5.2.2 功能高分子材料 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第二节 高分子材料 （第2课时-功能高分子材料） 西安高级中学 雷敏 人教版·选择性必修3·有机化学基础·第五章 合成高分子 1 学习 目 标 1.通过对比分析线型、支链和网状结构对材料性质的影响，了解高分子与有机小分子的主要不同之处，扩展并完善对有机化合物结构、性质和应用的认识。 2.通过功能高分子材料吸水性能的对比实验，体会通过分析微观结构解释化学性质的思路，以及结构、性质和应用之间的关系。 3.体验功能导向的高分子材料合成的价值，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域的应用。 环节一：初识功能高分子材料 80年代，“太空服之父”华人唐鑫源在宇航服里加入功能高分子材料，发明了一种能吸水1400毫升的纸尿片，解决了航天员排尿的一大难题。 此技术后来转为民用，就是现在婴幼儿使用的“尿不湿”。 3 环节一：初识功能高分子材料 任务一 1.功能高分子材料 (1)概念：具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。 (2)分类： 功能高分子材料 高吸水性材料 形状记忆高分子 磁性高分子 高分子药物 医用高分子材料 高分子分离膜 高分子催化剂 阅读教材p145-146 ,了解功能高分子材料及其分类。 ······ 4 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 【资料卡片】 高吸水性树脂可用于干旱地区农业、林业的抗旱保水和土壤改良； 【思考】高吸水性树脂应该具有怎样的结构才能有这么好的吸水、保水功能呢？ 也用于婴幼儿的护理用品，比如“尿不湿”，能够吸入自身质量数百倍的尿液而不滴漏，保证了幼儿白天的活动和夜晚的睡眠。 （这种高吸水性树脂的高分子结构链节中应该具有很多亲水基团） 5 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 【追问】那么，如何合成这样的高分子呢？ 请同学们阅读教材P146~147，寻找功能高分子——高吸水性树脂的制备方法。 自主学习，理解合成功能高分子的思路和方法。 任务二 6 淀粉 （纤维素） 丙烯酸钠 接枝共聚物 交联剂 淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂 线型 网状 方法①：改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团 (1)合成方法 如： 羟基、羧基、醛基、氨基等 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 改造后的树脂具有强大的吸水和保水能力，同时还是可生物降解的绿色材料。 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 方法②：用带有强亲水性基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物，再加入交联剂形成网状结构，即制得了“尿不湿”中使用的高吸水性材料。请你尝试写出线型聚丙烯酸钠的结构简式。 高吸水性树脂加交联剂将线型结构连接成网状结构，是为了使其既具有吸水性而又不溶于水，又耐挤压。 → CH2=CHCOONa 交联剂 在一定条件下发生聚合 CH2=CHCOOH 网状 结构 8 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 请设计实验，探究高吸水性树脂的吸水性能，用餐巾纸作为对照，比较一般性吸水材料与高吸水性材料的吸水率，将实验现象和结果填入下表： 任务四 吸水材料 高吸水性树脂（尿不湿） 一般吸水材料（餐巾纸） 吸水前质量m1/g 1.00 1.00 吸水现象 吸水后质量m2/g 吸水率 （m2-m1)/m1 9 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 实验探究：高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别有多大？ 10 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 现象及数据处理： 实验结论：其他条件相同时，高吸水性树脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的强。 吸水材料 高吸水性树脂（尿不湿） 一般吸水材料（餐巾纸） 吸水前质量m1/g 1.00 1.00 吸水现象 吸水后质量m2/g 吸水率 （m2-m1)/m1 83.82 10 呈凝胶状 吸水后变形程度小 有较好的保水能力 保水能力较差 吸水性强 吸水性较差 84.82 11.00 11 环节二：探究功能高分子材料——高吸水性树脂 ①为什么高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别这么大？ 绝大多数高吸水性树脂的主链或侧链上含有羧基、羟基等强亲水性基团。 ②为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水？ 高吸水性树脂分子中含有强吸水性基团和一定的网状结构。利用分子中大量的亲水基团与水分子之间产生氢键等作用吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。 12 环节三：探究功能高分子材料——高分子分离膜 (1)原理： 分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。 13 环节三：探究功能高分子材料——高分子分离膜 (2)分类 ②根据分离膜材料：醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 ①根据膜孔大小：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。 14 环节三：探究功能高分子材料——高分子分离膜 (3)应用 高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。 饮用水的制取 血液透析 15 环节四：学以致用，解决实际问题 医用化学杂志曾报道，有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料C，用这种功能高分子材料制作的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好。它的合成过程如下： B是A合成C的中间体，它是由两分子A脱去两分子水形成的。（1）写出由A合成B的化学方程式： 。（2）写出由A合成C的化学方程式： 。（3）医用高分子材料应具备哪些特性？ 。 优异的生物相容性，较少受到排斥，无毒性，具有较高的机械性能以及其他一些特殊性能。 同学们再见！ 西安高级中学 雷敏 17 $$