2027届高三化学一轮复习：选择性必修3人教版高分子材料细挖

· 聚氯乙烯薄膜能用于食品包装吗？ 聚氯乙烯是一种无色、硬质、耐热性 差的材料。为改善它的性能，提高实用价值，需要加入以 下加工助剂：为提高柔韧性加入增塑剂，为提高耐热性加 入热稳定剂，为赋予它各种漂亮的颜色加入着色剂……加 入加工助剂后的聚氯乙烯可以制成雨衣、桌布和各种管材、 板材等产品。 聚氯乙烯薄膜的透明性好，具有防潮、 防水、绝缘等性能，广泛用作包装袋、雨 衣、桌布、窗帘、充气玩具、塑料大棚等。 但是，聚氯乙烯本身较硬，为了提高其塑料 制品（如薄膜、塑料鞋、塑料软管）的可塑 性、柔韧性与稳定性，需加入增塑剂、稳定 剂等，如加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯或邻 苯二甲酸二辛酯等。 这些掺杂在聚氯乙烯高 分子链间的增塑剂小分子能起到润滑的作 用，利于高分子链的运动。但是，这些增塑 剂小分子在室温下会逐渐“逃逸”出来，使 柔软的塑料制品逐渐变硬；有的增塑剂还具 有一定毒性。 所以，不能用含增塑剂的聚氯 乙烯薄膜生产食品包装材料。 · 聚乙烯 聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为高压 法聚乙烯和低压法聚乙烯。高压法聚乙烯是在较高压力与 较高温度，并在引发剂①作用下，使乙烯发生加聚反应得到 的，含有较多支链，密度和软化温度较低，属于低密度聚乙 烯（LDPE）。低压法聚乙烯是在较低压力和温度下，用催 化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较少，密度和软化温 度较高，属于高密度聚乙烯（HDPE）。 为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低、 密度也低呢？这是因为高分子链之间的作用力与链的长短 有关，高分子链越长，高分子相对分子质量越大，高分子 链之间的作用力越大。此外，还与高分子链之间的疏密远 近有关。低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支 链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作 用力就比高密度聚乙烯的小，软化温度和密度也就较低； 相反，高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近，相互 作用力较大，软化温度和密度都较高。 两种聚乙烯加热均可熔融，也可溶于某些溶剂中。 低密度聚乙烯可用于生产食品包装袋等薄膜制品，不用加 入增塑剂就显得十分柔软。高密度聚乙烯较硬一些，可用于生产瓶、桶、板、管与棒材等。通过改进聚合反应的催 化剂得到的超高相对分子质量聚乙烯（相对分子质量大于 106 ），具有高强度和高耐磨性，使用温度范围广，耐化学 腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等 · 高分子的命名 天然高分子一般有习惯使用的专有 名称，如纤维素、淀粉、甲壳质、蛋白质 等。合成高分子的名称一般在单体名称前加 上“聚”字，如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈 等。 由两种单体聚合成的高聚物有两种命名 法，一是在缩合产物或两种单体前加“聚”， 例如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚己二酰己二 胺等；二是在两种单体名称后加上“树脂”， 例如，酚醛树脂、脲醛树脂等。 这里的树脂 是指未加工处理的聚合物。合成橡胶的名称 通常在单体名称后加上“橡胶”，如乙（烯） 丙（烯）橡胶、顺丁（二烯）橡胶等。合成 纤维的名称常用“纶”，如涤纶（聚对苯二 甲酸乙二酯纤维）、腈纶（聚丙烯腈纤维）、 氯纶（聚氯乙烯纤维）、锦纶（脂肪族聚酰 胺纤维）、维纶（聚乙烯醇缩甲醛纤维）等。 · 可降解高分子 废弃的塑料制品会危害环境，造成“白 色污染”。这是因为它们在自然中降解非常 慢，有人估计废弃的农用地膜在土壤中可长达 100年不分解。为了根除“白色污染”，人们 联想到淀粉、纤维素可以在自然中被微生物降 解，以及有些高分子材料在吸收光能的光敏剂 的帮助下也能降解的事实，研究出微生物降解 和光降解两类高分子材料。 微生物降解高分子 在微生物的作用下切断某些化学键，降解为小 分子，再进一步转变为CO2和H2O等物质而消失。光降解高分子在阳光等的作用 下，高分子的化学键被破坏而发生降解。它们 为消除“白色污染”带来了希望。 一 些 微 生 物 降 解 高 分 子， 如 聚 乳 酸 （）具有良好的生物相 容性和生物可吸收性，可以用于手术缝合线、 骨科固定材料、药物缓释材料等，手术后不 用拆线或取出固定材料，减轻了患者与医生 的负担。 现在还出现了聚乳酸与淀粉等混合 制成的生物降解塑料，可用于一次性餐具、食品和药品包装等；以及加入光敏剂的聚乙 烯等光降解 塑料，可用于农用地膜、包装袋等。 · 酚醛树脂 在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯 酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续 反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也 不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻 燃、隔音材料和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄， 一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇 宙飞船外壳等的烧蚀材料。 尿素（H2NCONH2）可以与甲醛发生反应，最 终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可 用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。请 · 合成纤维 棉花、羊毛、蚕丝和麻 等是大自然赋予人们的天然纤维；以木材、秸秆等农副产 品为原料，经加工处理可以得到再生纤维；以石油、天然 气、煤、农副产品等为原料，将其转化为单体，再经过聚 合反应得到的是合成纤维。再生纤维与合成纤维统称为 化学纤维。 维纶吸湿性较好，且有“人造棉花”的美称 合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它是对苯二甲酸与乙二醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的。涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保形性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品（如运动服、被套、睡袋等）、各种装饰布料、国防军工特殊织物（航天服、降落伞），以及工业用纤维制品（过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带）等。 · 高强度芳纶纤维 20世纪60年代，人们合成了强度高、密 度低，并且具有耐酸、耐碱、耐高温、耐磨等优异特性的芳香族聚酰胺纤维——聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，又称芳纶1414（商品名凯芙拉，数字1和4指单体对苯二甲酸和对苯二胺的官能团在苯环上的位置）。它的强度高，密度却只有钢的1/5；其热稳定性高，在500 ℃高温下不会熔化分解。可以制成防弹装甲、消防服、防切割耐热手套，以及交通工具的结构材料和阻燃内饰等 · 天然橡胶 最常见的天然橡胶是三叶橡胶树产出的橡胶；还有一种是杜仲树产出的橡胶，称为杜仲胶。切割三叶橡胶树的树皮，收集流出的白色胶乳，经浓缩得到的乳胶可制成医用乳胶手套等产品。 向胶乳中加入醋酸，经凝结、压片、干燥，制成生胶片。生胶不耐磨，不易成型，可溶于汽油等有机溶剂。 天然橡胶是异戊二烯的聚合物，具有顺式结构，称为顺式聚异戊二烯。天然橡胶原为线型高分子，硫化后转变成网状结构，增加了它的强度与弹性。三叶橡胶树只在暖湿地带生长，我国海南、云南等省已引种成功。 杜仲胶可从杜仲树的树皮、叶、果实中 提取。杜仲树是我国特产，适应性强，种植面广，我国四川、贵州、湖南、陕西、湖北等省都有大面积种植。杜仲胶也是异戊二烯的聚合物，与天然橡胶不同的是它具有反式结构。 杜仲胶硬而弹性差，属于硬橡胶，但绝缘性好。我国科学工作者正在研究开发杜仲胶，使它既能生产塑料也能生产橡胶。现在已开发出多种产品，如杜仲胶形状记忆材料、代替石膏的医用骨科夹板、海底电缆、绝缘器件等。 ·  高吸水性树脂 高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。例如，在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂，可以使苗木在生长发育过程中有充足的水。再如，婴幼儿使用的纸尿裤可吸入自身质量数百倍的尿液而不滴漏，保证了婴幼儿白天活动与夜晚安睡。 人们从棉花、纸张等含纤维素物质的吸水性得到启发，了解到它们的吸水性与纤维素分子链带有许多亲水的羟基有关。但是它们的吸水量只有自身质量的20~40倍，挤压后保有的水量也比较少。 人们要得到比棉花和纸张的吸水性更好，且耐挤压、保水性好的高吸水性材料，可以有两种思路：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。 （1）淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在淀粉或纤维素的主链上再接入带有强亲水基团的支链，可以提高它们的吸水能力。例如，淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂。这种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。 （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，在丙烯酸钠中加入少量交联剂，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。 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。 · 高分子分离膜          天然存在的物质和人工合成得到的产物往往是不纯的，需要经过分离纯化才能得到较纯的物质。例如，海水中含有丰富的无机盐，若要将海水转化为淡水，就要设法除去这些物质。过去人们使用蒸馏法获得淡水，耗能较多，现在则可使用较为高效的分离膜法进行淡化。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。 分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，可用于分离不同的物质。生产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。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。 学科网（北京）股份有限公司 $