专题二 第三节 高分子材料（教学设计）-【中职专用】高中化学同步精品课堂（高教版2023·加工制造类）

专题二 化学与材料 第三节 高分子材料（教学设计） 课程标准 1.能依据典型材料的组成和性质辨识塑料、橡胶、纤维等常见的高分子材料。通过观察常见的塑料制品和橡胶制品等高分子材料的组成、性能及应用，依据其结构特点，推断高分子材料的结构； 2.了解我国在高分子材料领域的研究进展、应用、发展水平和发展前景，了解化学对社会发展和人类生产、生活的重大贡献。 教学目标 1.通过列举日常生活中常见的塑料制品、橡胶制品、塑胶材料等，培养学生现象观察与规律认知等化学学科核心素养； 2.通过了解我国在高分子材料和高性能复合材料等领域的研究成果及发展水平，培养学生科学态度与社会责任等化学学科核心素养。 教学过程 【情景问题】 2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维，属于高分子材料。 【新课讲解】 第三节 高分子材料 · 高分子材料是指以高分子化合物为基本组分，加入适当助剂，如填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂等，经过一定加工制成的材料，也称为聚合物材料。 · 按照来源，高分子材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料。 · 按照用途和性能分类，合成高分子材料除了塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等，还包括功能高分子材料和复合高分子材料。 【观察与认知】 淡水对现代社会的可持续发展具有重要意义。海水淡化是开发新水源的重要途径之一，采用膜技术的反渗透法是海水淡化处理技术中的一种。如图T2-3-2为反渗透法的基本原理，你知道该装置中的反渗透膜是一种什么材料吗? 【新课讲解】 一、功能高分子材料 1.定义：在合成有机高分子材料的主链或支链上接上显示某种功能的官能团，使高分子在光、电、磁、声、热、化学、分离、生物智能、医学应用等方面具有特殊功能的有机高分子材料称为功能高分子材料。 2.种类功能高分子材料的种类很多，有高分子膜、高分子吸附剂、医用高分子、超导高分子、光致变色高分子等。它们在物质分离、能量转换、环境保护、临床治疗、药物合成、日常生活以及军事和尖端科技等领域都得到了成功的应用。 (1)由人造羊毛一-聚丙烯腈和喷镀铝钛金属的反射膜制成的“太空棉”，由于具有优于鸭绒的高保暖性在市场上颇受青睐; (2)由高吸水性高分子材料制成的婴儿纸尿片，在吸收超过自重几百倍甚至上千倍的水时只会体积膨胀，却不会因加压挤出水来，这种高吸水性高分子材料还是很好的保鲜包装材料、人造皮肤的适宜选料; (3)以硅聚合物和聚氨酯为代表的医用高分子材料可用于制造人造皮肤、人造肌肉、人造器官、人造骨骼等。 3.功能高分子材料主要有三大特点： (1)品种多，如催化各种不同反应需要不同种类的高分子催化剂；分离不同对象如气体、液体、离子等需要不同的高分子分离膜； (2)专一性强，如能从海水中选择性地吸附K+的高分子螯合树脂，除了吸附K+外，对其他离子基本不吸附； (3)可以通过多种途径增加或增强其功能。在同一高分子上连接不同的功能基团，通过它们之间的相互作用增强它们的特殊功能；也可通过共聚的方法制备含有两种或两种以上功能基团的高分子材料。 【观察与认知】 玻璃桥和玻璃观景台(图T2-3-3)不仅可以让游客将美景尽收眼底，还可以体验脚踏高空的刺激感。普通玻璃可以制作玻璃观景台和玻璃桥吗?如果不能，你觉得什么类型的玻璃可以呢? 【拓展延伸】 纳米材料是指尺寸范围在1 ~ 100 nm的材料。在能源利用上，经染料敏化的纳米晶TiO2光伏电池，具有较高的光电转换效率。 TiO2在可见光的照射下对碳氢化合物有催化作用，利用这一效应在玻璃的表面涂上一层纳米TiO2薄层，可以起到很好的保洁作用，国家大剧院采用的自清洁玻璃屋顶就是利用了这一效应。 【新课讲解】 2、 复合高分子材料 1.定义：由两种以上物理和化学性质不同的物质，经人工组合而得的性能优良的多材质材料称为复合高分子材料。 2.常见类别：近代的橡胶轮胎、钢筋水泥、玻璃钢、书籍的塑纸封面、洗衣机的塑钢等都属于这种新型材料。 3.复合高分子材料改善和克服了单一材料的诸多缺点，具有更加优异的综合性能。 (1)由玻璃纤维和聚酯类树脂复合而成的“玻璃钢”，不仅强度远超过普通钢材和合金钢材，隔热效果比金属高出成百上千倍，而且耐腐蚀、易成形、易加工。 (2)玻璃钢优异的性能使得它用途非常广泛。我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇、游艇，以及用于汽车制造业[图T2-3-5(a)(b)]等，节约了不少钢材; (3)喷气式飞机上也用它作油箱和管道[图T2-3-5(c)]，可减轻飞机的质量。由酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂和芳纶压制而成的复合材料可做成头盔、防弹板、防弹背心等，其保护性能较钢质材料提高30%。 4.高性能化和复合化使新型复合高分子材料在汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康特别是航空航天工业领域得到了广泛应用。例如，集合了强度高于合金、质量轻于合金，且耐高温、耐高压、耐腐蚀等诸多优点的新型树脂基复合材料就在美国“阿波罗”登月飞船上多处采 用。图T2-3-6为使用复合高分子材料的神舟飞船。 5.没有有机高分子材料，人类的生活就不会像今天这样丰富多彩。 【实践活动】 2022年，我国的科研团队研究出一种共价有机框架膜，实现了海水超快速脱盐，为采用膜技术的海水淡化提供了一个很有前途的解决方案。小组合作，查阅我国科学家在高分子材料领域的新进展，选择感兴趣的主题制作PPT，在班级分享。 【练一练】 1．材料是人类赖以生存和发展的物质基础。下列说法错误的是（ ） A．可用于飞机与舰艇等的隐形涂料的聚乙炔、聚苯胺等属于导电高分子材料 B．聚酰胺纤维中的锦纶是较早通过加聚反应合成的纤维 C．高纯度的单晶硅、二氧化硅属于新型无机非金属材料 D．华为公司首创的液冷散热技术所用的石墨烯材料是无机高分子材料 2．材料的发展推动着人类文明的进步。下列叙述错误的是（ ） A．自古以来我国的陶瓷制品享誉海内外，陶瓷属于无机非金属材料 B．三星堆遗址出土的青铜兽首冠人像使用的青铜属于合金 C．碳纤维被誉为“新材料之王”，是一种新型有机高分子材料 D．制造特种防护服的芳纶纤维属于合成高分子材料 【答案】B C 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$