第十章 高分子化合物与材料

高分子材料的结构特点及形成原因摘要：高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料，分为有机高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）和无机高分子材料(松香、纤维素)。

高分子材料的结构，包括高分子链结构、晶体结构和微区结构等，不同结构的高分子，而这些结构决定了高分子材料的特殊性能，研究高分子材料的结构特点和形成原因，对新材料的研制具有重要意义。

关键字：高分子材料；结构特点；形成高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。

高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,高分子由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成，之所以称为高分子，就是因为它的分子量高，常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间，高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度，从而可以作为材料使用，高分子化合物一般具有长链结构，每个分子都好像一条长长的线，许多分子纠集在一起，就成了一个扯不开的线团，这就是高分子化合物具有较高强度，可以作为结构材料使用的根本原因。

高分子化合物有天然的，也有人工合成的，工业用高分子材料一般是人工合成的。

1.基本概念高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。

常称为聚合物或高聚物。

分为有机高分子材料（塑料、橡胶、合成纤维）和无机高分子材料(松香、纤维素)。

高分子化合物的分子量一般>104，以C、H元素为主。

高聚物是由许多相同的、简单的结构单元通过共价键重复连接而成的高分高聚物，分子量通常可达104～106。

1.1高分子化合物的组成由一种或几种简单的低分子化合物通过共价键重复连接（形成大分子链）而成。

如由乙烯合成聚乙烯: CH2=CH2+CH2=CH2+⋅⋅⋅→-CH2-CH2-CH2-CH2- ⋅⋅⋅,可简写成 nCH2=CH2→[CH2=CH2]n。

1.2高分子化合物的合成（1）加聚反应由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应。

一种和多种分别对应着均聚物和共聚物。

加聚反应的单体是带有双键或叁键的不饱合键的化合物，反应是通过一连串的单体分子间的互相加成反应来完成的。

高分子化合物与材料一、教材分析和建议本课题是按照高分子化合物合成的反应原理、塑料制品的加工、获得性能优异的合成材料以及高分子合成材料的保护、回收利用这样的顺序展开的。

高分子化合物的合成，主要是对比介绍加聚反应和缩聚反应的原理，突出高分子化合物在组成、结构、相对分子质量的特点，为学习高分子化合物的其他内容打下基础。

为了易于理解，教科书从比较简单的有机化学反应开始引入有关的聚合反应，并采用对比分析的方法，结合加聚反应和缩聚反应获得的常见制品图片，帮助学生认识这两种获得高分子化合物的重要反应，理解它们之间的区别和联系。

这也是本课题的教学重点，通过学习应该使学生认识到高分子化合物与低分子化合物的本质区别就在于前者的相对分子量很大，由此导致了高分子化合物具有低分子化合物所没有的一些特殊性能和使用特点，但是，高分子化合物往往组成和结构并不复杂，形成高分子化合物所依据的反应原理也同其他有机反应没有多大的差别。

另外，按照课程标准的要求，通过“科学视野”这个栏目，指出了催化剂在高分子合成工业中的重要作用。

塑料制品的加工原理在于利用高分子化合物的性能，主要是根据热塑性塑料和热固性塑料的不同特点，而这些不同的特点，恰恰是由于高分子化合物在组成和结构上的差异造成的。

由此，可以引导学生结合高分子化合物对“物质（组成）结构决定物质的性质（性能），以及在一定条件下，物质的性质（性能）决定物质的用途”这些化学基本观念有一个新的认识。

如果条件允许，可以带领学生参观附近的塑料制品厂，其间不仅要参观实际的生产过程，还要注意考察生产车间的环境、消防及劳动保护措施等。

能导电的高分子化合物、高吸水性树脂以及微胶囊不仅是“科学视野”中提供的一些功能高分子材料的实例，而且也是目前获得功能高分子材料三种主要途径的典型产品。

利用一些比较简单的反应，却可以获得多种性能优异、用途广泛的功能高分子材料，这中间充分体现了化学合成的魅力。

此外，塑料的改性以及复合材料则是获得性能优异合成材料的另外两个重要途径。

高分子化合物的结构与功能性材料高分子化合物在当今科学和工业领域扮演着重要的角色。

其特殊的化学结构赋予了高分子化合物独特的性质和功能。

这些性质和功能使得高分子化合物成为制备功能性材料的理想选择。

本文将介绍高分子化合物的结构特点以及其在功能性材料方面的应用。

一、高分子化合物的结构特点高分子化合物由长链状或网状的聚合物组成。

其分子量通常非常大，可达到数百到数百万。

高分子化合物是由重复的基本单元通过化学键连接而成，这些基本单元称为单体。

高分子的结构可以被分为线性、支化、交联和网络结构等类型。

线性结构的高分子是由一个个单体按照特定顺序连接而成的。

支化结构的高分子在链上有分支结构，增加了分子的空间体积以及分子间的相互作用力。

交联结构的高分子由可相互连接的链段交联形成，使其具有优良的机械性能和热稳定性。

网络结构的高分子具有三维网络结构，使其拥有良好的强度和刚性。

二、高分子化合物的功能性材料应用1. 高分子复合材料高分子复合材料是将高分子基质与其他材料（如纳米颗粒、纤维增强材料等）进行物理或化学改性而制备而成的材料。

高分子基质作为载体具有良好的可加工性和成型性，而添加的成分则赋予其特定的性能和功能。

例如，将单壁碳纳米管添加到高分子基质中，可以显著提高复合材料的导电性和力学强度。

高分子复合材料在航空航天、汽车工业等领域具有广泛的应用。

2. 高分子薄膜高分子薄膜是一种非常薄的高分子薄片，其厚度通常在纳米到微米级别。

高分子薄膜可用于制备光学、电子和生物传感器等高性能装置。

通过控制高分子的结构和制备工艺，可以调节薄膜的光学、电学等性质。

例如，聚苯乙烯薄膜具有良好的透明性和电绝缘性能，在显示器件和太阳能电池中得到广泛应用。

3. 高分子生物材料高分子化合物可以被用于制备生物材料，用于仿生组织工程、药物缓释、假肢等领域。

将高分子材料与细胞或生物体相容性良好的支架结构相结合，可以实现组织修复和再生。

例如，聚丙烯酸与羟基磷灰石复合材料可用于骨组织修复，其多孔结构和生物活性促进了新骨组织的生长。

课题3高分子化合物与材料课时1教案3•课标要求举例说明金属材料、无机非金属材料、高分子合成材料、复合材料和其他新材料的特点，了解有关的生产原理。

•课标解读1•了解高分子化合物的组成、结构、相对分子质量的特点，能够利用相对分子质量的大小区别高分子化合物和低分子化合物。

2 •通过具体实例说明加聚反应和缩聚反应的特点。

•教学地位本课时知识以必修2,第3章《有机化合物》为基础，主要介绍加聚反应和缩聚反应的原理，突出高分子化合物在组成、结构、相对分子质量的特点，为学习高分子化合物的其他内容打下基础。

高考对本课时知识的考查侧重加聚反应、缩聚反应原理及区别。

•新课导入建议在人类历史上，几乎没有什么科学技术像高分子科学这样对人类社会做出如此巨大的贡献。

每年全球生产约2亿吨聚合物材料以满足全世界的60亿人的使用需要，而这一生产过程，只消耗了全球原油年产量的4%。

相比较而言，全球每年采伐的木材量所等效的石油消耗却要比聚合物大一个数量级。

与全球每年产生的约500亿吨生物物质相比，聚合物的产量是如此的微不足道。

然而，聚合物材料的使用却对全球经济产生了巨大的影响，它对美国GDP的贡献达到4%，高分子化合物是如何合成的呢？•教学流程设计课前预习1 •自学教材课题3中高分子化合物的合成”，初步了解高分子化合物的组成、结构、相对分子质量的特点以及加聚反应、缩聚反应。

2•完成［课前自主导学］，尝试解决［思考交流］中的问题。

3•标记预习中的难点和疑点问题。

？步骤1:新课导入，教材地位分析。

利用生活中常见的高分子材料，引入课题。

引导学生思考高分子化合物与小分子化合物的区别以及怎样合成高分子化合物。

？步骤2:实验探究，分析总结。

1 •进行实验3-3观察现象，推测聚氯乙烯分解产物中含有什么物质。

2 •对比介绍加聚反应和缩聚反应的原理，突出高子化合物的组成、结构、相对分子质量的 特点。

步骤5:巩固训练，检验测评。

1 •利用［当堂双基达标］巩固课堂所学知识，并检测学生掌握情况。

高分子化合物与高分子材料的定义及其区别下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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高分子化合物与材料编稿：宋杰 审稿：于冬梅【学习目标】1、了解社会发展和科技进步对材料的要求；2、认识化学对材料科学发展的促进作用。

【要点梳理】要点一、有机高分子化合物简介1．有机高分子化合物【高清课堂：化学与材料的发展#有机高分子化合物概论】（1）高分子化合物的概念通常把相对分子质量很大的化合物称为高分子化合物。

简称高分子。

相对分子质量一般从几万到几百万，甚至更大。

（2）高分子化合物按其来源可分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类；棉花、羊毛、天然橡胶属天然高分子材料，塑料、合成纤维、丁苯橡胶属于合成高分子材料。

（3）大部分高分子化合物是由小分子通过聚合反应制得的，所以也常称为聚合物或高聚物。

（4）描述高分子结构的几个概念（以聚乙烯为例） ①结构式： ②链节：不断重复的结构单元—CH 2—CH 2—叫链节。

③聚合度（n ）：每个高分子里链节的重复次数。

④单体：合成高分子化合物的小分子物质。

聚乙烯的单体为CH 2—CH 2。

2．有机高分子化合物的结构特点（1）有机高分子化合物有两种最基本的结构类型，即线型（链状）和体型（网状）结构，线型结构的高分子有带支链的，也有不带支链的。

（2）结构呈链状的高分子是线型高分子，这种高分子中，多条链之间以分子间作用力而紧密结合。

其相对分子质量越大，相互作用的分子间力就越强。

（3）高分子链上若有能起反应的官能团，当它跟别的单体或别的物质发生反应时，高分子链之间形成化学键，产生一些交联，形成体型网状结构。

例如硫化橡胶就是这样的例子。

3．有机高分子化合物的性质（1）溶解性线型结构的有机高分子（如有机玻璃）能溶解在适当的溶剂里，但溶解过程比小分子缓慢。

体型结构的有机高分子（如橡胶）则不容易溶解，只是有一定程度的胀大。

（2）热塑性和热固性线型高分子具有热塑性——加热到一定温度开始软化，直到熔化成流动的液体。

例如聚氯乙烯塑料等。

体型高分子具有热固性——经加工成型后就不会受热熔化。

高分子化合物引言：高分子化合物是一类拥有巨大分子量的化合物，其分子由若干个重复单元组成。

多年来，高分子化合物在工业、生活中发挥着重要的作用。

本文将介绍高分子化合物的定义、分类、合成方法、应用领域以及未来发展方向。

一、高分子化合物的定义：高分子化合物，英文名称为polymer，是由许多重复单元通过共价键连接而成的巨大分子，在常温下往往呈固体态。

高分子化合物的分子量通常在千克/摩尔或十万到亿的量级。

与低分子化合物相比，高分子化合物具有较高的熔点、较大的粘性和良好的可加工性。

二、高分子化合物的分类：高分子化合物可根据其结构和来源进行分类。

按结构可分为线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物和共聚物等。

按来源可分为天然高分子和合成高分子。

天然高分子如天然橡胶、蛋白质和纤维素等，合成高分子如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等。

三、高分子化合物的合成方法：高分子化合物的合成方法多种多样，主要包括聚合反应和缩聚反应。

聚合反应指通过单体的共聚或重复加成来构建高分子化合物的过程。

聚合反应可以分为自由基聚合、离子聚合、羰基聚合和环开聚合等。

缩聚反应指通过两个或多个单体的反应生成高分子化合物的过程，常见的缩聚反应包括酯化、缩醛/缩胺反应等。

四、高分子化合物的应用领域：高分子化合物广泛应用于各个领域，如塑料工业、橡胶工业、纺织工业、电子工业等。

聚乙烯、聚丙烯等塑料被广泛用于包装材料、建筑材料和日常用品等。

天然橡胶和合成橡胶则用于轮胎、橡胶制品等领域。

此外，高分子化合物还可用于制备纤维、涂料、胶粘剂、电子元件等。

五、高分子化合物的未来发展：随着科学技术的不断进步，高分子化合物在功能性材料、医药领域、能源储存等方面有着广阔的发展前景。

纳米高分子材料和功能性高分子的研究将进一步推动高分子化合物的发展。

此外，高分子材料的可再生性和可降解性也成为未来发展的热点研究领域。

结论：高分子化合物作为一类具有巨大分子量的化合物，在各个领域都发挥着重要作用。