第三節(jié)-功能高分子材料(解析版)

第三節(jié)功能高分子材料一功能高分子材料1.概念。在合成高分子的主鏈或支鏈上接上帶有某種特定功能的官能團(tuán)，使它們具有特殊的功能，以滿(mǎn)足光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的要求，這樣形成的高分子統(tǒng)稱(chēng)為功能高分子。2.分類(lèi)目前，常用的功能高分子材料的分類(lèi)可表示如下：常用功能高分子材料：高吸水性樹(shù)脂、離子交換樹(shù)脂、光敏高分子、導(dǎo)電高分子、高分子催化劑和試劑、醫(yī)用高分子、高分子膜3.幾種重要的功能高分子材料（1）高吸水性樹(shù)脂：①有兩種方法可以獲得具有高吸水性能的樹(shù)脂：a.對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，住它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。b.以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物，如丙烯酸等為單體，均聚或兩種單體共聚，得到親水性聚合物。這兩種方法的共同點(diǎn)是：都要在反應(yīng)中加入少量含有兩個(gè)雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂。②高吸水性樹(shù)脂可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹(shù)造林時(shí)抗旱保水、改造土壤、改造沙漠。（2）離子交換樹(shù)脂主要用于分離和提純，如制取去離子水，回收工業(yè)廢水中的金屬，硬水的軟化等。（3）醫(yī)用高分子（如硅橡膠、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯醇等）的生物相容性較好、安全無(wú)毒，可用于制造醫(yī)用器械和人造器官。課堂練011．功能高分子材料功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)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結(jié)構(gòu)的高分子材料，還包括在合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能原子團(tuán)，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊功能。3．高吸水性樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及合成方法(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①含有強(qiáng)親水性原子團(tuán)(—OH)的支鏈；②具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。(2)合成方法①對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。例如，將淀粉與丙烯酸鈉在引發(fā)劑作用下共聚，生成以淀粉為主鏈的接枝共聚物，同時(shí)與交聯(lián)劑反應(yīng)，生成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉——聚丙烯酸鈉接枝共聚物高吸水性樹(shù)脂。②以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物，如丙烯酸CH2=CH—COOH等為單體，均聚或兩種單體共聚得到親水性高聚物。例如，丙烯酸單體用NaOH中和得到丙烯酸鈉，加入少量交聯(lián)劑，再在引發(fā)劑作用下發(fā)生聚合，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉高吸水性樹(shù)脂。這兩種方法有一個(gè)共同特點(diǎn)，都要在反應(yīng)中加入少量含兩個(gè)雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓線型結(jié)構(gòu)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。4.下列原料或制成的產(chǎn)品中，如出現(xiàn)破損不可以進(jìn)行熱修補(bǔ)的是（）。A.聚氯乙烯涼鞋B.電木插座C.自行車(chē)內(nèi)胎D.聚乙烯塑料膜答案：B【解析】聚氯乙烯涼鞋、自行車(chē)內(nèi)胎、聚乙烯塑料膜等都是用熱塑型塑料樹(shù)脂加工而成的，可以反復(fù)加工，多次使用，出現(xiàn)破損時(shí)可進(jìn)行熱修補(bǔ)，而電木插座是用熱固性塑料電木加工而成的，受熱不熔化，出現(xiàn)破損時(shí)不能進(jìn)行熱修補(bǔ)。5.（雙選）下列原料或制成的成品中，可溶于有機(jī)溶劑的是（）。A.有機(jī)玻璃B.從廢輪胎上刮下的橡膠粉末C.滌綸繩（其主要成分為）D.電木答案：AC6.下列說(shuō)法中正確的是（）。A.合成纖維和人造纖維可統(tǒng)稱(chēng)為化學(xué)纖維B.酚醛樹(shù)脂和聚氯乙烯都是熱固性塑料C.錦綸絲接近火焰時(shí)先蜷縮，燃燒時(shí)有燒焦毛發(fā)的臭味，灰燼為有光澤的硬塊，能壓成粉末D.維綸具有較好的吸濕性，是因?yàn)槠浞肿渔溕虾辛u基的緣故答案：AD7.下列說(shuō)法中正確的是（）。A.硫化橡膠遇汽油能發(fā)生溶脹B.聚硫橡膠具有良好的耐嚴(yán)寒、耐高溫性能C.合成橡膠是以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴為單體聚合而成的高分子D.橡膠的老化實(shí)質(zhì)上發(fā)生的是酯化反應(yīng)答案：AC8.下列說(shuō)法中正確的是（）。A.天然纖維就是纖維素B.合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品C.化學(xué)纖維的原料可以是天然纖維D.生產(chǎn)合成纖維的過(guò)程中發(fā)生的是物理變化答案：BC【解析】天然纖維不僅包括纖維素，還包括羊毛、蠶絲等；生產(chǎn)合成纖維的主要原料是石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品，在生產(chǎn)過(guò)程中必包含有加聚或縮聚反應(yīng)，應(yīng)屬化學(xué)變化；化學(xué)纖維的原料可以是天然纖維。如黏膠纖維就是用木材、草類(lèi)等天然纖維經(jīng)化學(xué)加工制成的。二復(fù)合材料1.概念復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料，其中一種材料作為基體，其他材料作為增強(qiáng)劑。2.性能復(fù)合材料一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過(guò)單一材料。3．應(yīng)用復(fù)合材料主要應(yīng)用于宇宙航空工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類(lèi)健康等方面。三合成材料的應(yīng)用及發(fā)展合成材料廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)藥衛(wèi)生、交通及日常生活等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)材料的需求在逐漸增多，對(duì)重要的通用有機(jī)高分子材料繼續(xù)進(jìn)行改進(jìn)和推廣，使它們的性能不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在人們的生產(chǎn)和生活中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。合成材料的快速發(fā)展與大量應(yīng)用，其廢棄物的急劇增加帶來(lái)了環(huán)境污染，一些塑料制品所帶來(lái)的“白色污染”尤為嚴(yán)重。目前，治理“白色污染”主要應(yīng)從減少使用和加強(qiáng)回收開(kāi)始，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可逐步以可降解塑料取代現(xiàn)在普遍使用的塑料，從根本上解決“白色污染”問(wèn)題。課堂練021.復(fù)合材料：是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，如酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等；另外一種材料作為增強(qiáng)材料，如玻璃纖維、碳纖維等。2.復(fù)合材料的性能：具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過(guò)了單一材料。如復(fù)合材料——玻璃鋼產(chǎn)品。3.復(fù)合材料的應(yīng)用：主要用來(lái)做建筑材料和汽車(chē)、輪船、人造衛(wèi)星、宇宙飛船的外殼和構(gòu)件。4.下列有關(guān)新型高分子材料的說(shuō)法中，不正確的是（）

A.高分子分離膜應(yīng)用于食品工業(yè)中，可用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀造業(yè)等

B.復(fù)合材料一般是以一種材料作為基體，另一種材料作為增強(qiáng)劑

C.導(dǎo)電塑料是應(yīng)用于電子工業(yè)的一種新型有機(jī)高分子材料

D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人體的排斥作用，難以達(dá)到生物相容的程度

答案：D【解析】并不是所有人工合成的高分子材料植入人體都出現(xiàn)排斥反應(yīng)，有不少的新型高分子材料具有優(yōu)異的生物兼容性，在人體中排異很小，可以滿(mǎn)足人工器官對(duì)材料的苛刻要求5.除了傳統(tǒng)的三大合成材料以外，又出現(xiàn)了高分子分離膜，具有光、電、磁等特殊功能的高分子材料，醫(yī)用高分子材料，隱形高分子材料和液晶高分子材料等許多新型有機(jī)高分子材料。試根據(jù)下列用途判斷新型有機(jī)高分子材料的種類(lèi)。（1）用于海水和苦咸水的淡化方面：________。（2）用于制造人工器官（如人工心臟）的材料：________。答案：（1）高分子分離膜（2）醫(yī)用高分子材料（如硅聚合物和聚氨酯等高分子材料）6.據(jù)CCTV《科技博覽》報(bào)道，近年來(lái)中科院首創(chuàng)用CO2合成可降解塑料聚二氧化碳，下列相關(guān)說(shuō)法合理的是（）。A.聚二氧化碳塑料是通過(guò)加聚反應(yīng)制得的B.聚二氧化碳塑料與干冰互為同素異形體C.聚二氧化碳塑料與干冰都是純凈物D.聚二氧化碳塑料的使用會(huì)產(chǎn)生“白色污染”答案：A7.高分子材料發(fā)展的主要趨勢(shì)是高性能化、功能化、復(fù)合化、精細(xì)化和智能化，下列材料不屬于功能高分子材料的是()A.用于生產(chǎn)光盤(pán)等產(chǎn)品的光敏高分子材料B.用于制造CPU芯片的良好半導(dǎo)體材料單晶硅C.能用于生產(chǎn)“尿不濕”的高吸水性樹(shù)脂D.能導(dǎo)電的碘摻雜聚乙炔答案：B【解析】B項(xiàng)中半導(dǎo)體材料單晶硅，屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料；A項(xiàng)中光敏高分子材料、C項(xiàng)中高吸水性樹(shù)脂、D項(xiàng)中導(dǎo)電高分子材料均屬于功能高分子材料。8.隔熱瓦是一種金屬陶瓷，金屬陶瓷是由陶瓷和黏結(jié)金屬組成的非勻質(zhì)的復(fù)合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高溫氧化物，黏結(jié)金屬主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔點(diǎn)金屬。下列關(guān)于復(fù)合材料的說(shuō)法不正確的是()A.由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)熔合而成的物質(zhì)叫復(fù)合材料B.復(fù)合材料一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過(guò)了單一材料C.玻璃鋼是由玻璃纖維和樹(shù)脂組成的復(fù)合材料，它可做船體、汽車(chē)車(chē)身等，也可做印刷電路板D.復(fù)合材料可以發(fā)揮每一種材料的長(zhǎng)處，并避免其弱點(diǎn)答案：A【解析】復(fù)合材料由基體和增強(qiáng)材料組合而成，A項(xiàng)敘述的是合金而不是復(fù)合材料；復(fù)合材料一般具有各成分的性質(zhì)，又比各成分的性質(zhì)優(yōu)良：強(qiáng)度高、密度小、耐高溫、耐腐蝕，故A項(xiàng)不正確。9.某復(fù)合材料是以碳纖維為增強(qiáng)材料，以金屬鈦為基體復(fù)合而成的。估計(jì)這種材料()①耐高溫②不耐熱③導(dǎo)電、導(dǎo)熱④不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱⑤可用于飛機(jī)機(jī)翼⑥可用于導(dǎo)彈的殼體A.①③⑤⑥ B.②③⑤⑥C.②③④ D.③④⑤答案：A【解析】碳纖維為增強(qiáng)材料，金屬鈦為基體的復(fù)合材料應(yīng)具有增強(qiáng)材料的優(yōu)點(diǎn)和基體的優(yōu)點(diǎn)。碳纖維熔點(diǎn)高、硬度大，金屬鈦熔點(diǎn)高、導(dǎo)電、導(dǎo)熱，二者的密度都較小，因此該復(fù)合材料有：耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、密度小的特點(diǎn)，可用于制造飛機(jī)和導(dǎo)彈。故選A?；A(chǔ)鞏固1.在制造聚氯乙烯塑料時(shí)，往往要加入鄰苯二甲酸二辛酯，它的作用是（）。A．作催化劑B．提高塑料的硬度C．提高塑料的熔點(diǎn)D．提高塑料的可塑性和柔軟性答案：D【解析】鄰苯二甲酸二辛酯是增塑劑，增塑劑可用來(lái)提高聚合物的可塑性和塑料制品的柔軟性。2.下列有關(guān)塑料的說(shuō)法，不正確的是（）。A．塑料的主要成分是合成樹(shù)脂B．熱塑性塑料可以反復(fù)加工，多次使用C．酚醛樹(shù)脂可制熱固性塑料D．通用塑料可以在任何領(lǐng)域使用答案：D【解析】通用塑料不能在工程材料領(lǐng)域使用。3.具有熱固性的高分子受熱不會(huì)熔化，是因?yàn)椋ǎ?。A．高分子鏈中存在著化學(xué)鍵和分子間作用力B．存在著較多的分子間作用力C．它的化學(xué)鍵特別牢固D．網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的高分子鏈通過(guò)化學(xué)鍵交聯(lián)答案：D【解析】網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子，高分子鏈之間通過(guò)化學(xué)鍵產(chǎn)生了交聯(lián)，加熱不會(huì)使化學(xué)鍵斷裂。因此，這種結(jié)構(gòu)的高分子受熱時(shí)，不會(huì)熔化。4．“噴水溶液法”是最近日本科學(xué)家研制出的一種使沙漠變綠洲的新技術(shù)，它是先在沙漠中噴灑一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子與沙土粒子結(jié)合，在地表下30cm～50cm處形成一個(gè)厚0.5cm的隔水層，既能阻止地下的鹽分上升，又有攔截、蓄積雨水的作用。下列對(duì)聚丙烯酸酯不正確的說(shuō)法是（）。A．單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CH2＝CH—COORB．在一定條件下能發(fā)生加成反應(yīng)C．在一定條件下能發(fā)生水解反應(yīng)D．沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)答案：B【解析】聚丙烯酸酯為，其單體是CH2＝CH—COOR；聚合物中不含C＝C鍵，不能發(fā)生加成反應(yīng)，但含有酯基，能發(fā)生酯的水解反應(yīng)；聚丙烯酸酯是混合物，沒(méi)有固定的熔、沸點(diǎn)。5.下列敘述錯(cuò)誤的是（）。A．合金材料中可能含有非金屬元素B．人造纖維、合成纖維和光導(dǎo)纖維都是有機(jī)高分子化合物C．加熱能殺死流感病毒是因?yàn)椴《镜牡鞍踪|(zhì)受熱變性D．在汽車(chē)排氣管上加裝“催化轉(zhuǎn)化器”是為了減少有害氣體的排放答案：B【解析】本題考查化學(xué)常識(shí)。生產(chǎn)光導(dǎo)纖維的主要原料是SiO2，SiO2屬于無(wú)機(jī)物，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。6．隨著工業(yè)的高速發(fā)展，橡膠的產(chǎn)量和性能已不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)需要，近年來(lái)，人們合成了一種無(wú)機(jī)耐火橡膠，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)是（）。答案：C【解析】含C、H等元素的有機(jī)物容易燃燒。7.高分子分離膜可以讓某些物質(zhì)有選擇地通過(guò)而將物質(zhì)分離，下列應(yīng)用不屬于高分子分離膜的應(yīng)用范圍的是（）。A.分離工業(yè)廢水，回收廢液中的有用成分B.食品工業(yè)中，濃縮天然果汁、乳制品加工和釀酒C.將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，將熱能轉(zhuǎn)換成電能D.海水的淡化答案：C【解析】題中分離工業(yè)廢水、食品工業(yè)、海水淡化是高分子分離膜的應(yīng)用，將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的傳感膜和將熱能轉(zhuǎn)換成電能的熱電膜是能量轉(zhuǎn)化的高分子膜。8.（雙選）復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上的材料組合成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，另一種材料作為增強(qiáng)劑，這樣可發(fā)揮每一種材料的長(zhǎng)處，并避免其弱點(diǎn)。，下列物質(zhì)中不屬于復(fù)合材料的是（）。A．聚苯乙烯樹(shù)脂B．鋁塑管C．滌棉織品D．純棉內(nèi)衣答案：AD【解析】鋁塑管、滌棉織品是復(fù)合材料，聚苯乙烯樹(shù)脂、純棉內(nèi)衣由單一材料制成．不是復(fù)合材料。9.下列關(guān)于新型有機(jī)高分子材料的說(shuō)法中，不正確的是（）。A.高分子分離膜應(yīng)用于食品工業(yè)中，可用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀造業(yè)等B.復(fù)合材料一般是以一種材料作為基體，另一種材料作為增強(qiáng)劑C.導(dǎo)電塑料是應(yīng)用于電子工業(yè)的一種新型有機(jī)高分子材料D.合成高分子材料制成的人工器官都受到人體的排斥作用，難以達(dá)到生物相容的程度答案：D【解析】醫(yī)用高分子材料一般具有優(yōu)異的生物兼容性，較少受到排斥，可滿(mǎn)足人工器官對(duì)材料的苛刻要求。10.(雙選)關(guān)于“尿不濕”中添加的高吸水性樹(shù)脂的說(shuō)法中正確的是（）A.用淀粉、纖維素等天然高分子化合物與阿烯酸鈉發(fā)生聚合反應(yīng)制得B.用聚乙烯醇與丙烯酸鈉反應(yīng)制得C.用和發(fā)生縮聚反應(yīng)制得D.用乙烯和丙烯發(fā)生加聚反應(yīng)而制得答案：AB【解析】高吸水性樹(shù)脂是含有—COOH、—OH等強(qiáng)親水性基團(tuán)，并具有一定交聯(lián)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀高分子化合物。選項(xiàng)A、B符合要求，選項(xiàng)C、D形成的都是線型高分子化合物且不含親水基團(tuán)。11.我國(guó)科學(xué)家不久前成功合成了3mm長(zhǎng)的管狀定向碳納米管，長(zhǎng)度居世界之首，這種碳纖維具有強(qiáng)度高、硬度（抵抗變形的能力）高、密度?。ㄖ挥袖摰模?、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，因而被稱(chēng)為“超級(jí)纖維”。對(duì)碳纖維的下列說(shuō)法中不正確的是（）。A.它是制造飛機(jī)的理想材料B.它的主要組成元素是碳C.它的結(jié)構(gòu)與石墨相似D.碳纖維復(fù)合材料不易導(dǎo)電答案：C【解析】“超級(jí)纖維”硬度高，結(jié)構(gòu)與石墨不相似。提升訓(xùn)練12.人造羊毛的主要成分為，此物質(zhì)可由以下三種途徑合成，已知A是石油分餾的一種產(chǎn)品，回答下列問(wèn)題：（1）寫(xiě)出A的分子式________，D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________；（2）在反應(yīng)①～⑤中，屬于加成反應(yīng)的是________，屬于裂化反應(yīng)的是________；（3）寫(xiě)出反應(yīng)⑥的化學(xué)方程式：________；（4）從能源和環(huán)保的角度看，你認(rèn)為最有發(fā)展前景的是________。理由是________。答案：（1）C4H10（2）①②③（3）2CH2＝CH—CH3+2NH3+3O22CH2＝CH—CN+6H2O（4