5.2.4高分子材料 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

高分子材料 第4课时 1. 认识常见的功能高分子材料及其在高新科技领域中的应用。 2. 知道高吸水性树脂和高分子分离膜的合成原理及用途。 学习目标 2 功能高分子材料 为了适应高科技产业对材料的要求，化学工作者合成了具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。 例如，用于化学反应的高分子催化剂，用于分离纯化的各种滤膜，用于信息存储的磁性高分子，用于传感器的形状记忆高分子，用于吸水保水的高吸水性材料，可以替代人体器官、组织的医用高分子材料，用于药物缓释的高分子药物，等等。 知识点： 新课讲授 人们探索功能高分子材料时，需要考虑高分子的结构与性能之间的关系，设计出拥有某种功能的高分子的结构，以及合成它的路线与方法。 高吸水性材料 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 1. 概念 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。包括具有新型骨架结构的高分子材料，还包括在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 2. 种类 功能高分子材料 光敏高分子 高吸水性树脂 高分子分离膜 高分子吸附剂 生物医药高分子 交换型高分子 微生物降解高分子 高分子催化剂与试剂 导电高分子 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 2. 种类 生物医药高分子 仿生高分子 医用高分子 高分子药物 交换型高分子 电子交换树脂 离子交换树脂 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 2. 种类 导电高分子 超导高分子 高分子导体 高分子半导体 光敏高分子 光导电高分子 光致变色高分子 感光树脂 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 3. 高吸水性树脂 (1)合成方法 ①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改造，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。 例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉——聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 3. 高吸水性树脂 (1)合成方法 ②用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。 例如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 3. 高吸水性树脂 (1)合成方法 吸水前与吸水后的高吸水性树脂颗粒 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 3. 高吸水性树脂 (2)性能 具有高吸水性，而本身不溶于水。 设计功能高分子材料，需要考虑以下问题：高分子具有什么样的主链；它应该带有哪种功能基；是由带功能基的单体合成高分子，还是先合成高分子，然后再往主链上引入功能基等。 特别提醒 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 3. 高吸水性树脂 (3)用途 干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。 例如，在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂，使它们在发育过程中始终有充足的水分，保障它们茁壮成长而不会干枯而死；又如，婴儿用的“尿不湿”可吸入其自身质量约几百倍的尿液而不滴不漏，可以保证婴儿夜晚安睡和白天的活动。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构。 【思考与讨论】 橡胶工业中将线型结构转变为网状结构是为了增加橡胶的强度；将高吸水性树脂转变为网状结构是使它既能吸水又不溶于水。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 【探究：高吸水性树脂的吸水性能】 问题：高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别有多大？ 实验： (1)选择吸水材料进行实验。可以取一条纸尿裤，用剪刀剪开，取出其中的高吸水性树脂颗粒(也可使用你选择的其他高吸水性材料)。一般吸水材料可以选择医用脱脂棉、餐巾纸或海绵等。 (2)在已知质量的100 mL烧杯中放入70 mL水，再放入1.0g(m1)高吸水性树脂，用玻璃棒充分搅匀后静置5 min，观察和记录现象。倾出未被吸收的水，再称出吸收水后的高吸水性树脂的质量(m2)，计算其吸水率。 (3)取1.0g医用脱脂棉(或其他一般吸水材料)，按上述方法进行实验，并计算出它的吸水率，与高吸水性树脂的吸水率进行比较。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 现象和数据记录： 【探究：高吸水性树脂的吸水性能】 吸水材料 高吸水性树脂 一般吸水材料 吸水前质量m1/g 吸水现象 吸水后质量m2/g 吸水率(m2－m1)/m1 1.0 1.0 吸水较快，吸水较多 吸水较慢，吸水较少 8.0 4.0 7 3 结论：高吸水性树脂的吸水性能高于一般吸水材料。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 讨论： 【探究：高吸水性树脂的吸水性能】 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？ 高吸水性树脂的分子中含有极性集团，并具有一定的交联度，是一种三维空间网状结构，使其吸水方式既有物理吸附，又有化学吸附，因此具有很强的吸水性能。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 讨论： 【探究：高吸水性树脂的吸水性能】 2. 为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水。 高吸水性树脂中含有像藤条一样的高分子链。在吸水前，这些呈紧密固体状的高分子长链相互缠绕卷曲，并在一部分链之间形成相互交错的网状结构；遇到水时，高分子链充分地扩展开，可以吸收和储存大量的水分。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 4. 高分子分离膜 (1)合成材料及原理 目前制作分离膜的材料主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 膜分离是依据膜的选择透过性，将分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 4. 高分子分离膜 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。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 4. 高分子分离膜 (2)分类 高分子分离膜可按结构分为：①致密膜，膜中无微孔，物质仅从高分子链段之间的自由空间通过；②多孔质膜；③不对称膜；④含浸型膜。 按膜的分离特性和应用角度可分为：微滤膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜(或称逆渗透膜)、气体分离膜、离子交换膜、有机液体透过蒸发膜、动力形成膜、镶嵌带电膜、液体膜、透析膜、生物医学用膜等多种类别。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 4. 高分子分离膜 (3)用途 高分子分离膜已广泛应用于海水淡化和饮用水制取、果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等方面； 各种高分子分离膜还广泛用于核燃料及金属提炼，气体及烃类分离，环境保护和污水处理等。 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 近年代来，高分子分离膜正在向高效率、高选择性、功能复合化及形式多样化的方向发展。不对称膜和复合膜的制备以及聚合物材料的超薄膜化等的研究十分活跃。 膜分离技术在新能源、生物工程、化工新技术等方面已显示出它的潜力。 4. 高分子分离膜 功能高分子材料 知识点： 新课讲授 功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。 高吸水性树脂的合成方法：一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；二是合成新的带有强亲水基团的高分子。 高吸水性树脂具有高吸水性，而本身不溶于水的性质。 高吸水性树脂的分子中含有极性集团，并具有一定的交联度，是一种三维空间网状结构，使其吸水方式既有物理吸附，又有化学吸附，因此具有很强的吸水性能。 功能高分子材料 课堂总结 知识点： 膜分离是依据膜的选择透过性，将分离膜作间隔层，在压力差、浓度差或电位差的推动力下，借流体混合物中各组分透过膜的速率不同，使之在膜的两侧分别富集，以达到分离、精制、浓缩及回收利用的目的。 高分子分离膜已广泛应用于海水淡化和饮用水制取、果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等方面。 功能高分子材料 课堂总结 知识点： 下列说法中，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. 棉花具有强吸水性的原因是纤维素分子链带有许多亲水基团——羟基 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具有强吸水性 功能高分子材料 练一练 知识点： 谢谢！ $$