第五章第三节功能高分子材料

第三节功能高分子材料

一、新型有机高分子材料与传统的三大合成材料有本质上的差别吗？功能高分子材料的品种与分类有哪些？

1．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

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等元素构成；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。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。

2．功能高分子材料的品种与分类

特别提醒医用高分子材料应该满足：①无毒，且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒。

类型1 高分子材料的分类

例1 下列材料中，属于功能高分子材料的是( )

①高分子膜 ②生物高分子材料 ③光敏高分子材料 ④导电高分子材料 ⑤离子交换

树脂 ⑥液晶高分子材料

A ．①②③

B ．③④⑤ C

．②④⑤⑥ D ．①②③④⑤⑥

答案 D

解析 根据功能高分子的分类即可顺利解答。

类型2 功能高分子材料的结构与性能

例2 随着医用高分子材料的发展，人们已可用人工器官代替不能治愈的病变器官。目

前已经制成的人工器官有( )

①皮肤 ②肝 ③肺 ④肾 ⑤骨骼 ⑥眼

A ．①②③

B ．②③④

C ．①⑤

D ．全部

答案 D

解析 医用高分子材料的应用十分广泛，利用其特殊结构和特殊性质，可以制备与人体

器官功能相同的人工器官。

医用高分子材料必须满足的条件：①无毒，且是化学惰性的；②与人体组织和血液相容

性好；③具有较高的机械性能；④容易制备、纯化、加工和消毒。

类型3 复合材料的结构与性能

例3 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

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如下：

(1)构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如下：

CH ≡CH ――→HCN A ――→高聚物B ――→高温处理C ――→脱氢

碳纤维

用化学方程式表示以下过程：

① CH ≡CH 与HCN 反应_________________________________________________；

②A ―→B________________________________________________________________。

答案 (1)C 、H 、N 3∶1∶1

(2)①CH ≡CH ＋HCN ――→催化剂CH 2===CH —CN

②nCH 2===CH —CN ――→催化剂

解析 碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已知给出制取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，注意到题给碳纤维的结构，可以将聚丙烯腈结构写为：其中—CN 的结构为—C ≡N 。

这种变换写法是解答本题的关键一步，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—C ≡N 中的三键打开重新结合构

成环状结构，即生成C ，C 在催化剂作用下脱氢，在C 中环状结构的—CH 2—与

上各脱去一个氢原子而形成双键结构，形成碳纤维。显然，在—CH 2—原子团上脱去一个

H 原子后，还有一个氢原子，所以可知这种碳纤维由C 、H 、N 三种元素构成，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3∶1∶1。

在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂。请你想一想，为什么都要做成网状结构？目的是否相同？

点拨橡胶工业中将线型结构的橡胶连接为网状结构是为增加橡胶的强度；高吸水性树脂将线型结构连接为网状结构是使它既吸水又不溶于水。

1．

点拨高聚物在其所含有的官能团发生酯化、水解等反应时，碳链并没有参加反应。

2．B

3．

点拨乳酸是一种羟基羧酸，由于其结构的特殊性，已成为高考化学命题的热点。它不但能形成链酯和聚酯，而且还可以形成环酯。

1．下列物质中不属于新型有机高分子材料的是()

A．高分子分离膜B．液态高分子材料

C．生物高分子材料D．有机玻璃

答案 D

2．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，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．纯棉内衣

答案AD

3．下列材料中，属于功能高分子材料的是()

①高分子膜②生物高分子材料③导电高分子材料④离子交换树脂⑤医用高分子

材料⑥高吸水性树脂

A．①③⑤⑥B．②④⑤⑥

C．②③④⑤D．①②③④⑤⑥

答案 D

解析常用功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子材料、高吸水性树脂、离子交换树脂、光敏高分子材料、导电高分子材料、生物高分子材料、高分子催化剂和试剂等。

4．高分子分离膜可以有选择地让某些物质通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是()

A．分离工业废水，回收废液中的有用成分

B．将化学能转换成电能，将热能转换成电能

C．食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒

D．海水淡化

答案 B

解析高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过，而把另一些物质分离掉。主要应用于生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等；而将化学能转换成电能是传感膜的应用，把热能转化成电能是热电膜的应用。

5．下列说法不正确的是()

A．探求某种新型高分子材料时，需要研究分子结构与功能之间的关系

B．三大支柱产业为能源、材料和信息工程

C．带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物

D．具有网状结构的物质即具有强吸水性

答案 D

6．聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐