知识海洋
➢ 淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性
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。
纸、棉布(纤维素)、海绵、动物胶
吸收与自身等量
或最多几十倍的水
遭受外力易挤出水
结论
良好吸水性
用途
十分有限
吸水性高分子材料
聚丙烯酸钠等
吸收相当于自身几
百倍到几千倍的水
遭受外力不挤出水