5.2高分子材料课件 2025-2026学年高二下学期化学选择性必修3

该高中化学课件聚焦合成高分子材料，涵盖分类、命名、结构与性质关系及环境影响，以嫦娥5号国旗材料导入，衔接高分子材料概述、通用材料（塑料、纤维、橡胶）及功能材料，搭建从生活实例到微观结构的学习支架。 其亮点在于融合化学观念（如聚乙烯支链结构影响密度体现结构决定性质）、科学思维（酚醛树脂制备实验及问题驱动分析）和科学态度与责任（可降解高分子与“白色污染”议题），通过实验、高考题示例及图示辅助，助力学生深化理解，为教师提供丰富教学资源。

第五章 合成高分子 第二节 高分子材料 1.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。 2.了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。 核心素养 发展目标 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属于高强度芳纶纤维的高分子材料。 高分子材料概述 一 高分子材料的分类 通用 高分子材料 功能 高分子材料 塑料、合成纤维、合成橡胶 粘合剂、涂料 高分子分离膜 导电高分子 医用高分子 高吸水性树脂等 高分子材料 液晶高分子 (1)天然高分子：习惯使用专有名称，如 、 、甲壳质、蛋白质等。 淀粉 纤维素 (2)合成高分子 合成高分子 一种单体：在单体名称前加“ ”字，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等 两种单体 ①在缩合产物或两种单体前,　加“ ”， 如聚对苯二甲酸乙二酯等 ②在两种单体名称后加上“ ”，如酚 醛树脂、脲醛树脂等 聚 聚 树脂 高分子的命名 p139 (3)合成橡胶：通常在单体名称后加上“ ”，如顺丁橡胶等。 (4)合成纤维的名称常用“ ”，如氯纶(聚氯乙烯纤维)、腈纶、 涤纶、锦纶、维纶、丙纶等。 橡胶 纶 聚对苯二甲酸乙二酯 聚己二酰己二胺 聚丙烯氰 聚氯乙烯 聚丙烯 聚+单体名称 聚+产物名称 通用高分子材料——塑料 二 增塑剂 热稳定剂 着色剂 提高柔韧性 提高耐热性 赋予塑料各种颜色 主要成分 如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂 合成树脂 组成 加工助剂 树脂: 指未加工处理的聚合物 聚甲基丙烯酸甲酯 — —CH2-C— CH3 COOCH3 ︱ [ ] n 1.塑料的组成 2.塑料的分类 (1) 塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。 (2) 塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。 热塑性 热固性 高密度聚乙烯与低密度聚乙烯同属于聚乙烯塑料，性能为什么不同? 02 HDPE 乙 烯 0.1 MPa~2 Mpa，60~100 ℃ 催化剂 低压法聚乙烯 线型结构 04 LDPE 乙 烯 150 MPa~300 MPa，200 ℃ 引发剂 高压法聚乙烯 支链型结构 支链较多，密度和软化温度较低 用来引发聚合反应的物质 支链较少，密度和软化温度较高 3.常见的塑料 (1)聚乙烯 比较项目 高压法聚乙烯 低压法聚乙烯 聚合反应条件 、 ，_______ 、 ，_______ 高分子链的结构 含有 支链 支链_____ 密度 相对较____ 相对较____ 软化温度 相对较____ 相对较____ 主要性能 无毒，较______ 无毒，较____ 主要用途 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等 生产瓶、桶、板、管等 高温 高压 引发剂 低温 低压 催化剂 较多 较少 低 高 低 高 柔软 硬 超高相对分子质量聚乙烯：具有高强度和高耐磨性，使用温度范围广。 思考　(1)以聚乙烯为例分析为什么高分子材料具有一定的弹性？ 提示　 (2)影响高分子化合物软化温度、密度的因素是什么？ 提示　高分子链之间的作用力是影响高分子化合物软化温度、密度的主要因素，主要与链的长短和链之间的疏密远近有关。 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？ 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；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。所以高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低。 (3)聚乙烯有几种结构？不同结构之间可以相互转化吗？ 提示　有3种结构，分别是线型结构、支链型结构、网状结构。线型结构的聚乙烯可以在一定条件下变为网状结构的聚乙烯，以增加强度。 结构 结构特点 性质特点 线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性 支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子 网状 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解 请从结构特点与性质特点两方面比较线型结构、支链型结构、网状结构对合成高分子性能的影响。 塑料中的“四烯” 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 PE PP PVC PS CH2 CH2 n CH2 CH n CH3 CH2 CH n Cl CH2 CH n P137 主要用途：人造革、雨衣、PVC塑料管、电线外皮等 PVC 标号 主要成分 特点 用途 PP 聚丙烯 最安全的、唯一可用于微波加热的塑料 微波炉专用碗、口罩、保鲜盒等 PS 聚苯乙烯 可装食物，但不能用于微波加热 一次性快餐盒、方便面碗、塑料杯盖等 【社会·科学·技术】 可降解高分子 p139 废弃的塑料制品会危害环境，造成“白色污染”。为了消除“白色污染”，研究出微生物降解和光降解两类高分子材料。 图5-4 微生物降解塑料 H—O-CH-C—OH O [ ] n CH3 聚乳酸 环氧丙烷 聚碳酸丙烯酯 (2024·北京）CO2的资源化利用有利于实现“碳中和”。利用CO2为原料可以合成新型可降解高分子P，其合成路线如下。 已知：反应①中无其他产物生成。下列说法不正确的是( ) A.CO2与X的化学计量比为1∶2 B.P完全水解得到的产物的分子式和Y的分子式相同 C.P可以利用碳碳双键进一步交联形成网状结构 D.Y通过碳碳双键的加聚反应生成的高分子难以降解 B （2025·北京卷）一种生物基可降解高分子P合成路线如下。 下列说法正确的是( ) A．反应物A中有手性碳原子 B．反应物A与B的化学计量比是1∶2 C．反应物D与E生成P的反应类型为加聚反应 D．高分子P可降解的原因是由于C-O键断裂 A （2025·河南卷）可持续高分子材料在纺织、生物医用等领域具有广阔的应用前景。一种在温和条件下制备高性能可持续聚酯P的路线如图所示。 下列说法错误的是( ) A．E能使溴的四氯化碳溶液褪色 B．由E、F和G合成M时，有HCOOH生成 C．P在碱性条件下能够发生水解反应而降解 D．P解聚生成M的过程中，存在C-O键的断裂与形成 B (2)酚醛树脂 酚醛树脂是 与 在酸或碱的催化下 相互缩合而成的高分子。 酚(如苯酚或甲苯酚等) 醛(如甲醛) ［实验5-1］酚醛树脂的制备 苯酚+甲醛 +浓盐酸 +乙醇, 加热 (1)在大试管中加入2g苯酚、3mL质量分数为40%的甲醛溶液和3滴浓盐酸，在水浴加热。当试管中反应物接近沸腾时，从水浴中取出试管，并用玻璃棒搅拌，观察产物的颜色和状态。 现象：生成白色粘性固体；加乙醇加热，固体溶解 (2)在另一大试管中加入2g苯酚和3mL质量分数为40%的甲醛溶液，置于水浴中加热片刻，稍加振荡后，加入0.5mL浓氨水，在水浴中加 热，观察产物的颜色和状态。注意与(1)中酸催化的聚合反应进行比较 苯酚+甲醛 +浓氨水 水浴加热 水浴加热 现象：生成黄色粘性固体 在酸催化下： 总反应： n ③酸性、碱性条件对酚醛树脂结构的影响 羟甲基苯酚 H + 苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的羰基加成生成羟甲基苯酚 在碱催化下： 过量甲醛与苯酚反应，生成羟甲基苯酚、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。 OH- + + 2 OH- OH- 3 + 2，4-二羟甲基苯酚 2，4，6-三羟甲基苯酚 羟甲基苯酚 交联成：体型（网状）高分子 思考与讨论p141 （1）通过以上学习，我们了解到合成高分子的结 构大致可以分为三类：线型结构、支链型结构和网状结 构，你能举例说明它们各自的特性吗？ 结构 结构特点 性质特点 线型 没有支链的长链分子，且大多数呈卷曲状 受热后熔化，冷却后固化，具有热塑性 支链型 主链上有长支链和短支链，分子排列松散，分子间作用力弱 柔软度和溶解度较线型高分子的大，密度、强度和软化温度低于线型高分子 网状 线型或支链型高分子以化学键交联，形成网状结构 柔软度降低，刚性提高，不能熔融，在溶剂中会发生溶胀，但不能溶解 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。 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。 烹饪器具手柄 宇宙飞船返回舱 集成电路板 nH2NCONH2 + nHCHO + (n-1) H2O 1：1 加成 H2NCONH−CH2−OH 思考与讨论p141 （2）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。请写出尿素与甲醛反应得到线型聚合物的化学方 程式。 分子间脱水 nH2NCONH2 + 2nHCHO + (n-1) H2O 1：2 加成 n H OH NHCONH CH2 O CH2 催化剂 分子间脱水 HO−CH2−HNCONH−CH2−OH 6.仿瓷餐具质轻美观，不易破碎，其主要成分蜜胺树脂是由三聚 氰胺与甲醛在一定条件下缩聚得到的网状结构的聚合物。已知： 请据此写出三聚氰胺与甲醛反应得到线型聚合物的化学方程式， 并说明线型聚合物如何进一步反应生成网状结构的蜜胺树脂。 p153 ＋ 催化剂 CH2 H— n —OH [ H ] n 以上线型聚合物分子中仍含有具有反应活性的氨基官能团，与甲醛反应后生成含羟甲基的聚合物。该聚合物与其他含氨基的线型聚合物进一步反应，得到网状结构的蜜胺树脂。 A.装置中玻璃导管的作用是冷凝回流 B.试管中发生的反应：n ＋ ＋(n-1)H2O C.待制备实验结束后，取出试管，冷却至室温，加入适量乙醇并加热， 　沉淀溶解，说明酸性条件下制得的酚醛树脂为网状结构 D.实验完毕后，若试管用水不易洗涤，可以加入少量乙醇浸泡几分钟， 　然后洗净 1.如图是实验室制取酚醛树脂的装置图(该实验所用催化剂为浓盐酸)。下列说法错误的是( ) C 2.尿素(H2NCONH2)和甲醛在一定条件下发生类似苯酚和甲醛的反应得到线型脲醛树脂，再通过交联形成网状结构，网状结构片段如图所示(图中 表示链延长)。下列说法不正确的是( ) A.形成线型结构的过程发生了缩聚反应 B.网状脲醛树脂在自然界中不可能发生降解 C.线型脲醛树脂的结构简式可能是 D.线型脲醛树脂能通过甲醛交联形成网状结构 B 通用高分子材料——合成纤维和合成橡胶 三 1.合成纤维 (1)纤维的分类 棉花 羊毛 蚕丝 木材 秸秆 石油 天然气 煤 锦纶 涤纶 氯纶 jīng jǐn 名称 结构简式 单体 涤纶(的确良)PET 锦纶PA 腈纶(人造毛)PAN　　 维纶(人造棉)PVA 丙纶PP 氯纶PVC CH2=CHOH CH2=CH−CH3 CH2=CH−Cl 41 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 “六大纶” 聚酯（涤纶）、 聚酰胺（锦纶又称尼龙）、 聚烯烃（氯纶、腈纶、维纶、丙纶） 合成纤维的性能 ①优点：强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖。 ②缺点：除了维纶吸湿性较好，吸湿性、透气性等方面明显不及天然纤维。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 ①聚酯纤维 合成纤维中产量最大的是聚酯纤维中的 。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。 涤纶 大 吸 透气性 湿性 (2)常见的合成纤维 ②聚酰胺纤维 聚酰胺纤维中的 是较早面世的合成纤维之一。 聚己二酰己二胺纤维又称 、 (两个数字6分别代表二胺和二酸分子中所含的碳原子的个数)。 锦纶 锦纶66 尼龙66 不 高 大 锦纶1010 芳纶1414 使用了芳纶纤维结构材料的轻型飞机 脂肪族 聚酰胺纤维 锦纶66 芳香族 聚酰胺纤维 我国科研人员研制了一种耐高温的聚合物W,可用于制造宇航飞行器,其合成反应如下 下列说法正确的是（ ） A.P中所有氧原子共平面 B.FeBr3存在下，Q与Br2 发生加成反应 C.x和y的值均为2n−1 D.W属于聚酰胺类高分子材料 D 仿羽毛材质:LDPE低密度聚乙烯 白色一体注塑尼龙网格 天然分片白色鸭毛 2.合成橡胶 (1)橡胶的分类 天然 合成 三叶树胶（顺） 杜仲树胶（反） 天然橡胶 聚异戊二烯： 〔CH2-C=CH-CH2〕n CH3 C=C CH2 CH2 CH3 H n C=C CH2 CH2 CH3 H n 天然橡胶是顺式聚异戊二烯，说说它的性质可能有哪些不足？ 易起加成反应和易被氧化,称橡胶的老化 P145 杜仲树 (2)性能及用途 合成橡胶与天然橡胶相比，具有 ，在 、耐 、耐 、耐 、耐 、耐 方面有着其独特的优势，广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。 高弹性 绝缘性 磨 油 寒 热 腐蚀 (3)常见的橡胶——顺丁橡胶 ①合成原理： ②结构特点：呈 结构，分子链较 ，性能 。 线型 柔软 较差 顺丁橡胶中存在碳碳双键，易发生加成反应和氧化反应，所以盛放溴水、酸性高锰酸钾溶液、浓硝酸、浓硫酸、汽油等的试剂瓶，不能用橡胶塞。 ③改进措施：将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以 等把线型结构连接为网状结构，得到既有 又有 的顺丁橡胶，这一加工过程称为橡胶的 。 a.优点：橡胶硫化后，具有很好的 ，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。 b.注意：硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。 二硫键(-S-S-) 弹性 强度 硫化 弹性 顺丁橡胶——硫化 橡胶硫化是将橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的碳碳双键打开，以二硫键(-S-S-)等，把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的硫化橡胶。 橡胶硫化后，其柔韧性和弹性都会增大 天然橡胶(线型结构) 硫磺硫化剂 硫化橡胶(体型结构) 天然橡胶——硫化 P151习题6 6.硅橡胶具有无毒、耐高温和耐低温等特性，可制成密封材料、人造血管等。它是由二甲基二氯硅烷 ［(CH3)2SiCl2］水解得到二甲基硅二醇，经脱水缩聚生成聚硅氧烷，再经交联制成的。请写出二甲基 二氯硅烷水解及水解产物生成线型缩聚物的化学方程式。 二甲基硅二醇 (CH3)2SiCl2+ 2H2O → HO-Si-OH+ 2HCl - - CH3 CH3 n 聚硅氧烷 nHO-Si-OH → HO〔Si-O〕H＋(n-1)H2O CH3 CH3 - - CH3 CH3 - - 【资料卡片 】 高分子的命名 聚苯乙烯 聚异戊二烯（异戊橡胶） 聚甲基丙烯酸甲酯 （有机玻璃） 聚对苯二甲酸乙二酯纤维 酚醛树脂 [ ] —CH2−CH2−CH2−CH— CH3 — n 乙丙橡胶 功能高分子材料 四 1.功能高分子材料 概念：具有某些特殊 、 及 的高分子材料。 例如，高分子 ，各种 ，磁性高分子，形状记忆高分子，高吸水性材料，医用高分子材料，高分子药物等。 化学 物理 医学功能 催化剂 滤膜 2.高吸水性树脂 (1)合成方法 ①改造淀粉或纤维素分子，接入 基团。 a.常见的强亲水基团： 、 、 、 等。 b.改造后的树脂具有强大的 能力，而且可 。 强亲水 羟基 羧基 醛基 氨基 吸水和保水 生物降解 ②合成新的带有强亲水基团的高分子。 聚丙烯酸钠(网状结构) 合成的网状结构的树脂可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力 ，还能耐一定的挤压作用。 强 探究——高吸水性树脂的吸水性能 ③讨论 a.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？ 提示　绝大多数高吸水性树脂的主链或接枝侧链上含有羧基、羟基等强亲水性基团。 b.为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水？ 提示　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(具有一定的交联度)。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。 3.高分子分离膜 (1)分离原理 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。 (2)分离膜的分类 ①根据膜孔大小： 、 、纳滤膜和 等。 ②根据分离膜材料：醋酸纤维、芳香族聚酰胺、 、_________ ____等。 (3)应用 高分子分离膜已广泛用于 和 ，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。 微滤膜 超滤膜 反渗透膜 聚丙烯 聚四氟乙 烯 海水淡化 饮用水的制取 血液透析 血液透析原理图 尿毒症，药物中毒患者的血液透析，使用了透析膜。 科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如图： 请回答下列问题： (1)高分子载体的结构简式为_____________。 (2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是________________ ______。 酯化反应(或取代 反应) (3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是 ____________________________________________________________ ____________________________________________________。 ＋nHOCH2CH2OH＋ (其他合理答案也可) 如： Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 ＋2nH2O $