1、第三节功能高分子材料学习目标1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产、生活、高新领域中的应用。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(1)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，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。(2)功能高分子材料分类功能高分子材料2高吸水性树脂(1)合成高吸水性树脂的方法有哪些？提示对淀粉、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
2、的支链，以提高它们的吸水能力。以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸CH2=CHCOOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。(2)高吸水性树脂有何性能？提示可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。(3)高吸水性树脂应用有哪些？提示干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。深度思考1“尿不湿”的主要成分是聚丙烯酸钠，如何获得聚丙烯酸钠高吸水性树脂？提示以丙烯酸钠为单体，加聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。2如何寻找高吸水性树脂？提示含有强亲水性原子团外，加入少量含有两个碳碳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
3、有网状结构的树脂。3具有网状结构的高聚物都具有强吸水性吗？提示不一定。有强吸水性原子团作支链。同时与交联剂反应生成网状结构的聚合物才具有强吸水性。练中感悟1下列有关功能高分子材料用途的叙述中不正确的是()A高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C医用高分子可用于制造医用器械和人造器官D聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化答案D解析聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。2下列材料中属于功能高分子材料的是()高分子膜生物高分子材料隐身材料液晶高分子材料光敏高分子材料智能高分子材料A BC D全部答案D解析既有传统高分子材料的机械性能
4、，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。二、复合材料阅读教材内容回答下列问题：1复合材料指的是什么？提示复合材料是指两种或两种以上不同材料组合在一起制成的新型材料。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复合材料优越性有哪些？提示复合材料可以集合几种材料的优异性能，以弥补某种单一材料在性能上的缺陷，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。深度思考1玻璃钢用什么作基体，什么作增强体？提示常用的玻璃钢基体材料有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂等，玻璃纤维作增强体。2复合材料
5、的使用使导弹的射程有了很大提高，这是什么原因？提示复合材料的优良性能之一是质量轻，而质量的大小对导弹的射程影响很大，质量越轻，射程越远。练中感悟1随着社会的发展，复合材料成为一类新型的有前途的发展材料。目前复合材料最主要的应用领域是()A高分子分离膜 B人类的人工器官C宇宙航空工业 D新型药物答案C解析复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，因此，宇宙航空工业就成了复合材料的重要应用领域。2航天飞船高速进入大气层后，温度会迅速升高，其表层的复合材料可保护飞船不受破坏，这体现了该复合材料具有的特点是()A耐酸性 B耐热性 C耐腐蚀 D耐碱性答案B3隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由
6、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、
7、耐腐蚀，故A项不正确。功能高分子材料与复合材料的区别类别功能高分子材料复合材料概念既有传统高分子的机械性能，又有一些特殊性能的高分子材料由两种或两种以上的材料组合制成的一种新型材料性能如高分子分离膜能使某些物质有选择的通过，而把另外一些物质分离除去。医用高分子材料具有优异的生物相容性和很高的机械性能强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等用途高分子分离膜用于污水的处理、海水淡化、食品工业。医用高分子材料可制成人造器官用作宇航材料，用于汽车工业、机械工业、体育用品制造领域、医学领域等方面发展趋势对重要的通用的有机高分子材料，不断提高其使用性能，扩大应用范围；与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的相关研
8、究也在不断加强，并取得了一定的进展课时对点练题组一功能高分子材料1下列各选项中，对相应高分子材料的分类、功能的说法正确的是()选项高分子材料类型功能A黏合剂功能高分子材料黏合作用B涂料功能高分子材料保护作用C离子交换树脂功能高分子材料分离和提纯D聚乙烯醇功能高分子材料制人工心脏答案C解析黏合剂属于传统的高分子材料，A错误；涂料是一种涂于物体表面后能形成坚韧保护膜的物质，属于传统高分子材料，常用于家具、汽车、船舶等表面，可以起到保护、美化的作用，B错误；离子交换树脂属于功能高分子材料，主要用于硬水软化、海水淡化以及其他方面的分离提纯，C正确；聚乙烯醇属于功能高分子材料，具有良好的吸水功能，可以用
9、于制作“尿不湿”等，用于制作人工心脏的材料主要有硅橡胶、聚氨酯橡胶等，D错误。2科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()与水的混合物，使其与沙粒结合，既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是()聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同聚丙烯酸酯具有很强的吸水性A B C D答案B解析聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子化合物；由于聚丙烯酸酯属于混合物，因此没有固定的熔、沸点；聚丙烯酸酯中无碳碳双键
10、，含有酯基，故其能发生水解反应，不能发生加成反应，其分子中不含亲水基，故无吸水性。3下列有关“尿不湿”中添加的高吸水性树脂的说法中不正确的是()A用淀粉、纤维素等天然高分子化合物与丙烯酸、苯乙烯磺酸发生聚合反应制得B用聚乙烯醇或聚丙烯酸制得C用乙二醇和乙二酸发生缩聚反应制得D高吸水性树脂是含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联结构的网状高分子化合物答案C解析高吸水性树脂中含有强亲水性基团，高吸水性树脂可以用淀粉、纤维素等天然高分子化合物与丙烯酸、苯乙烯磺酸发生聚合反应制得，也可以用聚乙烯醇或聚丙烯酸进行合成，A、B、D正确；乙二酸与乙二醇发生缩聚反应后得到的聚乙二酸乙二酯分子中没有亲水基，
11、故C错误。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高的强度，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强碱溶液反应，也能在浓硫酸作用下形成环酯。则合成这种塑料骨钉的原料是()ACH2=CHCH2ClBCH2=CHCOOHCCH3CH(OH)COOHDH2NCH2COOH答案C解析能与强碱反应则应含有COOH，能形成环酯表明还含有OH，故该有机物分子中同时含有COOH和OH。5X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HCCH、(CN)2和CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。
12、由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有()加成反应取代反应缩聚反应加聚反应酯化反应A B C D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HCCH和(CN)2的加成产物，后者是HCCH和CH3COOH的加成产物。6在制备顺丁橡胶和高吸水性树脂时，都要加入交联剂。下列说法错误的是()A加入交联剂可使线型结构变为网状结构B橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为了增强橡胶的强度C制备高吸水性树脂时将线型结构连接为体型结构是为了使它既吸水又不溶于水D顺丁橡胶和高吸水性树脂都可溶于水答案D题组二复合材料7PVDC是世界上目前唯一大工业化生产
13、、可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，可作为保鲜食品的包装材料，用它作为中间层，制造多层复合材料，更是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文缩写，它的结构简式是。下列说法错误的是()APVDC是由单体CCl2=CH2发生加聚反应合成的BPVDC是由单体CCl3CH3发生缩聚反应合成的CPVDC也有很大的缺点，如在空气中熔融可分解，分解成为HCl、炭黑等，会污染空气DPVDC的单体可发生加成、取代、氧化、消去等反应答案B解析由题意知PVDC的单体为CCl2=CH2，分子中含有碳碳双键、氯原子，故可发生加成、取代、消去、氧化等反应。8复合材料是指由两种或两种
14、以上材料组合成的一种新材料。其中一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，这样可发挥每一种材料的长处，并避免其弱点。下列物质中不属于复合材料的是()A聚苯乙烯树脂 B铝塑管C涤棉织品 D玻璃钢答案A解析复合材料应具有两种或两种以上成分。铝塑管、涤棉织品、玻璃钢是复合材料；聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单一成分加聚产生，故不是复合材料。9“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C10下
15、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。11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，试推测，这种特殊物质的结构可能是()A BC DCCl2CCl2答案C解析“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有中的OH属于亲水基而其自身属于高
16、分子化合物，不溶于水。12光刻胶是大规模集成电路印刷电路板技术中的关键材料，某一光刻胶的主要成分如图所示，下列有关说法正确的是()A合成此高聚物的单体的化学式为C11H10O2B1 mol该物质可消耗4 mol H2C该物质可稳定存在于碱性溶液中D该物质可经过缩聚反应制得答案A解析由光刻胶的主要成分的结构简式知，它的单体为，化学式为C11H10O2，A正确；1 mol光刻胶含有n mol碳碳双键和n mol苯环，可消耗4n mol H2，B错误；该物质含有酯基，在碱性溶液中可发生水解，C错误；该物质是经过加聚反应制得的，D错误。13医药化学杂志报道，用聚乙交酯纤维材料C制作的缝合线比天然高分子
17、材料的肠衣线的性能好。它的合成过程如下：AB()C()(1)写出A的结构简式：_。(2)写出A制取B的化学方程式：_。(3)可以由A直接制备C，则由A直接制备C的化学方程式为_。其反应类型为_。答案(1)HOCH2COOH(2)2HOCH2COOH 2H2O(3)n (n1)H2O缩聚反应解析本题可采用逆推法，具体推导如下：由结构可推知单体为。先由单体进行分子间脱水形成环酯，即中间有机物为，再由中间有机物开环成链状进一步形成高分子化合物。14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
18、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为：(1)组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为CHCHA高聚物BC碳纤维用化学方程式表示以下过程：CHCH与HCN反应：_；AB：_。答案(1)C、H、N311(2)CHCHHCNCH2=CHCNnCH2=CHCN解析碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已经给出这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为，注意到题目中给出的碳纤维的结构，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
19、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在催化剂的作用下脱氢，在C中环状结构的CH2与上各脱去一个氢原子而形成结构，从而形成碳纤维，显然，在CH2上脱去一个氢原子后，还有一个氢原子，所以这种碳纤维由C、H、N三种元素组成，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。15功能高分子P的合成路线如下：(1)A的分子式是C7H8，其结构简式是_。(2)试剂a是_。(3)反应的化学方程式：_。(4)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能团：_。(5)反应的反应类型
20、是_。(6)反应的化学方程式：_。(7)已知：2CH3CHO。以乙烯为起始原料，选用必要的无机试剂合成E，写出合成路线(用结构简式表示有机物，用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件)。答案(1)(2)浓HNO3和浓H2SO4(3)NaOHNaCl(4)碳碳双键、酯基(5)加聚反应(6)nH2OnC2H5OH(7)H2C=CH2C2H5OHCH3CHOCH3CH= CHCHOCH3CH=CHCOOHCH3CH= CHCOOC2H5解析(1)该题可用逆推法，由高分子P的结构简式和A的分子式为C7H8，可以推出D为，G为，由D可推出C为，由C可推出B为，那么A应该为甲苯( )。(2)甲苯和浓硝酸在浓硫酸的催化作用下加热生成对硝基甲苯，所以试剂a为浓硫酸和浓硝酸。(3)反应C( )生成D( )，条件是氢氧化钠的水溶液，加热，化学方程式为NaOHNaCl。(4)因G为，由G可推出F为，由F可推出E为CH3CH=CHCOOC2H5，所含的官能团为碳碳双键、酯基。(5)反应由E(CH3CH=CHCOOC2H5)生成F()，反应类型应为加聚反应。(6)反应是F()发生酸性条件的水解反应生成G()和乙醇，化学方程式为nH2OnC2H5OH。
