1、第三节功能高分子材料目标定位1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产、生活中的应用。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。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。3高吸水性树脂的结构特点及合成方法(1)结构特点含有强亲水性原子团(OH)的支链；具有网状结构。(2)合成方法对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在
2、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。例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。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。例如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。这两种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让线型结构变为网状结构。新型有机高分子材料与传统的三大合成材料的区别与联系
3、(1)新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素组成；从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看，也就是分两种结构：线型结构、体型结构。(2)它们的重要区别在于功能与性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。1高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列材料不属于功能高分子材料的是()A用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅C能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂D能导电的碘掺
4、杂聚乙炔答案B解析B项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料；A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。2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，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是()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分子化合物，不溶于水。二复合材料1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，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复合材料的性能：具有强度高、质量轻、耐高温
5、、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。如复合材料玻璃钢产品。3复合材料的应用：主要用来做建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。功能高分子材料与复合材料的区别材料名称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，分为基体和增强体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、航空航天、人类健康等3隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。陶瓷主要是Al2
6、O3、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、耐腐蚀，故A项不正确。4某复合材料是以碳纤维为增强材料
7、，以金属钛为基体复合而成的。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 BC D答案A解析碳纤维为增强材料，金属钛为基体的复合材料应具有增强材料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，因此该复合材料有：耐高温、导电、导热、密度小的特点，可用于制造飞机和导弹。故选A。1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，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。2在某些塑料(如聚乙
8、炔等)中加入强氧化剂或还原剂后，它们的导电性能大大提高。因为这些塑料具有金属的一般特性，所以人们称之为“人造金属”，下列有关“人造金属”的说法正确的是()A“人造金属”和普通金属的制取方法不同，但原料相同B强氧化剂或还原剂是制取“人造金属”的重要材料C“人造金属”能够导电传热，所以有金属光泽D“人造金属”具有金属的一般特性，所以它们属于金属答案B解析“人造金属”与普通金属的制取方法和原料均不相同；人造金属是在某些塑料中加入强氧化剂或还原剂后制得，而普通金属是用金属化合物加入还原剂等方法制得；“人造金属”虽然具有一般金属的特性，但它仍属于高分子化合物中的塑料。3“神舟七号”的返回舱外形看起来像大
9、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C解析由题给信息可知，该材料应该是质轻且防热的耐高温材料。4X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、CH3COOH和H2O四种单体通过适宜的反应形成的。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 BC 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，
10、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。5科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：试填写以下空白：(1)高分子载体的结构简式为_。(2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是_。(3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是_。答案(1) (2)酯化反应(或取代反应)(3) (其他合理答案也可)解析本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三
11、部分：高分子载体；阿司匹林；作为桥梁作用的乙二醇。在肠胃中变为阿司匹林的反应，属于水解反应，从而找到正确的解题思路。40分钟课时作业基础过关1下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。2下列说法中错误的是()A玻璃钢是以玻璃纤维为增强材料、合成树脂为基体的复合材料B飞机机身的复合材料大
12、多是以金属为增强材料、纤维为基体的复合材料C制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强材料D航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的答案B解析飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强材料，金属为基体的复合材料，B项中将基体与增强材料颠倒了。3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塑料是有机物，不会和强酸强碱作用答案B解析飞船速度大，所以其材料要求质轻、耐高温、耐摩擦。4用高分子塑料骨钉取代钛合金
13、骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具有相当的强度，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()A CH2=CHCH2ClB CH2=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。5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
14、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，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。6聚合物 (部分结构)可被人体吸收，常作为外科缝合手术的材料，该物质是由下列哪种物质聚合而成的()ACH3CH(OH)COOHBHCOOCH2OHCHOCH2CH2COOHDHOCH(CH
15、3)COOCH(CH3)CH2OH答案A解析由题干给出的高聚物的部分结构可知，该高聚物中含有酯基，是某单体通过缩聚反应制得的，若题干中给出的高聚物的部分结构中的酯基水解，会得到CH3CH(OH)COOH。7在下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的是()A高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等B复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强体C导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料D合成高分子材料制成的人工器官一般都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度答案D解析功能高分子材料应是既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能。有的新型高
16、分子材料具有优异的生物相容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。答案为D。8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加入交联剂都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解析顺丁橡胶和高吸水性树脂都是体型结构，都不溶于水，故D错误。9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
17、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。10波音787客机具有省油、舒适的特点，它还是首款使用碳纤维复合材料超过50%的客机，开创了在航空领域复合材料大范围代替传统金属的新时代。下面所示的某聚酰胺树脂是波音飞机材料中的一种，具有较好的耐热性、耐水性。则下列说法正确的是()A碳纤维复合材料中，碳纤维是增强材料
18、，该树脂是基体材料B复合材料是未来材料发展的趋势，因此应该停止对金属材料的研究C该树脂中所有原子共平面D该树脂可以由单体和通过加聚反应得到答案A解析B项，复合材料不是唯一的发展方向，不应停止对金属材料的研究；C项，该物质结构中有饱和氮原子，与其相连的其他三个原子形成的是空间三角锥形，所有原子不可能共平面；D项，该树脂是缩聚产物，反应中有小分子水生成。能力提升11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材料的肠衣线的性能好。它的合成过程如下：(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
19、为_。答案(1)CH2HOCOOH(2) 2H2O(3) 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，即中间有机物再由中间有机物开环成链状进一步形成高分子化合物12乳酸的分子式为C3H6O3，在一定的条件下可发生许多化学反应，下图是采用化学方法对乳酸进行加工处理的过程。其中A、H、G为链状高分子化合物。请回答相关问题：(1)C的结构简式为_；反应的反应类型是_。(2)E中所含的官能团有_。(3)反应的化学方程式为_。(4)作为隐形眼镜的制作材料，对其性能的要求除应具有良好的光学性能外，还应具有良好的透气性和亲水性。一般采用E的聚合物G而不是D的
20、聚合物H来制作隐形眼镜，其主要理由是_。答案(1)CH2=CHCOOCH3消去反应(2)碳碳双键、羟基、酯基(3) (4)高聚物G中含有的OH，使该物质具有亲水性，而H则不具有解析分析反应的过程，对比乳酸及C的分子组成，可以确定B是丙烯酸(CH2=CHCOOH)。分析反应的过程，确定F2BD，对比B、D的分子组成，可以确定F是乙二醇(HOCH2CH2OH)。根据反应过程确定E是CH2=CHCOOCH2CH2OH，对比D、E的结构确定它们的聚合物H、G结构上的不同点是G的结构中还含有大量的OH，所以它们用途不同。13有一种广泛用于汽车、家电产品上的高分子涂料，是按下列流程图生产的。图中M(C3H
21、4O)和A都可以发生银镜反应。N和M的分子中碳原子数目相等，A的烃基上一氯取代位置有三种。请回答下列问题：(1)写出物质的结构简式：A_，M_。物质A的同类别的同分异构体为_。(2)反应类型：X_，Y_。(3)写出下列反应的化学方程式：NBD：_；D高分子涂料：_。答案(1)CH3CH2CH2CHOCH2=CHCHO(2)加成反应加聚反应(3)CH2=CHCOOHCH3CH2CH2CH2OHCH2=CHCOOCH2CH2CH2CH3H2OnCH2=CHCOOCH2CH2CH2CH314常用作风信子等香精的定香剂D以及可用作安全玻璃夹层的高分子化合物PVB的合成路线如下：已知：.RCHORCH2
22、CHOH2O(R、R表示烃基或氢).醛与二元醇(如：乙二醇)可生成环状化合物：(1)A的核磁共振氢谱有两种峰。A的名称是_。(2)A与合成B的化学方程式是_。(3)C为反式结构，由B还原得到。C的结构简式是_。(4)E能使Br2的CCl4溶液褪色。N由A经反应合成。a的反应试剂和条件是_。b的反应类型是_。c的化学方程式是_。(5)PVAc由一种单体经加聚反应得到，该单体的结构简式是_。(6)碱性条件下，PVAc完全水解的化学方程式是_。答案(1)乙醛(2) (3) (4)a.稀NaOH，加热b加成(或还原)反应c2CH3(CH2)3OHO22CH3(CH2)2CHO2H2O(5)CH3COO
23、CHCH2(6) 解析(1)由A的分子式C2H4O及其核磁共振氢谱有两种峰可知，A为乙醛。(2)结合信息可知A到B需要的条件为稀氢氧化钠溶液、加热，与已知信息中的条件一致，得出反应：(3)B还原得到C，且C为反式结构，说明B中只有CHO与H2发生加成反应，则C的结构简式为(4)由PVB的结构可知其是N与PVA发生已知信息中的反应生成的，逆向分析可知N为CH3CH2CH2CHO，PVA为故A到E增长了碳链。同时E还可使溴的四氯化碳溶液褪色，可知E中存在碳碳双键，则两分子CH3CHO发生已知信息中的反应，生成的E为CH3CHCHCHO，F为CH3CH2CH2CH2OH，N为CH3CH2CH2CHO，所以的反应试剂和条件是稀NaOH、加热，的反应类型是加成(或还原)反应，的化学方程式是2CH3(CH2)3OHO22CH3(CH2)2CHO2H2O。(5)C为醇，CMD(C11H12O2)H2O，此反应为酯化反应，则M为酸且为CH3COOH，结合PVA的结构可以推出PVAc的单体是CH3COOCHCH2。(6)碱性条件下，PVAc完全水解的化学方程式是
