1、第 19 课时 高分子材料 学案 【学习目标】 1了解高分子化合物的结构和基本性质。 2了解新型高分子材料的性能及其在高新技术领域的应用。 3了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。 【重点难点】 新型高分子材料的性能及其在高新技术领域的应用。 课前预习 【情景材料】你看过撑杆跳高比赛吗？那真是一种力量与艺术的完美结合。只见运动员双 手紧握撑杆，先是疾速飞跑，当跑到横杆前时，撑杆触地，借着助跑的一股冲力，身体腾 空而起，如矫健的雄鹰，掠过横杆，轻轻落在泡沫软垫上。显然，在这一过程中，撑杆到 了决定性的作用。你看那撑杆先是弯曲，而且弯的弧度非常大，然后挺直，将运弹向空中。 这细长
2、、神奇的撑杆，它柔中带刚，又富有弹性，比竹竿强韧，较钢棒轻巧，真可谓“刚 柔相济” 。 【预习内容】 根据教材有关内容填写下列空白： 一、塑料制品的结构和性能 1线型高分子：分子呈 状，可溶于 受热 ， ，有 性。 2体型高分子：高分子链之间 ，不易溶于 ，受热 ，有 性。 二、性能优越的合成材料 1塑料的改性 常用的方法有 、 、 。 2功能高分子材料 (1)高分子材料发展的主要趋势是 、 、 、 和 。 3复合材料 (1)组成：复合材料由 和 构成。 (2)性能：具有 、 、 、 、 等优良性能。 三、环境中的高分子材料 1高分子材料的老化 (1)概念：高分子材料在使用过程中，由于 的现象
3、。 (2)引起老化的原因： 外因： 、热、光的作用，接触 、 、 和 等。 内因：高分子链之间发生 ；高分子链发生 等。 (3)高分子材料的保护 加入 、 和 等精细化学品改善其性能。 避免接触 和 。 2.可降解高分子材料的开发 (1)可降解高分子材料定义：一类各项性能在 的材料。 (2)降解的定义： 的过程，主要涉及 、 、 三个过程。 (3)目前环境降解材料的开发以 为主。 3.废旧高分子材料的回收利用 废旧高分子材料的回收利用有三种途径 (1) 。 (2) 。 (3) 。 预习内容答案 一、1.长链 有机溶剂 软化、熔融，热塑 2.通过化学键产生交联，形成立体网状结构 有机溶剂 不溶化
4、 热固 二、1. 填充改性 共混改性 共聚改性 2.高性能化、功能化、复合化、精细化 智能化 由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合 通过化学反应在高分子主链或侧链上引入某些具有特定功能的基团 通过合理的加工成型实现材料的功能化 3.基体 增强体 强度高 质量轻耐腐蚀 抗冲击 绝缘性好 三、1. 环境的影响，其强度、弹性、硬度等性能逐渐变差 外力 空气 水 微生物 化学试剂 交联变硬、变脆、丧失弹性 断裂、相对分子质量降低而变软，发粘 光 稳定剂 抗氧剂 阻燃剂 能与其发生反应或催化这种反应的化学试剂 能使它们溶解的 有机溶剂 2.保存期和使用期内满足要求，使用后在自然环境中可降解为无害物质
5、化学和物理因素引起聚合物分子断裂 生物降解 光降解 化学降解 生物降解材料 3.通过再生和改性利用，重新做成多种有用的材料和制品 采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料 将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能 堂中互动 【问题探究 1】按结构特点高分子化合物可分为哪两大类？二者有何关系？何谓热塑性和 热固性？ 【教师点拨】结构决定性质，性质反应结构。根据高分子化合物的性质可以判断出其结构 特点，一般说来具有热塑性的为线型高分子，具有热固性的为体型高分子。 分析解答: (1)高分子化合物从结构特点上又可分为线型高分子和体型高分子。 (2)高分子链上还有能起化学反应的官能团的线型高分
6、子，通过化学方法进行交联后转化为 体型高分子。线型结构的高分子当受热到一定温度范围时，发生软化，熔融，可加工成各 种不同的形状，即具有热塑性；体型结构的高分子受热不能熔化即具有热固性。 【即学即练 1】下列原料或制成的产品中，如出现破损不可以进行热修补的是( ) A聚氯乙烯凉鞋 B电木插座 C自行车内胎 D聚乙烯塑料膜 1.B【解析】聚氯乙烯凉鞋、自行车内胎、聚乙烯塑料膜等都是用热塑性树脂加工而成的塑 料，可以反复加工，多次使用，出现破损时可进行热修补，而电木插座是用热固性树脂电 木加工而成的塑料，受热不熔化，出现破损时不能进行热修补。 【问题探究 2】如何理解功能高分子材料和复合材料？ 【教
7、师点拨】从概念、性能、应用等方面来比较功能高分子材料与复合材料，从而对这两 种材料理解深刻。 分析解答： 材料名 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，分基体和增强剂 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、耐腐蚀等优异的性能 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、航天航空、人类健康等 【即学即练 2】下列物质不属于复合材料的是( ) A碳化硅纤维 B生物陶瓷 C钢化玻璃 D氮化硅陶瓷 2.C【解析】复合材料具备的特征是：能够承
8、受高温、高强度，具备电学、光学特性，具有 生物功能。而传统的非金属材料主要是指以硅酸盐为原料而制备的材料，如水泥、玻璃、 传统陶瓷等。选项 C 中的钢化玻璃跟普通玻璃的成分是一样的，只是制作工艺稍有差别， 钢化玻璃是将玻璃熔融体经过急速冷却而制得的。 【问题探究 3】现在提倡对塑料制品进行分类回收；这样做有什么好处？讨论废旧塑料制 品的回收方法和适宜条件。 【教师点拨】参考教材 P75 P76 的内容。 分析解答：在日常生活中，塑料的应用量越来越广泛，废旧塑料也逐渐增多，为了消除环 境污染达到增产节约的目的，必须把废旧塑料回收利用。回收塑料必须了解其种类和性能， 根据其化学成分加以分类，才能使
9、加工处理能够顺利进行，因此，塑料制品进行分类回收 是回收利用的条件之一。举例说明如下：废旧聚乙烯塑料可用来制造包装膜、容器、塑料 管或日常生活用的容器等；废旧聚氯乙烯塑料主要有两种，一种是低密度的，可用来制薄 膜、软管、垫片、电线和人造革等；另一种高密度的，可用来制硬板材、硬管(片、棒) 等； 废旧聚丙烯塑料，可用来制编织袋、容器、管道、绝缘材料等；废旧聚苯乙烯塑料可用来 制汽车、仪表的零件等，解聚后的聚苯乙烯单体可再聚合成聚苯乙烯塑料。另外，废旧塑 料还可以直接转化成汽油、柴油等，也可用于制备乳液涂料。 【即学即练 3】国际上通行的环保产品，至少应满足下列 4 个条件：原料能再生；加 工无污
10、染；对消费者无危害；废弃后可降解。常有不少厂家广告中称其保暖内衣是 “绿色” “环保” “生态”产品，有的还称为纳米技术制造。其实保暖内衣面料一般由 3 层 组成，上下两层为普通全棉或涤棉材料，中间层是保暖内衣的保暖精华部分，其生产方法 不同，材料不同，性能不同，保暖效果也不同。其中间层通常 3 种材料：聚乙烯薄膜， 涤纶和丙纶复合绒，羊毛等其他保暖材料，根本不是纳米技术制造。 保暖内衣应该具有的散热与储热，透气与抗风，导湿与保温的功能也许真的要用纳米技术 才能解决。 (1)下列说法正确的是( ) A全棉是指天然棉花产品 B涤棉是合成纤维 C保暖内衣有三层所以保温效果好 D保暖内衣不能透气否则
11、保暖效果不好 (2)环保产品应满足_、_、_、_4 个条件。 (3)聚乙烯薄膜、涤纶和丙纶复合绒的制造都是以石油作为基础原料，写出以石油产品乙烯 为原料合成聚乙烯的化学方程式：_。 (4)上述保暖内衣能否称为环保内衣？_ ，原因是 _ _。 3.(1)A、B (2)原料能再生 加工无污染 对消费者无危害 废弃后可降解 (3)nCH2=CH2 CH2CH2 催 化 剂 (4)不能 因为原料不能再生， 废弃后不可降解 【解析】现在的保暖内衣散热效果透气性不好，故感觉保温好，C 错；好的保暖内衣应透 气好，导湿性好且储热能力好，故 D 错。 练案 A 组（课堂反馈 满分 50 分） 一、选择题（每小
12、题 5 分，共 35 分） 1.现有两种高聚物 A、B，A 能溶于苯、四氯化碳等有机溶剂，并加热到一定温度下熔融成 粘稠状的液体，B 不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中不正确的是( ) A.高聚物 A 可能具有弹性，而高聚物 B 没有弹性 B.高聚物 A 一定是线型高分子材料 C.高聚物 A 一定是体型高分子材料 D.高聚物 B 一定是体型高分子材料 1.C【解析】A 具有热塑性，应是线型结构，因而 A 可能有弹性和一定的溶解性；B 具有热 固性，应是体型结构，没有弹性，一般也不溶解于溶剂。 2.橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。 为了
13、增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需进行硫化处理。即将橡胶原料与硫磺在一定 条件下反应；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫 化程度较高的是( ) A. 橡皮筋 B. 汽车外胎 C. 普通气球 D. 医用乳胶手套 2.B【解析】橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小，汽车外胎与医用乳胶手套相比， 前者要承受更大的压力，所以制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。 3.下列说法中正确的是(双选 )( ) 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氯乙烯 C.有机玻璃是一种透光性好的塑料制品 D.塑料在自然环境下不易分解，可造成白色污染 3.CD【解
14、析】塑料有热塑性的，也有热固性的；聚氯乙烯易分解形成有毒的氯气，不可作 为食品包装塑料用，用作食品包装的应是聚乙烯塑料；有机玻璃是一种透光性好、质轻、 耐水、耐酸碱、抗霉、易加工的塑料制品，它是一种高聚酯；塑料在自然环境下难于分解、 腐烂，会造成白色污染，故本题答案为 C、D。 4.对于某些合成材料如塑料制品废弃物的处理方法中正确的是（ ） A.将废弃物混在垃圾中填埋在土壤中 B.将废弃物焚烧 C.将废弃物用化学方法加工成涂料或汽油 D.将废弃物倾倒在海洋中 4.C【解析】合成材料如塑料制品在环境中很难被分解，A、B、D 三种处置方式对环境都有 污染。 5.某复合材料是由碳纤维为增强体、金属钛
15、为基体复合而成的。估计这种材料( ) 耐高温 不耐热 导电、导热 不导电、不导热 可用于飞机机翼 可用于导弹的壳体 A. B. C. D. 5.A【解析】碳纤维为增强体、金属钛为基体的复合材料应具有增强体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 料具有：耐高温；导电、导热；密度小的特点，可用于制造飞机和导弹。 6.航天科学家正在考虑用塑料飞船代替铝制飞船，进行太空探索。其依据是( ) A.塑料是一种高分子化合物，可以通过取代反应大量生产 B.塑料生产中加入添加剂可得到性能比铝优良的新型材料 C.塑料用途广泛，可从自然界中直接得到 D.
16、塑料是有机物，不会和强酸强碱作用 6.B【解析】飞船飞行速度很大，所以说其材料要求质轻，耐高温耐摩擦，因此所用塑料代 替品要加入合适的添加剂制成优良的新型材料。 7.下列高聚物经简单处理可以从线型结构变成体型结构的是(双选)( ) 7.BC【解析】体型结构的高分子特征是高分子链与高分子链之间相互交联，形成立体或网 状结构。B 项中苯酚与甲醛的反应还可以发生在对位，相互交联形成网状结构；C 项中的 聚氯乙烯中的双键还能继续相互加成，相互交联形成网状结构。 二、填空题（共 15 分） 8.(6 分)使用某些高分子材料给环境造成“白色污染”，后果严重。最近研究的一些可分解 性塑料有良好的生物适应性和
17、分解性，能自然腐烂分解。如： 已知 3HB 的单体叫 3羟基丁酸，则 (1)4HB 的单体名称是 _；3HV 的单体名称是_。 (2)两分子 3HV 的单体脱水时，生成的环酯的结构简式是_ _。 8.(1)4羟基丁酸 3羟基戊酸 【解析】已知信息 3HB 的单体叫 3羟基丁酸，可以简单推知 4HB 的单体名称是 4羟基丁 酸。结合缩聚物找单体的断键规律，分别补充氢或者羟基，找到二者的单体验证之，数字 3 或 4 表示的是官能团羟基的位置。它们都是含有羟基和羧基的双官能团化合物，两分子 3HV 的单体脱水时，显然能生成环酯。 9.(9 分) 碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其强度比钢铁
18、材料大而密度比铝 小。据报道，每架波音 767 飞机使用了 1 吨碳纤维材料，而一种新型的波音 757 飞机使用 了 9 吨以上的碳纤维。制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处 理而获得，这种碳纤维的结构可表示如下： (1)构成这种碳纤维的元素是_，其原子个数比为 _。 (2)用乙炔和 HCN 为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下： 用化学方程式表示以下过程： CHCH 与 HCN 反应_； AB_。 9.(1)C、H、N 311 (2)CHCH HCN CH2=CHCN nCH 2=CHCN 【解析】碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已知给出制取这种碳纤维是将聚丙
19、烯腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为 ，注意到题给碳纤维的结构，可以将 聚丙烯腈结构写为： 其中CN 的结构为CN。 这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚丙烯腈经两步反应获得碳纤 维，第一步高温处理，应是在上述结构的基础上将氰基CN 中的三键打开重新结合构成 环状结构，即生成 C，C 在催化剂作用下脱氢，在 C 中环状结构的CH 2与 上各脱 去一个氢原子而形成 双键结构，形成碳纤维。显然，在CH 2原子团上脱去一个 H 原子后，还有一个氢原子，所以可知这种碳纤维由 C、H、N 三种元素构成，考查其中 的一个基本结构单元 ，可看出 C、H、N 三种原子的个数比应为 311。
20、B 组（课后拓展） 1.下列有关工程塑料 PBT( )的说法中，正确的是 ( ) A. PBT 是加聚反应得到的高分子化合物 B. PBT 分子中含有羧基、羟基和酯基 C. PBT 的单体中有芳香烃 D. PBT 的单体均能与 Na、NaOH、Na 2CO3 反应 1.B【解析】PBT 是一种高分子酯类化合物，是通过缩聚反应合成的，A 错误；PBT 分子 中含有羧基、羟基和酯基，B 正确；PBT 的单体是对苯二甲酸和丙二醇，没有芳香烃类， C 错误；对苯二甲酸和丙二醇都可以和 Na 反应，对苯二甲酸可以和 NaOH 和 Na2CO3 反应， 丙二醇不能和 NaOH 和 Na2CO3 反应，D
21、错误。 2.医用化学杂志曾报道，有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料 C，用这种功能高分子 材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好。它的合成过程如图： ； (B： 是 A 合成 C 的中间体，它是由两分子 A 脱去两分子水形成的。) (1)写出 A、C 的结构简式：A_，C_。 (2)写出由 A 制取 B 的化学方程式_。 (3)医用高分子材料应具备哪些特性： _。 2.（1） （2） (3)优异的生物相容性、较少受到排斥、无毒性、具有很高的机械性能以及其他一些特殊性 能 【解析】从题给条件可知，B 分子为环酯且具有对称结构。采用平均拆分法，可得 A 的结 构简式为 。A 生成 C 的
22、反应为酯化原理的缩聚反应， A 制取 B 是酯化反应： 。 3.丰富多彩的化学物质不断改变着人类的生活，它们所产生的作用与其分子结构密切相关。 (1)请根据以下化合物的分子结构，回答下列问题： () () 上述化合物可能的应用是_。 A化合物()可作为制造聚四氟乙烯塑料的原料；化合物()可用来合成人造纤维 B两者均可作为食品添加剂 C两者均可作为表面活性剂，起到乳化、增溶、消泡等作用 D两者均可用作中和胃酸的药物 上述两个化合物进入环境后，更难被降解的是_。 (2)有三种高分子材料，结构单元如下： 请回答下列问题： 根据上述高分子结构，能够作为高吸水性树脂的是_，其可能的理由是 _；可作为弹性橡胶的是_，理由是_。 有关上述高分子材料的下列说法正确的是_( 可多选) 。 A高分子()的单体有 4 种 B高分子()焚烧后产生的废气毒性最小 C都能作为食品包装材料 D它们的废弃物都能回收利用 3. (1)C (2) 结构单元中含有COONa 线型分子间含有二硫键(S S) B、D 【解析】(1)A 项，制聚四氟乙烯应用单体四氟乙烯，人造纤维应具纤维素结构单元；B 项，含卤素的物质一般有毒；C 项，由于分子中含有极性基团可做表面活性剂。 (2)高分子( )的单体有 3 种，CH 2=CHCN、CH 2=CHCH=CH2、 ， 含有 C、H、O、Na，焚烧后产生对应的化合物毒性较小。
