知识讲解_应用广泛的高分子材料 功能高分子材料_基础

应用广泛的高分子材料 功能高分子材料

编稿:宋杰 审稿:于冬梅

【学习目标】

1、了解常见功能高分子材料的成分及优异性能,了解“三大合成材料”的结构、性能和用途; 2、了解功能高分子材料在人类生产、生活中的重要应用,了解治理“白色污染”的途径和方法; 3、了解各类功能高分子材料的优异性能及其在高科技领域中的应用;

4、以合成高分子化合物的背景,了解有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。

合成材料品种很多,按用途和性能可分为合成高分子材料(包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等);功能高分子材料(包括高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等)和复合材料。其中,被称为“三大合成材料”的塑料、合成纤维和合成橡胶应用最广泛。 【要点梳理】

要点一、塑料【高清课堂:应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#应用广泛的高分子材料 功能高分子材料】 1.塑料的成分。

塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂。在塑料的组成中除了合成树脂外,还有根据需要加入的具有某些特定用途的加工助剂以改进其性能。如,提高柔韧性的增塑剂,改进耐热性的热稳定剂,防止塑料老化的防老化剂,赋予塑料颜色的着色剂等。 2.塑料的种类。 分类的原则 类型 按树脂受热 热塑性 时的特征 热固性 按应用范围 通用塑料 及性能特点 工程塑料 特征和举例 以热塑性树脂为基本成分,受热软化,可以反复塑制,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等 以热固性树脂为基本成分,加工成型以后变为不熔状态,如酚醛树脂、脲醛树脂等 通用性强,用途广泛、产量大、价格低,主要有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等 机械性能较好,强度高,可以代替金属用作工程结构材料。如聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、氟塑料等 3.几种重要的塑料的性质。 (1)聚乙烯塑料的性质。

①聚乙烯塑料无嗅、无毒、具有优良的耐低温性能,最低使用温度可达-100℃;化学稳定性好,能耐大多数酸、碱的腐蚀;常温下不溶于一般溶剂,吸水性小;电绝缘性能优良。

②聚乙烯塑料品种很多,应用广泛,主要有:薄膜(低密度聚乙烯,有良好的透明度和一定的抗拉强度)用于各种食品、医药、衣物、化肥等的包装;中空制品(高密度聚乙烯,强度较高)用于塑制各种瓶、桶、罐、槽等容器;管板材(高密度聚乙烯)用于铺设地下管道和建筑材料;纤维(线型低密度聚乙烯)用于生产渔绳索;包覆材料,用做包覆电缆、电线的高频绝缘材料。 (2)酚醛树脂。

①酚醛树脂是用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。 ②酚醛树脂属于热固性塑料,体型酚醛树脂受热后都不能软化或熔融,也不溶于任何溶剂。 ③酚醛树脂主要用做绝缘、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。

要点二、合成纤维【高清课堂:应用广泛的高分子材料 功能高分子材料#合成纤维】 1.化学纤维是人造纤维和合成纤维的统称。 天然纤维:如棉花、羊毛、麻等

纤维 人造纤维:如黏胶纤维

化学纤维: 合成纤维:如“六大纶”、光导纤维等

2.合成纤维: 类型 合成纤维 特种合成纤维 特征和举例 具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水等优点。如涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶 具有某些特殊性能。如芳纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维等 合成纤维性能优异,原料来源丰富、价格便宜、用途广泛、生产不受气候等自然条件的限制。涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶被称为合成纤维的“六大纶”。它们具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖等优点。

合成纤维除了改善了人们的穿着外,还被广泛用于工农业生产和高科技的各个领域。 要点三、橡胶

1.橡胶是具有高弹性的高分子化合物。

2.根据来源不同,橡胶可分为天然橡胶和合成橡胶。

3.合成橡胶以石油、天然气为原料,以二烯烃和烯烃为单体聚合而成,已经发展有丁苯橡胶、顺丁橡胶、合成天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等品种。

4.合成橡胶一般具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。比如,顺丁橡胶的特点是弹性高,耐磨、耐寒’

性好,可在寒冷地带使用,主要用于制造轮胎、胶鞋、胶带等。 要点四、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:

高吸水性树脂

离子交换树脂

光敏高分子

常用功能高分子材料 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,往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。 要点五、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。 要点六、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。

【典型例题】

类型一:合成材料的性能及用途 例1 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

【思路点拨】本题考查对合成材料的性能、用途的理解与掌握以及对三大合成材料的优缺点的对比与分析。 【答案】B、C

【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。

【总结升华】注意本节要点中概念的内涵和外延。在学习化学的过程中,需要准确理解概念的实质才能应对题干中一些模糊的选项做出判断。

举一反三:

【变式1】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】A、C

【变式2】下列有关高分子材料的说法中正确的是( ) A.包装食品用的聚氯乙烯塑料袋破裂后可以热修补 B.具有线型结构的热固性塑料可制作电源插座 C.天然橡胶的结构中含有“C=C”键

D.羊毛、蚕丝和尼龙都是天然纤维 【答案】C

【解析】聚氯乙烯中的增塑剂有毒,不能用于食品包装,A项错误;制作电源插座的材料是状结构的材料,B项错误;尼龙是人造纤维,D项错误。

【变式3】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】A、C

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