第五章 第三节功能高分子材料.docx

第五章 第三节功能高分子材料.docx

《第五章 第三节功能高分子材料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章 第三节功能高分子材料.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第五章第三节功能高分子材料

第三节　功能高分子材料

[学习目标定位]　1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产、生活中的应用。

2.知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。

一　功能高分子材料

1．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。

归纳总结

新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系

（1）新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。

①从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素组成；

②从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；

③从结构看，也就是分两种结构：

线型结构、体型结构。

（2）它们的重要区别在于功能与性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。

1．现有一种为婴儿特制的新型尿布——“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是（　　）

答案　C

解析　“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有属于亲水基而其自身属于高分子化合物，不溶于水。

2．“神舟七号”的返回舱外形看起来像大钟，大约3吨重。

为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面，这种材料应该具有的性质是（　　）

A．良好的导电性

B．密度较大，以增大飞船的惯性

C．质轻防热，可承受上千摄氏度的高温

D．质地柔软，以利于飞船的变形

答案　C

解析　由题给信息可知，该材料应该是质轻且防热的耐高温材料。

二　复合材料

1．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。

归纳总结

功能高分子材料与复合材料的区别

材料名称

功能高分子材料

复合材料

概念

既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料

两种或两种以上材料组成的新型材料，分为基体和增强体

性能

不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质

一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能

应用

用于制作高分子分离膜、人体器官等

用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等

3．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。

4．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．①③⑤⑥B．②③⑤⑥

C．②③④D．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。

1．下列材料中属于功能高分子材料的是（　　）

①高分子膜　②生物高分子材料　③隐身材料　④液晶高分子材料　⑤光敏高分子材料　⑥智能高分子材料

A．①②⑤B．②④⑤⑥

C．③④⑤D．全部

答案　D

解析　既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料，属于功能高分子材料，所以选D。

2．下列材料属于复合材料的是（　　）

A．聚丙烯B．铝导线

C．黏合剂D．玻璃钢

答案　D

解析　玻璃钢是一种以玻璃纤维作增强材料、树脂作基体的复合材料。

3．下列合成纤维具有较好亲水性的是（　　）

A．

B．

C．

D．

答案　D

解析　D是高聚物，但在分子中存在—OH（羟基是亲水基团），具有醇的性质，亲水性较好。

4．X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为，已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HC≡CH、（CN）2、CH3COOH和H2O四种单体通过适宜的反应形成的。

由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有（　　）

①加成反应　②取代反应　③缩聚反应　④加聚反应　⑤酯化反应

A．①④⑤B．①④

C．①②④D．①②③

答案　B

解析　由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，其单体为和CH2===CHOOCCH3，显然，前者是HC≡CH和（CN）2的加成产物，后者是HC≡CH和CH3COOH的加成产物。

5．科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：

试填写以下空白：

（1）高分子载体的结构简式为_____________________________________________。

（2）阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是

________________________________________________________________________。

（3）缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是________________________________________________________________________。

答案　

（1）

（2）酯化反应（或取代反应）

（3）

解析　本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：

①高分子载体；②阿司匹林；③作为桥梁作用的乙二醇。

在肠胃中变为阿司匹林的反应，则属于水解反应，从而找到正确的解题思路。

6．感光性高分子也称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，其结构简式如下所示。

试回答下列问题：

（1）已知它是由两种单体经酯化聚合而成的，试推断这两种单体的结构简式：

______________、______________。

（2）写出

（1）中由两种单体生成高聚物的化学方程式：

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

（3）下列对此高聚物的性质判断不正确的是________（填字母）。

A．在酸性条件下可以发生水解

B．此高聚物不能使溴水褪色

C．此高聚物可以使高锰酸钾酸性溶液褪色

D．此高聚物水解后可得到另一种高聚物

（4）该高聚物在催化剂和酸性环境下水解后得到的相对分子质量较小的产物是A，则：

①A在一定条件下与甲醇发生反应的化学方程式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

②A的同分异构体有多种，其中含苯环且苯环上只有一个链状取代基并属于酯类的A的同分异构体除和

外还有两种，请写出其结构简式____________________、________________________________________________________________________。

答案　

（1）

（2）

（3）B

（4）

②

解析　根据可知，它是由单体加聚而成的。

而此单体中含酯的结构，该单体是由酯化而成的。

高聚物分子中有碳碳双键和酯的结构，故应具有烯烃和酯的性质。

　　　　　　　　　　　　　　　[经典基础题]

1．下列关于复合材料的说法正确的是（　　）

A．将不同性质的材料经简单混合便制成复合材料

B．合金就是复合材料

C．复合材料中的各部分作用相同

D．复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的

答案　D

解析　复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，并不是简单的混合，不同于混合物和合金。

复合材料的两部分作用是不同的，基体起黏结作用，增强材料起骨架作用。

2．下列说法中错误的是（　　）

A．玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料、合成树脂为基体的复合材料

B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强材料、纤维为基体的复合材料

C．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强材料

D．航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的

答案　B

解析　飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强材料，金属为基体的复合材料，B项中将基体与增强材料颠倒了。

3．下列说法中，不正确的是（　　）

A．只有热塑性高分子材料才可能是塑料

B．用于包装食品的塑料通常是聚乙烯

C．有机玻璃是一种透明的塑料制品

D．塑料在自然环境下不易分解，可造成白色污染

答案　A

解析　有些合成树脂具有热塑性，用它制成的塑料就是热塑性塑料，相反，像体型的酚醛树脂，具有热固性，用它制成的塑料就是热固性塑料，这种塑料一旦加工成型，就不会受热熔化；用于包装食品的塑料通常是聚乙烯而不是聚氯乙烯，因为聚氯乙烯有毒。

4．用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具有相当的强度，而且可在人体内水解，使骨科病人免遭拔钉的痛苦。

合成这种塑料骨钉的原料能与