第五章合成高分子

第二節高分子材料

第二課時功能高分子材料

塑料、合成纖維、合成橡膠是20世紀人類的偉大成就，也是高分子化合物發展的重要成果。在

科學技術迅速發展的今天，以塑料、合成纖維、合成橡膠為代表的合成高分子材料不.僅給社會和人

們生活帶來了巨大的變化，而且合成高分子材料的研制和生產水平，已成為衡量一個國家現代化程

度的標志之一。

本節教學內容是在學完高分子基本合成方法和結構特點之后，從“三大合成材料”人手認識合成

高分子材料的概貌。“三大合成材料”與學生生活息息相關，教學中應注意聯系學生的生活實際，從

身邊的常見物質人手。充分利用廣泛的生活事例，將會使學生感到熟悉、親切、生動，可增強學習

的興趣和熱情。教學策略側重于使學生了解高分子合成材料的分類及主要用途；幫助學生了解塑料、

合成纖維、合成橡膠中典型代表物的有關聚合反應、聚合物的結構、性能特點；通過活動課或探究

性學習介紹治理“白色污染”的途徑和方法，培養學生關注和愛護自然，樹立社會責任感，培養環境

保護意識。

課程目標學科素養

1.了解功能高分子材料的結構特點和重要1.宏觀辨識與與微觀探析：了解功能高分子材料的結

性能。構特點和重要性能。

2.了解合成高分子在高新技術領域的應用2.科學態度與社會責任:了解合成高分子在高新技術

以及在發展經濟、提高生活質量方面中的貢領域的應用以及在發展經濟、提高生活質量方面中的

獻。貢獻。

教學重點：功能高分子的結構對性能的影響

教學難點：功能高分子的結構對性能的影響

講義教具

【新課導入】

[展示]帆船、人造心臟。

【講解】

為了適應高科技產業等對材料的要求，化學工作者合成了具有某些特殊化學、物理及醫學功能

的高分子材料。例如，用于化學反應的高分子催化劑，用于分離純化的各種濾膜；用于信息存儲的

磁性高分子，用于傳感器的形狀記憶高分子；用于吸水保水的高吸水性材料；可以替代人體器官、

組織的醫用高分子材料；用于藥物緩釋的高分子藥物等。人們探索這些功能高分子材料時，需要考

慮高分子的結構與性能之間的關系，設計出擁有某種功能的高分子的結構。

常見功能高分子材料有高分子分離膜、高分子催化劑、磁性高分子、記憶高分子、高吸水性材

料、醫用高分子材料、高分子藥物等。

任務一：高吸水性樹脂

(1)用途：高吸水性樹脂可在干旱地區用于農業、林業抗旱保水,改良土壤。例如,在苗木根部放上一

些吸足了水的高吸水性樹脂,可以使苗木在生長發育過程中有充足的水分。再如,嬰幼兒使用的紙

尿褲可吸人其自身質量數百倍的尿液而不滴漏,保證了嬰幼兒白天活動與夜晚安睡。

(2)啟發：人們從棉花、紙張等含纖維素物質的吸水性得到啟發,了解到它們的吸水性與纖維素分子

鏈帶有許多親水的羥基有關。但是它們的吸水能力只有其自身質量的20~40倍,擠壓后保有的水

量也比較少。

(3)改進思路：人們要得到比棉花和紙張的吸水性更好.且耐擠壓、保水好的高吸水性材料，可以有

兩種思路：一是改造纖維素或淀粉分子，接入強親水基團；二是合成新的帶有強親水基團的高

分子。

(4)合成方法：

①淀粉、纖維素等天然吸水材料的改性。在它們的主鏈上再接入帶有強親水基團的支鏈，以提

高它們的吸水能力。如淀粉與丙烯酸鈉在一定條件下發生共聚后與交聯劑反應生成具有網狀結構的

淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。

②以帶有強親水基團的化合物為單體，均聚或兩種單體共聚得到親水基團的高聚物。如在丙烯

酸鈉中加入少量交聯劑，在一定條件下發生聚合，得到具有網狀結構的聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂。

聚丙烯酸鈉的結構簡式為。

【思考與討論】

在橡膠工業中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經過硫化工藝,將橡膠的線型結構轉變為網狀結構。在

制備高吸水性樹脂時也要加入少量交聯劑，以得到具有網狀結構的樹脂。思考為什么要將橡膠和高

吸水性樹脂轉變為網狀結構。

【講解】

高吸水性樹脂加交聯劑的目的是變支鏈型結構為體型結構，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。

【過渡】

天然存在的物質和人工合成得到的產物往往是不純的，需要經過分離純化才能得到較純的物質。例

如，海水中含有豐富的無機鹽，若要將海水轉化為淡水，就要設法除去這些物質。過去人們使用蒸

餾法獲得淡水，耗能多，占地大，現在則可使用較為高效的分離膜法進行淡化。

任務二：高分子分離膜

(1)原理：分離膜一般只允許水及一些小分子物質通過，其余物質則被截留在膜的另一側，成為濃縮

液，達到對原液凈化、分離和濃縮的目的。

(2)分類：分離膜根據膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。

(3)材料：高分子分離膜的材料主要是有機高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四

氟乙讒等。

(3)應用：高分子分離膜已廣泛用于海水淡化和飲用水的制取，以及果汁濃縮、乳制品加工、藥物提

純、血液透析等領域。

任務三：知識建構

能高分子材料的種類和用途很多，我們根據生產、生活和科研工作的實際需求，在高分子材料結構

與性能關系的基礎上進行分子結構設計和合成路線設計，充分考慮經濟和環保等因素，就能夠得到

特定功能的高分子材料，使我們的生活更加美好。

1.化學與生活、社會發展息息相關。下列有關說法正確的是

A.FeO是一種具有磁性的黑色晶體，可作錄音磁帶的原材料

B.植物油、石蠟油、礦物油、地溝油的化學成分完全相同

C.聚丙烯酸鈉可作“尿不濕”的原料

D.聚乙烯材料因其無毒且易降解，廣泛用于食品包裝

【答案】C

【解析】

A.是一種具有磁性的黑色晶體，可作錄音磁帶的原材料，故A錯誤；

B.植物油、石蠟油、礦物油、地溝油的化學成分不相同，故B錯誤；

C.聚丙烯酸鈉可作“尿不濕”的原料，故C正確；

D.聚乙烯材料無毒但難降解，故D錯誤。

故選C。

2.下列關于合成高分子化合物的說法正確的是

A.滌綸、錦綸、蠶絲都屬于合成纖維

B.塑料、合成樹脂和合成橡膠被稱為“三大合成材料”

C.酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質加聚而成的高分子化合物

D.“尿不濕”中的高吸水性樹脂屬于高分子材料

【答案】D

【解析】

A.滌綸、錦綸都屬于合成纖維，蠶絲是天然纖維，故A錯誤；

B.塑料、合成纖維和合成橡膠被稱為三大合成材料，故B錯誤；

C.酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質縮聚而成的高分子化合物，故C錯誤；

D.高吸水性樹脂屬于功能高分子材料，是尿不濕的重要原料，故D正確。

故選D。

3.2019年9月25日，北京大興國際機場正式投入運營。在這一形似“鳳凰展翅”的宏偉建筑中，使

用了大量種類各異的材料。下列關于所使用材料的分類不正確的是

選項A.B.C.D.

材料

玻璃鋼內筒垃圾桶

含釩鋼筋有機玻璃標牌

安檢塑料筐

分類合金材料無機硅酸鹽材料高分子材料復合材料

【答案】B

【解析】

A.含釩鋼筋是鐵、釩、碳等形成的合金材料，故A正確；

B.有機玻璃標牌是高分子有機材料，故B錯誤；

C.安檢塑料筐是合成樹脂，屬于高分子材料，故C正確；

D.玻璃鋼內筒垃圾桶是復合材料，故D正確；

故選：B。

4.下列有關說法，正確的是

A.尼龍的單體是氨基己酸

B.聚乳酸不宜做手術縫合線

C.降落傘的主要材料維尼綸，通常在一定條件下，用聚乙烯醇與甲醛按物質的量之比為來

制取

D.苯乙烯、1，丁二烯與丙烯腈在一定條件下可以加聚制取一種橡膠

【答案】D

【解析】

A.尼龍的單體是己內酰胺，故A錯誤；

B.聚乳酸可以生物降解，宜做手術縫合線，故B錯誤；

C.降落傘的主要材料維尼綸，通常在一定條件下，用聚乙烯醇與甲醛按物質的量之比為來

制取，故C錯誤；

D.依據橡膠的結構可知，苯乙烯、1，丁二烯與丙烯腈在一定