第五章合成高分子 第二節(jié)高分子材料第2課時功能高分子材料2合成橡膠1本節(jié)重點本節(jié)難點最新市場報告：2024年，全球市場輪胎總銷量將達到27.5億條，橡膠是汽車輪胎的主要原材料之一，用于制造輪胎的胎體、胎面、側(cè)壁等部分大鹿化學(xué)橡膠三葉橡膠樹天然橡膠類型一合成橡膠橡膠的分類天然橡膠的結(jié)構(gòu)簡式CH2CCCH3CH2Hn順式聚異戊二烯天然橡膠天然橡膠類型一合成橡膠橡膠的分類杜仲樹杜仲膠杜仲膠的結(jié)構(gòu)簡式HCCCH3CH2CH2n反式聚異戊二烯橡膠廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活的方方面面。僅每年制造汽車、飛機用的輪胎就要消耗大量的橡膠，天然橡膠無論是產(chǎn)量還是性能都遠遠不能滿足需要合成橡膠類型二合成橡膠橡膠的分類合成橡膠早在20世紀初就已問世，20世紀40年代得到了迅速發(fā)展，其具有高彈性、絕緣性、耐油、耐高溫和不易老化等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活丁苯橡膠順丁橡膠氯丁橡膠丁腈橡膠通用橡膠特種橡膠乙丙橡膠(耐臭氧耐紫外線)聚硫橡膠(耐油性)硅橡膠(耐熱耐寒性)合成橡膠示例分析：順丁橡膠合成過程CH2CCHCH2Hn

1，3-丁二烯催化劑順丁橡膠HCH2CCHCH2n聚1，3-丁二烯合成橡膠示例分析：順丁橡膠合成過程CH2CCHCH2Hn呈線型結(jié)構(gòu)，分子鏈較柔軟，性能較差CH2CHCHCH2CH2CHCHCH2CH2CHCHCH2CH2CHCHCH2合成橡膠示例分析：順丁橡膠合成過程SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS硫化劑(硫磺)CH2CHSSCHCH2CH2CHCHCH2注意：交聯(lián)程度過大會失去彈性呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，硫化后的橡膠既有彈性，又有強度思考：為什么酸性高錳酸鉀，溴水等試劑所用的試劑瓶塞不能用橡膠塞？橡膠含有碳碳雙鍵，易被酸性KMnO4溶液氧化，或與Br2水發(fā)生加成反應(yīng)，因此，這類試劑瓶不適合使用橡膠塞解析：氣球需要較高的彈性，硫化程度不宜過高，故A錯誤；醫(yī)用乳膠手套需要較高的彈性，硫化程度不宜過高，故B錯誤；汽車外胎應(yīng)具有彈性差、強度很大的特征，硫化程度較高時符合要求，故C正確；橡皮筋需要較好的彈性，硫化程度不宜過高，故D錯誤。【例1】橡膠是重要的工業(yè)原料，生膠的彈性好但強度較差，將其硫化后，強度增大但彈性減弱，且硫化程度越高，強度越大，彈性越差。在以下橡膠制品中，你認為硫化程度最高的是A.氣球 B.醫(yī)用乳膠手套C.汽車外胎 D.橡皮筋為了適應(yīng)高科技產(chǎn)業(yè)對材料的要求，化學(xué)工作者合成了具有某些特殊化學(xué)、物理及醫(yī)學(xué)功能的高分子材料形狀記憶高分子暴露于體溫后恢復(fù)到原來的形狀(多重曝光圖像)羅切斯特大學(xué)的MitchAnthamatten等人開發(fā)的一種特殊的形狀記憶高分子材料，僅靠體溫就可以觸發(fā)形狀改變，而且還有很好的彈性能存儲性能功能高分子材料高吸水性樹脂可吸入自身質(zhì)量數(shù)百倍的水思考：為什么這些由纖維素分子組成的物質(zhì)具有吸水性呢？功能高分子材料高吸水性樹脂發(fā)展歷史人們從棉花、紙張等含纖維素物質(zhì)的吸水性得到啟發(fā)功能高分子材料高吸水性樹脂結(jié)構(gòu)分析纖維素的結(jié)構(gòu)簡式OHOHOHOHOHHOHHOHHOHH親水基氫鍵纖維素鏈但是它們的吸水量只有自身質(zhì)量的20~40倍，擠壓后保有的水量也比較少思考：棉花、紙張等含纖維素物質(zhì)的吸水性和保水性不夠好的原因是什么?纖維素的分子結(jié)構(gòu)吸水性不夠好官能團親水基團吸水性強弱順序：—COO->—COOH>—OH纖維素顯微結(jié)構(gòu)示意圖碳骨架親水基團線型結(jié)構(gòu)保水性不夠好科學(xué)家是如何改進這種不足的呢？功能高分子材料高吸水性樹脂兩種思路改造纖維素或淀粉分子，接入強親水基團思路一羧酸根、羧基、羥基等示例分析淀粉(纖維素)線型丙烯酸鈉交聯(lián)劑網(wǎng)狀淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹脂接枝共聚物功能高分子材料高吸水性樹脂兩種思路合成新的帶有強親水基團的高分子思路二CH2CHCOOHNaOH交聯(lián)劑引發(fā)劑CH2CHCOONanCH2CHCOONa聚丙烯酸鈉(網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))高吸水性樹脂加交聯(lián)劑的目的是變線型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓功能高分子材料高吸水性樹脂吸水前吸水后大鹿化學(xué)思考：高吸水性樹脂和橡膠硫化工藝中都加入了交聯(lián)劑制得了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，目的是否相同?大鹿化學(xué)不同，高吸水性樹脂——使其既吸水而又保水，橡膠——使其既有彈性又有強度應(yīng)用1可用于嬰幼兒使用的紙尿褲功能高分子材料高吸水性樹脂的應(yīng)用這項發(fā)明在1961年被美國《時代》周刊雜志評為“20世紀最偉大的100項發(fā)明之一”應(yīng)用2功能高分子材料高吸水性樹脂的應(yīng)用可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水，改良土壤大鹿化學(xué)放在苗木根部的一些吸足了水的高吸水性樹脂結(jié)構(gòu)特點功能高分子材料歸納總結(jié)：高吸水性樹脂①含有_________原子團的支鏈②具有_________結(jié)構(gòu)強親水性能夠與水分子相互作用并吸水的基團由于氧原子有較高的電負性，它與氫原子形成的鍵具有較強的極性，使得羥基具有良好的水溶性羥基(-OH)由于氮原子上的孤對電子，氨基也有一定的氫鍵形成能力，有助于與水分子相互作用氨基(-NH2)羧基具有很高的電負性，有強烈的極性。羧基還可以通過羥基與水分子形成氫鍵，增加與水的相互作用，提高溶解性羧基(-COOH)結(jié)構(gòu)特點功能高分子材料歸納總結(jié)：高吸水性樹脂①含有_________原子團的支鏈②具有_________結(jié)構(gòu)強親水性網(wǎng)狀能夠與水分子相互作用并吸水的基團胺基類似于氨基，具有良好的水溶性，其親水性稍遜于氨基胺基(RNH2—伯胺、R2NH—仲胺、R3N—叔胺)此外，還有一些其他的親水基團，如醇基(-R-OH)、醚基(R-O-R1)等。這些基團可以與水分子形成氫鍵或范德華力等相互作用，從而增加與水的親和力都要在反應(yīng)中加入少量_________讓_________結(jié)構(gòu)變?yōu)開________結(jié)構(gòu)交聯(lián)劑線型網(wǎng)狀功能高分子材料歸納總結(jié)：高吸水性樹脂合成方法共同特點RO反滲透膜一般用高分子材料制成，如：醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜生活中，我們常常忽視了自己家中飲用水的衛(wèi)生情況。而凈水器作為一種高效環(huán)保的家居必備家電，可為我們提供了清潔可口的飲用水。分離原理功能高分子材料高分子分離膜

只允許水及一些小分子物質(zhì)通過，其余物質(zhì)被截留在膜的另一側(cè)，稱為濃縮液，達到對原液凈化、分離和濃縮的目的分類標準功能高分子材料高分子分離膜大小應(yīng)用1功能高分子材料高分子分離膜的應(yīng)用海水淡化和飲用水的制取應(yīng)用2功能高分子材料高分子分離膜的應(yīng)用血液透析應(yīng)用3功能高分子材料高分子分離膜的應(yīng)用其他人造血管人造皮膚人造心臟人造骨骼【例1】現(xiàn)有一種為嬰兒特制的新型尿布——“尿不濕”，這種尿布表面涂有一種既能吸水又能保水的物質(zhì)，根據(jù)你的推測，這種特殊物質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能是()A. B.C. D.[CCl2CCl2]nC嵊泗列島海水淡化工程1．分子的組成和結(jié)構(gòu)決定了分子的性質(zhì)，是確定其應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)。下列說法錯誤的是A．聚乙烯塑料制品可反復(fù)加熱熔融加工B．酚醛樹脂可用作宇宙飛船外殼的燒蝕材料C．再生纖維與合成纖維均可由石油產(chǎn)品經(jīng)聚合反應(yīng)獲得D．天然橡膠硫化后具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強了其強度與彈性【答案】C【詳解】A．聚乙烯塑料制品可以反復(fù)加熱熔融加工，屬于熱塑性塑料，故A正確；B．網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂主要用作絕緣、隔熱、阻燃隔音材料和復(fù)合材料，可用于生產(chǎn)烹飪器具的手柄、一些電器與汽車的零部件，火箭發(fā)動機、返回式衛(wèi)星和宇宙飛船外殼等的燒蝕材料，故B正確；C．再生纖維指用化學(xué)方法將農(nóng)林產(chǎn)品中的纖維素、蛋白質(zhì)等天然高分子加工為粘膠纖維、大豆蛋白纖維等，故C錯誤；D．天然橡膠為線型高分子，經(jīng)硫化后轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，性能提高，增加了它的彈性和強度，故D正確。答案選C。2．橡膠的硫化程度越高，強度越大，但彈性越差。下列橡膠制品中，硫化程度最低的是A．橡膠跑道 B．橡皮筋 C．皮鞋膠底 D．乳膠管【答案】B【詳解】橡膠跑道、皮鞋膠底和乳膠管都不需要較好的彈性，硫化程度較高，而橡皮筋需要較好的彈性，硫化程度不能太高，所以硫化程度最低的是橡皮筋，故B正確；故答案為：B。3．醫(yī)用膠能夠在常溫、常壓下發(fā)生加聚反應(yīng)，快速黏合傷口，且黏合部位牢固，它的結(jié)構(gòu)中含有a-氰基丙烯酸酯(結(jié)構(gòu)如圖所示)。下列關(guān)于醫(yī)用膠的說法正確的是

A．碳碳雙鍵發(fā)生加聚反應(yīng)使醫(yī)用膠形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)B．氰基和酯基使碳碳雙鍵活化，更易發(fā)生加聚反應(yīng)C．醫(yī)用膠中含有極性基團，故水溶性很好D．醫(yī)用膠與皮膚黏合牢固只靠氰基與蛋白質(zhì)分子間形成的氫鍵【答案】B【詳解】A．碳碳雙鍵發(fā)生加聚反應(yīng)形成線狀結(jié)構(gòu)，故A錯誤；B．氰基和酯基使碳碳雙鍵的極性增大，更容易斷鍵發(fā)生加聚反應(yīng)，故B正確；C．該醫(yī)用膠中的氰基和酯基具有強極性，但其形成的聚合物更易溶于有機溶劑，故C錯誤；D．α-氰基丙烯酸酯，可通過吸收空氣中或被粘物表面上的濕氣，發(fā)生陰離子聚合實現(xiàn)固化，故D錯誤；故選：B。4．一種自修復(fù)高分子材料在外力破壞后能夠復(fù)原，其結(jié)構(gòu)簡式和修復(fù)原理分別如圖1和圖2所示。下列說法正確的是A．該高分子材料不易溶于水

B．該高分子屬于縮聚高分子C．該材料通過形成氫鍵完成自修復(fù)

D．該高分子材料耐酸堿腐蝕【答案】A【詳解】A．該有機物分子中含有酯基，且無其他親水基團，因此不溶于水，選項A正確；B．通過分析高分子結(jié)構(gòu)可知其應(yīng)該是加聚高分子，選項B錯誤；C．由圖2可知，該高分子不能形成氫鍵，因此不是通過氫鍵完成修復(fù)，選項C錯誤；D．該高分子含有酯基，酯基與酸、堿均可反應(yīng)，因此不耐酸堿腐蝕，選項D錯誤；答案選A。5．中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和西湖大學(xué)合作合成出一種新的高分子材料(如圖所示，硫原子連接的波浪線代表鍵延長)。下列敘述錯誤的是A．X中的含氧官能團是酯基

B．X的水解產(chǎn)物之一是C．Y是線型結(jié)構(gòu)高分子材料，具有熱塑性

D．Y在堿性介質(zhì)中能降解【答案】C【詳解】A．由題干有機物X的結(jié)構(gòu)簡式可知，X中的含氧官能團是酯基

-COO-，A正確；B．由題干有機物X的結(jié)構(gòu)簡式可知，X分子中的3個酯基完全水解之后可知，X的水解